• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권8호
• /
• pp.35-43
• /
• 2012

널말뚝을 해안지역이나 도심지역에 건설하는 경우 주변에 위치한 횡방향 재하 말뚝의 영향권 내에 존재하게 되는 경우가 발생하게 되지만, 기존 설계방법에서는 이러한 영향에 대하여 고려하고 있지 않다. 본 연구를 통해 말뚝에 횡방향 하중이 재하되는 경우 근접한 널말뚝에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 상용프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 유한요소 모델을 만들었으며 지반 구성모델로는 Drucker-Prager 모델, 널말뚝과 말뚝은 선형탄성으로 거동하도록 모사하였다. 널말뚝의 휨강성, 말뚝과 널말뚝 간의 거리, 굴착깊이, 그리고 지반의 탄성계수 등 총 4가지 변수들을 사용하여 횡방향 재하 말뚝이 주변 널말뚝에 미치는 영향을 분석해 보았다. 수치해석 결과를 이용하여 널말뚝에 발생하는 최대 횡방향 변위 및 휨모멘트를 측정할 수 있는 간단한 식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.41-49
• /
• 2016

해상구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 조류, 파랑 등의 영향으로 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 본 연구에서는 횡방향 반복하중이 말뚝의 횡방향 극한지지력에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 서로 다른 세 가지 상대밀도(40%, 70%, 90%)로 조성된 모래지반에서 모형말뚝시험을 수행하였다. 상대밀도 40%로 조성 된 모래지반에서는 횡방향 반복재하 시 말뚝 주변 지반이 조밀해짐에 따라 횡방향 극한지지력이 증가하였다. 반면, 상대밀도 70%와 90%로 조성 된 모래지반에서는 횡방향 반복재하 시 말뚝 주변 지반의 교란효과로 인하여 횡방향 극한지지력이 감소하였다. 이러한 횡방향 극한지지력의 증가 및 감소효과는 횡방향 반복하중의 크기가 커질수록 더욱 명확하게 나타났으며, 모래지반의 포화 여부에는 큰 영향을 받지 않았다. 모형시험 결과를 활용하여 모래지반의 상대밀도, 횡방향 반복하중의 크기에 따른 말뚝의 횡방향 극한지지력 산정 식을 제안하였고, 이를 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는 말뚝의 설계 시 활용 가능하도록 하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2010

말뚝 상부에서 수평력 대부분을 저항한다는 매커니즘을 활용하여, 횡방향 하중이 대부분인 항만 및 해양구조물에 효율적으로 적용할 수 있는 새로운 말뚝 형식을 고안하였다. 이번 연구에서는 버켓 기초식 보강기법, 팽이 기초식 보강기법, 그라우팅식 보강기법 등 3가지 형태의 보강기법을 활용한 상부 확대형 횡방향 지지 증대 말뚝에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통해 지반의 종류를 비롯하여, 각 보강 기법의 종류, 말뚝의 종류 및 길이, 지반의 심도 등 다양한 변수가 말뚝의 횡방향 지지 거동에 미치는 영향을 검토하였다. 해석 결과, 버켓 기초를 활용한 경우 팽이기초나 그라우팅 기법 등 전반적으로 다른 보강기법을 활용한 경우에 비해 횡방향 지지력 효율이 상대적으로 가장 뛰어난 것으로 나타난다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제35권11호
• /
• pp.97-110
• /
• 2019

해상풍력 구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 해상풍력 구조물의 안정적인 성능확보를 위해서 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 지지거동을 적절히 평가해 설계에 적용할 필요가 있으며, 말뚝 및 지반을 각각 탄성빔과 비선형 스프링으로 가정하는 p-y 곡선방법이 가장 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 거동을 평가하기 위해서, 1g 모형말뚝시험을 수행했다. 모형시험 결과, 말뚝에 횡방향 반복하중 재하 시 p-y 곡선의 강성(초기기울기 및 최대지반반력)이 점차 감소했다. p-y 곡선의 강성감소는 반복하중의 크기가 크고 지표면에 가까운 위치에서 더 명확하게 나타났는데, 상기조건에서 말뚝 주변지반의 교란효과가 크게 발생해 지반의 지지능력이 더욱 크게 감소했기 때문이다. 모형시험 결과를 활용해 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 곡선을 제안했다. 등가정적해석을 통해 예측된 말뚝거동을 모형시험결과와 비교한 결과, 제안된 식을 통해 비교적 조밀하고 포화된 실트질 모래지반에서 반복하중을 받는 말뚝의 횡방향 지지거동을 적절히 평가할 수 있음을 확인했다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.29-34
• /
• 2013

