• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권6호
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• pp.753-763
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• 2021

Feasibility studies of a reinforced concrete (RC) deep pile foundation system with the compressed air energy storage (CAES) technology were conducted in previous studies. However, those studies showed some technical limitations in its serviceability and durability performances. To overcome such drawbacks of the conventional RC energy pile system, various steel-concrete composite pile foundations are addressed in this study to be utilized as a dual functional system for an energy storage medium and load-resistant foundation. This study conducts finite element analyses to examine the applicability of various composite energy pile foundation systems considering the combined effects of structural loading, soil boundary forces, and internal air pressures induced by the thermos-dynamic cycle of compressed air. On this basis, it was clearly confirmed that the role of inner and outer tubes is essential in terms of reliable storage tank and better constructability of pile, respectively, and the steel tubes in the composite pile foundation can also ensure improved serviceability and durability performances compared to the conventional RC pile system.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.31-38
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• 2019

PCFT말뚝의 하부에 PHC말뚝을 연결한 PCFT 복합말뚝에 대한 최적의 동재하시험 분석 방법을 도출하기 위하여 동일 현장에 시공된 강관 복합말뚝과 PCFT 복합말뚝에 대해 동재하시험을 실시한 후 CAPWAP분석 결과를 비교하였다. 그 결과 PCFT 복합말뚝에 대한 동재하시험 수행 시 변형률계와 가속도계는 상부 PCFT말뚝에서 강관을 제거한 후 내부 합성 PHC말뚝에 부착하는 것이 바람직하고, 이렇게 측정된 PCFT 복합말뚝의 입자 변위속도는 PHC말뚝 고유의 변형파 속도인 4,000m/sec과 동일하였다. 그리고 CAPWAP분석 시 PM과정을 통해 상부 PCFT말뚝의 재질을 PHC말뚝과 동일하게 하고 말뚝 단면적으로 콘크리트로 환산한 단면적을 사용했을 때 CAPWAP분석의 정확도가 가장 높은 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.233-243
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• 2012

본 연구에서는 PHC(Pretensioned spun High strength Concrete)파일에 CT형강을 합성시킨 합성형 벽체파일을 실물 크기로 4개 제작한 후 휨 실험을 수행하여 합성형 벽체파일의 극한 강도와 합성작용 등의 구조 성능을 분석하였다. 합성형 벽체파일은 천공홀이 설치된 CT형강의 복부가 perfobond rib 전단연결재 역할을 하여 콘크리트와 CT형강을 합성시킨 구조물로써 CT형강의 플랜지를 이용하여 벽체파일과 버팀보 또는 상 하부 슬래브의 연결이 가능하므로 기능성과 구조적 성능이 동시에 향상된 구조이다. 모든 실험체의 파괴모드는 휨 파괴였으며, 극한강도는 설계기준에 따라 계산된 목표 설계값보다 큰 것으로 분석되어 개발된 합성형 벽체파일은 충분한 강도를 확보한 것으로 판단되었다. 또한 천공홀을 갖는 CT형강의 복부는 perfobond rib 전단연결재 역할을 적절히 수행할 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.35-47
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• 2003

내부를 콘크리트로 속채움한 강관합성말뚝에 대한 기존의 하중전이 측정에서는 강관의 변형률만 측정하고 콘크리트의 변형률은 강관과 동일하다고 가정하였으며, 시방서에 규정한 방법으로 구한 강관과 콘크리트의 탄성계수를 이용하여 말뚝구성부재의 응력 및 축하중을 산정하였다. 그러나 강관의 변형률만 측정하여 강관과 콘크리트가 완전합성 거동하는 것으로 산정한 축하중은 실제 하중값과 상당한 차이를 보이고 있어 강관합성말뚝의 거동을 정확히 분석할 수 없었다. 따라서, 강관합성말뚝의 경우 각 구성부재의 변형률을 측정할 필요성이 제기되었다. 본 연구에서는 강관합성말뚝의 구성부재인 강재와 콘크리트의 변형률을 측정하는데 사용할 수 있도록 개발된 변형봉 센서에 대한 검증실험을 수행하였다 변형봉 센서를 사용하여 말뚝축하중을 산정할 경우 콘크리트의 탄성계수는 현장에서 제작한 콘크리트 공시체의 압축강도 시험에서 구하도록 제안하였다. 즉, (0.2∼0.6)f$_ck$의 응력 범위에 해당하는 평균접선기울기를 탄성계수로 사용하도록 제안하였다.

