• Coupled systems mechanics
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• 제3권3호
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• pp.305-318
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• 2014

The study deals with the physical modeling of a typical building frame resting on pile foundation and embedded in cohesive soil mass using complete three-dimensional finite element analysis. Two different pile groups comprising four piles ($2{\times}2$) and nine piles ($3{\times}3$) are considered. Further, three different pile diameters along with the various pile spacings are considered. The elements of the superstructure frame and those of the pile foundation are descretized using twenty-node isoparametric continuum elements. The interface between the pile and pile and soil is idealized using sixteen-node isoparametric surface elements. The current study is an improved version of finite element modeling for the soil elements compared to the one reported in the literature (Chore and Ingle 2008). The soil elements are discretized using eight-, nine- and twelve-node continuum elements. Both the elements of superstructure and substructure (i.e., foundation) including soil are assumed to remain in the elastic state at all the time. The interaction analysis is carried out using sub-structure approach in the parametric study. The total stress analysis is carried out considering the immediate behaviour of the soil. The effect of various parameters of the pile foundation such as spacing in a group and number piles in a group, along with pile diameter, is evaluated on the response of superstructure. The response includes the displacement at the top of the frame and bending moment in columns. The soil-structure interaction effect is found to increase displacement in the range of 58 -152% and increase the absolute maximum positive and negative moments in the column in the range of 14-15% and 26-28%, respectively. The effect of the soil- structure interaction is observed to be significant for the configuration of the pile groups and the soil considered in the present study.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권5호
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• pp.477-488
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• 2022

Pile composite foundation (PCF) has been commonly applied in practice. Existing research has focused primarily on semi-infinite media having equal pile lengths with little attention given to the effects of inclined bedrock and dissimilar pile lengths. This investigation considers the effects of inclined bedrock on vertical loaded PCF with dissimilar pile lengths. The pile-soil system is decomposed into fictitious piles and extended soil. The Fredholm integral equation about the axial force along fictitious piles is then established based on the compatibility of axial strain between fictitious piles and extended soil. Then, an iterative procedure is induced to calculate the PCF characteristics with a rigid cap. The results agree well with two field load tests of a single pile and numerical simulation case. The settlement and load transfer behaviors of dissimilar 3-pile PCFs and the effects of inclined bedrock are analyzed, which shows that the embedded depth of the inclined bedrock significantly affects the pile-soil load sharing ratios, non-dimensional vertical stiffness N₀/wdE_s, and differential settlement for different length-diameter ratios of the pile l/d and pile-soil stiffness ratio k conditions. The differential settlement and pile-soil load sharing ratios are also influenced by the inclined angle of the bedrock for different k and l/d. The developed model helps better understand the PCF characteristics over inclined bedrock under vertical loading.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.25-34
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• 2020

최근 현장타설말뚝의 네킹 결함을 평가하기 위한 비파괴평가기법으로 전자기파를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 전자기파의 전파는 주변 매질의 함수비에 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는 서로 다른 함수비의 모래 지반에 설치되어 있는 현장타설말뚝에 발생한 네킹 결함을 전자기파를 이용하여 평가할 수 있는 방법을 실내실험을 통해 고찰하고자 한다. 실내실험을 위해 네킹 결함이 있는 직경 600mm, 길이 1m의 모형 말뚝을 제작하였으며, 건조된 모래와 함수비가 10%, 20%, 30%인 모래에 설치된 조건에서 실험을 수행하였다. 전자기파의 전파를 위해 철근망에 전선을 설치하여 전송선로를 구성하였다. 전자기파의 송신과 수신을 위해 time domain reflectometer를 사용하였다. 실험결과, 모형 말뚝의 두부와 선단부뿐만 아니라 네킹 결함부에서도 전자기파의 반사 신호가 뚜렷이 나타났다. 모래의 함수비가 증가할수록 네킹 결함부에서 반사되는 전자기파 신호의 최대 진폭이 감소하였으며, 모형 말뚝 선단에서 반사된 전자기파의 속도는 네킹 결함 내의 모래의 함수비가 증가할수록 감소하였다. 하지만, 전자기파의 도달시간과 속도를 이용하여 산정된 네킹 결함의 위치와 실제 네킹 결함의 위치가 거의 같았다. 본 연구는 전자기파가 모래 지반에 설치된 현장타설말뚝의 네킹 결함을 평가하는데 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.561-564
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• 2004

Steel sheet pile can be alternative material for bridge abutment for. The steel sheet pile bridge abutment is new and replacement bridge abutment due to its aesthetically attractive and cost effective. Use of embedded steel sheet piling brings savings in dead load, provides a compliant retaining wall, and permits speedier construction. In addition, for replacement bridge projects, traffic interruption can be minimized. It is hoped that this study will encourage designers and constructors to consider a steel substructure option more frequently during the conceptual and preliminary design phases of projects and thereby to take advantage of the potential to construction more efficiently. In this paper, an analysis of stress and strain for steel sheet pile bridge abutment was conducted. From the analysis results, the stress and strain characteristics of steel sheet pile bridge abutment with variations of steel sheet pile parameters is suggested.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제3권3호
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• pp.21-30
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• 1987

