The bearing capacity of drilled shafts that take excavation by Percussion Rrotary Drilling(PRD) into consideration was evaluated using static and dynamic pile load tests. The emphasis was on quantifying the allowable bearing capacity and point load-transfer at the pile tip on seven instrumented steel piles. Of the seven instrumented piles, five piles are placed to the bottom of the excavation by rotary and pushing into the final depth of the excavation, as opposed to the two driven piles. Based on the results obtained, it is shown that the skin friction mobilized by PRD is much greater than point resistance, whereas in driven piles, the point resistance is greater than skin friction. It is also found that much greater pile capacity was proved in the case of drilled shafts, compared to the driven piles and thus, the excavation by rotary drilling gives reliable pile capacity required to design axially loaded piles.
극한 및 극서지에서는 환경적 요인으로 인하여 지반 침하가 발생할 수 있다. 지반의 침하는 부주면 마찰력을 발생시켜 선단 하중을 증가시켜 말뚝의 안정성을 저해할 수 있다. 본 연구에서는 지반 침하 시 부주면 마찰력에 의해 소폭 압축되는 지반 변형 대응 부재가 삽입되어 부주면 마찰력을 저감시키는 말뚝을 제안하였다. 지반 변형 대응 부재로는 스프링 및 스프링-대시팟 부재가 고려되었다. 제안된 말뚝의 성능을 검증하기 위해 모형 실험을 통해 지반 침하 시 일반 말뚝과 지반 변형 대응 부재가 적용된 말뚝의 선단 하중, 주면 마찰력, 횡 토압을 측정하고 분석하였다. 실험 결과, 스프링 부재 말뚝은 침하량이 작은 경우에는 스프링의 압축에 의해 상대변위가 줄어들며 부주면 마찰력이 감소하였다. 그러나 지반이 지속적으로 침하함에 따라 스프링이 더 이상 압축되지 않는 시점부터는 하중 전달 기전이 일반 말뚝과 유사해졌다. 스프링-대시팟 부재 말뚝의 경우, 대시팟이 스프링으로의 하중 전달을 지연시키고 하중 제하 곡선상에 주면 마찰력을 위치시키므로 지반 침하로 인한 부주면 마찰력이 지속적으로 감소하였다.
말뚝기초 설계의 신뢰도및 경제성 향상을 위해서는 말뚝 지지력 예측의 신뢰도 제고가 필수적이다. 현재까지 수많은 말뚝지지력 예측 방법들이 제안되어 왔으나 말뚝재하시칩에 의하는 방법외에는 그 신뢰도가 보장되지 못하는 것이 현실이다. 그러나 말뚝재하시험은 상당한 시간과 비용이 소요되어 활성화 되지 못하였다. 말뚝의 주면마찰력을 선단부 재하의 반력으로 이용하는 SPLT의 개발은 이러한 문제점 들을 해소할 수 있는 방안으로 실무에 적용이 확산되고 있다. SPLT에서는 주면마찰력과 선단저항을 분리 측정하여 말뚝지지력 해석의 신뢰도를 높여줄 수 있는 이점이 있는 반 면, 주면마찰부에 작용하는 하중의 방향이 기존의 재하시험과 반대로 되는 문제점과 축소된 선단부 사용의 영향이 명확히 규명되지 못한 문제점이 해결되어야 할 과제로 제기되고 있다. 본 연구에서 는 이러한 영향을 알아보기 위하여 직경 406mm의 강관말뚝을 사용하여 SPLT의 1단계, 2단계 시험 후 재래식 재하시 칩을 수행하였다. 연구결과에 의하면 인발시의 주면마찰력은 압축시의 값보다 낮은 것으로 나타나 SPLT결과를 실 무에 적용하딴 안전율을 높여주는 효과를 주며, 축소된 선단부 사용은 치수효과 (scaleeffect)에 대한 적절한 해석후 적용할 수 있을 것으로 나타난다.
The frictional behaviors of Cermets/Cr-Ceramics and Cu-Al coatings of piston ring were investigated. Friction tests were carried out by pin-on-disk test and materials properties of coating layer were analyzed by nano indentation tester. The effect of surface roughness of cylinder liner on the friction coefficient was analyzed. This study provided tribological data of hard and soft piston ring coatings against cylinder liner. The surface roughness does exert an influence on the average friction coefficient, with smoother surfaces generally yielding lower friction coefficients. In case of hard-coating, the scratch depth, width and pile-up height had close relationship with hardness. So the scratch width, depth and pile-up height increases with decreasing friction coefficient. But in case of soft-coating, the friction coefficients are strongly dependent on the morphological characteristics such as, scratch depth, width, pile-up height and elastic modulus.
