• Earthquakes and Structures
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• 제19권4호
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• pp.273-286
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• 2020

The pile group foundation is widely used for gravity pier of high-speed railway bridges in China. If a moderate or strong earthquake occurs, the pile-surrounding soil will exhibit obvious nonlinearity and significant pile group effect. In this study, an improved pushover analysis model for the pile group foundation with consideration of pile group effect is presented and validated by the quasi-static test. The improved model uses simplified springs to simulate the soil lateral resistance, side friction and tip resistance. PM (axial load-bending moment) plastic hinge model is introduced to simulate the impact of the axial force changing of pile group on their elastic-plastic characteristics. The pile group effect is considered in stress-stain relations of the lateral soil resistance with a reduction factor. The influence factors on nonlinear characteristics and plastic hinge distribution of the pile group foundation are discussed, including the pier height, longitudinal reinforcement ratio and stirrup ratio of the pile, and soil mechanical parameters. Furthermore, the displacement ductility factor, resistance increase factor and yielding stiffness ratio are provided to evaluate the seismic performance of soil-pile system. A case study for the pile group foundation of a railway simply supported beam bridge with a 32 m-span is conducted by numerical analysis. It is shown that the ultimate lateral force of pile group is not determined by the yielding force of the single one in these piles. Therefore, the pile group effect is essential for the seismic performance evaluation of the railway bridge with pile group foundation.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.877-883
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• 2009

Shaking table tests are performed to evaluate the dynamic group pile effect in fine sand. Single pile tests and $2{\times}4$ group pile tests are performed on 3D pile spacing. Dynamic p-y backbone curves are obtained to evaluate dynamic group pile effect by using dynamic p-y curve of single pile. And dynamic group pile p-multiplier is estimated by dynamic p-y backbone curve. Dynamic p-multiplier can be calculated by using subground reaction ratio of dynamic p-y backbone curve which is the same displacement of p-y curve peak point As the result, dynamic group pile effects are evaluated in terms of a shaking frequency, a shaking acceleration, and a relative density. Dynamic group pile p-multiplier is the largest at lead pile, and the value decrease at middle pile and trail pile. p multiplier increases as increasing input acceleration and decreasing relative density. This results coincide with NCHRP's research which suggest p multiplier increases as increasing pile cap displacement.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권8호
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• pp.5-12
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• 2019

상부구조물은 여러 개의 말뚝 기초를 말뚝 캡으로 연결한 무리말뚝이 사용되고 있다. 무리말뚝 설계 시 상부구조물의 연직 및 수평하중은 말뚝 기초가 지지할 뿐 말뚝 캡의 지지효과는 무시하였다. 그러나 최근 상부구조물의 연직하중에 대한 안정성 범위에서 말뚝 기초의 사용량을 줄이기 위해 말뚝 캡의 지지효과를 반영하기 위한 연구가 진행되고 있으나 수평하중에 대한 말뚝 캡의 지지효과에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수평 지진 하중을 받는 무리말뚝에서 말뚝 캡의 변화가 무리말뚝에 미치는 영향을 확인하기 위해 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 말뚝 캡 크기를 변화시켜 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 말뚝 캡의 크기가 상부구조물 및 무리말뚝의 동적 거동에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 말뚝 캡의 크기가 증가할수록 지반 구속 효과로 인해 지반과 말뚝 기초가 일체 거동하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권10호
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• pp.39-46
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• 2019

상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 내진설계 시 지반-구조물의 상호작용이 고려되어야 한다. 무리말뚝 설계 시 지반과 구조물의 비선형 관계는 p-y 곡선이 많이 사용되고 있으며 지진과 같은 동적하중조건에서 지반-구조물의 상호작용이 고려된 동적 p-y 곡선을 무리말뚝의 내진설계에 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 이와 같은 연구는 말뚝 캡에 의한 지지효과 및 상부구조물의 관성거동에 의한 상호작용은 고려되지 않았다. 이에 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 상부구조물을 지지하는 무리말뚝에서 말뚝 캡의 변화가 무리말뚝에 미치는 영향을 확인하기 위해 말뚝의 배열 및 중심 간격은 고정하고 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격을 변화시켜 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 무리말뚝에서 말뚝 캡 측면과 말뚝 중심 간격의 변화가 말뚝의 동적 p-y 곡선 및 무리말뚝 효과에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.259-266
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• 1999

In case that pile cap is in direct contact with underlying soil, the bearing mechanism for pile groups, including direct bearing effect of cap and its induced influence on pile-soil-cap interaction, should be properly considered. In this paper, the effects of pile caps on behaviors of pile groups in sandy soils were investigated by model tests, which consist of tests on 3 by 3 pile groups with/without contact on subsoil, single pile with/without contact and cap as a shallow foundation. Also, the influences of pile spacing in group piles on contact effects were investigated. The test results showed that the load carrying capacity of pile cap was large enough not to be ignored. However, the interaction effects due to contact between cap and subsoils were not revealed obviously in working load range. And in the design of pile groups, the bearing effect of pile cap when contacted with subsoils, can be reflected by simply summing up load settlement behaviors of each cap and group piles without contact.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.363-370
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• 2001