본 연구에서는 연약지반 상에 Piled Raft 기초의 지지력 특성과 침하 및 말뚝의 거동 특성을 분석하기 위해 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 단말뚝에서 군말뚝으로 갈수록 선단지지력 증가율이 증가하여 군말뚝의 효과를 입증할 수 있었다. Piled Raft의 중앙에 위치한 말뚝의 하중이 다른 곳에 위치하고 있는 말뚝의 하중보다 큰 값을 나타내며, 말뚝수량이 증가함에 따라 하중의 증가가 크게 나타남을 알 수 있었다. 이는 선단지지력과 마찰단면적의 증가의 영향으로 보인다. 또한 말뚝의 항복하중 이후의 하중지지가 말뚝에서 Raft로 전이되는 것으로 나타났으며, 말뚝의 항복 후에도 Raft가 하중을 추가적으로 지지할 수 있는 것으로 판단되었다. 말뚝의 근입깊이에 따른 횡방향 변위를 분석해 본 결과 단일 말뚝일 경우 횡방향 변위가 없었으며, 군말뚝일 경우 근입깊이가 깊어질수록 횡방향 변위는 크게 일어남을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권2C호
• /
• pp.79-84
• /
• 2012

말뚝에 작용하는 다양한 하중 및 현장시험결과를 통해 얻은 특정한 p-y 곡선을 적용하기에 적합한 횡방향말뚝 해석기법을 구축하였다. 구축된 해석기법을 다양한 문제에 적용하여 그 신뢰성을 검증하고 해석에서 고려한 인자들이 해석결과에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석기법 적용시 절점간 거리가 말뚝지름의 1/2 정도일 때 해의 정확도가 높아짐을 알 수 있었다. 해석기법 적용을 통해 과다한 변위에 대해 안전한 말뚝길이 결정문제와 자립길이를 갖는 말뚝에 대하여 축력에 의한 좌굴을 검토해 보았다. 또한 옹벽 하부구조물로서의 말뚝의 말뚝머리 구속조건에 따른 해석결과를 비교하여 보았다. 개발된 해석기법은 상용 프로그램을 적용하는데 비해 해석자의 의도에 보다 적합한 유연한 해석수단이 될 것으로 생각된다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제13권4호
• /
• pp.55-66
• /
• 1997

본 연구에서는 그물식 뿌리말뚝의 타설경사각과 횡방향저항력 사이의 관계를 비교분석하고자 여러가지의 타설경사각을 갖는 모형 그물식 뿌리말뚝을 제작하여 모형지반에 설치한 다음 횡방 향재하시험을 하였다. 모형 뿌리말뚝의 배치는 12개의 말뚝을 6개씩 2개의 크고 작은 동심원에 접하도록 하였는데 각각의 시험에 사용한 모형말뚝은 $0^{\circ}\;, 5^{\circ}\;, 10^{\circ}\;, 15^{\circ}\;, 20^{\circ}\;, 25^{\circ}$의 타설경사각을 갖 는 직경 5m의 강봉에 모래를 입힌 것이다. 횡방향하중을 받는 뿌리말뚝에 있어서 실험을 통해 얻은 하중변위곡선으로 판단해 볼 때 1mm정도의 횡방향변위에서는 타설경사각이 커질수록 횡방향저항력도 커지지만 최적 타설경사 각은 횡방향변위가 증가할수록 감소하며 6mm의 횡방향변위에서는 $17.5^{\circ}$. 타설경 사각 $0^{\circ}$횡방향저항력에 대한 최적 타설경사각에서의 횡방향저항력의 비는 횡방향변위가 증가할수록 감소하므로 횡방향변위가 커질수록 말뚝을 경사지게 배치함으로써 얻는 저항력 증대효과는 줄어들 것으로 예상된다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.111-116
• /
• 2011

