• Steel and Composite Structures
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• 제49권2호
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• pp.231-244
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• 2023

Many of the recent investigations in the field of geotechnical engineering focused on the bearing capacity theories of multilayered soil. A number of factors affect the bearing capacity of the soil, such as soil properties, applied overburden stress, soil layer thickness beneath the footing, and type of design analysis. An extensive number of finite element model (FEM) simulation was performed on a prototype slope with various abovementioned terms. Furthermore, several non-linear artificial intelligence (AI) models are developed, and the best possible neural network system is presented. The data set is from 3443 measured full-scale finite element modeling (FEM) results of a circular shallow footing analysis placed on layered cohesionless soil. The result is used for both training (75% selected randomly) and testing (25% selected randomly) the models. The results from the predicted models are evaluated and compared using different statistical indices (R² and RMSE) and the most accurate model BBO (R²=0.9481, RMSE=4.71878 for training and R²=0.94355, RMSE=5.1338 for testing) and TLBO (R²=0.948, RMSE=4.70822 for training and R²=0.94341, RMSE=5.13991 for testing) are presented as a simple, applicable formula.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.293-304
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• 2018

본 연구에서는 하수관 손상 등과 같은 원인에 의해 발생한 공동을 개착식으로 복구하기 위하여 개발된 복구재료를 이용하여 평판재하시험 기반의 현장실험을 실시하였다. 또한 실험결과를 이용하여 복구재료에 대한 지지력을 비교하였으며, 하중지지특성을 분석하였다. 시험 결과, 팽창매트를 지표로부터 각각 0.1m, 0.2m 하부에 매설한 경우에 원지반의 최대 응력조건에서의 지지효과는 약 66%~70% 정도인 것으로 분석되었지만, 매설깊이에 따른 지지효과의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 콘크리트매트가 적용된 경우의 지지효과는 원지반에 비하여 약 82%~90%로 나타났으며, 팽창매트로 보강된 경우에 비해서도 약 50% 정도의 지지효과를 보였다. 그리고 복구재료에 따른 허용지지력을 분석한 결과, 팽창매트와 콘크리트매트가 매설된 경우의 허용지지력은 원지반 대비 각각 약 130%~150%와 약 160% 이상을 확보하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.27-37
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• 2010

해상 매립 간척지와 같은 지반에서는 말뚝기초에서 주변 지반이 말뚝보다 상대적으로 많이 침하함에 따라 하향력이 발생하게 되며, 이 하항력은 말뚝의 침하량과 말뚝재료의 응력을 증가시켜서 기초의 안전 및 상부구조물의 사용성에 영향을 미치게 된다. 현재 국내에서는 부주면마찰력을 고려한 말뚝의 허용압축지지력 공식이 존재하나 그 적용성에 있어서 정확한 기준이 없는 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 수치해석을 실시하여 부주면마찰력이 작용하는 말뚝의 거동 특성을 분석하고 지지력 산정식의 적용성 검토를 수행하였다. 국내 대표적 해양 매립 간척지라고 할 수 있는 연세대 송도국제화복합단지의 지반과 말뚝 조건을 모델링하여 선단지지 여부에 따른 수치해석을 수행하여, 그에 따른 부주면마찰력의 발생 특성에 대한 경향을 파악하였다. 또한 수치해석을 통하여 얻어진 하중-침하 곡선을 통하여 극한하중을 산정하고 그에 따른 두부하중 작용 시 발생하는 부주면마찰력을 고려하여 허용지지력 공식의 적용성을 검토하였다. 그 결과 부주면마찰력 발생이 지반의 지지력에 미치는 영향은 미미하나, 침하량 및 말뚝 재료의 허용응력에는 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 극한지지력에 안전율 3을 적용해 산정된 허용지지력과 비교시 부마찰력을 고려한 허용지지력산정법에 안전율 3을 사용한 경우 과소평가하는 경향을 보였으나 2를 적용한 경우 말뚝종류에 따라 유사하게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.29-39
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• 2015

