• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.5-15
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• 2015

연약지반 개량목적으로 쇄석다짐말뚝에 대한 연구는 많이 진행되어 왔다. 하지만 이러한 연구들은 수치해석 및 실내모형실험을 토대로 도출해 낸 결과이며, 연성말뚝(기초의 강성이 작아 유연한 기초)의 벌징파괴에 대해 효율적으로 적용할 수 있는 방안에 대한 연구는 없는 실정이다. 이 연구는 SPT 시험의 N치로 추정된 지반물성치의 변화에 따른 쇄석다짐말뚝의 등단면 및 변단면의 하중-침하량 관계에 대한 민감도를 분석하였다. 정재하시험의 하중-침하량 결과에 기초하여 수치해석 시 지반에 대한 지반 물성치를 추정하였다. N치가 3이하인 매우 연약한 점토층의 탄성계수는 700~2000kPa, 푸아송비는 0.40~0.48의 값이 합리적인 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.15-27
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• 2007

본 논문에서는 사질토 지반에 시공되는 고강도 지오그리드 보강 쇄석말뚝(Geosynthetic-Reinforced Stone Column, GRSC)의 다양한 영향인자 검토를 통한 지지력 거동특성을 다루었다. 본 연구는 GRSC의 국내 적용을 위한 사전연구로서 대형 구조물의 기초지지 말뚝으로 적용시를 대상으로 2차원 유한요소 해석을 수행하였다. 유한요소해석 결과 GRSC와 쇄석말뚝(Stone Column, SC)의 비교를 통해 지오그리드 보강이 지지력 증가에 현저히 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 지반강도와 쇄석기둥 직경, 지오그리드 강성에 대해 지지력은 증가하는 것으로 나타난 반면, 감쌈길이에 대해서는 3D(D=쇄석기둥 직경)이상의 감쌈에 대해 지지력이 수렴하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 GRSC 적용시 효율적인 지오그리드 보강의 최적조건을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권11호
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• pp.5-13
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• 2015

저소음, 저진동 공법으로 널리 사용되고 있는 매입말뚝도 과거와 달리 정재하시험 보다는 동재하시험을 이용한 지지력 확인시험을 많이 수행하고 있다. 본 연구의 목적은 선단부 근처의 지반조건이 상이한 곳에 시공된 두본의 매입말뚝의 최종 경타동안에 획득된 힘과 속도 파형을 대하여 동적해석을 수행하여 매입말뚝의 지지 및 관입 거동을 분석하는 것이다. 파동방정식을 근거로 하는 동재하시험 분석 프로그램으로는 CAPWAP과 WEAP 등이 있으며 본 논문에서는 실제 현장에서 동재하시험을 수행한 매입말뚝을 CAPWAP과 WEAP을 이용하여 분석하였다. 동재하시험에서 측정된 데이터를 분석한 CAPWAP의 입력값과 결과값, 힘-속도 그래프 파형을 분석하였고, WEAP의 입력조건을 변화시키며 CAPWAP 결과와 유사한 WEAP 결과를 도출하였다. 이 때, 선단부 근처의 지반조사 결과를 고려하여 관입 깊이에 따른 N치의 분포가 지수 함수 형태이면 입력조건 중 Toe quake의 값이 작으며 이로 인해 큰 지지력이 얻어지고, 관입 깊이에 따른 N치의 분포가 선형 함수 형태이면 이와 반대되는 결과가 얻어진다. 또한 정확한 값을 구하기 어려운 해머 및 말뚝 쿠션의 강성 입력값으로서 500kN/mm 이하인 값을 추천할 수 있었다. 본 연구는 WEAP으로 실제 측정된 데이터를 분석하는 CAPWAP과 유사한 결과를 얻을 수 있으며, WEAP을 이용하여 매입말뚝의 지지력 평가가 가능함을 보여준다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.367-374
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• 2019