• Composites Research
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• 제26권1호
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• pp.66-71
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• 2013

말뚝은 상부구조물에 작용하는 하중을 지반에 전달하는 구조요소로서, 일반적으로 말뚝기초는 지중 또는 수면 아래 지중에 건설된다. 이러한 환경은 부식 또는 염해를 유발하여 말뚝에 손상을 야기한다. 지중 및 수중 구조요소인 말뚝이 손상될 경우, 손상에 따른 내구성을 평가하기 어려우며 추가적인 보수보강 및 유지관리 또한 어렵다. 이 연구에서는 말뚝기초의 내구성과 제작성을 개선하기 위하여 하이브리드 FRP-Concrete 합성말뚝(HCFFT)을 제안하였다. 제안된 HCFFT에 대한 유한요소해석과 실험을 실시하여, 이를 바탕으로 HCFFT의 최대하중 추정식을 제안하였다. 또한, 제안된 HCFFT의 제작과정에서의 문제점을 개선한 새로운 형태의 HCFFT의 형태를 제안하고, 유한요소해석을 실시하여 동일한 직경의 PHC 말뚝과 강관말뚝의 축방향 압축력을 HCFFT 말뚝의 축방향 압축력과 비교하여 HCFFT 말뚝의 장점을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.5-15
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• 2022

이중 강-콘크리트 합성말뚝의 설계를 위한 지지력 평가 방법이 정립되지 않아 기존 강관말뚝 설계 지지력식이 활용되고 있다. 그러나 이들 설계식 간 지지력 예측 결과가 상이할 뿐만 아니라 일반적으로 가장 보수적인 결과를 채택하게 된다. 이러한 말뚝 지지력 평가방법은 설계의 신뢰성 및 경제성을 낮추게 된다. 본 논문은 수직하중을 받는 이중 강관 내 콘크리트 채움된 신형식 합성단면(DSCT) 말뚝의 역학적 거동을 수치해석적으로 조사하고, 여러 DSCT 말뚝 조건변화에 따른 연직지지력을 분석하였다. DSCT 말뚝 및 인접지반에 대한 축대칭 유한요소모델을 생성하였고, 이를 활용해 근입깊이, 말뚝 선단 채움재 강성, 말뚝 선단 채움재 높이, 기반암층 종류 변화에 따른 영향을 분석하였다. 또한 해석결과를 말뚝 설계 실무에서 주로 사용하는 선단 지지력 평가식과 비교하여 합성말뚝에 대한 기존 강관말뚝 지지력 산정식의 활용 가능성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.259-266
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• 2009

강관합성말뚝의 강관은 내부 콘크리트의 변형을 억제하여 말뚝강도를 증가시키고 연성파괴를 유도하는 보강효과를 발휘한다. 본 연구에서는 강관, 콘크리트, 강관합성 시험체에 대하여 수행된 압축재하 실험의 하중-변위 곡선을 모사할 수 있는 해석모델 및 입력물성값을 분석하였다. 그 결과, 강관은 von-Mises 모델, 그리고 콘크리트는 소성변형률에 따라 점착력과 팽창각을 감소시키는 변형률 연화모델을 적용하여 실험결과를 모사하였다. 또한, 콘크리트 내부의 철근은 항복 모멘트 적용 및 철근의 단면적을 감소시켜 모사하였다. 본 연구에서 적용된 해석기법은 실험결과와 비교하여 강관합성말뚝의 항복거동 및 보강효과를 잘 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 실물크기 말뚝에 대한 변수연구를 수행한 결과, 강관 합성말뚝의 재료강도는 강관의 보강효과에 의해 축방향에 대해 약 10%, 횡방향에 대해 약 20~45% 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.553-558
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• 2010

The behavior of composite piles composed of steel pipe pile in the upper part and concrete pile in the lower part by a mechanical splicing joint was examined by field lateral load tests and bending tests. A total of 7 piles including two instrumented piles for bending test were installed. The soil profile consists of soft clay with weak silt with shallow groundwater level. Laboratory tests were carried out to determine the basic soil characteristics and the strength parameters. This paper presents the composite pile behavior with various portions of the upper steel pile: 0, 20, 30, and 45% of the pile embedded pile length. Three-point bending tests were performed to investigate the stress-strain relation at the mechanical joint. Based on these test results, the behavior of composite piles with various upper steel pile length are evaluated and the stability of mechanical joints are examined. Through comparisons with results of field load tests, it was found that lateral load carrying capacity of the composite piles increased and deflections of the composite piles decreased with increasing the upper steel piles. The mechanical joint was proved to retain its structural stability against the tested load conditions. Economical benefits of composite pile of this kind can be gained by setting adequately the length of the upper steel pipe piles.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.323-330
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• 2001

The existing bonding methods of steel pipe piles into pile caps have many problems during construction or design. To overcome these, the composite bonding method of the bolting type and the welding type are proposed in this stud\ulcorner. The full scale test and the numerical analysis using finite element method were performed to verify the function of them. As results, the method of the filled with concrete in steel pipe piles head was good effective to increse strength. And the composite bonding methods are effective to protect the damage caused by earthquake than the bolted bonding method. Also, the composite bonding methods are cheaper than the existing bonding methods and a good construction as well.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(I)
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• pp.299-302
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• 2005

Generally, steel-concrete composite structures are considered very useful and powerful to resist external axial and flexural load due to its elevated capacity originated from composite action. This usefulness of composite structures can be applied to the drilled shafts of marine bridges that require large-scale such as entire pile-column system. As the basic study of this application, several design codes are analyzed and compared in this research.