A computationally efficient algorithm to analyze a group pile behavior is proposed by consideration of both soil-pile and pile-cap interactions. Using toad transfer method the nonlinear characteristics of the soil-pile interaction for a single pile is modeled by piecewise linear soil springs (p-y, t-z, and q-z curves). Beam-column method, one of the most practical approaches, is used for numerical modeling of the soil-pile system. In addition to the group effect resulting from the soil-pile-soil interaction, for a more realistic analysis it is essential to consider the effect of pile-cap interaction including geometric configuration of the piles in a group and conectivity conditions between piles and the cap. This paper mainly focuses on the pile-cap interaction and the development of a rational numerical procedure of its incorporation with the beam-column method.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.117-129
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• 2000

본 논문은 균질 및 비균질 지반에서의 군말뚝수평거동에 관하여 고찰하였다. 본 연구는 군말뚝수평거동에 대한 말뚝중심간격, 말뚝 배열, 말뚝 중심 간격비, 말뚝 선단 구속조건, 편심하중 그리고 지반조건의 영향들에 관하여 실험적인 연구를 수행하였다. 주동말뚝에서의 군말뚝 효율과 수평변위는 말뚝중심간격과 말뚝수에 상당히 의존함을 알 수 있다. 말뚝중심간격이 6D이고 $3\times3$배열 말뚝인 경우, 선단고정말뚝의 수평 지지력은 선단자유말뚝의 경우보다 40-100%크게 나타났다. 모형실험의 결과들에 근거하여, 군말뚝의 개개 말뚝이 단일말뚝과 동일하게 거동하는 말뚝 중심간격은 상대밀도 61.8%와 32.8%의 경우 6D 로 나타났으나, 상대밀도 90%의 조밀한 지반에서는 8D 간격으로 추정할 수 있다. 본 연구에서는 군말뚝 효율에 대하여 말뚝 중심간격, 말뚝 수, 그리고 지반상대밀도의 변수로 표현되는 실험식을 제안하였다. 3$\times$3 배열의 군말뚝에서 앞행(lead row) 말뚝의 하중 분담율은 말뚝 중심간격 3D인 경우에 41.6%-52.4% 정도 그리고 6D인 경우에 34%-40%정도로 나타났다. 군말뚝에서 중첩효과(shadowing effect)는 하중 직각방향보다는 하중 재하방향에서 더 크게 발생하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 2차
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• pp.96-103
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• 2010

This paper presents of effect of tunneling on pile group of being operated bridge using Three-dimensional numerical modeling to study the effect of coordination of tunneling location under discontinuous group pile. In order to find idealistic tunneling location that causes settlement, change of stress on the piles and movement of soil at a minimum, a fully coupled 3D finite element model is adopted. The study contains pile settlement, axial force on each piles in the group, axial displacement of piles and soil behaviour caused by tunneling. Based on the result some insights into the pile behavior due to tunneling obtained from numerical analysis were mentioned and discussed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.127-132
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• 2002

사질토 지반에 근입된 모형말뚝에 대한 진동대 실험을 수행하여 말뚝지반 동적 상호작용 현상을 분석하고 동적군말뚝 효과를 산정하였다. 실험은 단말뚝과 말뚝간격을 말뚝직경의 3~8배로 변화시킨 $3\times3$ 군말뚝에 대하여 수행하였다. 동적 군맡뚝 효과는 단말뚝과 군말뚝의 동적 p-y곡선의 중심 기울기를 비교하여 산정하였고, 실험에서 얻어진 p-y곡선은 API의 반복 p-y곡선과 비교하였다. 실험결과 말뚝 간격, 입력 지진파의 주파수와 진폭 변화에 따른 동적 군말뚝 효과를 산정할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.567-578
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• 2018

본 연구는 기존에 동적하중에 의한 군말뚝의 응력감소효과를 알아보기 위하여 동적 p-y곡선을 수립하고, 이를 통하여 동적 p-승수를 산정하고자 하였다. 이를 위하여 건조 사질토 지반에서 $2{\times}2$ 군말뚝, 단말뚝 및 $5{\times}5$ 군말뚝, 단말뚝에 대해 말뚝-지반시스템 하부에 정현파를 입력, 동적 수치해석을 수행하였다. 이때 군말뚝의 경우, 말뚝의 중심간격을 말뚝 지름의 2.5배, 5.0배로 변화시켜 해석을 실시하였다. 동적 수치해석결과에 따라 단말뚝과 군말뚝의 동적 p-y 곡선을 작성 및 비교를 하여, 말뚝 중심 간격 및 군말뚝 말뚝의 열위치에 따른 말뚝의 동적 군말뚝 효과를 분석하였다. 해석 결과 동적 p-승수 값은 좌표원점을 기준으로 대칭성을 보였으며, 그 값은 $5{\times}5$ 군말뚝(말뚝간격=2.5D), 단말뚝의 경우 군말뚝의 말뚝번호 3, 말뚝번호 23에서 0.26 ~ 0.30, 말뚝번호 13에서 0.14, 말뚝번호 8, 말뚝번호 18에서 0.07 ~ 0.14로 나타났다. 이 값들은 특히 하중조건이 달라서 정적 p-승수와 차이를 보였으며, 향후 다양한 종류의 입력 동하중을 통한 동적 p-승수($P_{dm}$) 산정을 통해 토목기초 구조물의 군말뚝-지반 시스템의 동적설계나 해석에 이용하는 것이 바람직하다고 판단된다.