버킷기초에 작용하는 수직하중의 일부는 내부 흙을 통해 저면으로 나머지는 스커트 외주면과 지반 사이로 전달된다. 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 설계를 위해서는 수직 하중전이 특성을 명확하게 규명해야 하나 아직 이에 대한 연구가 수행되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직하중에 대한 지반의 응답을 계산하였다. 극한 상태에서 버킷기초의 선단지지력은 얕은기초의 지지력보다 크며 주면마찰력은 말뚝의 설계식에 비하여 작은 것으로 나타났다. 선단지지력은 스커트 외주면에 작용하는 전단응력이 파괴면을 아래로 밀어내어 파괴면이 확장되기 때문에 얕은기초에 비하여 큰 것으로 분석되었다. 반면 주면마찰력은 침하가 진행되면서 버킷기초 하부의 흙이 수평방향으로 밀려 이동하면서 스커트에 작용하는 수평응력이 감소하기 때문에 작은 것으로 나타났다. 버킷기초의 극한지지력은 얕은기초의 선단지지력과 주면마찰력 설계식을 합한 값보다 큰 것으로 계산되었다. 이는 주면마찰력은 설계식보다 작지만 크기가 선단지지력에 비하여 매우 작아 지지력에 큰 영향을 미치지 않는 반면 선단지지력은 주면마찰력에 비하여 증가폭이 크기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.29-40
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• 2004

현장타설말뚝의 지지력에 영향을 미치는 요소로는 말뚝의 길이 및 형상, 주면부 거칠기, 지반 및 말뚝의 탄성계수, 지반의 강도, 구속응력 등이 있으나 기존의 국내ㆍ외 설계기준에서는 이들을 모두 고려한 설계방법이 제시되지 않았다. 또한, 지반을 토사와 암반으로만 분류하여 중간특성을 가진 지반(IGM, Intermediate Geomaterials)에 대한 설계기준이 없어서 지지력 예측값이 다양하게 나타났다. 본 연구에서는 현장타설말뚝의 지지력에 관하여 하중전이 시험 결과를 이용해 기존 및 IGM 이론의 적용성을 비교 평가하였다. 연구 결과 기존의 주요 지지력 산정방법들은 실측치와 비교한 결과 지지력을 과소 평가하고 있었으며, IGM 이론의 경우 지지력 예측결과가 실측치와 잘 일치하고 있음을 보였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권2호
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• pp.51-70
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• 1995

초고층 건물의 기초는 지반의 지지력, 경제성, 시공성 등이 고려되어 먼저 그 형태가 결정되게 된다. 이 논문에서 고려된 빌딩에서의 깊은 기초의 적용은 심도90~l00m까지 암반의 충분한 지내력이 확보되고 있지 않은데 기인한 것이다. 지반의 지지력이 전반적으로 그다지 크지 않으면서 상부 구조물이 어느 특정기등에 상당한 축력을 미치게 되는 경우 이곳에는 상대적으로 많은 침하가 예상되게 된다. 이러한 경우 전면기초(MAT기초)로 처리하면 지반에 미치는 큰 응력을 주위 지반으로 분산시켜 경제적이며 바람직한 설계가 가능하여 진다. 이때 약한 부분의 지반은 전면기초를 통하여 지지력의 여유가 있는 지반과 연결되게 되므로 전면기초가 이와 같은 휨모멘트나 전단력등을 전달할 수 있도록 설계된다면 기초의 부등침하를 방지할 수 있게되어 상부 구조물을 부등침하로 부터 안전하게 보존할 수 있게 된다. 본 논문은 이와같이 실제 계획, 설계중인 초고층 건물의 순수전면기초 해석 및 설계로서 일반 실무에도 연결될 수 있는 설계기법과 하중이 지반의 지내력을 초과하는 경우 응력의 재분배를 고려한 모델링 기법을 소개하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.89-100
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• 2007

본 연구에서는 건조 고결층이 형성된 준설 매립 지반의 지반 개량 및 보강을 위한 시공 초기 단계에서 지반의 안정성과 장비의 주행성 평가 시 고려되는 지지력 산정과 관련하여 다양한 실내 및 현장 시험을 수행하였다. 지반조사를 통해 기본물성 특성을 파악하였고 현장 베인 시험 및 일축압축 직접전단시험을 통하여 지반의 깊이별 강도분포와 고결층의 강도 특성 및 응력-변형률 거동을 살펴보았다. 또한 지반의 지지력 평가와 하중-침하 곡선 및 파괴형태를 파악하기 위하여 평판재하시험을 수행하였다. 기존의 2층 지반 지지력 산정 기법을 이용하여 지지력을 산정하였으며 이를 평판재하시험 결과와 비교하여 지지력 산정 기법의 적용 방법에 대하여 논의해 보았다.

