• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2015

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 앵커형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹 석션파일에 대하여 연구하였다. 그룹 석션파일은 이동과 회전이 함께 발생하는 복잡한 지지거동을 보이기 때문에 일반적인 설계법을 적용하기 어렵다. 그러므로, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 그룹 석션파일의 수평방향 지지력을 산정하는 수치 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 파일을 보요소, 주변지반의 저항력을 비선형 스프링으로 모사한다. 본 기법의 적용성을 분석하기 위하여 동일한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 수평방향 하중-변위 곡선을 서로 비교하였다. 비교결과, 제안된 기법이 지지력을 과소평가하고 최대 지지력이 발생하는 변위는 크게 산정하는 것으로 나타났다. 그러므로, 유한요소해석 결과를 실제거동을 모사할 수 있는 정밀해로 가정한 후 개발된 설계 모델링 기법의 결과를 보정할 수 있는 지반저항력 보정계수를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.51-60
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• 2013

말뚝 시공 시 선단 부분에 쌓이는 슬라임은 현장타설말뚝의 선단지지력을 감소시켜 구조물의 안정성에 큰 영향을 미친다. 슬라임의 존재 유무는 주로 다짐추 혹은 철근을 낙하시켜 판정하고 있으며, 이와 같은 방법은 주관적인 판단결과로 신뢰성에 한계가 있다. 본 논문에서는 물리탐사기법 중 하나인 전기비저항 특성을 활용하여 슬라임층의 존재 여부와 두께를 과학적이고 객관적으로 평가하는 방법을 제시하고자 한다. 슬라임층의 전기비저항 특성을 평가하기 위하여 기존에 개발된 온도보상형 전기비저항 프로브(TRP)를 활용하였으며, TRP의 형상은 원뿔형태로 직경은 표준콘 관입실험 장비와 동일하게 35.7mm이다. 현장타설말뚝 공법 중 P.R.D(Percusion Rotary Drill) 방법을 적용하고 있는 현장에서 실험을 수행하였으며 전기비저항의 결과를 이용하여 슬라임층의 두께를 평가하였다. 신뢰성 높은 분석을 도모하고자 현장 슬라임층을 이용하여 케이싱 효과, 시간경과 그리고 상대밀도에 따른 실내 실험도 추가적으로 수행하였다. 본 연구에서는 전기비저항을 이용하여 슬라임층 두께를 산정하는 방법이 합리적임을 보여주며, 추후 다양한 지층과 말뚝 시공 공법에 적용성이 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-66
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• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1143-1179
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• 2016

Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권2호
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• pp.295-312
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• 2017

Cast in situ and grouted concrete helical piles with 150-200 mm diameter half cylindrical ribs have become an economical and effective choice in Shanghai, China for uplift piles in deep soft soils. Though this type of pile has been successful used in practice, the reinforcing mechanism and the contribution of the ribs to the total resistance is not clear, and there is no clear guideline for the design of such piles. To study the inclusion of ribs to the contribution of shear resistance, the shear behaviour between silty sand and concrete slabs with parallel ribs at different spacing and angles were tested in a large direct shear box ($600mm{\times}400mm{\times}200mm$). The front panels of the shear box are detachable to observe the soil deformation after the test. The tests were modelled with three-dimensional finite element method in ABAQUS. It was found that, passive zones can be developed ahead of the ribs to form undulated failure surfaces. The shear resistance and failure mode are affected by the ratio of rib spacing to rib diameter. Based on the shape and continuity of the failure zones at the interface, the failure modes at the interface can be classified as "punching", "local" or "general" shear failure respectively. With the inclusion of the ribs, the pull out resistance can increase up to 17%. The optimum rib spacing to rib diameter ratio was found to be around 7 based on the observed experimental results and the numerical modelling.

• 산업기술연구
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• 제19권
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• pp.1-7
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• 1999

This is the pre-study to pile up the basic technique for the electro-discharge machining in the field of micro-drilling. The machined chips are flowed out from the machining area by the flow arisen from the high speed rotation of the electrode. The cylindrical shape electrode, whose diameter is 0.5mm, is clamped by the three point clamping type clamper and the clamper is attached at the front shaft of the high speed rotating DC motor. The current for machining is controlled by pulse width modulation technique and the machining conditions such as frequency and duty ratio are changed to find out the effect of the variables for machined results.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.91-100
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• 2019

