• 한국지반공학회논문집
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• 제27권7호
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• pp.47-57
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• 2011

수평하중을 받는 말뚝기초의 설계를 위하여 p-y 곡선을 이용한 해석법이 널리 사용되고 있다. 이 때, 토질 및 기초특성에 적합한 p-y 곡선의 선정이 중요함에도 불구하고 현재 p-y 곡선에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 3차원 수지해석을 프로그램을 이용하여 점성토 지반에 근입된 현장타설말뚝에 대한 p-y 곡선을 산정하였다. 먼저 현장재하시험으로부터 얻어진 단일말뚝의 p-y 곡선과 수치해석으로부터 얻어진 p-y 곡선을 비교하여 수치 모델링을 검증하였다. 그리고, 단일말뚝에 대하여 말뚝직경, 말뚝 탄성계수, 말뚝두부 구속조건, 그리고 무리말뚝에 대하여 말뚝간격을 변화시거며 매개변수 연구를 수행하였다. 최종적으로, 단일발뚝과 무리발뚝의 p-y 곡선을 비교하여 무리말뚝 효과를 나타내는 p-multiplier를 산정하였다. 그 결과, 말뚝간격 3D의 p-multiplier 값은 첫 번째 열 0.86, 가운데 열 0.69, 마지막 열 0.77로서 기존에 제안된 O'Neill and Reese의 결과와 유시한 것으로 나타났다. 말뚝간격 6D 이상인 경우 무리말뚝 효과는 무시할 수 있는 것으로 나타났다.

• Coupled systems mechanics
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• 제7권4호
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• pp.455-483
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• 2018

The study deals with physical modeling of a typical three storeyed building frame supported by a pile group of four piles ($2{\times}2$) embedded in cohesive soil mass using three dimensional finite element analysis. For the purpose of modeling, the elements such as beams, slabs and columns, of the superstructure frame; and that of the pile foundation such as pile and pile cap are descretized using twenty noded isoparametric continuum elements. The interface between the pile and the soil is idealized using sixteen node isoparametric surface element. The soil elements are modeled using eight nodes, nine nodes and twelve node continuum elements. The present study considers the linear elastic behaviour of the elements of superstructure and substructure (i.e., foundation). The soil is assumed to behave non-linear. The parametric study is carried out for studying the effect of soil- structure interaction on response of the frame on the premise of sub-structure approach. The frame is analyzed initially without considering the effect of the foundation (non-interaction analysis) and then, the pile foundation is evaluated independently to obtain the equivalent stiffness; and these values are used in the interaction analysis. The spacing between the piles in a group is varied to evaluate its effect on the interactive behaviour of frame in the context of two embedment depth ratios. The response of the frame included the horizontal displacement at the level of each storey, shear force in beams, axial force in columns along with the bending moments in beams and columns. The effect of the soil- structure interaction is observed to be significant for the configuration of the pile groups and in the context of non-linear behaviour of soil.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제2권4호
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• pp.397-411
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• 2009

The effect of soil-structure interaction on a simple single storeyed and two bay space frame resting on a pile group embedded in the cohesive soil (clay) with flexible cap is examined in this paper. For this purpose, a more rational approach is resorted to using the three dimensional finite element analysis with realistic assumptions. The members of the superstructure and substructure are descretized using 20 node isoparametric continuum elements while the interface between the soil and pile is modeled using 16 node isoparametric interface elements. Owing to viability in terms of computational resources and memory requirement, the approach of uncoupled analysis is generally preferred to coupled analysis of the system. However, an interactive analysis of the system is presented in this paper where the building frame and pile foundation are considered as a single compatible unit. This study is focused on the interaction between the pile cap and underlying soil. In the parametric study conducted using the coupled analysis, the effect of pile spacing in a pile group and configuration of the pile group is evaluated on the response of superstructure. The responses of the superstructure considered include the displacement at top of the frame and moments in the superstructure columns. The effect of soil-structure interaction is found to be quite significant for the type of foundation used in the study. The percentage variation in the values of displacement obtained using the coupled and uncoupled analysis is found in the range of 4-17 and that for the moment in the range of 3-10. A reasonable agreement is observed in the results obtained using either approach.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.51-58
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• 2005

