• Earthquakes and Structures
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• 제20권1호
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• pp.87-96
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• 2021

Ground motions recorded in near-fault sites, where the rupture propagates toward the site, are significantly different from those observed in far-fault regions. In this research, finite element modeling is used to investigate the effect of pile cap stiffness on the seismic response of soil-pile-structure systems under near-fault ground motions. The Von Wolffersdorff hypoplastic model with the intergranular strain concept is applied for modeling of granular soil (sand) and the behavior of structure is considered to be non-linear. Eight fault-normal near-field ground motion records, recorded on rock, are applied to the model. The numerical method developed is verified by comparing the results with an experimental test (shaking table test) for a soil-pile-structure system. The results, obtained from finite element modeling under near-fault ground motions, show that when the value of cap stiffness increases, the drift ratio of the structure decreases, whereas the pile relative displacement increases. Also, the residual deformations in the piles are due to the non-linear behavior of soil around the piles.

• Advances in concrete construction
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• 제10권1호
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• pp.49-59
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• 2020

Precast concrete elements in accelerated bridge construction (ABC) extends from superstructure to substructure, precast pile foundation has proven a benefit for regions with fragile ecological environment and adverse geological condition. There is still a lack of knowledge of the seismic behavior and performance of the precast pile foundation. In this study, a 1/8 scaled model of precast pile foundation with elevated cap is fabricated for quasi-static test. The failure mechanism and responses of the precast pile-soil interaction system are analyzed. It is shown that damage occurs primarily in precast pile-soil interaction system and the bridge pier keeps elastic state because of its relatively large cross-section designed for railways. The vulnerable part of the precast pile with elevated cap is located at the embedded section, but no plastic hinge forms along the pile depth under cyclic loading. Hysteretic curves show no significant strength degradation but obvious stiffness degradation throughout the loading process. The energy dissipation capacity of the precast pile-soil interaction system is discussed by using index of the equivalent viscous damping ratio. It can be found that the energy dissipation capacity decreases with the increase of loading displacement due to the unyielding pile reinforcements and potential pile uplift. It is expected to promote the use of precast pile foundation in accelerated bridge construction (ABC) of railways designed in seismic regions.

• Geomechanics and Engineering
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• 제10권5호
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• pp.577-598
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• 2016

This paper presents a numerical study of pile force distribution in a pile group foundation subjected to vertical load and large moment. The physical modeling of a pile foundation for a wind turbine is analyzed using 3D finite element software, PLAXIS 3D. The soil profile consists of several clay layers, which are modeled as Mohr-Coulomb material in an undrained condition. The piles in the pile group foundation are modeled as special elements called embedded pile elements. To model the problem of a pile group foundation, a small gap is created between the pile cap and underlying soil. The pile cap is modeled as a rigid plate element connected to each pile by a hinge. As a result, applied vertical load and large moment are transferred only to piles without any load sharing to underlying soil. Results of the study focus on pile load distribution for the square shape of a pile group foundation. Mathematical expression is proposed to describe pile force distribution for the cases of vertical load and large moment and purely vertical load.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 1992년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.191-195
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• 1992

Optimization of the RC pile cap for high rise apartment building has been performed with the aim of the cost minimization. The principle of divided parameters has been used. As a result the cost has been reduced by 25percentage.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.4018-4023
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• 2010

합성구조에서 강재와 콘크리트 사이의 경계면에 효과적인 응력전달과 합성거동을 유도하기 위하여 스터드, 채널, 유공강판 등이 사용된다. 많은 연구자들이 여러 종류의 전단연결재의 특성을 개선시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 본 연구에서는 말뚝구조물과 확대기초와의 합성을 위해 개방형 유공강판 전단연결재로 보강된 강관 말뚝머리의 휨거동을 분석하였다. 개방형 유공강판 전단연결재로 보강된 강관말뚝의 휨거동을 규명하고, 다양한 변수해석에서 요구되는 정보를 얻고자 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 비선형 유한요소 해석을 수행하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.25-32
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• 2005

Modeling techniques of piled pier were reviewed and the influences of pile cap's boundary conditions were analyzed in this study. Among various modeling techniques, equivalent cantilever method seems relatively simple for modeling pile groups and it has some problems to determine the virtual fixed points. Through the analyses, it was found that the method of nonlinear p-y model with soil springs was more appropriate than equivalent cantilever method. The method modeling a pile group using stiffness matrix seems useful for practical design, which can represent the nonlinear three-dimensional behavior of a piled pier. In this study, the stiffness matrix of a pile group could be estimated efficiently and precisely using three-dimensional nonlinear analysis programs of pile groups (FBPier 3.0, YSGroup).

