• Structural Engineering and Mechanics
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• 제49권1호
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• pp.95-110
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• 2014

The study deals with physical modeling of space frame-pile foundation and soil system using finite element models. The superstructure frame is analyzed using complete three-dimensional finite element method where the component of the frame such as slab, beam and columns are descretized using 20 node isoparametric continuum elements. Initially, the frame is analyzed assuming the fixed column bases. Later the pile foundation is worked out separately wherein the simplified models of finite elements such as beam and plate element are used for pile and pile cap, respectively. The non-linear behaviour of soil mass is incorporated by idealizing the soil as non-linear springs using p-y curve along the lines similar to that by Georgiadis et al. (1992). For analysis of pile foundation, the non-linearity of soil via p-y curve approach is incorporated using the incremental approach. The interaction analysis is conducted for the parametric study. The non-linearity of soil is further incorporated using iterative approach, i.e., secant modulus approach, in the interaction analysis. The effect the various parameters of the pile foundation such as spacing in a group and configuration of the pile group is evaluated on the response of superstructure owing to non-linearity of the soil. The response included the displacement at the top of the frame and bending moment in columns. The non-linearity of soil increases the top displacement in the range of 7.8%-16.7%. However, its effect is found very marginal on the absolute maximum moment in columns. The hogging moment decreases by 0.005% while sagging moment increases by 0.02%.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.155-163
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• 2023

말뚝이 결합된 블록식 안벽의 말뚝 근입깊이의 영향에 따른 거동파악을 하기 위해 잔류수위차 크기와 상치 콘크리트 유무 조건에 대하여 2차원 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과, 말뚝의 근입에 따라 안벽의 수평변위의 억제 효과가 나타나는 것을 확인하였으며, 말뚝이 사석층까지 근입된 경우에서 수평변위 억제 효과가 가장 크게 나타났다. 말뚝이 근입되지 않은 조건에서는 잔류수위차가 증가함에 따라 안벽의 수평변위도 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 말뚝이 지반에 근입된 경우 잔류수위차가 증가하더라도 안벽의 수평변위에 대한 제어가 크게 발휘되었다. 상치콘크리트 유·무에 따른 블록식 안벽의 수평변위는 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 말뚝의 근입깊이가 사석층까지 근입된 경우 조건에서는 말뚝이 짧은 말뚝에서 보이는 회전 거동을 보이는 것으로 나타났다. 말뚝의 근입깊이가 더 깊어짐에 따라 중간 말뚝의 거동과 같은 휨거동 양상을 보이는 것으로 해석되어 말뚝이 결합된 블록식 안벽에서 말뚝이 수평변위 억제에 크게 기여하는 것을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.49-60
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• 2012

본 연구에서는 국내 지반조건에 적합한 대심도 마찰무리말뚝의 주면하중전이 해석 및 주면 무리효율을 고찰하였으며, 여러 현장재하시험 자료와 3차원 유한요소해석 및 이론적인 방법을 통해 대심도 마찰말뚝의 f-w곡선을 제안하였다. 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, 제안된 해석방법은 기존 f-w곡선에 비해 대심도 마찰말뚝의 거동 및 변형 특성을 적절히 예측함을 알 수 있었다. 또한 마찰무리말뚝의 무리효과 및 무리효율을 정량적으로 평가하기 위하여 말뚝 배열, 간격, 지반조건 및 말뚝캡의 위치에 따른 수치해석을 수행하여 다양한 조건 별 마찰무리말뚝의 주면 무리효율을 제시하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권5호
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• pp.479-489
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• 2018

In this paper, a comparative study of the effects of soil modelling on the interaction between tunnelling in soft soil and adjacent piled structure is presented. Several three-dimensional finite element analyses are performed to study the deformation of pile caps and piles as well as tunnel internal forces during the construction of an underground tunnel. The soil is modelled by two material models: the simple, yet approximate Mohr Coulomb (MC) yield criterion; and the complex, but reasonable hardening soil (HS) model with hyperbolic relation between stress and strain. For the former model, two different values of the soil stiffness modulus ($E_{50}$ or $E_{ur}$) as well as two profiles of stiffness variation with depth (constant and linearly increasing) were used in attempts to improve its prediction. As these four attempts did not succeed, a hybrid representation in which the hardening soil is used for soil located at the highly-strained zones while the Mohr Coulomb model is utilized elsewhere was investigated. This hybrid representation, which is a compromise between rigorous and simple solutions yielded results that compare well with those of the hardening soil model. The compared results include pile cap movements, pile deformation, and tunnel internal forces. Problem symmetry is utilized and, therefore, one symmetric half of the soil medium, the tunnel boring machine, the face pressure, the final tunnel lining, the pile caps, and the piles are modelled in several construction phases.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.7-12
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• 2016

본 연구에서는 선박충돌로부터 교량을 방호하는 파일형 선박충돌방호공과 충돌선박의 간이충돌모델을 개발하고 이를 검증하였다. 선박은 선수의 비선형반력을 고려하여 모델링하였다. 충돌방호공의 모델은 파일에서 상부슬래브의 하단과 지중에 2개의 소성힌지가 발생하는 것으로 구성하였다. 충돌중 발생하는 운동에너지와 위치에너지 및 변형에너지를 고려하여 운동방정식을 유도하고 이를 해석하는 시스템을 개발하였다. 선박과 구조물에 대한 정밀 충돌해석을 수행하여 개발된 간이모델이 충돌거동을 정확히 모사할 수 있음을 보였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.918-927
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• 2008

