• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.331-343
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• 2017

본 연구에서는 기존의 H-Pile+토류판 또는 H-Pile+토류판+차수그라우팅 공법의 안정성, 시공성 및 경제성을 개선하기 위해 H-Pile에 Plastic Sheet Pile(P.S.P)과 연성벽체인 P.S.P의 간격유지 및 보강기능을 위한 간격재(각형강관)를 결합한 토류벽체 System인 HCS공법을 개발하고, HCS공법을 구성하는 각 부재의 거동을 3차원 유한요소해석에 의해 규명하는 연구이다. HCS공법의 거동을 수치해석적으로 규명하기 위해 Plastic Sheet Pile 규격 3종류, H-Pile 규격 2종류 및 설치간격 3종류, 간격재 규격 1종류 및 설치간격 4종류에 대해 광범위한 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 수치해석결과 $P.S.P-460{\times}131.5{\times}7t$ (PS7)와 H-Pile $250{\times}250{\times}9{\times}14$ (H250), $P.S.P473{\times}133.5{\times}9t$ (PS9)와 H-Pile $300{\times}200{\times}9{\times}14$ (H300)의 조합에서 상대적으로 유사한 응력비(=발생응력/허용응력)를 갖는 것으로 검토되어 이 제품의 조합이 경제적인 것으로 확인되었으며, P.S.P+H-Pile+간격재 복합체의 강성이 증가할수록 벽체의 수평변위와 상부지반의 연직변위가 감소하였다. 특히, H-Pile과 P.S.P의 강성차이로 인한 Arching 현상으로 P.S.P의 토압의 상당부분이 H-Pile로 응력(토압) 전이가 발생하여 P.S.P의 응력 및 변위는 미소하게 나타났다. 본 연구를 통하여 HCS공법을 구성하는 각각의 부재들의 거동을 확인할 수 있었으며, 확인된 연구결과를 통해 향후 HCS공법을 합리적이고 안정하며 경제적으로 적용하는 데 활용 가능하리라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.5-12
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• 2004

본 연구는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 화강암과 콘크리트의 부착면에서의 전단거동을 이해하려는 데 있다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 전단거동을 실내에서 실험하기 위해서는 현장에서의 전단거동을 모델링 해야 한다. 따라서, 말뚝의 축방향 대칭성을 고려해 암반에 근입된 전단면을 2차원으로 모델링함으로써 일정수직강성도(conctant normal stiffness; CNS) 조건의 전단시험을 실시할 수 있다. 본 논문에서는 국내 화강암을 대상으로 거칠기, 암의 강도, 응력경계조건 등을 고려하여 암-콘크리트 접촉부에 대한 일정수직강성도 전단시험을 수행하였다. 실험결과 각 변수(요철부의 경사각 및 높이, 수직강성도)에 따른 전단특성(첨두전단강도, 전단응력, 수직응력)은 물론 팽창현상(dilation) 등을 관찰할 수 있었다. 시험결과에 따르면 첨두 전단강도는 요철부의 경사각이 증가할수록, 그리고 수직강성도가 증가할 수록 증가하는 것으로 나타났으며, 팽창량은 요철부의 각도가 클수록 수직강성도가 작을수록 크게 나타났다.

• Advances in concrete construction
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• 제10권1호
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• pp.49-59
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• 2020

Precast concrete elements in accelerated bridge construction (ABC) extends from superstructure to substructure, precast pile foundation has proven a benefit for regions with fragile ecological environment and adverse geological condition. There is still a lack of knowledge of the seismic behavior and performance of the precast pile foundation. In this study, a 1/8 scaled model of precast pile foundation with elevated cap is fabricated for quasi-static test. The failure mechanism and responses of the precast pile-soil interaction system are analyzed. It is shown that damage occurs primarily in precast pile-soil interaction system and the bridge pier keeps elastic state because of its relatively large cross-section designed for railways. The vulnerable part of the precast pile with elevated cap is located at the embedded section, but no plastic hinge forms along the pile depth under cyclic loading. Hysteretic curves show no significant strength degradation but obvious stiffness degradation throughout the loading process. The energy dissipation capacity of the precast pile-soil interaction system is discussed by using index of the equivalent viscous damping ratio. It can be found that the energy dissipation capacity decreases with the increase of loading displacement due to the unyielding pile reinforcements and potential pile uplift. It is expected to promote the use of precast pile foundation in accelerated bridge construction (ABC) of railways designed in seismic regions.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 추계 학술발표회
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• pp.46-55
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• 2006

