• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.153-166
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• 1998

본 논문은 균질 및 비균질 낙동강 사질토 지반에서 수평 및 경사하중을 받은 강관 말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 비균질 지반은 상부와 하부층의 2개층으로 이루졌다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동에 대한 경사하중$(Q_\beta)$, 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 높이비 (H/S), 그리고 상.하부지반의 지반반력계수비$(E_{h1}E_{h2})$의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형실험 결과들에 의하면, 비균질 지반에서 수평거동은 다른 인자들보다 $E_{h1}E_{h2}$에 더 의존하는 것으로 나타났다. 균질지반에 대한 비균질 지반의 수평변위비$(y_{H/L}/y_{H/L=0}$)와 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 높이비(H/L)의 관계는 지수 함수식으로 회귀분석 되었다. 경사하중을 받는 경우의 휨 모멘트-깊이 관계는 수평하중을 받는 말뚝의 경우와 상이하게 나타났으며, 상대밀도 90%에서는 최대 휨모멘트 발생깊이는 수평하중을 받는 경우보다 약 70% 깊어졌다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.353-360
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• 2017

PHC말뚝을 보강한 CFP말뚝의 P-M 상관도를 통한 휨 모멘트 예측과 휨 실험 결과를 통해 P-M 계산법의 타당성과 CFP말뚝의 휨 성능을 평가한 실험 연구이다. 시험체는 PHC말뚝과 링형 합성 전단연결재 그리고 속채움 콘크리트를 기본으로 한 CFP말뚝과 1차 보강(말뚝 보강철근 H13-8ea), 2차 보강(내부 보강철근 H19-8ea)으로 제작된 시험체의 휨 실험 결과 CFP-N-N 시험체 대비 최고 하중이 46.4%, 103.9% 증대되었으며, 보강 철근량에 따른 연성능력 증대가 이루어졌다. 또한 CFP말뚝 설계법의 극한한계상태 예측값과 실험 결과값을 비교해 볼 때, 각 보강 단계별 1.23, 1.40배의 안전율을 확보하여 본 연구에서 제시한 설계법이 합리적인 것으로 판단된다.

• 한국안전학회지
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• 제19권3호
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• pp.95-100
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• 2004

H-pile can be more easily driven than pipe pile by pile driver and shows high skin friction and plugging effect. And lately It is well grown that the high strength H-pile has been widely used f3r pile foundations. To compare the skin frictions of H piles under different density soil conditions, this paper presents results of a series of model tests on vertically loaded group piles. Model piles made of steel embedded in weathered granite soil were used in this study. Pile arrangements $(2\times2,\;3\tunes3)$, pile space(2D, 4D, 6D), and soil density$(D_r=40\%,\;80\%)$ were tested. The main results obtained from the model tests can be summarized as follows. The series of tests found that compression load for group piles increases as number of piles increase and piles space ratic decrease to $D_r=40\%$ of soil density. The analysis also found that the theoretical value of skin friction for group piles is greater than practical value as piles space ratio increases to $D_r=40\%$ of soil density. Piles showed the greatest difference of the skin friction in case that the pile space ratio(S/D) is 6. The theoretical value by Meyerhof and DM-7 showed 1.83 times and 1.32 times respectively as great as practical value in case of S/D=6 and $2\times2$.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.259-266
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점인 전단력을 보강한 기능성말뚝을 개발하여 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝의 전단성능을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치하여 횡보강철근비 증대에 따른 전단강도를 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 말뚝 보강철근의 정착 홀이 형성된 합성 전단연결재를 배치하여 보강철근의 다월력을 말뚝의 전단강도 증진에 효과적으로 반영시켰다. CFP말뚝의 전단설계와 성능을 검증하고자 도로교설계기준의 한계상태설계법(2012)을 적용한 전단강도를 산출하였고, 말뚝 시험규정인 KS F 4306에서 제시한 실험방법을 통해 결과값을 비교 검토하였다. CFP말뚝의 단면별 설계전단강도와 실험결과 각 시험체는 설계전단강도 대비 평균 2.20, 2.15, 2.05의 안전율을 확보하는 것으로 나타나 효과적인 전단강도 예측이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.95-102
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• 2012

