• Geomechanics and Engineering
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• 제5권4호
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• pp.363-377
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• 2013

Any structure constructed on the earth is supported by the underlying soil. Foundation is an interfacing element between superstructure and the underlying soil that transmits the loads supported by the foundation including its self weight. Foundation design requires evaluation of safe bearing capacity along with both immediate and long term settlements. Weak and compressible soils are subjected to problems related to bearing capacity and settlement. The conventional method of design of footing requires sufficient safety against failure and the settlement must be kept within the allowable limit. These requirements are dependent on the bearing capacity of soil. Thus, the estimation of load carrying capacity of footing is the most important step in the design of foundation. A number of theoretical approaches, in-situ tests and laboratory model tests are available to find out the bearing capacity of footings. The reliability of any theory can be demonstrated by comparing it with the experimental results. Results from laboratory model tests on square footings resting on sand are presented in this paper. The variation of bearing capacity of sand below a model plate footing of square shape with variation in size, depth and the effect of permissible settlement are evaluated. A steel tank of size $900mm{\times}1200mm{\times}1000mm$ is used for conducting model tests. Bearing capacity factor $N_{\gamma}$ is evaluated and is compared with Terzaghi, Meyerhof, Hansen and Vesic's $N_{\gamma}$ values. From the experimental investigations it is found that, as the depth of sand cushion below the footing ($D_{sc}$) increases, ultimate bearing capacity and settlement values show an increasing trend up to a certain depth of sand cushion.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권6호
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• pp.585-598
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• 2022

The monopile-friction wheel hybrid foundation is an innovative solution for offshore structures which are mainly subjected to large lateral eccentric load induced by winds, waves, and currents during their service life. This paper presents an extensive numerical analysis to investigate the lateral load and moment bearing performances of hybrid foundation, considering various potential influencing factors in sand-overlaying-clay soil deposits, with the complex lateral loads being simplified into a resultant lateral load acting at a certain height above the mudline. Finite element models are generated and validated against experimental data where very good agreements are obtained. The failure mechanisms of hybrid foundations under lateral loading are illustrated to demonstrate the effect of the friction wheel in the hybrid system. Parametric study shows that the load bearing performances of the hybrid foundation is significantly dependent of wheel diameter, pile embedment depth, internal friction angle of sand, loading eccentricity (distance from the load application point to the ground level), and the thickness of upper sandy layer. Simplified empirical formulae is proposed based on the numerical results to predict the corresponding lateral load and moment bearing capacities of the hybrid foundation for design application.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.107-117
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• 2004

느슨한 모래지반에서 보강재 층수 증가와 보강재의 강성과 형태 변화 그리고 얕은 기초 직하에 매설된 연성관의 깊이 등의 변화가 지지력-침하 곡선에 미치는 영향을 알아보기 위해 일련의 모형실험을 수행하였다. 시험결과, 무보강토 경우는 파괴형태가 국부전단으로 나타났으나 보강재 층수가 2층 이상이 되면 파괴형태는 국부전단에서 전반전단으로 바뀌고, 최적보강재 층수는 2층 이며, 지지력 개선에 있어서는 보강재의 초기강성과 형태가 최대인 장강도보다 중요한 것으로 나타났다. 무보강토에서 기초 직하에 연성관이 매설된 경우, 연성관의 매설 깊이가 기초 폭보다 얕으면 지지력과 극한지지력은 현저하게 감소하고, 보강토의 경우 연성관의 매설 깊이가 기초 폭보다 얕으면 파괴형태는 전반전단에서 국부전단으로 바뀌는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.67-73
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• 2006

