• Geomechanics and Engineering
• /
• 제32권4호
• /
• pp.453-462
• /
• 2023

Designing pile foundations subjected to the uplift forces such as buildings, oil platforms, and anchors is becoming increasingly concerned. In this paper, the conceptual design of a new type of driven piles called expanding pile is presented and assessed. Some grooves have been created in the shaft of the novel pile, and some moveable arms have been designed at the pile tip. At first, static analyses using the finite element method were performed to evaluate the effectiveness of the innovative pile on the axial bearing capacity. Then its effect on seismic behavior of moment frame is considered. Results show that the expanding arms were provided an ideal anchorage system because of the soil's noticeable locking-up effect increasing uplift bearing capacity. For example at the end of the static tensile loading procedure, displacement decrement up to 55 percent is observed. In addition, comparing the uplift bearing capacity of the usual and new pile with different lengths in sand and clay layers shows noticeable effect and sharp increase up to about two times especially in longer piles. Besides, a sensible reduction in the seismic response and the stresses in the beam-column connection between 23-36 percent are achieved that ensures better seismic behavior of the structures.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제18권5호
• /
• pp.1279-1290
• /
• 2015

The main role of studs, which act as connectors of the steel-concrete composite structures, is to ensure that the steel and the concrete work together as a whole. The studs in steel-concrete composite structures bear the shearing force in the majority of cases, but in certain locations, such as the mid-span of a simply supported composite beam, the studs bear axial uplift force. The previous studies mainly focused on the shearing performance of the stud by some experimental and theoretical effort. However, rare studies involved the uplift performance of studs. In this paper, the single stud uplift test on 10 composite specimens was performed. Meanwhile, based on the test, numerical analysis was introduced to simulate the concrete damage process due to the stud uplifted from concrete. The static ultimate bearing capacity, under which the stud connector was pulled out from the damaged reinforced concrete, is much larger than the cyclic ultimate bearing capacity, under which the weld joint between stud and steel plate fractured. According to the fatigue test results of 7 specimens, the fatigue S-N curve of the construction detail after minus 2 times standard deviation is $logN=24.011-9.171\;log{\Delta}{\sigma}$, the fatigue strength corresponding to $2{\times}10^6$ cycles is 85.33 MPa.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제7권2호
• /
• pp.165-181
• /
• 2014

In the past decade, different types of underreamed ground anchors have been developed for substructures requiring uplift resistance. This article introduces a new type of umbrella-shaped anchor. The uplift behavior of this ground anchor in clay is studied through a series of laboratory and field uplift tests. The test results show that the umbrella-shaped anchor has higher uplift capacity than conventional anchors. The failure mode of the umbrella-shaped anchor in a large embedment depth can be characterized by an arc failure surface and the dimension of the plastic zone depends on the anchor diameter. The anchor diameter and embedment depth have significant influence on the uplift behavior. A finite element model is established to simulate the pullout of the ground anchor. A parametric study using this model is conducted to study the effects of the elastic modulus, cohesion, and friction angle of soils on the load-displacement relationship of the ground anchor. It is found that the larger the elastic modulus and the shear strength parameters, the higher the uplift capacity of the ground anchor. It is suggested that in engineering design, the soil with stiffer modulus and higher shear strength should be selected as the bearing stratum of this type of anchor.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제12권2호
• /
• pp.71-84
• /
• 1996

