• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.31-40
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• 2003

현행 무리말뚝 설계에서는 하나의 무리효율을 이용하여 개별말뚝의 지지력으로부터 전체 무리말뚝의 지지력을 산정하고 있다. 그러나, 무리말뚝의 지지 거동은 말뚝 시공 방법, 말뚝지반말뚝 상호작용, 캡-지반말뚝 상호작용 등의 복합적인 영향을 받으며, 따라서 하나의 무리효율만으로 이렇게 다양한 영향 요소들을 합리적으로 고려하는 것은 불가능하다. 본 논문에서는 다양한 효율을 도입하여, 이들 영향 요소들을 분리하여 고려할 수 있는 무리말뚝 설계 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 이 외에도 말뚝의 하중 전이 특성과 위치에 따른 말뚝 거동의 차이를 고려할 수 있으며, 침하 기준을 이용한 효율의 산정을 통해 침하 관점의 설계가 이루어질 수 있다. 기존의 모형실험 결과로부터 제안된 설계 방법에 적용할 수 있는 효율을 산정하여 제시하였으며, 이를 이용하여 또 다른 모형 실험의 지지력을 산정하고 시험결과와 비교함으로써 제안된 방법의 유효성을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6A호
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• pp.661-669
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• 2009

강 콘크리트 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 확대기초와 말뚝과의 합성을 위해 개방형 퍼포본드로 보강된 강관 말뚝머리의 인발 및 압발거동을 분석하였다. 다양한 변수해석에서 요구되는 자료를 제공하고자 비선형 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용하여 매개변수 해석을 수행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.69-73
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• 2009

본 연구에서는 수평력을 받는 캡과 연결된 무리말뚝의 거동을 파악하고 상호작용계수(p-multiplier)를 산정하기 위하여 $1{\times}3$ 말뚝에 대하여 말뚝간격(s)을 3D, 4D, 5D로 변화시키면서 3차원 수치해석을 수행하였다. 이때 모델링은 해석시간을 줄이기 위하여 대칭경계조건을 사용하였고 콘크리트 말뚝은 탄성모델을 적용하였으며 흙의 경우는 Druker-Prager 모델을 이용하였다. 화강풍화토에서 수평력을 받는 무리말뚝의 수치해석결과를 이용하여 말뚝간격에 따른 수평저항력을 외말뚝의 해석결과와 비교 분석하여 p-y 곡선을 구하였고, 이를 이용하여 수평력을 받는 무리말뚝의 각 열에 대해 상호작용계수를 산정하였다. 그 결과 말뚝간격이 증가함에 따라 상호작용계수 값도 증가하였으나 그림자효과에 의해 1.0보다 작은 값으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.95-102
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• 2001

본 연구에서는 말뚝-지반, 말뚝-캡 상호작용을 고려한 군말뚝 거동을 해석하는 효율적인 알고리즘을 제안하였다. 단독말뚝의 말뚝-지반 상호작용은 하중전이법을 사용하여 비선형적인 특성을 갖는 지반스프링(p-y, t-z, q-z 곡선등)을 이용하여 모델링하였으며 Beam-column 방법을 이용하여 말뚝-지반 시스템을 수치적으로 모델링하였다. 좀 더 실제적인 군말뚝의 해석을 위해서 지반-말뚝-지반 상호작용에 의한 그룹효과와 더불어 군말뚝 내에서 말뚝의 위치 및 말뚝과 말뚝캡의 결합조건에 따른 말뚝-캡 상호작용에 의한 효과를 고려하였다. 본 연구에서는 말뚝-캡의 상호작용에 중점을 두었으며 Beam-column 방법을 이용하여 이를 해석할 수 있는 타당한 수치해석적 방법을 개발하고자 하였다. 개발된 알고리즘을 수치해석 예제를 통해 비교, 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.5-17
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• 2013

본 논문에서는 열응력에 따른 PHC 에너지파일의 축하중과 침하량의 변화를 수치해석을 통하여 분석하였다. 이를 위해 $3{\times}3$, $5{\times}5$ 배열 군말뚝 형태의 에너지파일을 말뚝 간격과 배치, 지반조건, 말뚝의 선단지지조건 및 말뚝 캡의 강성도 등의 조건으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구 결과 말뚝 중심 간격이 클수록 온도변화에 따른 말뚝의 축하중 차이가 크게 나타났고, 사질토지반이 점성토지반 보다 온도변화에 의한 침하량의 변화가 크게 나타났다. 또한, 에너지파일이 모서리부에 위치할 때 말뚝의 축하중 차이가 가장 크게 나타났으며, 말뚝의 선단이 암반에 지지된 경우 온도변화에 의한 축하중 변화가 더 크게 발생하여 침하량이 감소하는 것을 확인하였다. 말뚝 캡의 강성도에 대한 영향은 말뚝 캡의 강성이 커질수록 온도변화에 의한 침하량이 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.380-383
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• 2003

Deep pile caps usually contain no transverse shear reinforcement and only small percentages of longitudinal reinforcement. The current design procedures including ACI 318-02 for the pile caps do not provide engineers with a clear understanding of the physical behavior of deep pile caps. In this study, the failure strengths of nine pile cap specimens tested to failure were evaluated using 3-dimensional strut-tie models. The analysis results obtained from the present study were compared with those obtained from several design methods, and the validity of the present method implementing 3-dimensional strut-tie models was examined.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.53-66
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• 2007