수평하중에 대한 휨강성을 증대시키기 위해 얇은 두께의 강관 내부에 PHC말뚝을 합성한 중공형 콘크리트 충전강관(HCFT)말뚝을 개발하였고, HCFT말뚝의 현장 적용 시 말뚝의 구조안전성 평가에 필요한 한계상태에서 P-M 상관도를 작도할 수 있는 산정식을 제안하였다. HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PC강봉에 대한 강도 값으로 항복응력을 적용할 경우 제안식은 HCFT말뚝의 극한휨내력을 큰 폭으로 과소평가하였고, 축력이 작용하지 않을 때 휨강도시험결과와 달리 HCFT말뚝보다 직경이 동일하고 두께가 12mm인 강관말뚝의 극한휨내력을 더 크게 산정하였다. 그러나 HCFT말뚝을 구성하는 강관과 PC강봉에 대해 항복강도인 f_y 대신 극한강도인 f_u를 사용하면 제안식은 휨강도시험 측정결과에 매우 근접한 극한휨내력을 제공하는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제7권5호
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• pp.477-493
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• 2014

This study examines the behaviour of single micropiles subjected to axial tension or compression load in collapsible loess under in-situ moisture content and saturated condition. Five tension loading tests and five compression loading tests on single micropiles were carried out at a typical loess site of the Loess Plateau in Northwest China. A series of laboratory tests, including grain size distribution, specific gravity, moisture content, Atterberg limits, density, granular components, shear strength, and collapse index, were carried out during the micropile loading tests to determine the values of soil parameters. The loess at the test site poses a severe collapse risk upon wetting. The tension or compression load-displacement curves of the micropiles in loess, under in-situ moisture content or saturated condition, can generally be simplified into three distinct regions: an initial linear, a curvilinear transition, and a final linear region, and the bearing capacity or failure load can be interpreted by the L1-L2 method as done in other studies. Micropiles in loess should be considered as frictional pile foundations though the tip resistances are about 10%-15% of the applied loads. Both the tension and compression capacities increase linearly with the ratio of the pile length to the shaft diameter, L/d. For micropiles in loess under in-situ moisture content, the interpreted failure loads or capacities under tension are 66%-87% of those under compression. However, the prewetting of the loess can lead to the reductions of 50% in the tensile bearing capacity and 70% in the compressive bearing capacity.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.245-253
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• 2020

본 논문은 모노파일 풍력 지지구조물에 대한 공진 안전성 평가에서 여러 말뚝-구조물 상호작용(PSI) 모델을 사용하여 고유진동수를 비교하였다. PSI 재현을 위한 유한요소모델은 기저 스프링 모델, 분산 스프링 모델, 3차원 고체-쉘 모델을 사용하였다. PSI 모델이 고유주파수에 미치는 영향을 분석하기 위해 기저 스프링과 분산 스프링 모델 적용을 위한 강성행렬 산정법과 Winkler 보 모델을 각각 논문에 나타내고 이들 모델로부터 도출된 서로 다른 기하 및 지반조건을 갖는 모노파일의 고유진동수를 조사하였다. 해석결과는 또한 3차원 고체-쉘 모델의 고유진동수와도 비교되었다. 해석결과는 소구경 모노파일이 견고한 지반 및 암반에 관입된 경우 각 해석모델로부터 얻어진 고유진동수의 차이가 거의 없음을 보여준다. 반면 연약 지반에 설치된 대구경 모노파일에 대해 분산스프링 모델은 고유진동수를 과대평가할 수 있다. 따라서 고유진동수 평가 시 구조물 규모와 지반 조건을 고려해 적합한 PSI모델이 적용되어야 한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제9권5호
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• pp.393-410
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• 2012

Conventional geotechnical instrumentation techniques available for monitoring of slopes, especially soil-nailed slopes have limitations such as electromagnetic interference, low accuracy, poor longterm reliability and difficulty in mounting a series of strain sensors on a soil nail bar with a small-diameter. This paper presents a slope monitoring system based on fibre Bragg grating (FBG) sensing technology. This monitoring system is designed to perform long-term monitoring of slope movements, strains along soil nails, and other slope reinforcement elements. All these FBG sensors are fabricated and calibrated in laboratory and a trial of this monitoring system has been successfully conducted on a roadside slope in Hong Kong. As part of the slope stability improvement works, soil nails and a toe support soldier-pile wall were constructed. During the slope works, more than 100 FBG sensors were installed on a soil nail, a soldier pile, and an in- place inclinometer. The paper presents the layout and arrangement of the instruments as well as the installation procedures adopted. Monitoring data have been collected since March 2008. This trial has demonstrated the great potential of the optical fibre monitoring system for long-term monitoring of slope performance. The advantages of the slope monitoring system and experience gained in the field implementation are also discussed in the paper.