• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.45-52
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• 2008

본 연구에서는 지반 및 구조물의 문제점을 이상화 하는데 필요한 응용기술을 개발하기 위해 공개되어 있는 소프트웨어 즉 도스용 프로그램을 윈도우상에서 OpenSees 말뚝의 정적 지지지력과 침하를 분석할 수 있도록 하여 윈도우상에서 사용자가 편리하게 전 처리와 후 처리 및 경제조건 처리가 가능하도록 OpenSees프로그램을 개선하였다. 본 연구에 사용된 지지력 분석은 유한요소 해석과 합성된 하중전이함수에 근거한 수치해석방법이다. 본 연구에서는 흙-말뚝의 상호작용에 의한 마찰력과 선단 지지력을 각각 모델링하기 위해 경험적인 비선형 T-z과 Q-z곡선에 의한 하중전이법을 이용하여 하중재하에 따른 침하조건에서의 흙-말뚝의 반응을 나타내었다. 본 연구에서 예측한 정적 지지력과 침하량은 문헌에 의한 정적재하시험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타나 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.933-943
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• 2009

Axial loads and shaft resistances can be calculated by load transfer analysis using strain data with load level. In load transfer analysis, the elastic modulus of concrete is a one of the most important parameters to consider. The elastic modulus, $E_{50}$, suggested by ACI (American Concrete Institute), has been commonly used. However, elastic modulus of concrete shows nonlinear stress-strain characteristic, so nonlinearity should be considered in load transfer analysis. In this paper, a load transfer analysis was performed by using data obtained from bi-directional pile load tests for four cases of drilled shafts. For consideration of nonlinearity, elastic modulus was calculated by both the Fellenius method and the nonlinear method, assuming the stress-strain relation of concrete to be a quadratic function, and then, the calculated elastic modulus was applied to the estimation of shaft resistance. The calculated shaft resistances were compared with the result obtained using the constant elastic modulus of ACI code. It was found that the f-w curves are similar to each method, and elastic modulus and shaft resistances decreased as strain increased. Moreover, shaft resistances estimated from elastic modulus considering nonlinearity were 5~15% different than those obtained using the constant elastic modulus.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.67-78
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• 2012

철지반의 비선형성을 고려한 말뚝지지 전면기초의 3차원 해석기법(YSPR)을 개발하였다. 전면기초는 6개의 자유도를 가진 평면쉘 요소로, 말뚝은 보-기둥 요소로 모델링하여 전면기초와 결합하였다. 또한 말뚝두부 및 지반의 강성은 $6{\times}6$ 강성행렬로 모델링 하였으며, 전면기초-말뚝-지반의 상호작용은 비선형 하중전이함수를 이용하여 선형/비선형거동의 모사가 가능하도록 하였다. 기존의 단순해석기법, 유한요소해석 및 현장계측값과의 비교 분석 결과, 본 해석기법이 대단면 말뚝지지전면기초에서 말뚝의 축하중 분포와 침하량을 비교적 정확히 산정하는 것으로 판단되며, 이러한 검증을 토대로 실제 대단면 기초설계에 대한 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• Computers and Concrete
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• 제3권2_3호
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• pp.91-102
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• 2006

To place concrete overlays has become a standard application in the strengthening and rehabilitation of concrete structures such as bridges, tunnels, parking decks and industrial buildings. In general, connectors are used to ensure a monolithic behavior of the two concrete layers. Within the framework of the development of a new connector wedge splitting tests and shear tests were performed, in addition nonlinear finite element analyses were applied to investigate the load transfer behavior of the connectors for different prototypes. The numerical simulation results were compared to experimental data. The computed load-displacement curve demonstrates good correspondence with the curves obtained in the experiments, and the experimental crack patterns are reasonably simulated by the computed crack propagation. Both numerical and experimental investigations on the wedge splitting test and on the shear test served as basis for the development of new type of connectors.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.3-16
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• 1999

현재 국내에서는 부유식 구조물을 이용하여 소각로 및 담수화 공장을 해상에 축조하는 BMP(Barge Mounted Plant) 시스템에 관한 연구를 수행중에 있다(한국기계연구원 1997). 본 논문에서는 이러한 BMP의 계류 돌핀(mooring dolphin) 구조물하부의 말뚝기초의 거동을 모델하는 기법에 관하여 다루었다. 지반-말뚝계의 축하중 및 횡하중에 대한 거동은 지반을 비선형 스프링으로 모델하고 말뚝을 일축부재 및 보로 모델하여 유한차분적으로 해를 구하는 비선형 지반반력해석을 수행한다. 이러한 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 등가강성을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거제도 주변 해역을 대상으로 지반조사를 수행하였고 이를 토대로 지반의 깊이에 따른 축방향 및 횡방향 하중전이 관계를 도출하였다. 그리고 돌핀하부의 말뚝에 대하여 축하중 및 횡하중에 대한 지반반력해석을 수행하였다. 이러한 해석과정을 통하여 대상지역에 적합한 말뚝의 관입깊이 및 단면을 합리적으로 산정할 수 있었다. 결국 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 강성을 모델함으로써, 지반조건을 고려하여 돌핀구조물의 동적해석을 합리적으로 수행할 수 있었다. 해석결과 지반-말뚝계의 강성을 고려할 경우에는 강체로 고려한 경우에 비하여 변위 진폭이 상당히 크게 나타났다. 그리고 돌핀의 케이싱 상부의 모멘트가 더 크게 나타나고 해저지표 말뚝두부에 전달되는 모멘트는 더 작게 나타남을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.31-40
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• 2008