The problems associated with constructing high-speed concrete track embankments over soft compressible soil has lead to the development and/or extensive use of many of the ground improvement techniques used today. Drains, surcharge loading, and geosynthetic reinforcement, have all been used to solve the settlement and embankment stability issues associated with construction on soft soils. Geosynthetic-reinforced embankment supporting piles method consist of vertical columns that are designed to transfer the load of the embankment through the soft compressible soil layer to a firm foundation and one or more layers of geosynthetic reinforcement placed between the top of the columns and the bottom of the embankment. In the paper, the evaluations of a seismic performance of geosynthetic-reinforced embankment piles for a ultra soft ground during earthquake were studied. the equivalent linear analysis was performed by SHAKE for soft ground. A seismic performance analysis of Piles was performed by GROUP PILE and PLAXIS for geosynthetic-reinforced embankment piles. Guidelines is required for pile displacement during earthquake. Conclusions of the studies come up with a idea for soil stiffness, conditions of pile cap, pile length and span.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.5-14
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• 2001

본 연구에서는 사면안정 확보를 위해 설치된 억지말뚝과 보강사면의 안전율을 산정할 수 있는 간편설계 법을 제안하였다. 억지말뚝-지반간 상호작용은 하중전이법으로, 사면의 안전율은 Bishop의 간편법을 이용하여 산정하였다. 말뚝 간격에 따른 군말뚝 효과를 고려하기 위해 실내모형실험 및 유한요소해석을 수행하였으며 이 결과를 토대로 군말뚝 상호작용계수를 제안하였다. 제안된 군말뚝 상호작용계수는 말뚝중심간격이 좁아질수록 감소하였으며, 두부조건이 자유단인 경우가 다른 구속조건에 비해 큰 폭으로 감소하였다. 개발된 억지말뚝의 설계기법은 본 연구에서 수행한 원심모형실험, 현장시험 및 기존 유한요소해석결과와 비교.분석하였다. 본 해석프로그램은 3차원 유한요소해석에 비해 쉽고 간단하면서도 말뚝-지반간 상호작용에 의해 매우 복잡한 거동을 나타내는 억지말뚝을 비교적 적절히 설계 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.131-143
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• 2000

연약지반속에 말뚝을 설치하고 성토를 실시할 경우 말뚝에 작용하는 연직하중을 산정할 수 있는 이론적 해석법을 개발하였다. 여기서 말뚝은 성토하중지지 효과를 증대시키기 위하여 일정간격의 줄말뚝 형태로 설치하며 각 줄말뚝의 두부는 지중보 형태의 말뚝캡보로 연결시킨 경우를 대상으로 한다. 이론식의 유도과정에서 성토지지말뚝으로 지지된 성토지반의 파괴발생 기구를 말뚝위 성토지반속의 파괴형태에 따라 지반아칭파괴와 펀칭전단파괴의 두 가지로 크게 구분하였다. 여기서 지반아칭은 말뚝캡보 사이의 간격이 좁거나 성토고가 충분히 높을 때 발생된다. 지반아칭파괴는 아치의 파괴부위에 따라 정상파괴와 캡파괴로 나누어 각 파괴형태의 안전성이 검토되었다. 또한, 제안식에 의한 성토지지말뚝의 하중분담효과는 말뚝캡보의 간격과 폭의 크기 및 지반정수에 크게 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 즉, 말뚝캡보의 간격이 증가하면 말뚝의 하중분담효과는 감소하며 성토고, 말뚝캡보폭, 내부마찰각 및 점착력의 크기가 증가할수록 하중분담효과가 커지게 된다. 따라서 이러한 말뚝 및 지반에 관한 영향요소를 적절히 결정하면 성토지지말뚝의 성토하중분담 효과를 효과적으로 극대화시킬 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.13-22
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• 2004

줄말뚝이 설치된 지반에서 지반의 측방변형에 의한 지반아칭발생시 말뚝주변지반의 파괴는 지반아칭영역중 외부아 치의 정상부에서 정상파괴가 발생될 때부터 시작하여 말뚝전면의 패기부에서 캡파괴가 발생될 때까지 진행된다. 따라서, 측방변형지반속 줄말뚝에 작용하는 측방토압은 정상파괴와 캡파괴 모두의 경우를 검토할 필요가 있다. 정상파괴시의 측방토압 산정식은 원주공동확장이론을 적용하여 제안할 수 있다. 이 제안식을 검토한 결과 말뚝에 작용하는 측방토압은 주변지반의 내부마찰각, 점착력 및 수평토압과 말뚝직경 및 말뚝설치간격에 큰 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 그리고, 캡파괴에 의한 측방토압과 정상파괴에 의한 측방토압의 이론식을 이용하여 줄말뚝에 작용하는 측방토압 범위를 정의할 수 있다. 또한, 본 논문에서는 캡파괴와 정상파괴시 측방토압의 이론치과 모형실험으로부터 구한 실험치를 비교 검토하였다. 모형실험에서 얻은 캡파괴와 정상파괴의 실험치는 제안된 각 이론의 이론치와 잘 일치하고 있으므로, 제안된 이론식의 합리성을 확인할 수 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집(II)
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• pp.421-424
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• 2006

In massive hardening concrete structures, early age thermal cracking due to the heat of hydration may occur. There are many massive structures in Incheon bridge project and they have to be carefully treated to prevent thermal cracking. In this paper, an example of analyzed and measured results of hydration heat of pile caps in the Incheon bridge project was represented. Finite element simulations were carried out before casting and curing method was determined using the analyzed result. Sensors were installed before casting and temperature and strain of concrete was measured during curing. Gathered data were compared with the analyzed data and selected control method to prevent cracking was verified. Analyzed result gave good agreement and very few cracking could be found.