본 연구에서는 여러가지의 타설경사각을 갖는 모형 그물식 뿌리말뚝을 제작하여 모형토조에 설치하고 레이닝(raining)방법으로 지반을 조성한 다음 압축시험 및 인발시험을 하여 그물식 뿌리말뚝의 타설경사각과 하중지지력 사이의 관계를 비교분석 하였다. 모형말뚝은 0$^{\circ}$, 5$^{\circ}$, $10^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 20$^{\circ}$, 그리고 25$^{\circ}$의 타설경사각을 갖는 직경 Sulm의 강봉에 모래를 입힌 것으로 직경이 6.5muL 길이가 300mm가 되도록 하였다. 모형 뿌리말뚝의 배치는 동일한 타설경사각을 갖는 8개의 모형 말뚝을 4개씩 2개의 크고 작은 동심원에 접하도록 하였다. 그리고 모형 원형 얕은 기초를 제작하여 압축시험을 수행한 다음 지지력을 구하여 뿌리말뚝의 지지력과 비교하였다. 압축시험 및 인발시험 결과를 회귀분석하면 하중지지능력이 최대가 되는 타설경사각은 대략 12$^{\circ}$~13$^{\circ}$사이이다. 최적 타설경사각에서의 뿌리말뚝의 압축지지력은 원형 얕은기초의 지지력과 비교하면 약 2.0배이고, 연직으로 타설된 뿌리말뚝의 경우와 비교하면 13%의 지지력 증대효과가 있다. 그리고 최적타설경사각에서의 뿌리말뚝의 인발저항력은 연직으로 타설된 뿌리말뚝의 경우 에 비해 21%의 인발저항력 증대효과가 있다. 압축시험으로부터 얻은 하중-침하량곡선은 타설 경사각이 없는 경우에 전반전단파괴 형태를 나타내며,타설경사각이 5$^{\circ}$, $10^{\circ}$인 경우, 하중은 극한 지지력에 도달한 후 일정한 값을 유지하는 양상을 보인다. 타설경사각이 15$^{\circ}$, 20$^{\circ}$, 25$^{\circ}$로 증가하면서 하중은 극한지지력에 도달한 후에도 계속 증가하는 경향이 있다. 따라서, 타설경사각이 있는 경우의 뿌리말뚝은 압축지지력을 초과하여 하중을 받더라도 급격한 파괴에 이르지 않고 점차로 변위가 증가하는 연성 (ductile)거동을 보일 것으로 예상된다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제23권2호
• /
• pp.109-115
• /
• 2014

본 연구에서는 모형실험을 통하여 다짐도 및 매입깊이에 따른 나선철항의 인발저항력을 검토하였다. 그 결과 다짐도 및 매입깊이가 증가할수록 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 다짐률 85%의 지반조건에서 인발저항력은 매입깊이 25cm, 30cm, 35cm 및 40cm별로 각각 48.9kgf, 57.9kgf, 86.2kgf 및 116.6kgf로 다른 지반조건일 때 보다 현저하게 높은 인발저항력이 나타났다. 그리고 다짐률에 따른 인발저항력은 각 매입깊이 조건별(30cm, 35cm 및 40cm)로 다짐률 75% 및 85%에서 급격하게 증가하는 유사한 경향이 나타났다. 나선철항의 인발저항력은 지반의 다짐률에 따라 상당한 차이를 보였으며 극한인발저항력의 최대값은 다짐률 85%의 지반조건 및 매입깊이 40cm에서 116.6kgf로 나타났다. 이는 나선철항의 제원을 고려해 볼 때 매우 높은 것으로 판단된다. 따라서 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 대한 피해를 효과적으로 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 나선철항은 플라스틱 필름을 고정하는 용도뿐만 아니라 온실 형태별로 개수 및 간격 등 적절한 설치방법이 제시된다면 온실의 구조적 안정성에도 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 본 연구의 결과를 검토해 볼 때 온실에 나선설항의 설치시 유용한 효과를 기대하기 위해서는 매입깊이 35cm 이상 그리고 다짐률은 85%이상을 적용해야 할 것으로 판단되며, 본 실험에서 다짐률 85%에 해당하는 모형지반의 상대밀도는 67%정도 였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2010년도 춘계 학술논문 발표대회 1부
• /
• pp.25-27
• /
• 2010