본 연구에서는 지진하중을 받는 Single Column/Shaft의 내진해석으로 의사정적해석법을 적용하였으며 해석상에서 지반의 비선형 거동특성을 나타내는 다양한 수평방향 하중전이특성(p-y 곡선, Bi-linear 곡선)를 이용하여 지반-말뚝의 상호작용을 고려하였다. 비선형 지반모델을 적용한 해석은 지반-말뚝 시스템의 지진거동을 간편히 예측할 수 있었으며 동일한 해석조건에서 응답변위법에 의한 Single Column/Shaft의 수평거동이 진도법에 근거하여 산정한 해석결과보다 크게 예측되었다. 두부경계조건과 상대강성이 Single Column/Shaft의 단면력에 미치는 영향을 분석하기 위해 다양한 지반모델에 대한 변수연구를 수행한 결과, 두부경계가 고정이고 말뚝강성이 감소할수록 수평변위가 작은 것으로 나타났으며, JRA의 Bi-linear 지반모델을 적용한 해석은 Single Column/Shaft의 수평거동을 비교적 정확히 예측하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권2호
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• pp.209-219
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• 2022

Offshore platforms in seismically active areas must be designed to survive in the face of intense earthquakes without a global structural collapse. This paper scrutinizes the seismic performance of a newly designed and established jacket type offshore platform situated in the entrance of the Gulf of Suez region based on the API-RP2A normalized response spectra during seismic events. A nonlinear finite element model of a typical jacket type offshore platform is constructed taking into consideration the effect of structure-soil-interaction. Soil properties at the site were manipulated to generate the pile lateral soil properties in the form of load deflection curves, based on API-RP2A recommendations. Dynamic characteristics of the offshore platform, the response function, output power spectral density and transfer functions for different elements of the platform are discussed. The joints deflection and acceleration responses demands are presented. It is generally concluded that consideration of the interaction between structure, piles and soil leads to higher deflections and less stresses in platform elements due to soil elasticity, nonlinearity, and damping and leads to a more realistic platform design. The earthquake-based analysis for offshore platform structure is essential for the safe design and operation of offshore platforms.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.19-30
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• 2005

. 본 연구에서는 지반의 비선형을 고려한 하부구조(말뚝지반말뚝캡)의 복잡한 거동과 상부 피어구조와 연계된 상$\cdot$하부 일체화 해석을 수행할 수 있는 3차원 해석기법을 개발하였다. FBPier 3.0과 Croup 6.0의 중간단계에 해당하는 해석기법으로 각 해석기법의 장점을 취하고 단점을 보완하였다. 군말뚝기초 중 말뚝은 말뚝두부 강성행렬을 이용하여 모델링하였으며, 지반은 비선형 하중전이곡선(t-z, q-z, p-y곡선)으로 나타내었다. 말뚝캡은 6개의 자유도를 갖는 개선된 4절점 평면쉘(Flat shell)요소루 교각(피어)은 3차원 보(Beam)요소로 모델링 하여 상$\cdot$하부 일체해석이 가능하게 하였다. 말뚝두부 강성행렬의 하중크기에 따른 비선형성을 고려하기 위하여 점증하중-할선계수법을 제안하였다. 기존의 비선형 해석기법과의 비교$\cdot$분석 결과, 본 해석기법이 말뚝을 FBPier 5.0과 달리 말뚝두부 강성행렬을 이용하여 모델링 하였어도 말뚝두부 및 교각 상단에서의 변위를 비교적 정확히 산정 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.5-17
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• 2021

본 연구에서는 링전단시험 결과를 이용하여 말뚝-사질지반 사이의 전단거동을 정량화하였다. 링전단시험은 가장 일반적인 말뚝재료 - 콘크리트와 강 - 와 대표적인 사질토인 주문진표준사를 대상으로 수행하였으며, 두 재료 사이의 전단거동을 항복 이전과 잔류전단거동을 중심으로 확인하고 분석하였다. 시험결과를 통하여 다양한 상재압과 상대밀도의 영향 또한 분석하여, 그에 따른 전단거동을 각 재료 별 대표적인 마찰각으로 정량화하였다. 더 나아가, 추가적인 대변형 수치해석을 통하여 시험결과를 검증하였다. 링전단시험 및 수치해석을 수행한 결과, 사질토의 전단 중 발생하는 팽창과 수축특성에 의하여 전단거동을 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 1) 상대밀도가 높은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력이 관찰된 후 잔류전단응력이 발현되는 개형을 나타내었고, 반면에 2) 상대밀도가 낮은 시료일수록 두 재료 간 전단응력곡선은 첨두전단응력의 발현 없이 바로 잔류전단응력이 발현되는 이중곡선 형태를 보였다. 상재압은 소변형 범위에서는 전단거동 형태와 마찰각에 영향을 주지만, 상대밀도와 마찬가지로 대변형 하에서는 유의미한 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 리메싱을 통한 대변형 수치해석 기법을 정립하여 링전단시험과 같은 대변형 전단거동을 모사하고 예측할 수 있도록 하였을 뿐 만 아니라, 링전단시험을 통하여 도출되고 대변형 수치해석으로 검증된 말뚝 재료와 사질토 사이의 마찰각은 실제 기초 말뚝의 수치해석과 설계에 적용할 수 있도록 하였다.