• Computers and Concrete
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• 제32권2호
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• pp.217-232
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• 2023

Numerous studies have been performed on the behavior of pile foundations in cold regions. This study first attempted to employ artificial neural networks (ANN) to predict pile-bearing capacity focusing on pile data recorded primarily on cold regions. As the ANN technique has disadvantages such as finding global minima or slower convergence rates, this study in the second phase deals with the development of an ANN-based predictive model improved with an Elephant herding optimizer (EHO), Dragonfly Algorithm (DA), Genetic Algorithm (GA), and Evolution Strategy (ES) methods for predicting the piles' bearing capacity. The network inputs included the pile geometrical features, pile area (m²), pile length (m), internal friction angle along the pile body and pile tip (Ø°), and effective vertical stress. The MLP model pile's output was the ultimate bearing capacity. A sensitivity analysis was performed to determine the optimum parameters to select the best predictive model. A trial-and-error technique was also used to find the optimum network architecture and the number of hidden nodes. According to the results, there is a good consistency between the pile-bearing DA-MLP-predicted capacities and the measured bearing capacities. Based on the R2 and determination coefficient as 0.90364 and 0.8643 for testing and training datasets, respectively, it is suggested that the DA-MLP model can be effectively implemented with higher reliability, efficiency, and practicability to predict the bearing capacity of piles.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권4호
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• pp.33-42
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• 1990

정적관입저항 또는 선단지지말뚝의 선단지지력을 해석함에 있어서는 유효수직응력이 기준음력으로 사용되어 왔다. 그러나 정적관입저항은 유효수직응력보다 원위치 유효수평응력에 관계된다는 것이 많은 실험연구결과로부터 보고 되었다. 이와같은 문제점을 규명하기 위하여 기 보고된 실험결과를 다시 분석하였으며 실험실에서의 관입시험이 실시되었다. 연구결과 정적관입저항은 유효수직 응력과 유효수평응력 모두에 영향을 받는 것으로 나타나고 있으며 해석시에는 평균주응력이 기준응력으로 사용되어야 함을 결론 지을 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.21-30
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• 2011

콘크리트 포장의 다웰바는 교통하중을 줄눈 넘어 인접한 슬래브로 전달하는 하중전달장치이다. 현재 국내에서 사용되는 다웰바는 원형봉강으로 교통하중과 환경하중으로 인해 반복적으로 발생하는 전단응력과 휨응력에 대해 높은 내구성을 갖고 있다. 그러나, 강재 다웰바는 장기간 공용시 줄눈틈, 포장 하부 등으로 침투한 수분으로 인해 부식이 발생한다. 특히, 겨울철에 사용되는 제설용 염수와 접촉할 경우 부식은 급격히 진행된다. 다웰바에 부식이 발생하면 부피가 증가하여 줄눈의 거동을 방해하며 유효단면적의 감소로 하중전달효과가 떨어질 수 있다. 이와 함께 지속적인 원자재 가격의 상승으로 강재 다웰바의 가격 경쟁력이 크게 낮아지고 있다. 이러한 강재 다웰바의 문제점은 새로운 재료를 사용한 대체 다웰바의 개발로 이어지고 있다. 본 연구에서는 높은 인장강도, 높은 내부식성을 갖춘 FRP(fiber reinforced plastic)를 튜브 형태로 제작하고 그 속을 고강도 무수축 모르타르로 충진한 FRP 튜브 다웰바에 대한 역학적 두께 설계를 실시하였다. 역학적 두께 설계의 기준으로 다웰바와 콘크리트 면 사이에 발생하는 지압응력을 사용하였다. 지압응력의 산정을 위하여 다웰바에 전달되는 교통하중을 이론식과 유한요소해석을 통해 산출하고 실내시험을 통해 FRP 튜브 다웰바의 물성을 측정하였다. 그 결과, 직경 32mm, 40mm FRP 튜브 다웰바 모두 지압응력 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 국내 콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 하부에 강성이 큰 린 콘크리트층을 사용하기 때문에 다웰바에 전달되는 교통하중이 적고 이로 인해 지압응력도 낮아져 상대적으로 적은 직경의 FRP 튜브 다웰바의 사용이 가능한 것으로 판단된다.