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.15-24
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• 2005

본 논문에서는 교량 말뚝기초의 모델링기법에 관한분류 및 단부 지점조건의 영향을 분석하였다. 연성스프링 방법은 모델링 형태가 간편하면서도 복잡한 군말뚝 거동을 효과적으로 나타낼 수 있으므로 실제 설계에 유용한 방법이다. 다양한 말뚝 배열, 말뚝 간격, 선단지지조건, 그리고 하중크기에 따라 3차원 해석기법(YSGroup)을 통해 영향인자 분석을 수행하였으며, 그 결과 횡방향 변위, 최대 말뚝 휨응력, 그리고 군말뚝의 횡방향 스프링강성을 산정, 이를 비교$\cdot$분석하였다. 영향인자 분석을 통해 3차원 해석기법(YSGroup)을 통해 횡방향 스프링강성을 산정한 경우는 다른 단독말뚝 해석을 통해 산정한 경우에 비하여 복잡한 군말뚝 거동을 보다 적절히 예측함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1998년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.159-172
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• 1998

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.71-77
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• 2019

지지력이 큰 하부지반에 구조물의 하중을 전달하기 위한 방안으로 말뚝기초가 대부분 적용되고 있다. 이 연구에서는 접합부에 보강되는 철근량에 따라 반복하중 하에서 프리캐스트공법과 철근 및 속채움 콘크리트로 말뚝머리부를 보강한 철근콘크리트 말뚝(HPC)과 기초 접합부 거동을 실험을 통해 평가하였다. 철근량에 변화에 따라 제작된 두 종류의 접합부 실험체의 균열패턴과 파괴거동은 유사한 수준으로 평가되었다. 철근량 1.77배 증가에 기인하여 BS-H25 실험체는 BS-H19 실험체에 비해 최고하중은 약 1.47배 증가하였지만 연성비는 정가력시 76%, 부가력시 70% 수준을 나타내었다. 강성감소는 접합부 철근 항복 이후 BS-H19 실험체와 BS-H25 실험체는 정가력시 초기강성의 약 66% ~ 71% 수준으로 부가력시 54% ~ 57% 수준으로 감소되었고 BS-H25 실험체가 평균 13% 높은 강성값을 나타내었다. 극한하중 상태에서의 BS-H19와 BS-H25 실험체의 누적 에너지 소산량은 사용하중 상태에 비해 약 5.5배 및 6.6배 큰 값으로 측정되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.302-309
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• 2017

이론적 연구를 통하여 말뚝지름과 말뚝설치간격, 성토재의 내부마찰각 그리고 성토고가 성토지지말뚝의 아칭효율에 미치는 영향을 살펴보았다. 성토지지말뚝 상부의 성토체에 발생하는 아치모델에 대하여 아칭효율을 계산함에 있어 아치의 천정부파괴 및 말뚝캡에 작용하는 하중계산을 통한 아칭효율이 같게 되는 임계 상대간격비를 구할 수 있는 식을 제시하였으며 설계에 유용하게 쓰일 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행된 계산결과에 따르면 상대간격비가 작은 경우는 말뚝캡에 작용하는 하중을 통해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 됨을 알 수 있으며 상대간격비가 커질수록 아치의 천정부파괴에 의한 아칭효율이 설계를 지배함을 알 수 있다. 말뚝중심간 설치간격에 대한 말뚝지름의 비를 나타내는 ${\beta}$값이 커질수록 말뚝 캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 설계를 지배하게 되는 임계 상대간격비가 작아짐을 알 수 있었는데 ${\beta}$값이 0.5인 경우 임계 상대간격비는 0.35이며 ${\beta}$값이 0.2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 계산결과에 따르면 Rankine 수동토압계수($K_p$)가 클수록 임계 상대간격비는 작아져서 $K_p$가 5인 경우 임계 상대간격비는 0.23이었으며 $K_p$가 2인 경우 임계 상대간격비는 0.85이었다. 말뚝캡이 성토지반에 대해 차지하는 면적비가 9%인 경우 아칭효율은 54%이었으며 성토재의 수동토압계수가 3인 경우 아칭효율은 61%이었는데 두 경우 모두 말뚝캡에 작용하는 하중에 의해 계산되는 아칭효율이 지배하는 상대간격비가 0.5보다 큼을 알 수 있어 실제적인 설계에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.