말뚝머리에 수평력을 받는 단일주동말뚝의 극한수평저항력을 산정할 수 있는 몇몇 방법이 수평직 반반력, 말뚝길이 및 말뚝두부구속조건을 고려하여 확립제안된다. 말뚝의 이동에 의하여 주동말뚝 이 지반으로 부터 받게 되는 극한수평지반반력은 말뚝주변지반의 소성상태 및 말뚝형상을 고려하 는 것에 중점을 두어 유도한 산정이론식을 이용하여 산정될 수 있다. 말뚝은 짧은말뚝, 긴말뚝 등 으로 구분되며 이는 말뚝에 발생하는 최대횡모멘트와 항복모멘트의 비교에 의하여 구분된다. 말뚝 머리의 구속조건으로는 두부자유 및 두부요전구동의 두가지 경우가 취급된다. 실측치와의 비교에 의하면, 본이론에 의한 극한수평진항력은 Broms이론에 의한 이론치보다 더 잘 실측치에 접근하고 있음을 보여 준다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.435-440
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• 2002

The free vibration of partially embedded piles is investigated. The pile model is based on the Bernoulli-Euler beam theory and the soil is idealized as a Winkler model for mathematical simplicity. The governing differential equation for the free vibrations of such members is solved numerically The piles with one typical end constraint (clamped/hinged/free) and the other hinged end with rotational spring are applied in numerical examples. The lowest three natural frequencies are calculated over a range of non-dimensional system parameters: the rotational spring parameter, the relative stiffness and the embedded ratio.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.965-975
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• 1994

PHC말뚝의 선단부를 개방시켜서 사용하면 관입저항력의 감소로 인하여 관입깊이가 증가되며, 결과적으로 지지력의 증가를 가져온다. 그러나 개단 PHC말뚝의 사용을 위해서는 다음의 두가지 문제가 해결되어야 한다. 첫째는 말뚝의 선단부를 개방시킴에 따른 지지력의 변화이며, 둘째는 말뚝 내부로 유입되는 관내토에 의한 말뚝 선단부의 파괴여부이다. 따라서 본 연구에서는 개단 PHC말뚝의 실용성을 검토하기 위하여 먼저 말뚝의 선단부 형상에 따른 지지력 비교를 목적으로 두개의 폐단말뚝과 두 개의 개단말뚝을 이용하여 토조에서 모형말뚝실험을 수행하였다. 실험결과로부터 말뚝의 선단부 형상에 따른 관입저항력과 지지력의 변화 및 PHC말뚝 선단부의 파괴여부가 검토되었다. 실험결과 동일한 관입깊이에서 개단말뚝의 전체지지력은 관입깊이가 증가함에 따라 폐단말뚝의 전체지지력과 비슷해지며, PHC 말뚝의 경우 말뚝선단부로부터 말뚝내경의 0.8~1.1배되는 영역에서 균열발생의 가능성이 제시되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권10호
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• pp.39-46
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• 2019

상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 내진설계 시 지반-구조물의 상호작용이 고려되어야 한다. 무리말뚝 설계 시 지반과 구조물의 비선형 관계는 p-y 곡선이 많이 사용되고 있으며 지진과 같은 동적하중조건에서 지반-구조물의 상호작용이 고려된 동적 p-y 곡선을 무리말뚝의 내진설계에 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 이와 같은 연구는 말뚝 캡에 의한 지지효과 및 상부구조물의 관성거동에 의한 상호작용은 고려되지 않았다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 상부구조물을 지지하는 무리말뚝에서 말뚝 캡의 변화가 무리말뚝에 미치는 영향을 확인하기 위해 말뚝의 배열 및 중심 간격은 고정하고 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격을 변화시켜 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 무리말뚝에서 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격의 변화가 말뚝의 동적 p-y 곡선 및 무리말뚝 효과에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.993-1000
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• 2009

In general, a drilled shaft embedded in weathered rock has a large load bearing capacity. Therefore, most of the load tests are performed only up to the load level that confirms the pile design load capacity, and stopped much before the failure load of the pile is attained. If a reliable failure load value can be extracted from the premature load test data, it will be possible to greatly improve economic efficiency as well as pile design quality. The main purpose of this study is to propose a standard for judging the reliability of the failure load of piles that is obtained from extrapolated load test data. To this aim, eleven static load test data of load-displacement curves were obtained from testing of piles to their failures from 3 different field sites. For each load-displacement curve, loading was assumed as 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, and 90% of the actual pile bearing capacity. The limited known data were then extrapolated using the hyperbolic function, and the failure load was re-determined for each extrapolated data by the ASCE 20-96 method (1997). Statistical analysis was performed on the reliability of the re-evaluated failure loads. The results showed that if the ratio of the maximum-available displacement to the failure-load displacement exceeds 0.6, the extrapolated failure load may be regarded as reliable, having less than a conservative 20% error on average. The applicability of the proposed standard of judgment was also verified with static load test data of driven piles.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.165-172
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• 2006

본 연구에서는 합천사에 매설되어 측방변형을 받는 무리말뚝의 거동특성을 분석하였다. 무리말뚝의 위치, 말뚝의 간격과 말뚝배열이 미치는 무리말뚝의 영향을 알고자 하였다. 실험결과는 다음과 같다. 무리말뚝에서는 모멘트 형상은 단독말뚝과 유사하나 최대 휨모멘트의 발생깊이가 깊어지고, 그 크기는 감소하였다. 말뚝의 중심간격이 증가할수록 최대휨모멘트비$(R_M)$와 수평력분담비$(R_F)$는 증가하였다. 지반변형에 따른 $R_M$은 열방향에서는 후열, 전열, 중간열의 순으로 크게 나타났고 줄방향에서는 내측보다 외측이보다 크게 나타났다.