• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권4호
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• pp.529-537
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• 2009

A key parameter in the design of a laterally loaded pile is the determination of its performance level. Performance level of a pile is usually expressed as the maximum head deflection and bending moment. In general, uncertainties in the performance of a pile originates from many factors such as inherent variability of soil properties, inadequate soil exploration programs, errors taking place in the determination of soil parameters, limited calculation models as well as uncertainties in loads. This makes it difficult for practicing engineers to decide for the reliability of laterally loaded piles both in cohesive and cohesionless soils. In this paper, limit state functions and consequent performance functions are obtained for single concrete piles to predict the maximum bending moment, a widely accepted design criterion along with the permissible pile head displacement. Analyses were made utilizing three dimensional finite element method and soil-structure-interaction (SSI) effects were accounted for.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1051-1060
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• 2010

In this study, the pressuremeter test (PMT) and the standard penetration test (SPT) were performed on the lateral pile loading tests site to evaluate the coefficient of subgrade reaction, which is used for load-deformation behavior analysis of laterally loaded piles by elastic subgrade reaction method. As a result, widely used empirical formulas of the coefficient of subgrade reaction by N values of SPT is evaluated conservatively lateral behavior of piles. While the method of directly used PMT results and evaluation method of the coefficient of subgrade reaction considering deformation moduli of soil and a pile diameter that is able to estimate very similar to actual load-deformation behavior of laterally loaded piles in deformation range of 0.5%-1.0% of a pile diameter.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.5-18
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• 2016

본 연구에서는 모형실험을 통해 균질모래지반에 매설된 횡력을 받는 무리말뚝의 수평저항력을 산정하는데 가장 큰 영향을 주는 배면토의 저항형태를 파악하였다. 저항거동 형태는 회전절점, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각으로 파악하였다. 실험은 지반의 상대밀도, 말뚝의 폭, 말뚝의 간격과 배열을 달리하여 수행하였다. 그 결과 직렬말뚝에서의 지반거동 양상은 전열과 중간열이 같았고 후열의 경우 전열과 중간열 보다 작은 값을 나타내었다. 병렬말뚝의 경우 지반거동 양상이 단독말뚝과 같게 나타났다. 실험 결과를 바탕으로 회전절점, 쐐기 파괴각, 쐐기 날개각 산정 값 들을 식으로 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권5호
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• pp.463-469
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• 2018

In offshore engineering, lateral cyclic loading may induce excessive lateral movement and bending strain in pile foundations. Previous studies mainly focused on deformation mechanisms of single piles due to lateral cyclic loading. In this paper, centrifuge model tests were conducted to investigate the response of a $2{\times}2$ pile group due to lateral cyclic loading in clay. After applying each loading-unloading cycle, the pile group cannot move back to its original location. It implies that residual movement and bending strain are induced in the pile group. This is because cyclic loading induces plastic deformation in the soil surrounding the piles. As the cyclic load increases from 62.5 to 375 kN, the ratio of the residual to the maximum pile head movements varies from 0.30 to 0.84. Moreover, the ratio of the residual to the maximum bending strains induced in the piles is in a range of 0.23 to 0.82. The bending strain induced in the front pile is up to 3.2 times as large as that in the rear pile. Thus, much more protection measures should be applied to the front piles to ensure the serviceability and safety of pile foundations.

• Geomechanics and Engineering
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• 제7권5호
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• pp.495-524
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• 2014

To investigate the soil-pile interactive performance under lateral loads, a set of laboratory model tests was conducted on remoulded test bed of soft clay and medium dense sand. Then, a simplified boundary element analysis had been carried out assuming floating pile. In case of soft clay, it has been observed that lateral loads on piles can initiate the formation of a gap, soil heave and the tension crack in the vicinity of the soil surface and the interface, whereas in medium dense sand, a semi-elliptical depression zone can develop. Comparison of test and boundary element results indicates the accuracy of the solution developed. However, in the boundary element analysis, the possible shear stresses likely to be developed at the interface are ignored in order to simplify the existing complex equations. Moreover, it is unable to capture the influence of base restraint in case of a socketed pile. To bridge up this gap and to study the influence of the initial stress state and interface parameters, a field based case-study of laterally-loaded pile in layered soil with socketed tip is explored and modelled using the finite element method. The results of the model have been verified against known field measurements from a case-study. Parametric studies have been conducted to investigate the influence of the coefficient of lateral earth pressure and the interface strength reduction factor on the results of the model.

