• 토지주택연구
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• 제8권4호
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• pp.233-247
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• 2017

유럽과 미국에서는 말뚝기초 설계에 한계상태설계법 사용이 거의 정착되었으며, 세계적 추세에 따라 국내에서도 국토해양부가 한계상태설계법에 기반한 교량하부기초 설계기준을 제정하였지만, 국내 말뚝공법 및 지반조건에 대한 저항계수 연구가 부족하여 당장 설계에 반영하기에는 어려운 여건이다. 이에 본 연구에서는 일반적으로 시용하고 있는 PHC 매입말뚝을 국내 지반조건에 고려하여 Meyerhof(LH 설계기준, 도로교 설계기준) 방법과 상재하중을 고려할 수 있는 정역학적 공식 (Terzaghi의 지지력 계수와 Hansen&Vesic의 지지력 계수 적용)으로 산정한 지지력을 정재하시험(9회)과 동재하시험(EOID 9회, Restrike 9회) 결과를 비교 분석하여 저항계수를 산정하였다. LH 연구원의 선행연구(PHC 매입말뚝의 하중저항 설계정수 제안, 2012)에서 동재하극한지지력 (Rut)을 기준으로 했을 때 LH 설계기준에 대한 저항계수는 0.36~0.44를 나타낸 바 있으며, 본 연구에서는 저항계수가 0.39~0.48로 나타나 선행연구의 저항계수보다 약 8%정도 증가하였다. 본 연구에서는 정재하시험 결괴를 위주로 저항계수를 산정하였으며, 극한지지력을 기준으로 했을 때의 저항계수는 0.57~0.69(Meyerhof 방법 : LH 설계기준), Davisson 지지력을 기준으로 했을 때의 저항계수는 0.49~0.60(Meyerhof 방법 LH 설계기준)으로 동재하시험에 의한 저항계수와 차이가 크게 나타났다. 이러한 차이를 줄이고자 수정동재하지지력을 제시하여 저항계수를 제시하였으며 이때의 저항계수는 0.52~0.62(Meyerhof 방법 : LH 설계기준)로 나타나 정재하에 의한 저항계수와 차이가 많이 줄어들었다. 결론적으로 본 연구에서 정재하 및 동재하시험으로 산정한 전체 저항계수는 0.35~0.76으로 도로교 설계기준에서 제시한 저항계수 0.3보다 커서 경제적인 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3548-3556
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• 2015

해상풍력기초를 설계함에 있어 사용하중에 대해 극한적인 조건뿐만 아니라 지속적인 동적하중에 대해 기초의 거동을 정확하게 파악하여 안정적이고 경제적인 기초를 개발할 필요성이 있다. 이를 위하여 강관말뚝을 일정비율로 축소시켜 모형말뚝을 제작하고, 모형토조에 모래층을 500mm의 높이로 포설한 후 모형말뚝을 모델링하여 정적 및 반복 수평재하실험을 실시하였다. 그 결과, 정적수평재하시 모형말뚝의 길이/직경(L/D)이 클수록 하중에 따른 변위는 증가하는 반면, 반복수평재하시 하중재하 횟수가 증가할수록 반복수평하중 1회당 발생하는 말뚝의 수평변위는 감소하였고 지반이 조밀할수록 반복수평하중에 의한 말뚝의 극한수평지지력의 증가율이 작아지는 것으로 나타났다. 또한 휨모멘트의 분포형상은 지반의 상대밀도에 상관없이 유사한 형태를 보였으며, 최대휨모멘트는 지표면으로부터 170mm지점에서 발생하는 것으로 나타났다. 그리고 지반의 상대밀도가 증가할수록 정적수평재하와 반복수평재하 조건에서 발생하는 최대휨모멘트는 증가했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.15-26
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• 2006

말뚝의 지지력과 거동을 예측하기 위하여 다양한 연구들이 수행되었음에도 불구하고, 메커니즘에 대한 전반적인 이해가 아직까지 미흡한 실정이다. 이는 많은 인자들이 서로 복잡한 연관성을 맺으며 말뚝의 거동에 영향을 미치기 때문이다. 따라서 지반조건과 말뚝조건 및 항타조건 등 과 관련된 많은 인자들 가운데 지지력에 중요한 영향을 미치는 인자들을 도출하기 어려우며, 또한 인자들 간의 복잡한 연관성을 지지력 공식에 적합하게 고려하기란 매우 어렵다. 본 연구에서는 항타말뚝들에 대한 동재하시험으로부터 선단 및 주면 지지력을 포함한 지지력을 예측하기 위하여 인공신경망이 적용되었다. 첫째로, 신경망 모델링에 근거한 민감도 분석를 통하여 지지력에 대한 각 영향인자들의 영향이 검토되었다. 둘째로, 지지력 예측을 위한 최적의 인공신경망 모델을 도출하기 위하여 인공신경망과 유전자 알고리즘으로 구성된 설계기법이 적용되었다. 이를 통해 토사지반에 관입된 항타말뚝의 지지력을 산정할 수 있는 최적의 인공신경망 모델을 제안하고자 하였다. 사용된 설계기법을 통하여 적합한 입력층 조합, 은닉층 노드수과 각 층 사이의 연결구조를 도출하였다. 도출된 인공신경망 모델을 적용함으로써 항타말뚝의 지지력을 간단하며 신뢰성 있게 예측할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.27-38
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• 2009

