• 한국해양공학회지
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• 제18권3호
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• pp.20-25
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• 2004

For the structural foundation above the soft clay layer conditions, the design charts are first presented for the evaluation of both bearing capacity and total settlement in the basic raft foundation system. wad settlement relationship curves are used to evaluate the ultimate soil bearing capacity. The total settlement is evaluated by applying various traditional factors into the ultimate bearing capacity. Then, the parametric studies are carried out for the piled-raft foundation system. In the numerical analysis, the elasto-pastic finite element model(Mohr-Coulomb model) is used to present the foundation response and design charts, which enable the determination of the raft size and pile length and spacing.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.11-18
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• 2019

The formulas offered so far on the settlement of raft footings provide only a rough estimate of the actual settlement. One of the best ways to make an accurate estimation is to conduct 3-dimensional finite element analyses. However, the required procedure for these analyses is comparatively cumbersome and expensive and needs a bit more expertise. In order to address this issue, in this study, a raft footing settlement formula was developed based on ninety finite element model configurations. The formula was derived using multi-parameter exponential regression analyses. The settlement formula incorporates the dimensions and the elastic modulus of a rectangular raft, vertical uniform pressure and soil moduli and Poisson's ratios up to 5 layers. In addition to this, an equation was offered for the estimation of average deflection of the raft. The proposed formula was checked against 3 well-documented case studies. The formula that is derived from 3D finite element analyses is useful in optimising the raft properties.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.13-25
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• 2015

최근 마이크로 파일의 활용 빈도가 점차 증가함에 따라 몇몇 연구자들은 마이크로파일 및 마이크로파일-기초에 대한 관련 연구를 수행하였다. 그러나 대부분의 관련연구는 모래지반을 대상으로 한 경우이다. 또한 마이크로파일-기초시스템의 지지특성은 기초시스템내 하부지반의 파괴거동과 파일설치조건에 따라 기초시스템의 지지력이 달라지나 이를 고려하지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 파괴거동이 상이한 지반에 설치된 마이크로파일-기초시스템의 지지력을 평가위해 수치해석을 수행하였다. 해석결과, 전면전단파괴가 발생한 모래지반에서는 기초시스템의 파일을 양 또는 음의 각도로 설치한 경우가 수직파일로 설치된 기초시스템보다 큰 것으로 나타났다. 관입파괴형상으로 파괴가 발생한 실트지반의 경우, 파일이 교차하도록 음의 각도로 설치한 기초시스템이 수직파일인 경우보다 지지력이 증가하였다. 그리고 양의 각도로 설치한 경우에는 수직인 경우와 유사한 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권4호
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• pp.449-461
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• 2018

The load sharing ratio (${\alpha}_{pr}$) of piles is one of the most common problems in the preliminary design of piled raft foundations. A series of 3D numerical analysis are conducted so that special attentions are given to load sharing characteristics under varying conditions, such as pile configuration, pile diameter, pile length, raft thickness, and settlement level. Based on the 3D FE analysis, influencing factors on load sharing behavior of piled raft are investigated. As a result, it is shown that the load sharing ratio of piled raft decreases with increasing settlement level. The load sharing ratio is not only highly dependent on the system geometries of the foundation but also on the settlement level. Based on the results of parametric studies, the load sharing ratio is proposed as a function of the various influencing factors. In addition, the parametric analyses suggest that the load sharing ratios to minimize the differential settlement of piled raft are ranging from 15 to 48% for friction pile and from 15 to 54% for end-bearing pile. The recommendations can provide a basis for an optimum design that would be applicable to piled rafts taking into account the load sharing characteristics.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권5호
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• pp.433-445
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• 2020

A new code, called PRaFULL (Piled Raft Foundation Under Lateral Load), was developed for the analysis of laterally loaded Combined Pile Raft Foundation (CPRF). The proposed code considers the contribution offered by the raft-soil contact and the interactions between all the CPRF system components. The nonlinear behaviour of the reinforced concrete pile and the soil are accounted. As shallower soil layers are of great relevance in the lateral response of a pile foundation, PRaFULL includes the possibility to consider layered soil profiles with appropriate properties. The shadowing effect on the ultimate soil pressure is accounted, when dealing with pile groups, as proposed by the Strain Wedge Model. PRaFULL BEM code obviously requires less computational resources compared to FEM (Finite Element Method) or FDM (Finite Difference Method) codes. The proposed code was validated in the linear elastic range by comparisons with the code APRAF (Analysis of Piled Raft Foundations). The reliability of the procedure to predict piled raft performance was then verified in nonlinear range by comparisons with both centrifuge tests and computer code PRAB.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제7권6호
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• pp.533-550
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• 1999

