• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8128-8139
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• 2015

최근 구조물 기초 분야에 대한 한계상태설계법이 국제적인 기술표준으로 요구됨에 따라 연구기반이 미약한 연약지반 개량공법에 대한 하중저항계수설계법 개발의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 신뢰성 분석을 통해 항타강관말뚝의 목표신뢰성지수 및 저항계수를 산정하여 기초 구조물에 대한 LRFD code를 개발하고자 하였다. 프로그램의 검증을 위해 광양지역 16개의 항타말뚝 재하시험 결과와 2008년 한국건설기술연구원에서 이용된 57개의 항타말뚝 재하시험 결과를 취합하였다. 구조물기초설계기준에서 제안하고 있는 두가지 정역학적 설계공식에 대해서 대표 측정지지력과 설계지지력을 비교함으로써 저항편향계수를 평가하였고, 저항편향계수의 통계특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 실뮬레이션에 의한 신뢰성 분석을 실시하였다. 그 결과, 항타강관말뚝의 목표 신뢰성지수 2.0, 2.33, 2.5에 대해서 선단부 N치 50이하인 경우 두 지지력 공식의 저항계수는 각각 0.611~0.684, 0.821~0.537, 선단부 N치 50이상인 경우 각각 0.608~0.545, 0.749~0.643으로 제안되었다. 본 연구결과는 향후 다양한 기초구조물 및 지반구조물의 하중저항계수설계법 개발을 위한 자료로서 그 활용성이 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.119-127
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• 2013

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 기초형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹형 석션파일 형식에 대하여 연구하였다. 해상 부유식 구조체에 사용되는 기초의 경우 수평방향 하중이 지배적이므로 그룹형 석션파일의 수평방향 지지거동을 3차원 유한요소 해석을 통해 분석하였다. 그룹형 석션파일은 근입깊이가 얕아서 강체기초 거동을 하게 되므로 수평방향 거동을 분석할 때 지표면 부근의 낮은 구속압을 받는 지반의 정밀한 거동 모사가 필요하다. 이를 위하여, 탄성계수, 지반강도 등을 지반 구속압에 따라 증가되도록 모델링하였다. 해석조건은 석션파일 중심간 거리, 그리고 사질토와 점성토의 지반조건 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 석션파일 사이의 간격이 증가함에 따라 점차 항복하중이 증가하였으며, 그룹형 석션파일의 항복하중은 S/D=5인 경우 회전을 허용한 단일형 석션파일 항복하중의 약 3배인 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권7호
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• pp.5-13
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• 2015

압입강관말뚝공법은 기초보강, 상부 및 지하 증축, 부등침하 복원 등에 사용되는 공법으로 유압잭을 이용하여 좁은 공간에서 시공이 가능한 기초 보강공법이다. 이 공법의 특징은 협소한 공간, 낮은 층고, 근접 시공이 가능하고, 무소음 및 무진동 공법이며 슬라임을 배출하지 않아서 시공현장을 청결하게 유지할 수 있다. 또한 모든 말뚝을 유압잭의 압입하중으로 시공하므로 시공 중 지지력 확인이 가능하다. 본 연구에서는 압입강관말뚝에 대하여 하중전이시험을 수반한 말뚝 정재하시험을 수행하여 압입강관말뚝의 하중지지 거동 특성을 파악하였다. 그리고 말뚝 시공 후 경과시간에 따른 압입강관말뚝의 지지거동의 변화를 확인하기 위하여 총 4회의 정재하시험을 실시하였다. 재하시험 결과, 압입강과말뚝의 허용지지력은 최소 637kN 이상으로 나타났고, 재하하중의 81~86%를 마찰하중이 지지하는 것으로 나타났다. 그리고 대체적으로 2개월이 경과하면 단위주면마찰력은 최대값에 도달하는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.35-44
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• 2019

