• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.281-294
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• 2015

해상 풍력발전체 최적설계에 필요한 파력과 풍력의 비선형 상쇄 간섭 생성기작을 규명하기 위해 5MW급 해상풍력 발전체를 대상으로 1/50 scale로 수리모형실험을 수행하였다. 해상풍력 발전체의 하부구조물은 시공이 용이하여 가장 선호되는 mono pile로 선정하였다. 돌풍은 Kaimal 스펙트럼과 상호스펙트럼에 기초한 Monte carlo 모로 재현하였으며, 모의결과를 토대로 순간 최대풍속은 10 m/s로 조정하였다. 파고는 해상풍력 시범단지가 예정되어있는 우리나라 서해안 해역의 파황을 고려하여 $H_s=0.1m$, 0.15 m, 0.2 m로 선정하였다. 수리모형실험 결과, 파력과 풍력의 비선형 상쇄 간섭은 해역이 거칠수록 보다 확연하게 관측되었으며, 이러한 결과는 해수면 요철로 인해 대기와 해수면의 경계에서 출현하는 Large eddy가 비선형 상쇄 간섭의 생성 기작이라는 우리의 추론을 뒷받침한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.71-78
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• 2016

본 연구에서는 동일한 지층 및 하중조건에서 PHC말뚝을 강관말뚝으로 대체할 경우 말뚝 본수의 변화와 푸팅을 포함한 공사비를 비교하였다. 얕은 풍화암층에 강관말뚝을 지지할 경우 PHC말뚝과 비교하여 12.5%의 본수가 절감되었다. 실 사례로부터 가정된 1.7m 두께의 풍화암층을 통과하여 깊은기초를 연암층에 지지할 경우 일반 및 고강도 강관말뚝은 각각 풍화암층에 설치한 PHC 말뚝 대비 35.7% 및 46.4%, 강관말뚝 대비 26.5% 및 38.8%의 본수가 절감되는 효과가 있는 것으로 나타났다. 푸팅두께가 일정하다고 가정할 경우 풍화암층을 관통하여 연암층에 설치된 일반 및 고강도 강관말뚝은 풍화암층에 설치된 PHC말뚝 대비 각각 12.2% 및 45.4%까지 푸팅의 소요면적을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 가지고 말뚝시스템의 전체 공사비를 산정한 결과 풍화암에 지지된 PHC말뚝과 비교할 때 연암층에 설치된 일반 강관말뚝의 비용은 12% 높게 산정된 반면, 이를 고강도 강관말뚝으로 대체하였을 경우는 오히려 16% 절감효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 고강도 강관말뚝의 재료비가 상대적으로 높으나 말뚝 본수 및 푸팅면적의 감소로 인한 비용 절감효과가 더 크기 때문이다. 풍화암층 두께를 변화시키며 해석하여 말뚝시스템의 공사비를 비교한 결과 풍화암층 두께가 5m 이하인 조건에서는 PHC말뚝을 풍화암층에 지지하는 것보다 이를 관통하여 연암층에 고강도 강관말뚝을 지지하는 것이 전체 공사비 측면에서 유리한 것으로 나타났다.

• 한국측량학회지
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• 제37권6호
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• pp.555-562
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• 2019

본 논문에서는 근접 사진측량에 기반하여 모형 토조 내 지반의 변위를 측정하기 위한 연구를 진행하였다. 알루미늄 프레임 및 투명 아크릴로 제작된 실내 모형 토조 내에 토사를 채워 넣고, 하중 재하 장치를 이용한 하중 재하를 통한 토사의 변위를 사진측량 기법으로 측정하였다. 토조 내의 토사는 영상 기반 자동 매칭을 위하여 검은 모래 약 40%, 일반 모래 약 60% 혼합하여 영상 대비의 정도를 높일 수 있도록 계획하였다. 전처리 과정으로서 실험실 카메라 캘리브레이션을 통해 내부표정요소를 도출하였고, 토조 프레임에 배치된 기준점을 이용한 후방교회법을 통해 외부표정요소를 예측하였다. 이후 영상 매칭을 통해 하중 전, 후의 토사 변위 패턴을 측정하였으며, 영상 매칭 시 활용되는 매칭 윈도우 크기 및 영상 스무딩 정도를 변경 적용하여 그 결과를 평가해보았다. 실험 결과, 매칭 윈도우 크기 65×65픽셀의 경우 안정적인 변위 도출이 가능하였으며, 영상 스무딩은 매칭의 과대 오차를 감소하는 효과를 보여주었다. 이를 통해 사진 측량을 통한 토조 내 지반 변위 패턴을 도출할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.395-402
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• 2000

Recently, the deep excavations have been peformed to utilize the under ground space. As the ground excavation is deeper, the damage of the adjacent structure and the ground occurs frequently. The analysis of the retaining structures is necessary to the safety of the excavation works. There are many methods such as elasto-plastic, FEM, and FDM to analyze the displacement of the retaining structure. The elasto-plastic method is generally used in practice. In this thesis, GEBA-1 program by the Nakamura-Nakajawa elasto-plastic method was developed. The program for Windows was used the Visual Basic 6.0, and the Main of the program consists of three subroutines, SUB1, SUB2, and SUB3. The lateral displacement of the wall was analyzed by the developed program GEBA-1, SUNEX, and EXCAD, and compared with the measured displacement by the Inclinometer(at three excavation work sites). The excavation method of each site is braced retaining wall using H-pile. Each excavation depth is 14m, 14m, or 8.2m. The results of the analyses are the followings ① In the multi-layer soil, the lateral displacement by the GEBA-1 and EXCAD which is considering the distribution of the strut load is equal to the measured displacement. Elasto-plasto programs can't consider the change of the ground water in clay. Therefore, the analysis displacement was expected only 20% of the measured wall displacement. ③ At the final excavation step, the maximum lateral displacement of analysis and field occurred 7∼18m at the 85∼92% of the excavation depth. ④ The maximum lateral displacement in clay, as 50mm, occurred on the ground surface.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.66-71
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• 2018