Helical steel piles are being widely used in foundation for the buildings in urban areas because of their high compressive and tensile capacities. Helical steel piles have many advantages; ease installation, a vibration-free and low level of noise process, and so on. However, the most researches are about the capacity of helical steel piles under uplift condition. Therefore, this paper focuses on the capacity under compressive loading according to the soil condition. The bearing capacity of helical steel piles varies with the diameter of the helix and shaft and the bearing area of helical steel piles is not always identical with the sum of helix and shaft area due to the difference of each bearing mechanism. Therefore, the experiment with the parameters of the ratio of helix and shaft diameter and soil condition will be carried out to survey the effective helix area under a given soil condition for the bearing capacity of helical steel piles.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.389-396
• /
• 1999

In this study compressive and tensile load tests have been performed to investigate reinforcing effect and load transfer mechanism of small diameter piles installed in the foundation soil for the marine suspension bridge. Load tests were carried out on steel plate with diameters of 50cm, 100cm and 150cm varying loads starting from 39 tons up to 314 tons. Small diameter piles were proved to behavior like as friction piles and loads were not transmitted to the bottom of piles. From pull-out tests, the uplift capacity of small diameter piles was largely influenced by reinforcing materials compared to frictional resistance between piles and adjacent soils. The bearing capacity of small diameter piles appeared to be higher than the ultimate bearing capacity evaluated using static formulae. The load carrying capacity of small diameter piles was superior to the bored piles with a similar size. Thus, ultimate bearing capacity estimated from static formulae can provide conservative designs and thereby resulting in economic disadvantages. A further study to accumulate data regarding various soil conditions is recommended for an improved estimation of bearing capacity of piles with small diameter.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.21-29
• /
• 2011

최근 들어 온난화 등의 영향으로 태풍이나 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 이로 인한 산지 도로의 산사태, 토석류, 상향침투수압 등에 의한 인명, 시설물 피해도 극심하게 나타나고 있다. 산지 도로의 상향침투수압은 심각한 포장 파손을 발생시키기도 한다. 산지 측의 높은 지하수위로 인한 상향침투수압을 감소시키기 위해서는 지하배수공법이 매우 효과적 이라고 판단된다. 지하배수 공법을 원활하게 작동하기 위해서는 배수기층이 적합한 투수계수와 지지력을 갖추어야 한다. 따라서 본 연구에서는 적절한 투수성과 지반 지지력을 확보할 수 있는 최적의 배수기층 입도에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권9호
• /
• pp.3599-3609
• /
• 2010

연안개발과 해안매립을 사용하여 개발된 새로운 도시 건설의 수요가 증가하면서 해안구조물과 고층구조물의 시공이 증가하는 추세이다. 이러한 구조물에서 수평력과 인발력을 받는 구조물의 기초의 적용이 증가하고 있으며, 특히 구조물에서 인발력에 효과적으로 저항하기 위한 기초형식으로 선단확장형말뚝의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 압축력을 받는 기초에 관한 많은 연구들이 이루어지고 있으나, 선단확장형말뚝의 인발저항에 관한 연구는 미비한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 국외 4개 현장을 대상으로 선단확장형말뚝을 시공하고 정재하시험을 실시하여 말뚝의 지지력 및 하중-변위특성과 주면마찰력을 고려한 하중분담을 고찰하였다. 또한 3차원 유한요소해석 및 이론에 의해 산정된 극한인발력과 현장시험의 극한인발력을 비교 평가하였다.

• 한국안전학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.152-157
• /
• 2005

This experimental study was devoted to investigate skin friction of H group piles with uplift loading conditions in granite soil under laboratory test. Model piles made of steel embedded in weathered granite soil were used in this study. Pile arrangements($2{\times}2,\;3{\times}3$), pile space(2D, 4D, 6D), and soil density($D_r=40%,\;80%$) were tested. The main results obtained from the model tests can be summarized as follows. The series of tests found that ultimate uplift load and displacement for group piles were increased as piles space ratio increases to $D_r=40%$ of soil density. In the relative density of $D_r=80%$, bearing capacity for group piles was greater than for single pile. In the relative density of $D_r=40%$, the theoretical value of skin friction for group piles was greater than practical value. In the relative density of $D_r=80%$, both theoretical and practical value of skin friction for group piles were increased as piles space ratio increases.