Optimal design of raft-pile foundations is examined by combining finite element technique and the optimization approach. The piles and soil medium are modeled by three dimensional solid elements while the raft is modelled by shell elements. Drucker-Prager criterion is adopted for the soil medium while the raft and the piles are assumed to be linear elastic. For the optimization process, the approximate semi-analytical method is used for calculating constraint sensitivities and a constraint approximation method which is a combination of the extended Bi-point approximation and Lagrangian polynomial approximation is used for predicting the behaviour of the constraints. The objective function of the problem is the volume of materials of the foundation while the design variables are raft thickness, pile length and pile spacing. The generalized reduced gradient algorithm is chosen for solving the optimization process. It is demonstrated that the method proposed in this study is promising for obtaining optimal design of raft-pile foundations without carrying out a large number of analyses. The results are also compared with those obtained from the previous study in which linear analysis was carried out.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권7호
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• pp.23-33
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• 2009

본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동을 원심모형시험과 수치해석기법을 이용하여 연구하였다. 단말뚝, 기초판, 군말뚝 및 말뚝지지 전면기초의 극한지지력 비교를 통하여 말뚝지지 전면기초의 지지력을 평가하였고, 말뚝과 기초판에 전달되는 하중 분담율을 분석하여 말뚝지지 전면기초의 극한지지력을 산정할 수 있는 경험적 상관계수를 획득하였다. 또한, 원심모형시험과 동일말뚝조건을 대상으로 수치 시뮬레이션을 수행하여 원심모형시험 결과를 검증하고 말뚝지지 전면기초의 지지력을 위한 상관계수를 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.17-24
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• 2008

본 연구에서는 전면지지 말뚝기초의 비선형적 거동을 보다 간편하게 모사할 수 있는 2차원 유한요소기법을 개발하였다. Raft는 Mindline 이론에 근거한 평판유한요소로 모델링 하였으며, 하중 재하에 따른 말뚝의 비선형적 거동을 모사할 수 있는 말뚝거동 모델을 제안하였다. 전면지지 말뚝기초의 비선형적 침하거동에 대한 개발된 수치기법의 적용성을 검증하기 위하여 실내실험 계측자료와 유한요소 해석결과와 비교하였으며, 비선형적 침하거동을 잘 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.83-91
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• 2017

말뚝지지 전면기초에서 침하량을 산정할 경우 기초판-말뚝-지반간 상호작용을 고려해야 하며, 단순 해석법으로는 이러한 복잡한 상호작용을 고려하여 해석하는 것이 어렵다. 본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 침하량 해석을 위해 기초판-말뚝-지반간 상호작용을 고려한 근사해석법(HDPR)을 개발하였다. 기초판은 Mindlin 판이론을 이용하여 유한요소로 모델링 하였고, 지반 및 말뚝은 기초판에 연결된 스프링으로 모델링되었다. 지반 스프링의 경우 다층지반을 고려한 선형 스프링을 적용하였고, 말뚝은 비선형 스프링을 적용하였으며, 각각의 스프링은 기초판-말뚝-지반간 상호작용이 반영되었다. 본 연구에서의 해석기법 검증을 위해 3차원 유한요소해석, 기존에 개발된 근사해석방법 및 실제 현장 계측결과와 비교분석을 수행하였다. 그 결과, 개발된 기법이 말뚝 및 기초판의 침하량을 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이를 통해 실제 말뚝지지 전면기초 해석 및 설계 시 실용적인 측면에서 적용이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.5-16
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• 2023

본 연구는 기초판의 연성률이 말뚝지지 전면기초에 미치는 영향을 해석적 연구와 수치해석으로 분석했다. 기초판의 연성률(K_R)과 선단지지 조건에 따른 말뚝과 기초판의 하중 분담률을 분석했다. 각각의 말뚝과 전체적인 응답은 3차원 유한 요소 해석법을 사용하여 분석했다. 본 연구에서 수직 하중이 증가하고 기초판의 연성률이 감소함에 따라 말뚝지지 전면기초의 하중분담비(α_pr)가 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 선단지지 말뚝을 사용하는 것보다 마찰말뚝을 사용하는 경우에 더 뚜렷하게 나타났다. 또한, 연성 기초판의 경우, 하중조건에 따른 말뚝 위치별 축력 분포경향은 큰 차이를 보이지 않았으나, 강성 기초판의 경우, 하중조건에 따라 외곽에 위치한 말뚝 두부 축력이 증가하는 경향을 보였다. 기초판의 침하는 연성 기초판 조건이 강성 기초판보다 더 크게 나타났으며, 이로 인해 연성 기초판 조건에서 하중분담비가 감소하는 것으로 나타났다.