말뚝과 토목섬유로 지지된 성토지반의 아칭효과를 규명하기 위하여 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험에서는 단독캡 말뚝을 상하이동이 가능한 철판 사이에 일정간격으로 설치하고, 토목섬유를 포설한 후 성토를 실시하였다. 모형실험에서는 침하판을 하강시킴으로써 연약지반의 침하를 모사하였으며, 침하판이 하강함에 따라 성토지반에 지반아칭이 발휘되었다. 성토지반과 토목섬유의 변형거동은 카메라로 관찰하였다. 또한 계측시스템을 통하여 말뚝캡에 작용하는 하중과 토목섬유의 인장변형률을 측정하였다. 모형실험결과 연약지반부의 침하가 발생할 때, 지반아칭효과로 인하여 말뚝으로 전이되는 성토하중이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이때 토목섬유가 설치되지 않은 경우는 말뚝에 작용하는 하중이 최대값에 도달한 후 감소하는 반면, 토목섬유로 복합지지된 경우는 침하에 따라 말뚝하중이 점진적으로 증가하면서 일정한 값으로 수렴한다. 이것은 토목섬유에 의한 보강이 성토지반의 변형 억제에 효과적임을 나타내는 것이다. 한편, 침하유발시 말뚝캡 사이의 토목섬유는 원호형태로 변형을 일으키는 것으로 나타났다. 말뚝과 토목섬유로 지지된 성토지반에서 말뚝캡으로 전이되는 성토하중은 지반아칭효과와 토목섬유의 인장변형률을 고려함으로써 모형화할 수 있다.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권1호
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• pp.81-89
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• 2023

A simplified calculation method of natural vibration characteristics of high-speed railway multi-span bridge-longitudinal ballastless track system is proposed. The rail, track slab, base slab, main beam, bearing, pier, cap and pile foundation are taken into account, and the multi-span longitudinal ballastless track-beam-bearing-pier-cap-pile foundation integrated model (MBTIM) is established. The energy equation of each component of the MBTIM based on Timoshenko beam theory is constructed. Using the improved Fourier series, and the Rayleigh-Ritz method and Hamilton principle are combined to obtain the extremum of the total energy function. The simplified calculation formula of the natural vibration frequency of the MBTIM under the influence of vertical and longitudinal vibration is derived and verified by numerical methods. The influence law of the natural vibration frequency of the MBTIM is analyzed considering and not considering the participation of each component of the MBTIM, the damage of the track interlayer component and the stiffness change of each layer component. The results show that the error between the calculation results of the formula and the numerical method in this paper is less than 3%, which verifies the correctness of the method in this paper. The high-order frequency of the MBTIM is significantly affected considering the track, bridge pier, pile soil and pile cap, while considering the influence of pile cap on the low-order and high-order frequency of the MBTIM is large. The influence of component damage such as void beneath slab, mortar debonding and fastener failure on each order frequency of the MBTIM is basically the same, and the influence of component damage less than 10m on the first fourteen order frequency of the MBTIM is small. The bending stiffness of track slab and rail has no obvious influence on the natural frequency of the MBTIM, and the bending stiffness of main beam has influence on the natural frequency of the MBTIM. The bending stiffness of pier and base slab only has obvious influence on the high-order frequency of the MBTIM. The natural vibration characteristics of the MBTIM play an important guiding role in the safety analysis of high-speed train running, the damage detection of track-bridge structure and the seismic design of railway bridge.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제3권1호
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• pp.55-79
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• 2010

The effect of soil-structure interaction on a single-storey, two-bay space frame resting on a pile group embedded in the cohesive soil (clay) with flexible cap is examined in this paper. For this purpose, a more rational approach is resorted to using the finite element analysis with realistic assumptions. Initially, a 3-D FEA is carried out independently for the frame on the premise of fixed column bases in which members of the superstructure are discretized using the 20-node isoparametric continuum elements. Later, a model is worked out separately for the pile foundation, by using the beam elements, plate elements and spring elements to model the pile, pile cap and soil, respectively. The stiffness obtained for the foundation is used in the interaction analysis of the frame to quantify the effect of soil-structure interaction on the response of the superstructure. In the parametric study using the substructure approach (uncoupled analysis), the effects of pile spacing, pile configuration, and pile diameter of the pile group on the response of superstructure are evaluated. The responses of the superstructure considered include the displacement at top of the frame and moments in the columns. The effect of soil-structure interaction is found to be quite significant for the type of foundation considered in the study. Fair agreement is observed between the results obtained herein using the simplified models for the pile foundation and those existing in the literature based on a complete three dimensional analysis of the building frame - pile foundation - soil system.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권12호
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• pp.31-40
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• 2010

본 연구에서는 수직 및 수평하중을 받는 말뚝기초의 두부구속조건(고정단, 힌지단)에 따른 3차원 수치해석을 수행하였다. 수평하중과 수직하중 작용 시 말뚝과 기초의 강결합(고정단)이 힌지결합에 비하여 말뚝두부에서 횡방향 강성 및 단면 발생모멘트(휨모멘트)가 크게 나타나고 전면기초(raft)에서 발생하는 전단력도 크게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 말뚝의 두부구속조건이 말뚝기초 전체의 거동에 지대한 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 힌지결합이 강결합과 비교하여 전면기초의 두께 및 말뚝의 철근 배근량을 감소시킬 수 있기 때문에 허용변위를 만족하는 선에서 경제적인 말뚝기초의 설계가 가능할 것으로 판단된다.