Frictional forces between soil and structural elements are of vital importance for the foundation engineering. Although numerous studies were performed about the soil-structure interaction in recent years, the approximate relations proposed in the first half of the 20th century are still used to determine the frictional forces. Throughout history, wood was often used as friction piles. Steel has started to be used in the last century. Today, alternatively these materials, FRP (fiber-reinforced polymer) piles are used extensively due to they can serve for long years under harsh environmental conditions. In this study, various ratios of low plasticity clays (CL) were added to the sand soil and compacted to standard Proctor density. Thus, soils with various internal friction angles (${\phi}$) were obtained. The skin friction angles (${\delta}$) of these soils with FRP, which is a composite material, steel (st37) and wood (pine) were determined by performing interface shear tests (IST). Based on the data obtained from the test results, a chart was proposed, which engineers can use in pile design. By means of this chart, the skin friction angles of the soils, of which only the internal friction angles are known, with FRP, steel and wood materials can be determined easily.
This article employs Multivariate Adaptive Regression Spline (MARS) for determination of friction capacity of driven piles in clay. MARS is non-parametric adaptive regression procedure. Pile length, pile diameter, effective vertical stress, and undrained shear strength are considered as input of MARS and the output of MARS is friction capacity. The developed MARS gives an equation for determination of $f_s$ of driven piles in clay. The results of the developed MARS have been compared with the Artificial Neural Network. This study shows that the developed MARS is a robust model for prediction of $f_s$ of driven piles in clay.
Artificial neural networks (ANN) have been the focus of several studies when it comes to evaluating the pile's bearing capacity. Nonetheless, the principal drawbacks of employing this method are the sluggish rate of convergence and the constraints of ANN in locating global minima. The current work aimed to build four ANN-based prediction models enhanced with methods from the black hole algorithm (BHA), league championship algorithm (LCA), shuffled complex evolution (SCE), and symbiotic organisms search (SOS) to estimate the carrying capacity of piles in cold climates. To provide the crucial dataset required to build the model, fifty-eight concrete pile experiments were conducted. The pile geometrical properties, internal friction angle 𝛗 shaft, internal friction angle 𝛗 tip, pile length, pile area, and vertical effective stress were established as the network inputs, and the BHA, LCA, SCE, and SOS-based ANN models were set up to provide the pile bearing capacity as the output. Following a sensitivity analysis to determine the optimal BHA, LCA, SCE, and SOS parameters and a train and test procedure to determine the optimal network architecture or the number of hidden nodes, the best prediction approach was selected. The outcomes show a good agreement between the measured bearing capabilities and the pile bearing capacities forecasted by SCE-MLP. The testing dataset's respective mean square error and coefficient of determination, which are 0.91846 and 391.1539, indicate that using the SCE-MLP approach as a practical, efficient, and highly reliable technique to forecast the pile's bearing capacity is advantageous.
본 연구에서는 매입말뚝의 지지력과 침하에 큰 영향을 미치는 시멘트풀과 지반 사이의 주면 인터페이스 및 영향인자에 따른 거동을 분석하였다. 시멘트풀과 지반 사이의 인터페이스를 고려하기 위한 User-defined 모델을 적용하였고, 현장 시험 결과와의 검증을 바탕으로 매입말뚝 거동을 고려한 새로운 t-z 곡선을 제안하였다. 또한, 매입말뚝의 거동에 영향을 주는 인자 중 시멘트풀의 유무 그리고 시멘트풀-지반 사이의 인터페이스 모델에 대한 분석을 수행하였다. 해석결과, 시멘트풀이 있는 경우 주면마찰력이 급격히 증가하는 것이 확인되었고, 침하량은 감소하는 것으로 확인되었고, 본 연구에서 제안한 t-z 곡선이 매입말뚝 거동을 더 정확히 예측할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
In this study, static pile load tests with load transfer measurement were accomplished in the field. Yield pile capacity (or ultimate pile capacity) determined by load-settlement-time relationship was determined and axial load transfer behavior was analyzed. In the test for the four test piles were behaved as end bearing pile but ratios of skin friction to total pile capacity were 27%∼33%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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