• Geomechanics and Engineering
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• 제18권4호
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• pp.391-406
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• 2019

The aim of this paper was to study the influence of the footing shape and the effect of the roughness of the foundation base on the bearing capacity of shallow foundations on rock masses. For this purpose the finite difference method was used to analyze the bearing capacity of various types and states of rock masses under the assumption of Hoek-Brown failure criterion, for both plane strain and axisymmetric model, and considering smooth and rough interface. The results were analyzed based on a sensitivity study of four varying parameters: foundation width, rock material constant (mo), uniaxial compressive strength and geological strength index. Knowing how each parameter influences the bearing capacity depending on the footing shape (circular vs strip footing) and the footing base interface roughness (smooth vs rough), two correlation factors were developed to estimate the percentage increase of the ultimate bearing capacity as a function of the footing shape and the roughness of the footing base interface.

• Steel and Composite Structures
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• 제49권2호
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• pp.231-244
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• 2023

Many of the recent investigations in the field of geotechnical engineering focused on the bearing capacity theories of multilayered soil. A number of factors affect the bearing capacity of the soil, such as soil properties, applied overburden stress, soil layer thickness beneath the footing, and type of design analysis. An extensive number of finite element model (FEM) simulation was performed on a prototype slope with various abovementioned terms. Furthermore, several non-linear artificial intelligence (AI) models are developed, and the best possible neural network system is presented. The data set is from 3443 measured full-scale finite element modeling (FEM) results of a circular shallow footing analysis placed on layered cohesionless soil. The result is used for both training (75% selected randomly) and testing (25% selected randomly) the models. The results from the predicted models are evaluated and compared using different statistical indices (R² and RMSE) and the most accurate model BBO (R²=0.9481, RMSE=4.71878 for training and R²=0.94355, RMSE=5.1338 for testing) and TLBO (R²=0.948, RMSE=4.70822 for training and R²=0.94341, RMSE=5.13991 for testing) are presented as a simple, applicable formula.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.6322-6328
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• 2014

얕은기초의 하중지지거동을 살펴보기 위해 3종류의 얕은기초를 가정하여 유한요소해석을 수행하였다. 띠기초에 대한 해석을 통해 구한 파괴시의 기초하부지반의 파괴양상은 팽창각이 없는 경우 국부전단파괴양상을 보였으며 팽창각이 있는 경우에는 전반전단파괴양상을 보였다. 팽창각에 따른 극한하중에 있어서는 팽창각이 있는 경우의 극한하중이 팽창각이 없는 경우에 비해 1.5배 큰 값을 보였다. 원형기초와 정사각형 기초에 대한 해석결과에 따르면 팽창각의 존재여부와 관계없이 파괴시 기초 인접지반면에 상향의 변위가 발생하여 전반전단파괴양상을 보였다. 극한하중에 있어서는 팽창각이 있는 경우가 없는 경우에 비해 약 10% 정도 증가하였다. 세 종류의 얕은기초에 대하여 해석을 통해 얻은 하중-침하곡선을 살펴볼 때 팽창각이 클수록 하중지지능력이 큼을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권1호
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• pp.51-60
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• 2018

The foundations are classified into shallow and deep, which have important differences: in terms of geometry, the behavior of the soil, its structural functionality, and its constructive systems. The shallow foundations may be of various types according to their function; isolated footings, combined footings, strip footings, and slabs foundation. The isolated footings are of the type rectangular, square and circular. The combined footing may be rectangular, trapezoidal or T-shaped in plan. This paper presents a new model for T-shaped combined footings to obtain the most economical contact surface on the soil (optimal dimensioning) to support an axial load and moment in two directions to each column. The new model considers the soil real pressure, i.e., the pressure varies linearly. The classical model uses the technique of test and error, i.e., a dimension is proposed, and subsequently, the equation of the biaxial bending is used to obtain the stresses acting on each vertex of the T-shaped combined footing, which must meet the conditions following: The minimum stress should be equal or greater than zero, and maximum stress must be equal or less than the allowable capacity that can withstand the soil. To illustrate the validity of the new model, numerical examples are presented to obtain the minimum area of the contact surface on the soil for T-shaped combined footings subjected to an axial load and moments in two directions applied to each column.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.49-63
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• 2014