• Geomechanics and Engineering
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• 제5권5호
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• pp.379-399
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• 2013

In practice, analysis of laterally loaded piles is carried out using beams on non-linear Winkler springs model (often known as p-y method) due to its simplicity, low computational cost and the ability to model layered soils. In this approach, soil-pile interaction along the depth is characterized by a set of discrete non-linear springs represented by p-y curves where p is the pressure on the soil that causes a relative deformation of y. p-y curves are usually constructed based on semi-empirical correlations. In order to construct API/DNV proposed p-y curve for clay, one needs two values from the monotonic stress-strain test results i.e., undrained strength ($s_u$) and the strain at 50% yield stress (${\varepsilon}_{50}$). This approach may ignore various features for a particular soil which may lead to un-conservative or over-conservative design as not all the data points in the stress-strain relation are used. However, with the increasing ability to simulate soil-structure interaction problems using highly developed computers, the trend has shifted towards a more theoretically sound basis. In this paper, principles of Mobilized Strength Design (MSD) concept is used to construct a continuous p-y curves from experimentally obtained stress-strain relationship of the soil. In the method, the stress-strain graph is scaled by two coefficient $N_C$ (for stress) and $M_C$ (for strain) to obtain the p-y curves. $M_C$ and $N_C$ are derived based on Semi-Analytical Finite Element approach exploiting the axial symmetry where a pile is modelled as a series of embedded discs. An example is considered to show the application of the methodology.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.41-51
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• 2008

본 논문은 말뚝 및 기초지반의 강성이 수평재하말뚝의 거동에 미치는 영향을 알아보고자 주문진 표준사와 김해점토를 기초지반으로 수평재하말뚝에 대한 실내실험을 실시하였다. 또한 실험 결과를 바탕으로 영향계수를 정량화 할 수 있는 경험식을 산정하였다. 말뚝과 지반의 강성을 고려하기 위하여 길이가 다른 3개의 알루미늄 모형말뚝을 제작하였으며 이를 사질토와 점성토 지반에 설치한 후 기초지반의 상대밀도(사질토 지반) 및 비배수전단강도(점성토 지반)를 변화시켜가며 수평재하 실내실험을 수행하였다. 실험을 통하여 산정된 p-y 곡선의 초기기울기는 사질토와 점성토 지반 모두에서 깊이와 말뚝-지반의 강성에 비례하였으나 점성토 지반의 경우 사질토 지반에 비하여 깊이에 따른 초기기울기의 증가율이 작은 경향을 나타내었다. 또한 극한 지반반력의 경우 모든 지반 조건에서 수평지반반력계수와 유사하게 깊이와 지반강성에 비례하여 증가하였으나 말뚝 강성에 대한 영향은 적게 나타났다. 이와 같은 특성을 고려하여 본 논문에서는 p-y 곡선의 초기기울기 산정 식을 실험결과와 가장 유사한 형태를 지니는 쌍곡선으로 지반 조건에 따라 제시하였으며 제안된 식을 기존의 연구 및 현장재하시험과 비교하여 제안 식의 적용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.5-20
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• 1996