본 연구에서는 조밀한 포화 사질토 지반과 느슨한 포화 사질토 지반에 근입된 모형말뚝을 대상으로 다양한 말뚝휨 강성과 입력 가속도 진폭, 그리고 입력 가속도 진동수 조건에서 1g 진동대 실험을 수행하였다. 그 결과로, 조밀한 포화 사질토 지반조건에 대해, 각 실험 p-y 곡선 상 최대 지반 반력이 나타나는 꼭지점들을 연결하여 등가정적해석에 적용할 수 있는 동적 p-y 중추곡선을 쌍곡선 함수로 나타내었으며, 중추곡선을 쌍곡선 함수로 나타내는데 필요한 초기 기울기($k_{ini}$)와 극한 저항력($p_u$)을 결정하기 위한 경험식을 마찰각과 구속압의 함수로 제안하였다. 제안한 동적 p-y 중추곡선의 적용성을 기존 문헌에 발표된 원심모형실험 결과와 비교하여 검증하였으며, 실제 설계에 적용되고 있는 기존의 p-y 곡선들과도 비교, 분석하였다. 또한 느슨한 포화 사질토 지반조건에서, 진동 중 발생하는 과잉간극수압에 따라 지반 저항이 감소하는 정도를 나타내는 동적 지반 저항 감소 계수($S_F$)를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권12호
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• pp.51-61
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• 2014

연구에서는 사질토 지반에서 개단말뚝의 지지력에 영향을 미치는 폐색효과를 조사하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 현장재하시험은 직경이 다른 총 3본의 시험말뚝(508.0, 711.2, 914.4mm)을 제작하여 각각 동재하시험과 정재하시험을 실시하였다. 내주면마찰력과 외주면마찰력을 분리 측정하기 위하여 시험말뚝을 이중관으로 제작하였고, 외부말뚝의 안쪽과 내부말뚝의 바깥쪽 표면에 변형률계를 부착하였다. 정재하시험 결과, 내주면마찰력은 선단부로부터 총 관내토 길이의 약 18-34%의 부근에서 집중적으로 발생하였고, 이를 통해 말뚝 선단부근의 관내토가 내주면마찰력 발현에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한, 말뚝직경이 클수록 전체지지력에 대한 내주면마찰력과 순단면적의 선단지지력의 합의 비가 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 말뚝의 폐색율을 정량화하기 위해 시험말뚝의 incremental filling ratio(IFR)를 측정하여 분석한 결과, SPT의 N값과 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.51-59
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• 2010

본 연구는 준설 매립된 느슨한 상태의 실트질 사질토층이 얕게 분포해 있는 지역에 건물 조성 및 건축물 시공을 위한 기초설계사례에 관한 연구로, 연구 대상지는 군산, 인천지역의 준설 매립지로 심도 E.L(-)10m 전후에 느슨한 실트질 사질토층이 분포해 있으며, 하부 말뚝기초의 지지층은 E.L(-)20m 전후로 출현하고 있어 얕은 기초공법 적용 시 기초지반 보강을 위한 지반개량이 필요한 지역이다. 따라서 이에 적용 가능한 기초처리 공법들을 비교 검토한 결과 구역별 설계하중 조건을 고려하는 동다짐 공법이 가장 적합한 공법으로 선정되었다. 본 연구에서는 이를 검증하기 위한 방법으로 현장시험시공을 통해 시공결과에 대한 확인시추조사 및 평판재하시험 등을 실시하여 지반개량효과를 분석하였으며, 동다짐 공법에 의해 지지력에 대한 안정성이 확보됨을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.67-75
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• 2010