모래지반의 지표면에 위치한 거친 바닥면을 가진 강체 연속기초와 원형기초에 대하여 수치해석을 이용하여 팽창각 변화에 따른 지지력계수 $N_{\gamma}$와 형상계수를 구하였다. 양해법(explicit method)에 기반한 유한차분해석을 이용하여 지지력계수를 산정하기 위한 수치모델과 해석절차를 개발하고, Mohr-Coulomb 소성모델을 이용하여 다양한 내부마찰각(${\phi}$)과 팽창각(${\psi}$) 범위에 대하여 지지력계수를 도출하였다. 팽창각이 감소됨에 따라 지지력도 감소하는 것으로 나타났으며, 보편적인 지지력계수 제안식들이 가정하고 있는 관련흐름법칙(associated flow-rule)이 적용된 경우(${\psi}={\phi}$)를 기준으로 비관련흐름법칙(nonassociated flow-rule)이 적용된 경우(${\psi}$ < ${\phi}$)의 상대적인 지지력 비율을 산출하였고, 일반적인 모래에 대한 관계식을 제안하였다. 원형기초의 형상계수는 연속기초의 평면변형률 조건의 고려 여부에 따라 크게 변하였으며, 평면변형률 조건을 고려하여 내부마찰각을 증가시킨 경우가 기존의 실험 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 형상계수 제안식들의 경향이 차이를 나타내는 원인에 대하여 고찰하고 설계시 적용 방안을 제시하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.71-84
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• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.29-46
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• 2014

모래지반의 지표면에 위치한 거친 바닥면을 가진 강체 원형기초에 대하여 삼차원 수치해석을 통하여 수직-수평 조합하중 조건에서의 지지력을 구하였다. 조합하중 상관도를 효율적으로 산출할 수 있는 swipe 재하방법과 실제 구조물의 하중 조건과 유사한 probe 재하방법을 모사할 수 있는 수치모델을 구현하였으며 요소망의 조밀도에 의한 오차를 소거할 수 있는 분석 절차를 개발하였다. Mohr-Coulomb 소성모델을 사용하고 관련흐름법칙을 적용하여 지반의 내부 마찰각에 따른 수직-수평 조합하중에 대한 지지력 상관도와 경사계수를 산출하였다. Swipe 재하방법의 결과는 probe 재하방법을 사용한 결과와 유사함을 확인하였으며, 거친 바닥면 조건에서 수직-수평 조합하중 지지력 상관도의 내부 마찰각에 따른 변화는 미미하고, 원형기초에 대해서 연속기초 및 사각형기초와 동일한 경사계수를 적용할 수 있는 것으로 나타났다. 하중의 경사가 큰 경우에는 수치모델링을 통해 산출된 원형기초에 대한 지지력 상관도와 경사계수는 기존의 연구 결과보다 작게 평가되었으며, 수치모델링 결과에 영향을 미치는 요인과 향후 연구 방향에 대하여 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.59-72
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• 2014

모래지반 표면에 위치한 강체 원형기초를 대상으로 수치해석을 통하여 수직-모멘트 조합하중 조건에서의 지지력을 구하였다. 지반은 Mohr-Coulomb 소성모델을 이용하여 모델링하였으며 관련흐름법칙을 적용하였고, 거친 기초 바닥면 조건에 대하여 검토하였다. 적은 수의 해석으로 조합하중 상관도를 산출할 수 있는 swipe 재하 방법과 통상적인 재하실험에서 적용되는 probe 재하 방법을 적용하여 비교한 결과, 두 방법은 유사한 결과를 나타내었다. 모멘트하중을 고려하기 위하여 전통적으로 사용되는 유효폭 및 유효면적 개념을 사용한 결과와 편심계수($e_{\gamma}$)를 사용한 방법들을 비교하였으며, 기존의 제안식들과 수치모델링으로 구해진 본 연구의 결과를 비교하였다. 수직-모멘트 조합하중 지지력의 내부마찰각에 따른 변화는 미미한 것으로 나타났으며, 유효폭 개념은 편심계수의 형태로 변환하여 원형기초에도 그대로 적용이 가능한 것으로 나타났다. 본 연구의 수치모델링 결과는 기존의 실험에 기반한 결과들에 비해 다소 작은 값을 주는 것으로 나타났으며, 편심 및 모멘트하중이 증가할수록 그 차이는 증가하였다. 수치모델링과 실험 결과가 차이를 나타내는 요인과 향후 연구 방향에 대하여 고찰하였다.