There are many kinds of braced cut wall methods as the sheet pile, SCW, CIP and slurry wall which is adoptable for a deep excavation construction in a coastal filled land. The braced cut wall which has a strong stiffness is very stable but it has the weak point that the construction cost is high. Thus when a braced cut wall is designed, the geotechnical engineers choose the braced cut wall which has more safe and economic in the consideration of surrounding buildings near the construction site. Especially, when the sheet pile method as a braced cut wall is cheesed, the layer order and consistence of a coastal deposit stratum are considered and the pile driving method is also considered. This paper introduces the case that the originally box-type sheet pile wall was changed to U-type and high strength material after the pilot test at the subway construction site in a coastal filled land. This paper also introduces the case that the sheet pile's driving method was changed to special method in the section of the temporary coffer dam which had made when the present coastal filled land was formed.

• 한국안전학회지
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• 제33권1호
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• pp.81-87
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• 2018

The seismic response, the natural frequencies and the mode shapes of an offshore wind turbine with twisted tripod substructure subject to various pile-ground interactions are discussed in this paper. The acceleration responses of the tower head by four historical earthquakes are presented as the seismic response, while the other loads are assumed as ambient loads. For the pile-ground interactions, the fixed, linear and nonlinear models are employed to simulate the interactions and the p-y, t-z and Q-z curves are utilized for the linear and nonlinear models. The curves are designed for stiff, medium and soft clays, and thus, the seven types of the pile-ground interactions are used to compare the seismic response, the acceleration of the tower head. The mode shapes are similar to each other for all types of pile-ground interactions. The natural frequencies, however, are almost same for the three clay types of the linear model, while the natural frequency of the fixed support model is quite different from that of the linear interaction model. The wind turbine with the fixed support model has the biggest magnitude of acceleration. In addition, the nonlinear model is more sensitive to the stiffness of clay than the linear pile-ground interaction model.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제13권5호
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• pp.543-556
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• 2002

A dynamic elastic local buckling analysis is presented for a pile subjected to an axial impact load. The pile is assumed to be geometrically perfect. The interactions between the pile and the surrounding soil are taken into account. The interactions include the normal pressure and skin friction on the surface of the pile due to the resistance of the soil. The analysis also includes the influence of the propagation of stress waves through the length of the pile to the distance at which buckling is initiated and the mass of the pile. A perturbation technique is used to determine the critical buckling length and the associated critical time. As a special case, the explicit expression for the buckling length of a pile is obtained without considering soil resistance and compared with the one obtained for a column by means of an alternative method. Numerical results obtained show good agreement with the experimental results. The effects of the normal pressure and the skin friction due to the surrounding soil, self-weight, stiffness and geometric dimension of the cross section on the critical buckling length are discussed. The sudden change of buckling modes is further considered to show the 'snap-through' phenomenon occurring as a result of stress wave propagation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.3-16
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• 1999