본 연구에서는 하수관거의 기초나 뒷채움재로 많이 사용되고 있는 기존의 모래를 대체할 재료로써 석분의 적용가능성을 평가하기 위하여 석분재료에 대한 기본적인 물리적, 역학적인 특성실험을 실시하였다. 석분의 입도분포는 모래보다 더 좋은 상태를 나타내며, 다짐실험 결과도 모래보다 강도특성이 좋은 것으로 나타났다. 이러한 실험결과로부터 하수관거의 기초 및 뒷채움재로써 석분은 현장적용성이 우수한 것으로 평가되며, 이를 뒷받침하기 위하여 직접전단시험, 삼축압축시험을 실시하여 강도특성을 분석한 결과 모래의 경우와 유사한 경향을 나타내었다. 석분의 경우 일축압축강도 특성은 시간이 지남에 따라 점차 증가하는 경향을 보이지만 6~7일 경과 후에는 거의 일정한 값을 보이는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 실험결과로부터 석분도 하수관거의 기초 및 뒷채움재로 충분히 활용할 수 있는 재료로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.29-39
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• 2015

버킷기초에 작용하는 수직하중의 일부는 내부 흙을 통해 저면으로 나머지는 스커트 외주면과 지반 사이로 전달된다. 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 설계를 위해서는 수직 하중전이 특성을 명확하게 규명해야 하나 아직 이에 대한 연구가 수행되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직하중에 대한 지반의 응답을 계산하였다. 극한 상태에서 버킷기초의 선단지지력은 얕은기초의 지지력보다 크며 주면마찰력은 말뚝의 설계식에 비하여 작은 것으로 나타났다. 선단지지력은 스커트 외주면에 작용하는 전단응력이 파괴면을 아래로 밀어내어 파괴면이 확장되기 때문에 얕은기초에 비하여 큰 것으로 분석되었다. 반면 주면마찰력은 침하가 진행되면서 버킷기초 하부의 흙이 수평방향으로 밀려 이동하면서 스커트에 작용하는 수평응력이 감소하기 때문에 작은 것으로 나타났다. 버킷기초의 극한지지력은 얕은기초의 선단지지력과 주면마찰력 설계식을 합한 값보다 큰 것으로 계산되었다. 이는 주면마찰력은 설계식보다 작지만 크기가 선단지지력에 비하여 매우 작아 지지력에 큰 영향을 미치지 않는 반면 선단지지력은 주면마찰력에 비하여 증가폭이 크기 때문이다.

• 한국해양공학회지
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• 제21권5호
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• pp.25-32
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• 2007

The piled-raft foundation, a new design concept, is one of the most effective kinds of foundation for reducing settlement of structures. An alternative piled-raft system with disconnection cap and a sand cushion between the pile and raft was also investigated to compare the influence of ultimate bearing capacity and settlement. Load-settlement relation curves were used to evaluate the ultimate bearing capacity. In the numerical analyses, a plane strain elasto-plastic finite element model (Mohr-Coulomb model) was used to present the response of the piled-raft foundation.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권6호
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• pp.547-557
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• 2022

Dune sands are poorly graded collapsible soils lacking fines. This experimental study explored the technical feasibility of sustainable invigoration of fine waste materials to improve the geotechnical properties of dune sand. The fine waste considered in this study is fine marble waste. The fine waste powder was mixed with dune sand at different contents (5, 10,15, 20, 25, 50%), where the gradation, void ratio, compaction, and shear strength characteristics were assessed for each fine marble waste -dune sand blend. The geotechnical properties of the dune sand-fine marble waste mix delineated in this study reveal the enhancement in compaction and gradation characteristics of dune sand. According to the results, the binary mixture of dune sand with 20% of fine marble waste gives the highest maximum dry density and results in shear strength improvement. In addition, a numerical study is conducted for the practical application of the binary mix in the field and tested for an isolated shallow foundation. The elemental analysis of the fine marble waste confirms that the material is non-contaminated and can be employed for engineering applications. Furthermore, the numerical study elucidated that the shallow surface replacement of the site with the dune sand mixed with 20% fine marble waste gives optimal performance in terms of stress generation and settlement behavior of an isolated footing. For a sustainable mechanical performance of the fine marble waste mixed sand, an optimum dose of 20% fine marble waste is recommended, and some correlations are proposed. Thus, for improving dune sand's geotechnical characteristics, the addition of fine marble waste to the dune sand is an environment-friendly solution.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권9호
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• pp.33-41
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• 2015

