• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권10호
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• pp.51-58
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력에 의해 서로 다른 복잡한 동적 메커니즘에 영향을 받는다. 지진 시 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력에 의한 지반, 말뚝기초, 상부구조물의 상호작용을 고려하여 말뚝기초의 동적거동을 분석하는 방법으로 동적 p-y 곡선이 사용되고 있다. 말뚝기초의 동적 p-y 곡선을 확인하기 위한 대부분의 연구는 사질토 및 점성토로 이루어진 단일지반에 설치된 말뚝기초를 대상으로 확인되었을 뿐 다층지반에 설치된 말뚝기초의 동적 p-y 곡선을 확인하기 위한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 서로 다른 상대밀도를 갖는 이층지반의 상·하지반의 지층비가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 지층비가 증가할수록 지반, 말뚝캡, 상부구조물에서의 최대가속도는 증가하고, 말뚝기초의 최대휨모멘트의 발생 위치는 변화하는 것으로 나타났다. 그리고 말뚝기초의 동적 p-y 곡선의 기울기는 지층비에 따라 감소 및 증가하는 것으로 확인되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.421-430
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• 2013

수평하중이 지배적인 해상 풍력발전기 설계 시에는 지반-기초구조물 거동을 정확히 모사하여야 상부구조물에 대한 정확한 거동예측이 가능하며, 합리적 설계가 이루어질 수 있다. 현재 다양한 지반 모델링 기법이 존재하나, 모노파일 기초 설계 시, 각 해석 기법에 대한 충분한 검증 절차 없이 해석 결과를 그대로 사용할 경우 구조물을 과다 및 과소하게 설계할 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 지반 모델링 기법 차에 따른 모노파일의 부재력 및 수평변위 차를 비교 분석하였다. 검토 결과 고정단 모델은 최대 수평변위를 과소평가 하여 사용성 검토 측면에서 적합하지 않은 것으로 나타났으며, 고정단 모델, 지반강성행렬 모델은 모노파일의 부재력을 과소평가하는 것으로 나타났다. 반면 가상고정점 모델은 모노파일의 부재력을 과대평가하여 경제성 측면에서 적합하지 않은 것으로 나타났다. 지반반력계수 모델과 p-y곡선 모델의 경우 3D 지반 모델링 해석 결과와 비교적 유사한 수평변위 및 부재력을 나타냈으며, 지반을 2D로 모델링한 경우 타 모델링 기법에 비해 과대한 수평변위와 부재력을 산정했다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.471-482
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• 2016

이 연구에서는 p-version 동적무한요소법을 도입함으로써 FE-IE 기법에 기반한 KIESSI-3D 프로그램의 속도향상에 역점을 두었다. KIESSI-3D의 성능을 평가하기 위해 8가지 실규모 SSI 문제에 대한 수치해석을 수행하였다. 이를 위해 근역지반 모델의 반경($r_0$)이 구조물기초 반경(R)의 1.2배, 1.5배, 3.0배인 KIESSI-3D 해석모델을 고려하였다. 또한 SASSI2010 프로그램을 이용한 SSI 해석을 수행하였으며, 이 결과를 KIESI-3D에 의한 결과와 정확성 및 계산속도를 비교하였다. 수치해석 결과, 인 KIESI-3D 모델을 사용하면 정확한 해석을 수행할 수 있음을 알 수 있었다. 계산속도 측면을 보면, 새로운 KIESSI-3D의 해석속도는 기존 KIESSI-3D에 비해 최대 25배 빠른 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.149-160
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• 2008

1990년대 이후로 인천과 부산신항 등의 물류중심항구 및 송도 신도시와 같은 유비쿼터스 도시 개발에 발맞추어 인근해상연약지반 매립공사가 활발히 진행되면서 측방유동 해상말뚝기초의 거동특성에 폭넓은 관심이 집중되고 있다. 측방유동 말뚝기초 거동에 대한 연구 및 규명은 원심모형기 개발과 컴퓨터 기능의 향상으로 인하여 폭넓은 시도가 이루어져 왔으며, 특히 말뚝구조물에 작용하는 측방유동압의 특성이 가장 중요한 초점이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 대변형 압밀연계 유한요소해석 기법(LDFE)을 바탕으로 배수조건(비배수 : 단기, 배수 : 장기)에 따른 측방유동 해상 말뚝기초의 거동특성을 분석하였으며 특히, 말뚝-지반 상호작용을 고려한 측방유동압에 중점을 두었다. 본 수치해석에서는 지층조건, 말뚝두부의 경계조건, 성토하중 크기, 평균압밀도 네 가지 중요변수에 따른 거동양상을 비교 분석하였으며, 이로부터 비배수 단계와 배수 단계에서의 측방유동압의 분포형태와 크기에 대한 정량적인 차이를 확인하였다.