현재 국내에서는 부유식 구조물을 이용하여 소각로 및 담수화 공장을 해상에 축조하는 BMP(Barge Mounted Plant) 시스템에 관한 연구를 수행중에 있다(한국기계연구원 1997). 본 논문에서는 이러한 BMP의 계류 돌핀(mooring dolphin) 구조물하부의 말뚝기초의 거동을 모델하는 기법에 관하여 다루었다. 지반-말뚝계의 축하중 및 횡하중에 대한 거동은 지반을 비선형 스프링으로 모델하고 말뚝을 일축부재 및 보로 모델하여 유한차분적으로 해를 구하는 비선형 지반반력해석을 수행한다. 이러한 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 등가강성을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거제도 주변 해역을 대상으로 지반조사를 수행하였고 이를 토대로 지반의 깊이에 따른 축방향 및 횡방향 하중전이 관계를 도출하였다. 그리고 돌핀하부의 말뚝에 대하여 축하중 및 횡하중에 대한 지반반력해석을 수행하였다. 이러한 해석과정을 통하여 대상지역에 적합한 말뚝의 관입깊이 및 단면을 합리적으로 산정할 수 있었다. 결국 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 강성을 모델함으로써, 지반조건을 고려하여 돌핀구조물의 동적해석을 합리적으로 수행할 수 있었다. 해석결과 지반-말뚝계의 강성을 고려할 경우에는 강체로 고려한 경우에 비하여 변위 진폭이 상당히 크게 나타났다. 그리고 돌핀의 케이싱 상부의 모멘트가 더 크게 나타나고 해저지표 말뚝두부에 전달되는 모멘트는 더 작게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.5-17
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• 2013

본 논문에서는 열응력에 따른 PHC 에너지파일의 축하중과 침하량의 변화를 수치해석을 통하여 분석하였다. 이를 위해 $3{\times}3$, $5{\times}5$ 배열 군말뚝 형태의 에너지파일을 말뚝 간격과 배치, 지반조건, 말뚝의 선단지지조건 및 말뚝 캡의 강성도 등의 조건으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구 결과 말뚝 중심 간격이 클수록 온도변화에 따른 말뚝의 축하중 차이가 크게 나타났고, 사질토지반이 점성토지반 보다 온도변화에 의한 침하량의 변화가 크게 나타났다. 또한, 에너지파일이 모서리부에 위치할 때 말뚝의 축하중 차이가 가장 크게 나타났으며, 말뚝의 선단이 암반에 지지된 경우 온도변화에 의한 축하중 변화가 더 크게 발생하여 침하량이 감소하는 것을 확인하였다. 말뚝 캡의 강성도에 대한 영향은 말뚝 캡의 강성이 커질수록 온도변화에 의한 침하량이 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.97-110
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• 2019

해상풍력 구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 해상풍력 구조물의 안정적인 성능확보를 위해서 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 지지거동을 적절히 평가해 설계에 적용할 필요가 있으며, 말뚝 및 지반을 각각 탄성빔과 비선형 스프링으로 가정하는 p-y 곡선방법이 가장 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 거동을 평가하기 위해서, 1g 모형말뚝시험을 수행했다. 모형시험 결과, 말뚝에 횡방향 반복하중 재하 시 p-y 곡선의 강성(초기기울기 및 최대지반반력)이 점차 감소했다. p-y 곡선의 강성감소는 반복하중의 크기가 크고 지표면에 가까운 위치에서 더 명확하게 나타났는데, 상기조건에서 말뚝 주변지반의 교란효과가 크게 발생해 지반의 지지능력이 더욱 크게 감소했기 때문이다. 모형시험 결과를 활용해 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 곡선을 제안했다. 등가정적해석을 통해 예측된 말뚝거동을 모형시험결과와 비교한 결과, 제안된 식을 통해 비교적 조밀하고 포화된 실트질 모래지반에서 반복하중을 받는 말뚝의 횡방향 지지거동을 적절히 평가할 수 있음을 확인했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.5-17
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• 2022

최근, 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석 시 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 가상고정점(virtual fixed point) 및 탄성지반스프링(elastic soil spring) 방법에 관한 몇몇 연구가 수행되어 왔다. 그러나, 가상고정점 방법 및 탄성지반스프링 방법의 경우 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 적절히 고려할 수 없으며, 현재까지 이를 고려한 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하였으며, 기존에 제시된 가상고정점 및 탄성지반스프링 방법과의 비교를 통해 잔교식 말뚝 구조물의 동적 거동을 평가하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 가상고정점 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 117% 발생하였고, Terzaghi(1955) 탄성지반스프링 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 21% 발생하였다. 반면, API(2000) p-y 곡선을 바탕으로 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하는 경우 실험 및 해석의 모멘트 차이가 최대 4% 미만으로 도출되어 실험모델의 응답을 가장 적절히 모사하는 것으로 나타났다.