• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.39-51
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• 2023

매입말뚝의 지지력은 많은 연구자들에 의해 연구되었다. 하지만 하중분담률과 침하량에 대하여 설계 자료와 말뚝재하시험 지료를 비교한 연구는 미미하였다. 그래서 매입 개단 강관말뚝에 대하여 설계식 자료와 정재하시험 결과를 비교하였다. 압축재하시험에서는 선단지지하중과 주면마찰하중의 분담률이 각각 13%~40%, 60%~87%로 나타났고, 이때의 침하량은 2.2mm~4.7mm로 측정되었다. 현행 지지력 산정식에서는 선단지지력과 주면마찰력이 각각 54%~75%, 25%~46%를 분담하는 것으로 나타났고, 침하량은 19.8mm~23.6mm로 계산되었다. 현행지지력 산정식에서의 침하량은 시험에서의 침하량보다 321%~776% 만큼 크게 나타났으며, 평균적으로 445%만큼 크게 나타났다. 말뚝재하시험에서의 하중분담률을 이용하여 침하량을 산정하면, 시험 침하량보다 137%~525% 만큼 크게 나타났으며, 평균적으로 204% 만큼 크게 나타났다. 하중분담률의 적절한 평가는 말뚝 기초의 침하량 산정에 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.141-148
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• 2000

방글라데시의 자무나 강을 가로지르는 길이 4.8km 교량의 교각기초에 대구경 개단 강관말뚝 2본 또는 3본이 사용되었다. 총 50개의 교각과 시험용 말뚝 2본을 포함한 123본의 말뚝이 강 하저에서 정규압밀된 모래층을 지나 자갈층 위까지 항타하여 설치되었다. 두께 40mm 내지 60mm의 변단면을 갖는 직경 3.15m와 2.50m의 짧은 말뚝 2, 3개를 연결하여 69m에서 74m 깊이까지 6:1의 경사로 항타하여 시공하였다. 전체 123본의 말뚝에 대하여 항타후 관내토 길이를 측정하였고, 이중 24본의 말뚝들에 대해서는 항타시 동재하시험을 수행하였다. 말뚝 항타완료후 측정한 결과에 의하면, 선단부 근처에서는 주동 관내토(Active Plug)가 주면마찰력 발현에 크게 기여한 것으로 나타났다. 시험한 모든 말뚝들은 약 90% 정도의 지지력이 주면마찰력에 기인하는 주면마찰지지형 말뚝으로 나타났다. 현장모래지반에서의 탄성변형량(Quake)값과 감쇠계수(Smith Damping)값은 직경에 상관없이 일정하게 나타났는데, 이는 주변 지반의 균질함이 잘 반영된 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.19-32
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• 1996

시간영역의 지진 가속도-시간 이력을 주파수 영역의 courier 진폭-주파수 이력으로 변화시키는 Trifunac의 경험적 모델을 기초로 하여 지진 관측소에서 측정된 임의 규모의 실제 지진기록들을 필요한 규모의 지진기록으로 유사화시키는 지진 확대 (scaling) 기법을 제안하였다. 또한, 지진 규모(M) 5.6의 지진기록을 이용하여 지진 규모(M) 8.0의 유사지진을 작성하여 동적 재하 시험 장치에 적용가능하도록 하였다. 지진 확대 (scaling) 기법은 MMI(modified mercalli intensity), 지진기록 부지의 조건,진앙거리,지진 가속도 성분의 방향, 해석의 신뢰도 등을 고려할 수 있으며, 다양한 지진 기록들에 적용가능하였다.유사지진은 수평방향의 성분들만을 고려하여 작성되었다. 압력토조내에 설치된 모형인장말뚝과 개단압출말뚝에 대한 유사지진 진동에 의한 동적 말뚝재하시험이 가능하였다. 정적 말뚝재하시험시 인장말뚝과 압축말뚝의 거동은 매우 상이하였는데, 인장말뚝은 2~3회의 급작스런 미끄러짐 변위를 수반하였다. 또한, 유사 지진 진동중 인장말뚝과 개단압축말뚝의 거동특성은 매우 상이하였으며, 지지력 감소특성도 크게 달랐다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.51-64
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• 1996