본 연구에서는 수직증축 공동주택 하부 신설 보강말뚝의 축강성(K_vr)을 기존말뚝의 열화를 고려한 이론적인 접근과 수치해석을 통하여 산정하였다. 3차원 유한요소 수치해석을 수행하는 과정에서, 이론적인 접근과 38본의 시험 말뚝계측 결과를 통하여 제안된 열화를 고려한 기존말뚝 축강성(K_ve)의 상한 값을 적용하였다. 이를 통해, 수직증축 리모델링으로 인하여 증가된 하중을 안정적으로 지지하기 위한 신설 보강말뚝의 최소 축강성을 산정하였다. 신설 보강말뚝의 축강성 제안은 선단지지 말뚝과 마찰말뚝에 대해 수행하였고, 다양한 세장비(L/D)에 따라 제안하였다. 해석기법은 기존말뚝의 설계 당시의 양호한 상태를 고려한 말뚝지지 전면기초 거동 해석과 열화가 고려된 기존말뚝의 축강성을 적용한 말뚝지지 전면기초 거동 해석을 수행하였다. 두 해석기법에 대한 검증을 수행한 결과 말뚝지지 전면기초 거동해석이 가능한 것으로 확인되었고, 이를 통하여 기존말뚝의 열화가 발생하였을 때 선단지지 신설 보강말뚝 축강성이 44 - 67% 증가되어야 수직증축 구조물의 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.5-13
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• 2015

언더피닝 공법으로 주로 활용된 마이크로파일은 신설 구조물지지와 사면안정 등 활용목적에 따라 현장에 많이 적용되고 있다. 그러나 이와 같이 활용됨에도 불구하고, 마이크로파일의 수평지지특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 파일설치조건에 따라 달라지는 마이크로파일의 수평지지특성을 알아보기 위해 모형시험을 수행하였다. 시험결과, L/d ${\leq}20$의 경우에는 $\theta$ = $+30^{\circ}$, L/d ${\geq}60$인 경우 $\theta$ = $-30^{\circ}$인 마이크로파일의 수평지지력을 효과적으로 증가시키는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.13-25
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• 2015

최근 마이크로 파일의 활용 빈도가 점차 증가함에 따라 몇몇 연구자들은 마이크로파일 및 마이크로파일-기초에 대한 관련 연구를 수행하였다. 그러나 대부분의 관련연구는 모래지반을 대상으로 한 경우이다. 또한 마이크로파일-기초시스템의 지지특성은 기초시스템내 하부지반의 파괴거동과 파일설치조건에 따라 기초시스템의 지지력이 달라지나 이를 고려하지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 파괴거동이 상이한 지반에 설치된 마이크로파일-기초시스템의 지지력을 평가위해 수치해석을 수행하였다. 해석결과, 전면전단파괴가 발생한 모래지반에서는 기초시스템의 파일을 양 또는 음의 각도로 설치한 경우가 수직파일로 설치된 기초시스템보다 큰 것으로 나타났다. 관입파괴형상으로 파괴가 발생한 실트지반의 경우, 파일이 교차하도록 음의 각도로 설치한 기초시스템이 수직파일인 경우보다 지지력이 증가하였다. 그리고 양의 각도로 설치한 경우에는 수직인 경우와 유사한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.57-71
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• 1998

기존의 강관말뚝 머리보강 방법은 대부분 현장제작. 인력으로 강관말뚝을 절단, 그리고 현장용접을 하는데, 이를 각각 공장제작, 자동으로 강관말뚝을 절단, 그리고 볼트조임으로 대체한 볼트식 강관말뚝 머리보강 방법(Bolted Bonding Method : BBM)을 개발하여 현재 사용 중에 있다. 구조검토와 실내시험으로 부터, 볼트식 강관말뚝 머리보강에 대한 설계 및 구조검토 식을 제안하며, 현장 시공성과 경제성을 비교하기 위하여 기존과 볼트식 강관말뚝 머리보강 방법을 고속도로 교량기초에 적용하였다. 시험결과로부터, 공장제품을 사용하는 볼트식 방법은 현장에서 용접하는 기존 방법보다 품질 관리가 용이할 뿐만 아니라 5~10배 이상 작업시간을 단축시킬 수 있었다. 그리고 8개 보강철근을 사용하는 볼트식 방법이 12개를 설치하는 기존의 방법보다 확대기초 철근조립이 매우 용이하였다. 또한 볼트식 방법은 용접 방법보다 말뚝 개당 평균 50%, 그리고 속채움 콘크리트 방법보다 평균 9% 공사비가 절감되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.51-57
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• 2011