본 연구에서는 말뚝지지 전면기초에 대한 대규모 모형실험을 실시하여 여러 가지 조건에 따른 하중분담률을 측정하였다. 모형실험은 동일한 조건하에서 비접촉 무리말뚝과 말뚝지지 전면기초 두가지 상태로 실시되었고, 지반의 상대밀도와 종류, 말뚝길이, 간격, 배열상태와 말뚝관입방법 등의 조건들을 변화시켜 실험을 실시하였다. 모형실험 결과, 말뚝관입방법과 지반 종류에 따른 하중-침하 곡선은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다 재하하중이 작은 경우에는 대부분의 하중을 말뚝들이 부담하지만, 하중이 커지면 래프트도 상당한 하중을 분담하는 것으로 나타났다. 모래지반의 상대밀도가 높을수록 말뚝지지 전면기초의 하중분담률은 감소하는 경향을 나타내며, 말뚝간격이 넓어지고, 말뚝길이가 길어질수록 하중분담률은 증가하는 경향을 나타냈다. 그러나 말뚝관입방법과 하부 지반의 종류는 말뚝지지 전면기초의 하중분담률에 큰 영향을 주지 않는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.35-46
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• 2015

본 연구에서는 최근 국내에서 사용이 증가하고 있는 2열 자립식 흙막이 공법에 있어서 안정성에 영향을 미치는 주요 설계인자들을 분석하고 설계기준을 제안하기 위하여 현장적용 결과의 분석 및 3차원 유한차분 해석을 수행하였다. 지반특성에 따른 본 공법의 거동을 분석하기 위하여 사질토가 지배적인 현장과 점성토가 지배적인 2개의 현장에 적용을 수행하였으며, 굴착에 따른 흙막이 벽체의 수평변위 및 휨모멘트를 분석하였다. 3차원 유한차분 모델링 기법의 타당성을 검증하기 위하여 현장적용 결과와 비교 분석을 수행한 결과, 본 연구의 수치해석 모델링 기법은 본 공법의 굴착에 따른 거동을 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다. 또한 흙막이 벽체를 구성하는 전열말뚝(엄지말뚝) 및 후열말뚝(억지말뚝)의 간격(S), 전열말뚝과 후열말뚝간의 거리(D), 굴착심도(H) 및 말뚝의 근입깊이(Z) 등, 본 공법의 주요 설계인자들의 영향 정도를 분석하기 위하여 다양한 경우의 3차원 유한차분 모델링 및 해석을 수행하였다. 그 결과, 굴착에 따라 발생하는 흙막이 벽체의 최대 수평변위는 전열말뚝 및 후열말뚝의 간격의 감소, 전열말뚝과 후열말뚝간의 거리의 증가 및 말뚝 근입심도의 증가에 따라 감소하였으며, 이러한 특징은 점성토 조건의 지반보다는 사질토 조건의 지반에서 보다 명확하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권4호
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• pp.379-390
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• 2020

The behavior of a piled raft system in multi-layered soil subjected to vertical loading has been studied numerically using 3D finite element analysis. Initially, the 3D finite element model has been validated by analytically simulating the field experiments conducted on vertically loaded instrumented piled raft. Subsequently, a comprehensive parametric study has been conducted to assess the performance of a combined piled raft system in terms of optimum pile spacing and settlement of raft and piles, in multi-layered soil stratum subjected to vertical loading. It has been found that a combined pile raft system can significantly reduce the total settlement as well as the differential settlement of the raft in comparison to the raft alone. Two different arrangements below the piled raft with the same pile numbers show a significant amount of increase of load transfer of piled raft system, which is in line with the load transfer mechanism of a piled raft. A methodology for the factor of safety assessment of a combined pile raft foundation has been presented to improve the performance of piled raft based on its serviceability requirements. The findings of this study could be used as guidelines for achieving economical design for combined piled raft systems.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.481-491
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• 2020