본 연구에서는 기존 C.I.P 공법의 개선사항을 보완하여 벽체 강성 및 차수성을 증진시킨 개량형 C.I.P 공법을 개발하고 이에 대한 현장 적용성을 검토하였다. 개량형 C.I.P 공법의 특징은 원형케이싱의 내부 양쪽에 삼각형 형태의 조인트를 설치하여 연직연속천공을 위한 가이드로 이용하고 연속천공 이후에는 조인트와 조인트를 소형 H형강으로 연결하여 개별말뚝들이 연결된 벽체를 형성함과 동시에 H형강 외의 내부는 그라우팅으로 충진되어 벽체 전체가 차수성을 확보하도록 고안된 점이다. 이러한 특성에 대한 현장 적용성을 검토하기 위해 모형 토조실험을 수행하여 차수성을 검토하였으며 벽체 강성의 증진에 대한 사항은 케이싱의 두께를 2mm와 3mm로 변화를 둔 실물크기의 시험체를 대상으로 강도실험과 수치해석이 병행되었다. 수치해석의 경우, 강도실험에 대한 시뮬레이션을 통해 사용프로그램의 타당성을 우선 검토한 후, 케이싱의 두께 변화에 따른 영향을 비교분석하였다. 연구결과, 차수성 시험은 정수압 300KPa의 가압상태에서도 이음부의 누수가 발생하지 않았다. 휨강도 실험결과, 개량형 흙막이 벽체의 강성이 기존 C.I.P 벽체의 강성보다 4배 정도 큰 것으로 나타났으며 압축강도 또한 콘크리트의 압축강도보다 큰 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 제안된 개량형 C.I.P 공법은 기존의 C.I.P 공법의 차수공정의 생략뿐만 아니라, 연결부 차수성 확보, 연직연속천공, 그리고 상대적으로 우수한 강성등의 장점을 보유한 것으로 나타나 향후 주열식 흙막이 시공에 일조할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.543-560
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• 2018

도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.

• 한국안전학회지
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• 제20권3호
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• pp.152-157
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• 2005

This experimental study was devoted to investigate skin friction of H group piles with uplift loading conditions in granite soil under laboratory test. Model piles made of steel embedded in weathered granite soil were used in this study. Pile arrangements($2{\times}2,\;3{\times}3$), pile space(2D, 4D, 6D), and soil density($D_r=40%,\;80%$) were tested. The main results obtained from the model tests can be summarized as follows. The series of tests found that ultimate uplift load and displacement for group piles were increased as piles space ratio increases to $D_r=40%$ of soil density. In the relative density of $D_r=80%$, bearing capacity for group piles was greater than for single pile. In the relative density of $D_r=40%$, the theoretical value of skin friction for group piles was greater than practical value. In the relative density of $D_r=80%$, both theoretical and practical value of skin friction for group piles were increased as piles space ratio increases.

• Steel and Composite Structures
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• 제34권1호
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• pp.35-51
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• 2020

Integral abutment bridges (IABs) are those bridges without expansion joints. A single row of steel H-piles (SHPs) is commonly used at the thin and stub abutments of IABs to form a flexible support system at the bridge ends to accommodate thermal-induced displacement of the bridge. Consequently, as the IAB expands and contracts due to temperature variations, the SHPs supporting the abutments are subjected to cyclic lateral (longitudinal) displacements, which may eventually lead to low-cycle fatigue (LCF) failure of the piles. In this paper, the potential of using finite element (FE) modeling techniques to estimate the LCF life of SHPs commonly used in IABs is investigated. For this purpose, first, experimental tests are conducted on several SHP specimens to determine their LCF life under thermal-induced cyclic flexural strains. In the experimental tests, the specimens are subjected to longitudinal displacements (or flexural strain cycles) with various amplitudes in the absence and presence of a typical axial load. Next, nonlinear FE models of the tested SHP specimens are developed using the computer program ANSYS to investigate the possibility of using such numerical models to predict the LCF life of SHPs commonly used in IABs. The comparison of FE analysis results with the experimental test results revealed that the FE analysis results are in close agreement with the experimental test results. Thus, FE modeling techniques similar to that used in this research study may be used to predict the LCF life of SHP commonly used in IABs.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1277-1285
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• 2015