본 연구에서는 횡방향 하중을 받는 말뚝의 해석 해를 유도하고 그로부터 말뚝의 거동분석과 더불어 긴 말뚝으로의 거동기준이 되는 임계 말뚝길이(critical pile length)를 지반조건을 달리하여 구하고 비교 분석하였다. 또한 해석 해에 의한 말뚝의 거동과 p-y곡선을 적용한 수치해석을 통해 말뚝의 거동을 비교분석하였다. 해석 해에 따르면 밀도를 달리한 지반조건에 대해 무차원 임계 말뚝길이는 해석에서 고려한 세 가지 말뚝머리 경계조건에 있어 2.3~3.2 사이였다. 해석 해에 의한 결과와 수치해석에 의한 결과를 비교하면 말뚝길이에 따른 말뚝의 변형과 모멘트 분포양상은 유사하였다. 말뚝머리 변형량은 해석에 의한 경우가 수치해석에 의한 경우보다 보수적인 값을 보여주었으며 휨모멘트의 값은 해석에 의한 값과 수치해석에 의한 값 사이에 큰 차이를 보이지 않았다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.17-26
• /
• 2017

해상구조물, 송전탑 등을 지지하는 말뚝기초는 바람, 조류, 파랑 등의 영향으로 횡방향 반복하중을 지배적으로 받으며, 이는 말뚝 주변 지반에 영구수평변위를 발생시켜 구조물의 안정성 및 기능성을 저해한다. 본 연구에서는 횡방향 반복하중에 의해 발생하는 말뚝의 영구수평변위를 평가하기 위하여, 서로 다른 세 가지 상대밀도(40%, 70%, 90%)로 조성된 건조 및 포화 모래지반에서 모형말뚝시험을 수행하였다. 모형시험 결과, 모든 시험조건에서 말뚝에 재하 된 횡방향 반복하중은 말뚝 주변 지반에 영구수평변위를 발생시켰다. 누적된 영구수평변위의 크기는 말뚝에 재하되는 횡방향 반복하중의 크기 및 재하횟수가 증가함에 따라 증가하였지만, 1회 재하로 인하여 발생되는 영구수평변위의 증가량은 점차 감소하였다. 또한, 말뚝에 발생하는 영구수평변위는 지반의 상대밀도가 클수록 작게 발생하고, 지반이 포화되면 크게 발생되는 것으로 평가되었다. 추가적으로, 누적 영구수평변위를 최초 재하 시 발생한 영구수평변위로 정규화한 영구수평변위를 평가하였으며, 이를 모래지반의 상대밀도, 횡방향 반복하중의 재하횟수에 관한 식으로 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.15-24
• /
• 2005

본 논문에서는 교량 말뚝기초의 모델링기법에 관한분류 및 단부 지점조건의 영향을 분석하였다. 연성스프링 방법은 모델링 형태가 간편하면서도 복잡한 군말뚝 거동을 효과적으로 나타낼 수 있으므로 실제 설계에 유용한 방법이다. 다양한 말뚝 배열, 말뚝 간격, 선단지지조건, 그리고 하중크기에 따라 3차원 해석기법(YSGroup)을 통해 영향인자 분석을 수행하였으며, 그 결과 횡방향 변위, 최대 말뚝 휨응력, 그리고 군말뚝의 횡방향 스프링강성을 산정, 이를 비교$\cdot$분석하였다. 영향인자 분석을 통해 3차원 해석기법(YSGroup)을 통해 횡방향 스프링강성을 산정한 경우는 다른 단독말뚝 해석을 통해 산정한 경우에 비하여 복잡한 군말뚝 거동을 보다 적절히 예측함을 알 수 있었다.