Piles installed in row(s) are used as an effective technique to improve the stability of soil slopes. The analysis of pile-stabilized slopes require a reliable prediction of lateral resistance offered by the piles. In this work, an analytical solution is developed to estimate the lateral resistance offered by the stabilizing piles in sand and c - 𝜙 soil slopes considering soil arching phenomenon. The soil arching in both horizontal direction (between the neighboring piles) and vertical direction (in the active wedge in front of the pile row) are studied and their effects are incorporated in the proposed model. The shape of soil arch is assumed to be circular and principal stress trajectories are defined separately for both modes of arching. Experimental and numerical studies found in literature were used to validate the proposed method. A detailed parametric analysis was performed to study the influence of pile diameter, center-to-center spacing, slope angle and angle of internal friction on the lateral pile resistance.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.67-77
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• 2012

본 연구에서는 조밀한 건조 사질토 지반에서 단말뚝 및 $3{\times}3$ 군말뚝에 대해 정현파를 이용하여 동적 원심모형실험을 수행하였으며, 군말뚝의 경우 말뚝 중심간격을 지름의 3배, 5배, 7배로 변화시켜 실험을 실시하였다. 실험 결과로 얻은 단말뚝과 군말뚝의 동적 p-y 곡선들을 비교하여, 말뚝 중심 간격 및 군말뚝 말뚝 위치에 따른 말뚝의 동적 군말뚝 효과를 분석하였다. 분석 결과, 첫 번째 열과 세 번째 열의 말뚝인 측면 말뚝에서 유사한 동적 p-y 거동이 나타났으며, 두 번째 열 말뚝들은 측면 말뚝들에 비해 지반반력 감소 효과가 작게 나타났다. 또한, 두 번째 열 내에서 말뚝 위치에 따른 동적 p-y 거동을 비교한 결과, 두 번째 열의 바깥 말뚝에서 중앙 말뚝보다 지반반력 감소 효과가 크게 나타났다. 실험 결과를 바탕으로 제안된 말뚝 중심 간격에 따른 p-승수 값은 측면 말뚝에서 0.28 ~ 0.77, 중앙 말뚝에서 0.55 ~ 1.0, 바깥 말뚝에서 0.39 ~ 0.87로 나타났다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.57-67
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• 2013

마이크로파일 기초는 1950년대 Lizzi에 의해 개발된 이후 널리 이용되고 있다. 무리 마이크로파일의 효과에 대한 연구는 많은 연구자들로부터 수행되어 왔다. 무리 형태로 설치된 마이크로파일의 지지성능 발휘 효과는 지반조건 및 말뚝의 길이, 말뚝의 설치 간격(S), 말뚝의 설치각도(${\theta}$), 말뚝의 배치조건 등 다양한 변수에 의해 변화된다. 본 연구에서는 다양한 조건에서의 연직재하시험을 통하여 무리 마이크로파일의 저항력증가효과와 침하억제효과를 규명하도록 하였다. 본 연구를 위하여, 전면기초(Mat)와 무리 마이크로파일 기초(GP), 마이크로파일을 이용한 마이크로파일지지 전면기초(MPR)에 대한 연직재하시험을 다양한 설치간격과 설치각도 조건에서 수행하였다. 실험결과 마이크로파일지지 전면기초(MPR)의 저항력이 전면기초(Mat)와 무리 마이크로파일(GP)의 저항력의 80%(S=3D)-110%(S=7D)로 측정되는 것으로 나타났으며, 마이크로파일지지 전면기초(MPR)의 침하억제효과가 전면기초(Mat)의 20%(S=3D, ${\theta}=45^{\circ}$)에서 70%(S=7D, ${\theta}=15^{\circ}$) 수준까지 측정 되는 것으로 나타났다.