• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.363-370
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• 2001

A computationally efficient algorithm to analyze a group pile behavior is proposed by consideration of both soil-pile and pile-cap interactions. Using toad transfer method the nonlinear characteristics of the soil-pile interaction for a single pile is modeled by piecewise linear soil springs (p-y, t-z, and q-z curves). Beam-column method, one of the most practical approaches, is used for numerical modeling of the soil-pile system. In addition to the group effect resulting from the soil-pile-soil interaction, for a more realistic analysis it is essential to consider the effect of pile-cap interaction including geometric configuration of the piles in a group and conectivity conditions between piles and the cap. This paper mainly focuses on the pile-cap interaction and the development of a rational numerical procedure of its incorporation with the beam-column method.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.43-50
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• 2002

본 연구에서는 지반말뚝, 말뚝-말뚝캡, 그리고 말뚝-유체간의 상호작용 해석을 수행하여 교각세굴을 고려한 말뚝기초의 거동을 해석하였다. 지반-말뚝의 상호작용은 비선형 하중전이곡선(p-y, t-z, 그리고 q-z 곡선)을, 말뚝-말뚝캡의 상호작용에서는 군말뚝의 배열과 말뚝-말뚝캡 사이의 구속조건을 고려하였다. 말뚝유체의 상호작용은 세굴에 의한 지반의 강성 저하를 고려하여 지반-말뚝의 상호작용에 포함하여 해석하였다. 그 결과 세굴심이 깊어질수록 말뚝에 발생하는 최대 휨모멘트의 값이 증가함을 알 수 있었으며, 이를 바탕으로 세굴에 따른 군말뚝의 안정성 평가에서는 지반-말뚝 및 말뚝-말뚝캡의 상호작용을 고려한 해석을 수행하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권10호
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• pp.27-40
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• 2012

말뚝지지 전면기초는 무리말뚝과 전면기초의 지지력을 함께 설계에 적용할 수 있는 기초형식이다. 그러나 변위장 중첩과 구속응력의 증가 등으로 대변되는 무리말뚝 - 지반 - 전면기초 상호작용으로 인해 각각의 무리말뚝기초와 전면기초의 지지력 특성은 변화하게 되며, 이는 말뚝지지 전면기초의 설계에 있어 중요한 요소로써 작용한다. 본 연구에서는 말뚝지지 전면기초에서 발생하는 지지력요소들의 상호작용을 규명하기 위해 원심모형시험을 이용한 전면기초, 단독 말뚝기초, 무리말뚝(16본; $4{\times}4$), 말뚝지지 전면기초(16본; $4{\times}4$) 하중-재하 시험을 수행하였으며, 조밀하고 느슨한 사질토 지반에서의 무리말뚝-지반, 무리말뚝-지반-전면기초의 상호작용을 하중단계에 따른 지지력 특성변화를 기준으로 분석하였다. 실험결과 말뚝지지 전면기초의 상호작용에 의해 무리말뚝기초의 지지력은 증가하는 것으로 나타났으며, 전면기초의 경우 무리말뚝의 영향에 의해 지지력이 감소하는 것으로 확인되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권5호
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• pp.529-545
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• 2023

The coupled soil-pile-structure seismic response is recently in the spotlight of researchers because of its extensive applications in the different fields of engineering such as bridges, offshore platforms, wind turbines, and buildings. In this paper, a simple analytical model is developed to evaluate the dynamic performance of seismically isolated bridges considering triple interactions of soil, piles, and bridges simultaneously. Novel expressions are proposed to present the dynamic behavior of pile groups in inhomogeneous soils with various shear modulus along with depth. Both cohesive and cohesionless soil deposits can be simulated by this analytical model with a generalized function of varied shear modulus along the soil depth belonging to an inhomogeneous stratum. The methodology is discussed in detail and validated by rigorous dynamic solution of 3D continuum modeling, and time history analysis of centrifuge tests. The proposed analytical model accuracy is guaranteed by the acceptable agreement between the experimental/numerical and analytical results. A comparison of the proposed linear model results with nonlinear centrifuge tests showed that during moderate (frequent) earthquakes the relative differences in responses of the superstructure and the pile cap can be ignored. However, during strong excitations, the response calculated in the linear time history analysis is always lower than the real conditions with the nonlinear behavior of the soil-pile-bridge system. The current simple and efficient method provides the accuracy and the least computational costs in comparison to the full three-dimensional analyses.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권10호
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• pp.41-49
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• 2023

산악지역 및 경사지반과 같은 비대칭지반에 설치된 교각과 같은 구조물은 바람, 온도, 지진등의 다양한 하중을 받게 된다. 비대칭지반에 설치된 교각과 같은 구조물을 안정적으로 지지하기 위해 보편적으로 말뚝기초가 많이 사용되고 있다. 교각을 지지하는 말뚝기초의 거동은 다양한 하중조건에 의해 변화하게 된다. 특히 지진과 같은 동적하중이 작용하는 교각을 지지하는 말뚝기초의 거동을 분석하기 위해서는 지반-말뚝-구조물 상호작용이 검토되어야 한다. 지진이 작용하는 비대칭지반에 설치된 말뚝기초는 지반경사, 진동방향에 따른 지반저항력 차이, 지반 변위 등에 의해 말뚝기초와 지반의 동적 상호작용은 매우 복잡해진다. 본 연구에서는 비대칭지반으로 경사사모래지반의 소단에 설치된 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 경사지반의 기울기가 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과, 경사지반의 기울기가 증가함에 따라 말뚝캡, 상부구조물의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 동적 p-y 곡선의 할선기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권5호
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• pp.549-562
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• 2017

The US railroad network carries 40% of the nation's total freight. Railroad bridges are the most critical part of the network infrastructure and, therefore, must be properly maintained for the operational safety. Railroad managers inspect bridges by measuring displacements under train crossing events to assess their structural condition and prioritize bridge management and safety decisions accordingly. The displacement of a railroad bridge under train crossings is one parameter of interest to railroad bridge owners, as it quantifies a bridge's ability to perform safely and addresses its serviceability. Railroad bridges with poor track conditions will have amplified displacements under heavy loads due to impacts between the wheels and rail joints. Under these circumstances, vehicle-track-bridge interactions could cause excessive bridge displacements, and hence, unsafe train crossings. If displacements during train crossings could be measured objectively, owners could repair or replace less safe bridges first. However, data on bridge displacements is difficult to collect in the field as a fixed point of reference is required for measurement. Accelerations can be used to estimate dynamic displacements, but to date, the pseudo-static displacements cannot be measured using reference-free sensors. This study proposes a method to estimate total transverse displacements of a railroad bridge under live train loads using acceleration and tilt data at the top of the exterior pile bent of a standard timber trestle, where train derailment due to excessive lateral movement is the main concern. Researchers used real bridge transverse displacement data under train traffic from varying bridge serviceability levels. This study explores the design of a new bridge deck-pier experimental model that simulates the vibrations of railroad bridges under traffic using a shake table for the input of train crossing data collected from the field into a laboratory model of a standard timber railroad pile bent. Reference-free sensors measured both the inclination angle and accelerations of the pile cap. Various readings are used to estimate the total displacements of the bridge using data filtering. The estimated displacements are then compared to the true responses of the model measured with displacement sensors. An average peak error of 10% and a root mean square error average of 5% resulted, concluding that this method can cost-effectively measure the total displacement of railroad bridges without a fixed reference.