• 토지주택연구
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• 제2권3호
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• pp.277-285
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• 2011

동일 건축물의 지지력변화 구간이나 이질기초 부위에서 보강방법은 경험적이나 약식검토방법으로 처리되고 있으므로 이를 보완하기 위해 해석적 기법을 도입하여 발생 모멘트를 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 먼저, 문헌조사를 통한 현재의 보강대책 및 침하량 산정법에 대한 문제점을 도출하고 49$m^2$, 54$m^2$, 84$m^2$(I형 15층) 아파트를 대상으로 말뚝기초와 이질기초사이의 거동을 범용 구조해석 프로그램(SAP 2000)을 통해 구조해석을 실시하였다. 즉, 49$m^2$, 54$m^2$, 84$m^2$(I형 15층) 3가지 형태의 기초슬래브가 이질기초에 설치시 영향을 수치해석한 결과를 바탕으로 이질정도에 따른 발생 모멘트를 예측할 수 있도록 도표로 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.89-96
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• 2016

인천 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지역의 연약지반에 시공된 변단면 연약지반보강기초(Variable cross-section soft ground reinforced foundation)의 연직압축거동을 분석하였다. 변단면 연약지반보강기초는 원지반과 고화재를 혼합교반하여 형성되는 고형체의 높은 강성과 강도를 이용하여 상부구조물로부터 유발되는 연약하중을 효과적으로 저항하기 위하여 시공된다. 변단면 연약지반보강기초는 군말뚝 형식으로 시공이 되는데, 정확한 연직거동을 알기 위하여 1개소의 기초에 대한 연직재하시험을 수행하였다. 변단면 연약지반보강기초의 거동을 일반적인 깊은 기초의 거동과 비교하기 위하여 유사한 천층지반조건에 시공된 PHC 파일의 재하시험 결과와 비교하여 재하하중에 따른 침하량 및 하중전이 거동특성을 분석하였다. 연직재하시험결과를 비교분석하였다. 변단면 연약지반보강기초는 제한된 범위의 연직하중에 대하여 천층에서도 효율적으로 저항하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.67-72
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• 2012

본 연구에서는 사질지반에서 말뚝전면기초와 전면기초와의 거동을 유한요소해석을 이용하여 비교하였다. 25개의 시추공의 표준관입시험의 결과를 이용하여 구한 토질정수를 유한요소해석에 사용하였다. 말뚝을 사용하지 않은 전면기초의 경우 $8m{\times}8m$ and $15m{\times}15m$의 크기의 정규화된 침하계수는 각각 1.02~1.15 and 0.64~0.81의 범위로 나타났다. 전면기초의 두께는 부등침하와 휨모멘트에 영향을 미치고 하중분담과 최대침하에는 큰 영향이 없었다. 말뚝의 간격은 최대침하와 부등침하, 휨모멘트에, 말뚝의 하중분담에 영향을 받고 반면에 부등침하와 휨모멘트는 말뚝의 길이에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권4호
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• pp.383-393
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• 2024

Monopile foundations of offshore wind turbines embedded in soft clay are subjected to the long-term cyclic lateral loads induced by winds, currents, and waves, the vibration of monopile leads to the accumulation of pore pressure and cyclic strains in the soil in its vicinity, which poses a threat to the safety operation of monopile. The researchers mainly focused on the hysteretic stress-strain relationship of soft clay and kinds of stiffness degradation models have been adopted, which may consume considerable computing resources and is not applicable for the long-term bearing performance analysis of monopile. In this study, a modified cyclic stiffness degradation model considering the effect of plastic strain and pore pressure change has been proposed and validated by comparing with the triaxial test results. Subsequently, the effects of cyclic load ratio, pile aspect ratio, number of load cycles, and length to embedded depth ratio on the accumulated rotation angle and pore pressure are presented. The results indicate the number of load cycles can significantly affect the accumulated rotation angle of monopile, whereas the accumulated pore pressure distribution along the pile merely changes with pile diameter, embedded length, and the number of load cycles, the stiffness of monopile can be significantly weakened by decreasing the embedded depth ratio L/H of monopile. The stiffness degradation of soil is more significant in the passive earth pressure zone, in which soil liquefaction is likely to occur. Furthermore, the suitability of the "accumulated rotation angle" and "accumulated pore pressure" design criteria for determining the required cyclic load ratio are discussed.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권6호
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• pp.545-561
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• 2024

Piled raft foundation has become widely used in the recent years because it can increase bearing capacity of foundation with control settlement. The design for a piled raft in terms vertical load and lateral load need to understands contribution load behavior to raft and pile in piled raft foundation system. The load-bearing behavior of the piled raft, especially concerning lateral loads, is highly complex and challenge to analyze. The complex mechanism of piled rafts can be clarified by using three dimensional (3-D) Finite Element Method (FEM). Therefore, this paper focuses on free-standing head pile group, on-ground piled raft, and embedded raft for the piled raft foundation systems. The lateral resistant of piled raft foundation was investigated in terms of relationship between vertical load, lateral load and displacement, as well as the lateral load sharing of the raft. The results show that both vertical load and raft position significantly impact the lateral load capacity of the piled raft, especially when the vertical load increases and the raft embeds into the soil. On the same condition of vertical settlement and lateral displacement, piled raft experiences a substantial demonstrates a higher capacity for lateral load sharing compared to the on-ground raft. Ultimately, regarding design considerations, the piled raft can reliably support lateral loads while exhibiting behavior within the elastic range, in which it is safe to use.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.105-112
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• 2024