논문에서는 수직방향 지진입력에 의한 지반-구조물 상호작용 효과가 기초 종류에 따라 LNG 저장탱크의 지진응답에 미치는 효과를 분석하였다. 이를 위하여 직경 71m인 LNG 탱크와 기반암 위 점토지반의 깊이가 30m인 지반조건을 고려하였다. 그리고 기초형식으로 네 가지(얕은 기초, 말뚝지지 전면기초, 말뚝기초(지표면 접촉식, 부유식)를 고려하였다. 지반의 비선형성은 자유장 지반에 대하여 등가선형화기법으로 고려되었다. 또한, 말뚝기초의 시공과정에서 발생하는 동다짐 효과에 대해서도 분석하였다. SSI 해석을 위하여 진동수영역 해석프로그램인 KIESSI-3D를 이용하였다. 지반-구조물 상호작용 해석을 통해 LNG 저장탱크의 외조 벽체 쉘의 응력을 구하였다. 해석결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다: (1) 얕은 기초에서 외조탱크의 수직응력은 SSI 효과로 인하여 고정기초응답 보다 작았다. (2) 말뚝으로 지지된 기초에서 말뚝으로 인해 기초의 수직강성이 커지고 방사감쇠가 작아질 수 있기 때문에 SSI 응답이 고정기초응답 보다 커질 수 있다. (3) 동다짐 효과는 수직지진에 의한 LNG 저장탱크의 응답에 미치는 영향이 매우 작았다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.13-22
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• 2021

최근 연약지반에 도로 또는 철도 제방을 축조하는 경우 말뚝 또는 개량체 기둥을 연약지반에 설치한 후에 성토하는 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법이 많이 적용되고 있다. 이 공법은 지반아칭 현상을 이용해서 제방하중의 상당한 부분을 말뚝 또는 기둥을 통해서 지지층으로 전달함으로써 기초지반의 전단파괴를 방지하고 또한 침하량을 효율적으로 경감시킬 수 있다. 그러나 말뚝 또는 기둥지지 성토제방의 경우 말뚝(또는 기둥)과 미개량 원지반 사이의 부등침하로 인하여 노면의 요철이 발생하는 문제점이 노출되었다. 이러한 부등침하를 경감시키기 위하여 토목섬유로 보강한 토목섬유보강 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 2차원 유한요소 프로그램인 PLAXIS 2D를 이용하여 시멘트 개량체 기둥으로 지지된 성토제방과 지오그리드를 이용해서 보강한 기둥지지 성토제방의 지반아칭 효과를 비교·분석하였다. 유한요소해석 결과 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비가 증가할수록 응력감소비가 감소하는 것을 알 수 있었다. 지오그리드로 보강한 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비와 지지형식에 따라 부등침하량과 응력감소비의 경감효과가 다소 간의 차이를 보이기는 하나 상대적으로 강성이 큰 지오그리드로 보강하였을 경우 부등침하량과 응력감소비 경감효과가 더 크게 나타났다. 그리고 지오그리드로 보강하면 부등침하를 효율적으로 경감시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.789-799
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• 2019

교대, 통로박스 등 말뚝기초로 지지된 구조물에서는 침하가 거의 발생하지 않지만, 구조물 저면 하부에는 공동이 발생하게 된다. 이에 따른 문제점으로는 측면지반에서 공동으로 유출된 토사에 의해 구조물 측면 지반의 침하를 가속화하여 더 큰 침하가 발생하게 된다. 따라서 말뚝 기초로 지지된 구조물 하부의 공동 발생으로 인한 문제점을 예방하고자 구조물의 측면에 쉽게 설치가 가능한 토사유입차단판(soil Flow Protector; 이하 'FLP')이 개발되었다. 본 연구에서는 FLP의 침하감소 효과를 입증하고 최적 길이를 산정하고자 실내모형실험을 수행하였고, 그 결과 FLP의 설치함으로서 측면지반의 침하량이 감소하고 공동으로의 토사 유출을 방지하였고, FLP의 강성이 작으면 상부의 토압은 정지 또는 주동영역이 되어 안정성에 유리하지 않지만, 충분히 크면 상부의 토압은 수동영역이 되어 안정성에 유리하다. 또한 FLP의 강성이 작은 경우에는 일정 길이 비 이상에서는 오히려 감소하였으나, 큰 경우에는 설치길이가 증가할수록 침하량 감소에 효과적이다. 이에 따른 박스구조물 높이(H = 250 mm)에 대한 최적 길이 비는 연성 1.38, 강성 0.73으로 산정되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.13-23
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• 2022