• 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.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권2호
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• pp.173-179
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• 2013

파랑과 해저지반 그리고 해안 해양 구조물과의 상호작용은 지반공학뿐만 아니라 해안공학 분야에서도 중요한 이슈중의 하나이며, 파랑에 의해 해저지반 내부에 발생하는 응력 및 간극수압 거동의 파악은 다양한 해안 해양 구조물의 기초 설계 및 해저 연안 지반의 불안정성 검토에 있어서 중요한 과제이다. 해저지반의 불안정에 대한 문제 중, 파랑에 의한 해저지반의 액상화는 기존의 연구를 통하여, 두개의 메커니즘이 존재한다는 것이 밝혀졌으며, 이는 각각 파랑에 의해 해저지반 내부에 발생하는 과잉간극수압의 변동 특성 및 잔류 특성에 따른 것이다. 본 연구에서는 일본 시코쿠 코치(高知)현에 위치하고 있는 코치항에서 채취한 토사에 대한 동적 특성을 고려하여, 파랑에 의해 해저지반 내부에 발생하는 침투류에 의한 잔류과잉간극수압에 대하여 해석을 하였으며, 더 나아가, 코치항에서 계측된 값과 비교 분석을 하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.69-72
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• 2008

최근 기술적인 발전과 더불어 경제적이고 신속한 시공성 그리고 내진성능 향상을 위하여 별도의 말뚝캡을 설치하지 않고 말뚝과 기둥을 하나의 부재로 사용하는 이른바 말뚝기초-교각의 일체화구조(Pier-Shafts)가 국 내외에서 많이 적용되고 있다. Pier-Shafts의 경우, 기초부분이 기존의 기초형식과는 달리 고정화되어 있지 않기 때문에 가상고정점 또는 탄성지반상의 보 이론에 기초한 해석법 등 종전의 단순해석법이 적용되지 않으며, 구조물과 지반 사이의 상호작용을 고려하는 것이 매우 중요하다. 또한, 상 하부의 일체화에 따른 연속성 등 구조적인 특성으로 인해 큰 수평 변위가 발생될 수 있기 때문에 횡방향 거동에 관한 정밀한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 구성모델, 지반 구성모델 및 두께를 갖는 탄소성 경계면 모델을 적용한 유한요소해석 프로그램을 이용하여 다양한 지반층을 고려한 Pier-Shafts의 거동을 분석하였으며, 기존의 실험 및 해석결과와 비교.검토하여 해석기법의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진하중을 받는 Pier-Shafts의 내진성능을 평가하기 위하여 지반을 고려한 전체 Pier-Shafts 시스템에 대한 내진해석을 실시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.67-86
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• 2009

이 연구에서는 u-w 정식화에 근거하여 일반적인 3차원 문제에 적용할 수 있는 지하수로 포화된 가로등방성 층상지반에서의 3차원 전달경계를 개발하였다. 지반 원역에서의 동적거동을 Fourier 급수로 전개하고, 각 항에 대한 동적강성을 u-w 정식화에 근거하여 유도하였다. 그리고 이를 Cartesian 좌표계에서 표현된 지반 근역의 3차원 유한요소와 결합할 수 있도록 변형하여 일반적인 3차원문제에도 적용할 수 있는 방법을 개발하였다. 개발된 방법을 강체 원형 기초의 동적거동 해석에 적용하고 기존의 해석 결과와 비교하여, 이 연구에서 개발된 전달경계가 정확함을 확인하였다. 또한 다양한 형태의 강체 기초 동적거동 해석에 개발된 전달경계를 적용하였고, 지하수로 포화된 가로등방성 층상지반에서 지하수위에 따라 강체 기초 동적거동의 변화 양상을 조사하여, 이 연구에서 개발된 방법의 활용성을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.69-81
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• 2006

직경 $150\sim300mm$ 정도의 보링공에 강봉 또는 강관을 삽입하여 그라우팅 재료로 주입 압력을 가하는 소구경 현장 타설 말뚝의 일종인 마이크로파일 공법은 기계의 소형화, 저진동, 저소음 등의 장점으로 도심지의 협소한 공간에서의 적용 범위가 점차 확대되고 있다. 마이크로파일은 지지력 증가, 지반 변위억제를 통한 구조물 안정성 확보 등에 주로 적용되어져 왔고, 향후 공법의 유효성과 잠재성으로 다양한 방면에 활용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 마이크로 파일과 지반과의 상호작용에 초점을 두고 기초의 인접지반(지반보강 개념) 보강을 실시하였으며, 실험 결과 및 지반변형 분석을 통해서 보강 효과(지지력 증가효과 및 침하억제 효과)를 정성적 정량적으로 분석하여 설계 및 시공에서의 효율성과 적용성을 높이고자 한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.125-132
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• 2014

In this study, a series of dynamic centrifuge tests were performed for a soil-foundation-structural interaction system in dry sand with various embedded depths and superstructure conditions. Sinusoidal wave, sweep wave and real earthquake were used as input motion with various input acceleration and frequencies. Based on the results, a natural period and an earthquake load for soil-structure interaction system were evaluated by comparing the free-field and foundation accelerations. The natural period of free field is longer than that of the soil-foundation-structure system. In addition, it is confirmed that the earthquake load for soil-foundation-structure system is smaller than that of free-field in short period region. In contrast, the earthquake load for soil-foundation-structure interaction system is larger than that of free-field in long period region. Therefore, the current seismic design method, applying seismic loading of free-field to foundation, could overly underestimate seismic load and cause unsafe design for long period structures, such as high-rise buildings.