본 연구에서는 연약 점성토 지반에 근입된 모형말뚝을 대상으로 다양한 입력 가속도 크기 및 진동수 조건에서 1g 진동대 실험을 수행하였다. 실험 결과를 이용하여, 각각의 동적 p-y 곡선을 산정하였으며, 이 p-y 곡선 상에서 최대지반반력이 나타나는 꼭지점들을 연결하여 연약 점성토의 동적 p-y 중추곡선(Backbone curve)을 쌍곡선 함수로 나타내었다. 이 쌍곡선 함수를 정의하는데 필요한 초기 기울기와 극한 저항력은 Matlock의 p-y 곡선 공식을 이용하여 제안하였다. 새로 제안한 동적 p-y 중추곡선은 실제 내진설계에 사용되고 있는 정적 p-y 곡선과 다른 연구자들의 원심모형실험 결과 및 수치해석 결과와 비교하여 검증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.929-946
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• 2017

Composite foundation treated with compaction piles can eliminate collapsibility and improve the bearing capacity of foundation in loess area. However, the large number of piles in the composite foundation leads to difficulties in the analysis of such type of engineering works. This paper proposes two simplified methods to quantify the stability of composite foundation treated with a large number of compaction piles. The first method is based on the principle of making the area replacement ratios of the simplified model as the same time as the practical engineering situation. Then, discrete piles arranged in a triangular shape can be simplified in the model where the annular piles and compacted soil are arranged alternately. The second method implements equivalent continuous treatment in the pile-soil area and makes the whole treated region equivalent to a type of composite material. Both methods have been verified using treated foundation of an oil storage tank. The results have shown that the differences in the settlement values obtained from the water filled test in the field and those calculated by the two simplified methods are negligible. Using stability analysis, the difference ratios of the static and dynamic safety factors of the composite foundation treated with compaction piles calculated by these two simplified methods are found to be 3.56% and 5.32%, respectively. At the same time, both static and dynamic safety factors are larger than the general safety factor, which should be greater than or equal to 2.0 according to the provisions in civil engineering. This indicates that after being treated with compaction piles, the bearing capacity of the composite foundation is effectively improved and the foundation has enough safety reserve.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.39-48
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• 2019

본 연구는 원심모형실험을 이용해 건조 사질토 지반에 근입된 모노파일의 수평 반복하중에 대한 거동을 연구하였다. 실험에 사용된 지반 시료는 상대밀도 80%에서 마찰각이 $38^{\circ}$인 건조 주문진 표준사를 사용했다. 실험 과정은 우선 반복하중의 크기를 결정하기 위해 정적 하중 실험을 수행하여 극한하중을 결정하였다. 이를 통해 도출된 극한 하중 값의 30%, 50%, 80%, 120%을 반복하중의 값으로 결정하였고, 반복횟수는 100회로 수행되었다. 이 결과를 통해 실험 반복하중 p-y 곡선을 산정하였고 도출된 하중 별 최대 지반반력점들을 이용하여 깊이 별 반복하중 p-y 중추곡선을 도출하였다. 이를 기존 p-y 곡선과 비교 결과, 동일 깊이에서 초기기울기가 API(1987) p-y 곡선보다 과소평가 되었으며, 극한지반반력은 과대평가되었다. 또한, 동적 p-y 곡선과 비교하였을 때, 동일 깊이에서의 반복하중 p-y 중추곡선의 초기기울기와 지반반력이 작게 평가되었다. 이는 말뚝이 받는 하중 조건에 따라 p-y 곡선을 다르게 적용해야 할 것으로 판단된다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제2권3호
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• pp.217-228
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• 2012

As the size of container ships continues to increase, not many existing harbors can host the super-container ship due to its increased draft and the corresponding dredging requires huge budget. In addition, the minimization of waiting and loading/offloading time is the most important factor in harbor competitiveness. In this regard, mobile-harbor concept has been developed in Korea to achieve much improved harbor capacity and efficiency. In developing the concept, one of the most important elements is the operability of crane between two or more floating bodies in side-by-side arrangement. The container ship is to be stationed through a hawser connection to an outside-harbor fixed-pile station with the depth allowing its large draft. The mobile harbors with smart cranes are berthed to the sides of its hull for loading/offloading containers and transportation. For successful operation, the relative motions between the two or more floating bodies with hawser/fender connections have to be within allowable range. Therefore, the reliable prediction of the relative motions of the multiple floating bodies with realistic mooring system is essential to find the best hull particulars, hawser/mooring/fender arrangement, and crane/docking-station design. Time-domain multi-hull-mooring coupled dynamic analysis program is used to assess the hydrodynamic interactions among the multiple floating bodies and the global performance of the system. Both collinear and non-collinear wind-wave-current environments are applied to the system. It is found that the non-collinear case can equally be functional in dynamics view compared to the collinear case but undesirable phenomena associated with vessel responses and hawser tensions can also happen at certain conditions, so more care needs to be taken.