본 논문은 말뚝의 선단과 두부조건이 자유이며 수평하중을 받고 있는 수직말뚝의 모형실험에 대한 결과를 보여주고 있다. 모형실험은 원심모형실험기(동경공업대학 Markll)를 이용하여 현장응력상태하의 사질토지반에서 실시되었으며, 중력가속도, 휭강성, 그리고 지반의 상대밀도를 달리하여 실험을 실시하였다. 본 연구의 목적은 Toyoura모래에 근입된 말뚝의 거동에 대해 중력가속도, 횡강성, 그리고 상대밀도의 영향과 여러학자(Murchison & O'Neill, Reese et at., Scott, Det Norske Vertas, Kondner)들에 의해 제안된 p-y곡선의 적용성 검토에 있다. p-V곡선에 의해 프로그램이 만들어졌으며, 이 프로그램으로 말뚝의 수평변위와 모멘트 그리고 지반반력 분포를 예측할 수 있다. 실측된 거동과 예측된 거동의 비교에서, Murchison & O'Neill과 Kondnor에 의해 제안된 p-y곡선식의 결과가 다른 식들보다 실측결과와 일치하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.29-44
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• 1999

본 논문은 균질 및 비균질의 사질토 지반에서 항타 시공된 단일 강성말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동 특성에 대한 말뚝 시공상태 (Driven & Embedded), 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 두께비 (H/L),그리고 지반의 상대밀도의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형 실험 결과들에 의하면, 수평거동은 느슨한 균질지반에서 시공방법에 상당히 의존하는 것으로 나타났다. 말뚝시공시 항타방법에 의존할 경우 균질지반에서는 느슨한 지반일수록 그리고 비균질 지반 $(E_{h1}/E_{h2}/=0.18)$에서는 상부층 두께가 클수록 수평변위 감소에 상당한 효과를 얻을 수 있으나, 최대 휨모멘트 감소는 수평변위 감소와 정반대의 결과를 나타냈다. 수평변위 측면에서, 매입말뚝에 대한 항타말뚝의 변위비 $(y_{Driven}y_{Embedded})$는 균질지반의 각 상대 밀도에 대하여 0.65-0.88 $(D_r=90%)$와 0.38-0.65 (D$_{r}$=61.8%)의 범위로 그리고 비균질지반에서 0.6-0.88 의 범위로 나타났다. 또한, 본 연구에서는 $y_D/y_E \;와\; NBM_D/MBM_E$에 대한 항타고와 H/L의 영향들을 모형실험 결과들로부터 실험식으로 제안하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권3호
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• pp.25-46
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• 1998

본 논문은 낙동강 유역의 사질토 지반에 매입되어 수평 하중을 받는 모형 강관 말뚝의 수평 거동의 결과를 관찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평 거동에 대한 말뚝의 근입길이, 지반 상대밀도, 하중 재하속도, 말뚝두부의 구속조건, 그리고 지반내의 이질층의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 또한, 수치해석 (p-y method. modifiled Vlasov method, Characteristic Load Method:CLM) 결과들과 비교 되었다. 본 연구에서 Vlasov 해석법에 기초한 new parameter는 깊이에 비례하는 지반반력 (KhD=nhizn)에 대하여 적용할 수 있도록 개발하였다. p-V해석 모델은 비선형 거동이며, 수평하중을 받는 깊은 기초의 설계에 유효한 방법이다. Characteristic load method (CLM)이라 불 리는 새로운 방법은 P-V해석법 보다 간편하며, p-V해석법에 의한 결과와 잘 일치하고 있다. CLM방법은 무차훤 변수들의 관계들로부터 수평 하중을 받는 말뚝들의 비선형 거동을 특성화 하기 위하여 차원 해석을 이용하고 있다. p-y해석법과 수정 Vlasov방법에 이용하는 지반반력 계수와 극한 지반반력들은 직접 전단시험 결과들을 역 해석하여 구하였다. 직접전단 시험에 의한 지반반력 계수와 극한 지반반력들의 수평거동 예측에 이용하기 위한 수정계수들은 각각 0.014~0.05, 0.2~0.4로 나타났다. p-y analysis. modified Vlasov method (new ${\gamma}$ parameter), CLM에 의한 수치해석 결과들은 상대밀도가 증가할수록 실험결과들과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 y/D=0.2 이하에서 CLM 방법의 적용성이 입증되었다.