국내 강원도 지역에 광범위하게 분포하고 있는 불규칙한 석회암 공동(空洞)은 구조물의 사용성 저하 및 붕괴 등 예기치 못한 사고를 유발할 수 있다. 따라서 석회암 공동분포지역에서는 구조물의 기초지지력 증진을 위한 적절한 지반보강공사가 요구되며, 환경오염 문제를 최소화할 수 있어야 한다. 일반적으로 석회암 공동의 기초지지력 확보를 위해 시공하는 R.J.P(Rod Jet Pile) 공법은 주입재료를 시멘트모르타르를 사용하지만, 석회암 공동의 특성상 공동을 통한 시멘트성분의 유출로 인근지역의 식수오염과 양어장의 송어폐사가 발생하였다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 국내 외 적용가능한 보강공법들을 비교 검토하였으며, 실내시험을 통해 주입재료를 선정하였다. 또한, 1, 2단계로 구분하여 시공하고 선정된 보강재료 주입을 통해 저유동성 재료를 사용하는 비배출압밀공법을 한단계 향상시킨 몰탈압입공법을 제안하고 시험시공을 하였다. 시험시공 동안 인근지역 양어장의 수질변화가 거의 발생하지 않았으며, 시공위치에서 코어를 채취하여 압축강도를 측정한 결과 기준강도 5 MPa 이상으로 구조물의 기초지반 지지력을 확보하는 것으로 분석되었다. 따라서 몰탈압입공법은 주변 수질환경에 대한 친환경성을 확보함과 동시에 기초지반 지지력을 확보하는 것으로 검토 되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.81-92
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• 1998

앵커로 지지된 토류벽의 거동 해석기법에는 한계평형이론해석 (Limit Equilibrium Analysis), 유한요소해석(Finite Element Analysis), 그리고 탄소성보 해석법(Beam on Elasto-Plastic Foundation) 등이 있다. 이 중에서 탄소성보 해석법은 토류벽체의 변위, 휨모멘트, 토압분포 등을 구할 수 있고 유한요소해석에 비해 입력자료가 간편한 장점으로 인하여 널리 사용되어 왔다 (Haliburton. 1968.; Pfister등.. 1982: Briaud와 김 낙경, 1998), 탄소성보 해석법은 토류벽체를 탄성보로 모델링하고 지반을 탄소성 토압-변위 곡선 (Elasto-Plastic p-y Curve)으로 표시되는 스프링으로 모델링 하여 지반-토류벽 상호작용을 해석하는 기법이다. 그러므로 앵커토류벽의 탄소성보 해석법은 실제 거동을 모사할 수 있는 토압-변위 곡선의 구성 여부에 따라 그 해석 결과가 좌우된다. 본 논문에서는 미 국립토질시험장(U.S. National Geotechnical experimentation Site)에서 시공된 앵커토류벽의 변위,휨모멘트 계측자료로부터 Cubic Spline 함수를 이용하여 시공단계별로 토류벽에 작용하는 토압을 산정함으로서 토압-변위 곡선을 구성하였다. 구성된 토압-변위 곡선을 이용하여 탄소성 보해석을 실시하여 실측된 변위 및 휨모멘트와 비교함으로서 실험적인 토압-변위 곡선을 평가하고 시공단계를 적절히 고려할 수 있는 탄소성보 해석기법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.123-131
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• 2005

우리나라에서는 최근 해안 매립지역에서의 건설공사가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 경우 말뚝기초에서는 부마찰력과 관련된 안정성 평가가 중요한 설계요소가 된다. 그럼에도 불구하고 말뚝의 부마찰력 문제는 많은 지반 기술자들에게 충분한 이해가 부족한 실정이다. 그 이유는 부마찰력이 말뚝의 침하와 관련된 문제임에도 불구하고 대부분의 설계기준들은 안전율에 의한 말뚝의 지지력 산정에만 초점을 맞추고 있기 때문이라고 생각된다. LRFD 설계법은 말뚝의 지지력과 관련된 극한한계상태해석 외에 침하량과 관련된 사용성해석을 고려하므로 전통적인 국내 설계기준을 보완하는 방법이 될 수 있다. 본 논문에서는 부마찰력이 작용하는 말뚝에서 LRFD 설계기법을 적용하는 방법에 대해 논의하고 이를 전통적인 설계기법과 비교하여 보았다. 또한, 말뚝 재하시험을 통한 실제 사례분석을 통하여 각 설계기법의 적용성을 비교분석 하였다. 이러한 분석을 통해 부마찰력이 작용하는 말뚝의 안정성 분석 시 접하는 문제를 해결하기 위해 몇 가지 대안을 제시하였다.