교량 기초의 지반-구조물 상호작용은 지진 시 교량의 거동에 영향을 미치는 주요한 요인으로 지적되어 왔다. 본 연구에서는 지반의 특성 및 기초의 특성이 교량 기초의 지진취약도에 미치는 영향을 분석하였다. 지반의 특성 변화 및 기초의 크기 변화를 고려한 등가정적해석 결과, 상재하중이 작용하는 경우 같은 수준의 횡방향 변위를 발생시키기 위해 요구되는 하중이 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, 비선형성은 상재하중이 없는 경우가 더 큰 것으로 나타났다. 느슨한 지반에서 조밀한 지반으로 갈수록 기초의 크기가 증가할수록 동일한 변위를 발생시키기 위해 더 큰 하중을 필요로 하는 것으로 나타났다. 또한, 교량의 지진취약도를 합리적으로 획득하기 위한 접근법을 도출하기 위하여 교량 기초의 지진취약도를 4가지의 조건(고정단 조건, 도로교 설계기준-등가선형강성, 상재하중 고려 시 및 미고려 시 비선형 강성)을 고려하여 비교하였다. 단주교각에 대한 지진해석은 Opensees를 이용하여 수행하였다. 지진취약도 분석 결과, 보수적인 접근법으로 확대기초는 고정단으로 고려할 수 있으며, 말뚝기초의 크기가 작은 경우는 고정단으로 고려하여 안전측 설계를 검토할 수 있으나, 말뚝의 크기가 대형화 하는 경우는 비경제적인 설계가 될 수 있으므로, 지반조건에 따라 기초의 강성을 평가할 수 있는 도로교 등가 선형 스프링 강성을 고려하는 것이 합리적인 접근법으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.977-988
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• 1994

본 연구는 연약지반상에 sand drain을 타설하고 성토하여 교대 및 교각을 시공하는 진월 인터체인지에서 기초지반의 침하, 융기 및 이미 시공된 교각기초부분의 수평방향 변위를 측정한 실측치와 Sekiguchi의 탄 점소성모델을 Biot의 압밀방정식과 결합하여 2차원 평면변형용조건으로 유한요소해석한 결과를 비교 검토하였다. 이때 교각기초인 강판말뚝은 등가의 강널말뚝벽으로 환산하였다. 그리고 환산한 벽체에 축력의 변화, 강성의 변화, 지지조건의 변화 및 고정점위치의 변화 동에 따른 기초지반의 거동과 강널말뚝벽체의 거동 특성을 밝혔다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권6호
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• pp.617-627
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• 2021

본 연구에서는 공동주택의 리모델링 시 기초보강공법의 하나인 하중전이 장치를 이용한 기초보강공법에 대해 3차원 유한요소 수치해석 연구를 수행하였다. 실대형 현장실험을 통해 수치모형을 검증하였고, 매개변수 해석을 통해 하중전이장치의 마찰계수, 말뚝의 축강성이 기초보강공법의 성능에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과 하중전이 장치를 이용한 기초보강공법은 보강 중, 보강 후에도 기존 말뚝에 작용하는 하중을 자유롭게 조절가능함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권10호
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• pp.5-18
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• 2013

부등침하는 연약지반에 시공되는 철탑기초에 있어서 주요한 손상을 야기한다. 송전철탑용 연결형 말뚝기초는 연약지반에서의 송전철탑기초의 부등침하를 방지하기 위한 구조물로서, 주기초체와 주기초체 사이에 위치하여 기초를 연결하는 연결보로 구성된다. 본 연구에서는 송전용 철탑기초에 작용하는 연결보의 영향을 조사하기 위하여, 전라북도에 위치한 건설현장에서 24회의 모형재하시험을 수행하였다. 시험에서는 다양한 하중조건과 연결보 조건이 고려되었으며, 시험결과 수평하중에 의한 연결형 말뚝기초의 발생변위가 철탑에 작용하는 수평하중의 각도에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 연결형 기초의 침하는 연결보의 강성이 증가할수록 감소하였으며, 수평지지력은 수평하중이 재하되는 철탑의 높이가 낮을수록 증가하였고, 파괴시점에서의 하중의 크기는 대부분의 경우 하중재하방향에 상관없이 유사한 것으로 나타났다.