지구온난화로 인한 기후변화로 예측 불가능한 집중호우가 증가하여 국내 하천의 홍수 피해는 심각해지고 있으며 이에 따라 수중보의 제체 및 기초지반을 통한 침투량 증가는 파이핑 현상을 유발하여 수중보의 안정성을 위협한다. 따라서 수중보의 관리와 설계에 있어 증가하는 침투유량에 관한 많은 연구가 필요하다. 본 연구에서는 수중보에 대하여 투수층의 깊이와 널말뚝 길이 및 위치를 달리하여 수치해석과 단면분할법 및 Polubarinova-Kochina가 제안한 방법을 사용하여 침투유량을 산정하고 비교 분석하였다. 그 결과 침투유량은 S/T가 증가함에 따라 감소하였고, X/b가 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며 널말뚝 위치에 대한 차이보다는 널말뚝 길이의 변화가 침투유량에 더 많은 영향을 끼치는 것으로 판단되었다. 따라서, 수중보 설계 시 지층깊이를 고려한 긴 널말뚝을 적용하고 제체의 상류부에 설치할수록 침투유량이 감소해 파이핑에 대해 안전한 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.51-63
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• 2023

계절성 동토의 온도 변화에 따른 융해 및 동결작용에 의한 지반의 거동이 말뚝 기초의 변위 및 지지력에 끼치는 영향을 파악하기 위한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 온도 변화에 따른 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 유한요소법 기반의 TM 모델링(Thermo-Mechanical coupled Modeling)을 적용하였으며, 동결 지반은 온도 의존적 비선형 물성을 적용하였다. 지반의 구성 모델은 소성 거동을 모사하기 위한 MCR 모델(Mohr Coulomb with Rankine Tensile cut-off Model)과 HDP 모델(Nonlinear Hyperbolic Drucker-Prager Model)을 각각 적용하였으며, 말뚝의 길이 및 너비 조건을 선정해 수치해석 결과를 비교 및 분석하였다. 수치해석 결과는 HDP 구성 모델이 비교적 작은 지반 거동과 지지력을 보였으나, 전체적으로는 말뚝의 길이 및 너비 조건에 따라 지지력 및 말뚝 머리의 변위 결과의 양상과 그 크기는 유사하게 나타났다. 지반의 융해-동결작용으로 인한 말뚝 머리(pile head)의 수직 변위는 길이 조건이 짧을수록 변위의 변화 폭이 크게 나타났다. 수직 변위는 길이 조건에 따라 MCR 구성 모델에서는 최대 0.0387m의 융해 침하와 0.0277m의 동결 융기가 발생했으며, HDP 구성 모델에서는 최대 0.0367m의 융해 침하와 0.0264m의 동결 융기가 발생했다. 또한 두 탄소성 모델에 대한 말뚝의 지지력 결과는 말뚝의 길이 조건보다 너비 조건에서 더 큰 차이를 보였으며, 너비 조건 L에서 최대 약 14.7%, M에서 최대 약 5.4%, S에서 최대 약 5.3%가 발생하였다. 이에 말뚝 머리의 수직 변위와 말뚝의 지지력은 말뚝-지반의 접촉 면적에 영향을 크게 받으며, 지반 내 활성층의 활성도에 따라 차이를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권8호
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• pp.43-53
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• 2012

말뚝지지 전면기초는 무리말뚝 기초뿐만 아니라 전면기초까지도 연직력에 대하여 효과적으로 저항하기 때문에 지지력의 증가, 부등침하의 감소, 전체 침하량 억제 등의 장점이 있어 경제적인 기초형식으로 간주될 수 있다. 그러나 실제 말뚝지지 전면기초의 설계 및 설계 기준에 있어 전면기초의 지지력을 고려하고 있지 않기 때문에 전면 기초에 의한 지지력 증가 및 침하량 억제 효과는 고려되지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동특성을 분석하고 전면기초에 의한 지지력 증대효과를 정량화하기 위하여 원심모형시험을 수행하였다. 이를 위해 말뚝지지 전면기초, 무리말뚝기초, 전면기초, 단독 말뚝기초 등 각 기초형식에 대해 별도의 실험을 수행하였으며, 말뚝지지 전면기초의 지지력 특성 변화를 분석하고 다른 기초형식의 지지력 특성변화 분석 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권7호
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• pp.17-36
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• 2013

본 연구에서는 해상 교량 현장과 초고층빌딩 현장에서 실시한 암반에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 양방향 재하시험(총 4개 현장, 13개 말뚝) 결과를 분석하여 연암에서의 주면마찰력과 선단지지력 산정을 위한 경험식을 제안하였다. 양방향 재하시험을 위하여 각 시험 말뚝의 정 중앙 위치에서 시추 및 지반조사가 이루어졌으며, 각 말뚝에 부착한 계측장치로부터 얻은 데이터를 이용하여 주면의 f-w 곡선과 선단의 q-w 곡선을 작성하였다. 이 곡선들로부터 - 지반조사결과들과 주면마찰력 및 선단지지력에 대한 다중회귀분석을 실시하여 - 변위에 따른 극한 주면마찰력과 선단지지력 산정식을 제안하였으며, 이 결과를 기존의 경험식들과 비교 분석하였다. 변위가 증가할수록 지지력이 증가하는 국내 암반의 f-w 곡선과 q-w 곡선의 특성상, 다양한 말뚝 변위기준에 따라 제안한 경험식들이 변위와 무관하게 일정한 극한값으로 제안된 기존의 경험식들보다 더 합리적인 것으로 판단된다. 본 연구의 제안식들 중에서 일축압축강도의 함수로 나타낸 주면마찰력 및 선단지지력에 대한 제안식이 다른 지반정수들에 의한 경험식보다 좋은 상관관계를 보여주는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.5-17
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• 2021

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.