사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 산정할 수 있다. 하지만 수직하중 작용 시 나타나는 주면마찰력 감소와 선단지지력 증가의 특징을 정확하게 고려할 수 있는 설계식이 없으며, 실제와 같은 사질토 지반의 비관련흐름 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 원형 버킷기초의 수직지지력을 다양한 지반 마찰각과 기초 크기에 대하여 산정하였다. 해석 결과의 극한지지력을 주면마찰력과 선단지지력으로 분리하여 특징을 분석한 후 각각의 설계식을 도출하였다. 버킷기초의 주면마찰력은 선단지지력에 비해 크기가 매우 작고 말뚝 설계식과 차이가 근소하므로 이를 동일하게 사용하였다. 주면마찰력의 영향으로 얕은기초의 지지력보다 증가하는 버킷기초의 선단지지력은 기존의 설계식을 수정하여 적용할 수 있도록 해석 결과를 토대로 새로운 형상-깊이계수($s_q{\cdot}d_q$)를 제안하였다. 또한 관련흐름법칙을 적용하여 제안된 기존의 얕은기초 형상계수와 깊이계수는 실제 사질토 지반에서의 지지력을 과대예측하므로 비관련흐름 특성을 반영한 형상-깊이계수를 사용하여 지지력을 예측해야 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.205-215
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• 1992

본문은 점토지반에 기초를 통해 하중이 전달 될 경우 기초의구조(강성기초 및 요성기초), Geotextile, Sand Mat, 다층구조의 지반 등이 점토 기초지반에 어떤 거동을 일으키는가를 모형재하시험을 통해 관찰하고 수치계산을 시도한 것이다. 총 14개의 시험을 통해 수직, 수평변위를 기초형태별, 기초처리별, 강성차이별로 고찰하고 이들 변형을 예측하는 프로그램을 통해 변형과 응력을 예측하였다. 그 결과는 지반지지력은 강성기초가 유리하지만 이보다는 지반 강성이 큰 다층 구조지반이 가장 유리하며 수평, 수직, 변위에 대해서는 G/T, S/M의 병용공법이 가장 유리하고 S/M 공법만 단독으로 이용할 경우는 연직변위 억제 효과가 탁월하다. 그리고 강성이 큰 다층구조 지반은 이를 G/T와 S/M의 병용공법과 같은 효과가 있다. 본 연구결과는 강성이 큰 지반(여기서는 Rubber층)이 상층에 있고, 두께 또한 두꺼울수록 지반의 침하가 크게 억제되는 것을 확인하였다. 측방변위에서도 강성차이도 중요하지만, 이보다는 강성지반의 두께에 더 깊은 관계가 있다. 모형 토조실험을 통한 실측치와 수치해석 결과가 연직변위에 대해서는 서로 좋은 결과를 나타내 다층토 지반의 침하예측이 가능하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.35-45
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• 2016

해양구조물을 지지하기 위해 사용되는 버킷기초를 설계하는데 있어 수직지지력을 정확하게 예측하는 것은 중요하다. 사질토 또는 점성토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력에 대한 실험적, 이론적 연구가 많이 수행되었지만, 실제와 같은 다층지반에서의 산정방법은 명확하게 제시되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 점성토 지반 위의 사질토 층에 설치된 버킷기초의 수직지지력을 산정하였다. 사질토의 마찰각, 점성토의 비배수전단강도, 사질토 층 두께, 기초의 장경비가 다양한 조건에 대하여 매개변수 해석을 수행하였으며, 이들의 영향에 따른 지반의 파괴 메커니즘 차이를 분석하였다. 최종적으로 수치해석을 수행하여 얻어진 극한지지력의 결과를 바탕으로 버킷기초 설계에 사용할 수 있는 지지력 산정 차트를 제시하였다. 또한 설계차트에 직접 제시되어 있지 않은 조건에 대해서는 차트에 제시된 값에 선형보간법을 적용하여 버킷기초의 선단지지력을 예측할 수 있는 것으로 나타났다.