H-pile과 목재 토류판을 사용하는 흙막이 공법은 오랜 기간 굴착공사에서 사용되어 온 공법이지만 H-pile 사이의 간격이 일정치 않아 규격화된 목재를 절단하거나 덧대기 공정이 추가되는 문제점이 있다. 또한, 시방규정상 3회 재사용을 위한 목재 회수시 안전사고의 위험이 따르게 되며 이러한 이유로 목재를 회수치 않고 지중에 매몰하여 여러 차례 방송매체의 지적을 받은 바 있다. 이 연구에서는 이상의 문제점을 보완하기 위하여 기존의 목재 토류판을 대신하여 강재 요소를 적용하는 방안을 제시하였다. 강재 흙막이 구조체는 자유 확폭과 개별 흙막이 구조체를 연결하는 커넥터를 통해 시공 편의성 및 재활용을 위한 회수가 가능한 것이 특징이다. 또한, 해체 시 커넥터를 통한 구조체간의 연결성으로 지중인력투입없이 해체가 가능하다. 이러한 흙막이 구조체의 강도특성을 분석하기 위해 UTM장비를 사용하여 휨 강성시험, 반복 사용의 능력을 확인하기위한 피로 강도시험, 그리고, 흙막이 구조체의 회수 시 연결부 구조체의 성능을 확인하기위한 인장 강도시험을 수행하였다. 또한, 장점으로 부각된 내용이 현장에서 실제 가능한지 여부를 확인하기 위한 현장시험과 다양한 지반조건에 따른 수치해석을 통해 현장 적용성을 평가하였다. 연구결과, 구조적 특성뿐만 아니라 설치 및 해체시의 시공 편의성이 매우 탁월한 것으로 나타났으며 향후 구조체의 재사용과 함께 시공 경제성 증진에도 크게 기여할 것으로 판단된다. 특히, 다단굴착시 굴착배면에 흙막이 구조체가 밀착되어 설치가 가능한 점은 기존 공법에서 지적되어 온 배면지반의 뒷채움 불량이 발생할 여지가 없어 시공 및 시공 후 시설물의 안전성 증진에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권8호
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• pp.5-12
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• 2005

축하중이 작용하는 말뚝에 대한 거동 해석 시 초기에는 여러 가정을 단순화하거나 또는 현장에서 많은 재하시험을 통해 안정성을 평가하는 것이 최선의 방법이었다. 그러나 최근 들어 컴퓨터의 발달로 축하중을 받는 말뚝의 거동을 보다 복잡하고 정교하게 해석할 수 있게 되었으며 이러한 방법들은 보다 현실적이고 정확한 결과를 산출 가능하게 하였다. 본 연구에서는 Coyle과 Reese(1966)가 제안한 하중전이법에 근거한 유한차분해석 프로그램을 개발하였다. 수치해석에 적용한 극한단위주면저항 $f_{max}$는 여러 제안자에 따라 다양한 방법으로 산정하였는데 이렇게 산정된 값들을 Vijayvergiya(1977) 그리고 Mosher 등(2000)의 t-z모델에 적용하여 수치해석을 수행하였다. 이러한 t-z 모델들을 적용하여 수치해석한 결과 주면저항 값은 실측치보다 다소 작게 산정되었지만 전체적으로 유사한 거동을 나타내었다. H-말뚝 타입 시 발생한 함몰부의 영향을 고려하기 위하여 부분폐색단면으로 수치해석을 수행한 결과 비교적 실측치에 근접한 결과를 나타내었다. 이것은 함몰부에 느슨한 모래가 충진되어 폐색이 제대로 되지 않은 상태를 비교적 잘 고려한 결과로 판단된다.