일반적으로 소구경 말뚝을 이용한 기존교각의 확대보강을 시행하는 경우 접합부의 일체성을 유지하기 위해 후 설치 앵커 중에서 이형철근을 사용한 부착식 앵커를 사용한다. 그러나 부착식 앵커의 경우 접합재의 종류 등에 따라 성능이 크게 좌우됨에도 불구하고 기계식 앵커와는 달리 설계방법의 표준화와 함께 적절한 성능평가를 위한 표준적인 실험방법도 제시되지 않고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 철근의 겹이음 및 앵커철근을 이용한 모형실험을 실시하여 부착식 앵커의 성능에 대한 평가를 수행하였다. 실험 결과, 접합하지 않은 시험체의 구조 성능이 가장 우수하게 나타났으며, 파괴양상은 펀칭전단 파괴로 나타났다. 연결되지 않은 부재가 연결된 부재보다는 부재 끝단의 처짐이 더 작게 발생되며, 큰 크기로 연결된 부재의 처짐이 작게 연결된 부재의 처짐보다는 크게 나타나, 하중이 증가할수록 앵커 철근 또는 겹이음 철근의 미끌림 등의 현상이 발생될 가능성이 큰 것으로 나타났다.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.10-16
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• 2010

건설분야에서 환경적, 사회적 요구의 변화로 인해 기존의 건설재료와 괸련된 다양한 문제점들을 극복하기 위해 새로운 건설재료가 필요하게 되었다. 따라서, 토목분야에서 토목구조물을 설계할 때 만족시켜야 할 요구조건 또한 다양화 되고 있다. 토목분야의 새로운 건설재료로서 섬유보강플라스틱은 탁월한 부식저항성, 높은 비강도/비강성 등을 갖고 있다. 그러므로 그러한 성질은 기존 건설재료의 사용에 따른 문제점을 완화시키는데 사용할 수 있다. 최근 신규 건설현장에 적용하기 위해 신형식 교각이나 해상파일 등이 연구되고 있으며, 그것들은 보통 섬유보강플라스틱 튜브에 콘크리트를 채우는 형식이다. 이 연구에서 압축 및 휨 강도를 향상시키기 위해 섬유보강플라스틱 튜브에 철근콘크리트를 채운 합성파일을 제안하고 실험과 해석을 바탕으로 하중재하성능에 대하여 검토하였다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.5-16
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• 2000

본 연구에서는 지금까지 수행한 일련의 결과들에 근거한 지반력 계수와 극한 지반반력을 역해석적 방법으로 결정하고 이를 이용하여 비균질 지반에서의 비선형 수평거동을 예측할 수 있는 해석기법을 제안하고자 함이 목적이다. Chang이 제안한 해석기법은 비균질 지반의 비선형적인 거동을 예측하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 말뚝의 비선형 거동 예측을 위하여 Chang 모델에 p - y 곡선을 적용하는 복합적인 해석기법을 제안하고 해석 프로그램을 개발하였다. 그리고 본 해석기법의 적용성 검증을 위하여 모형실험 및 현장실험 결과와 상용 프로그램인 Pentagon2D을 이용한 해석 결과와 비교 검토하였다. 해석상에 이용한 지반반력 계수와 극한 지반반력은 균질지반에서 결정된 값을 비균질 지반에 적용하였으며, 본 해석기법에 의한 거동 예측결과는 모형실험 결과와 잘 일치하였다. 또한 현장실험과의 비교에서도 정도 높은 일치성을 보였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.33-46
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• 1996

지지력이 부족한 지반에 구조물을 축조할 경우 기초지반의 변형으로 인하여 구조물에 침하나 균열이 발생하게 된다. 이러한 기초지반을 보강하기 위하여 최근에는 고압분사주입공법으로 지중에 지반개량체를 조성하여 기초보강말뚝으로 사용하고 있다. 본 논문은 2중관 고압분사주입공법에 의해 기초지반에 시공된 지반개량체에 대하여 실내시험 및 현장말뚝재하시험을 실시하여 지반보강효과 및 지지력을 검토하였다. 시험결과 지반개량체는 원지반의 특성에 따라 약간의 차이는 있으나 충분한 지반보강효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났으며 현장타설말뚝으로서 충분한 지지력을 유지하고 있어 구조물의 침하를 억제하는데 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.73-78
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• 2007

연약지반에서 측방 유동에 의해 주변 지반에 큰 변형을 일으키며 이로 인하여 말뚝기초에 손상을 입히게 된다. 이러한 경우 설치된 말뚝을 수동말뚝이라 하며 편재하중이 작용하게 되고 이로 인해 측방토압을 받게 되며 측방변위가 발생하여 상부구조물에 영향을 미치게 된다. 그러나 국내의 경우 이러한 말뚝과 교대 변위간의 관계에 대한 예측 및 메커니즘에 대한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 교대이동에 대한 해석을 위해 입체, 판 및 프레임 요소를 복합적으로 해석할 수 있는 연성 3차원 유한요소해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 연성해석 프로그램을 이용하여 연약지반상 형상비(두께-지름비, t/D비)를 변수로 한 교대강관파일의 변형특성을 명확히 하였다.