축하중계측장치가 부착된 모형 개단 강관 말뚝을 상대밀도 49%인 초세립질 포화 모래지반을 담고 있는 압력 토조속에 타입한 후 정적압축재하시험을 실시하여 극한지지력을 결정하였다. 극한지지력의 임의 수준의 압축하중을 말뚝머리에 재재하한 후 유사지진 진동 및 Sine정현파 진동을 작용시켜 동적 진동에 의한 개단말뚝의 압축지지력 저감특성을 연구하였다. 유사화된 지진진 동과 Sine정현파진동에 의한 개단말뚝의 지지력 저감특성은 큰 차이를 보였다. 유사화된 지진 진동중 지지력 저감율은 작용하중의 크기에 따라 크게 달라지는데, 작용하중의 크기가 약 70% 이하일 경우에는 지지력 감소율이 8%이하였으며, 극한하중의 90%이상을 지지하는 개단말뚝의 극한지 지력은 약 15%이상 감소되었다. 또한, 외주면 마찰력 성분의 감소량은 감소된 총 지지력의 약 80%를 차지하였다. Sine정현파 진동중 지지력의 감소율은 작용하중의 크기에 따라 달라지지 않으며, 진폭과 진동수에 의해 크게 영향을 받았다. 즉, 진폭이 클수록, 진동수가 적을수록 지지력은 크게 감소되었다. 관내토 폐색응력의 감소양상은 진동의 종류에 따라 크게 달랐다. 유사 지진 진동에 의한 관내토 폐색응력의 감소는 작용하중의 크기에 상관없이 말뚝 선단으로 부터 약 3.0D, 이내의 관내 토에서 발생되었다. Sine정현파 진동에 의한 판내토 폐색응력의 감소는 말뚝 선단으로 부터 약 1.0D,이내의 관내토에서 크게 감소하고, 1.0-3.0D,의 관내토 부분에서는 거의 감소되지 않았다. 또한, 관내토 폐색력은 크게 감소되어졌고, 작용하중의 크기에 따라 감소율도 크게 달랐다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권2호
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• pp.93-106
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• 1998

축하중 재하시 실제 강관말뚝의 거동을 API 하중전이 곡선을 이용한 유한차분해석과 FLAC 프로그램을 이용한 수치해석으로 분석하였다. 실험적으로 계측한 말뚝두부의 하중-변위 관계와 깊이에 따른 축하중 분포를 적합하게 예측할 수 있었다. 특히, FLAC 프로그램 해석결과에서는 하중 제거시 매립층에서 응력 경로가 파괴 포락선 상에서 발생하여 비선형적인 하중-변위 관계를 매우 유터사하게 예측할 수 있었다. 또한 FLAC 프로그램 해석결과 및 API 규준에 따른 하중전이 관계를 실험결과와 비교하여, 말뚝-지반간 전이거동을 분석하였다. 사례연구를 통하여 API 하중전이관계를 이용한 유한차분해석이나 FLAC 프로그램을 이용한 수치해석으로 축하중 재하 말뚝의 공학적인 거동을 합리적으로 평가할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.29-38
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• 2015

최근 기존의 유한요소 해석기법으로는 항타 말뚝 관입과 같은 대변형 문제를 적절히 모사하기 어렵기 때문에 대변형 해석기법을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 항타 관입의 3차원 대변형 해석을 수행하고자 한다. 현장 시험 결과와 비교를 통해, CEL 기법의 타당성을 검증하였고, 그 결과 본 연구에서 적용한 CEL 기법이 기존 유한요소 해석 기법으로는 구현이 불가능한 항타 말뚝 관입의 전반적인 거동을 합리적으로 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 항타 개단말뚝의 특징인 선단부근에 응력이 집중되는 현상을 적절히 예측함을 알 수 있었다. 이를 통해 CEL 기법을 이용하여 항타 관입 해석이 가능한 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권12호
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• pp.21-33
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• 2017

본 연구에서는 항타시공성(BPM, blow per meter)을 고려하여 대구경 항타강관말뚝을 시공하였을 때 발생하는 폐색효과를 분석하였다. Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL)해석 시 적용된 항타에너지는 파동방정식을 이용하여 산정하였고, CEL 대변형 3차원 유한요소 해석을 수행하여 말뚝 항타시공 과정을 모사하였다. 본 연구 결과, 말뚝 직경이 증가함에 따라 목표 깊이까지 소요되는 항타에너지는 증가(일정한 BPM인 경우에 해당함) 하였으며, 그 결과 soil plugging index(SPI)는 서로 유사하게 나타나지만 폐색효과는 감소함을 알 수 있었다. 또한, 말뚝의 근입 깊이가 증가할수록 SPI는 서로 유사한 값을 나타냈으나 관내토에서 발생하는 수평토압이 증가하게 되어 폐색효과는 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과, 폐색효과의 대표적 영향인자인 말뚝 직경, 말뚝 근입 깊이, 지반 탄성계수, BPM에 따른 관내토의 수평토압계수 분포 경향을 제안하였다.