• Smart Structures and Systems
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• 제25권6호
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• pp.765-778
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• 2020

The present study intends to find a proper solution for the estimation of the physical behaviors of enlarged piles through a combination of small-scale laboratory tests and a hybrid computational predictive intelligence process. In the first step, experimental program is completed considering various critical influential factors. The results of the best multilayer perceptron (MLP)-based predictive network was implemented through three mathematical-based solutions of dragonfly algorithm (DA), whale optimization algorithm (WOA), and ant lion optimization (ALO). Three proposed models, after convergence analysis, suggested excellent performance. These analyses varied based on neurons number (e.g., in the basis MLP hidden layer) and of course, the level of its complexity. The training R² results of the best hybrid structure of DA-MLP, WOA-MLP, and ALO-MLP were 0.996, 0.996, and 0.998 where the testing R² was 0.995, 0.985, and 0.998, respectively. Similarly, the training RMSE of 0.046, 0.051, and 0.034 were obtained for the training and testing datasets of DA-MLP, WOA-MLP, and ALO-MLP techniques, while the testing RMSE of 0.088, 0.053, and 0.053, respectively. This obtained result demonstrates the excellent prediction from the optimized structure of the proposed models if only population sensitivity analysis performs. Indeed, the ALO-MLP was slightly better than WOA-MLP and DA-MLP methods.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.427-436
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• 2009

해양에서는 횡방향 하중에 의해 구조물 기초의 설계가 좌우되기 때문에 이 연구에서는 기존의 말뚝 기초 공법보다 횡방향 지지력이 크고 시공성능이 우수한 새로운 형식의 말뚝 기초 공법을 제안하였다. 제안한 기초에 대한 성능을 평가하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 기존 항만 현장 조건에 대입하여 설계를 수행하여 시공 특성과 재료비 감소 효과를 통한 경제성 평가를 수행하였다. 연구에서 강관말뚝에 비해 횡방향 지지력의 증가를 확인하였으며, 기존 공법과 비교하여 공사비용은 62~80%정도로 평가되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-9
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• 2010

말뚝 상부에서 수평력 대부분을 저항한다는 매커니즘을 활용하여, 횡방향 하중이 대부분인 항만 및 해양구조물에 효율적으로 적용할 수 있는 새로운 말뚝 형식을 고안하였다. 이번 연구에서는 버켓 기초식 보강기법, 팽이 기초식 보강기법, 그라우팅식 보강기법 등 3가지 형태의 보강기법을 활용한 상부 확대형 횡방향 지지 증대 말뚝에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통해 지반의 종류를 비롯하여, 각 보강 기법의 종류, 말뚝의 종류 및 길이, 지반의 심도 등 다양한 변수가 말뚝의 횡방향 지지 거동에 미치는 영향을 검토하였다. 해석 결과, 버켓 기초를 활용한 경우 팽이기초나 그라우팅 기법 등 전반적으로 다른 보강기법을 활용한 경우에 비해 횡방향 지지력 효율이 상대적으로 가장 뛰어난 것으로 나타난다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.23-37
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• 2007

매입공법으로 시공되는 PHC 말뚝의 선단지지력 증진 방안으로서 선단에 선단확장판을 설치하여 선단 확장을 통해 선단지지력을 증가시키는 개념(일명 Ext-PHC 말뚝)이 개발되어 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 Ext-PHC 말뚝의 선단지지력 증가 효과를 확인하고 현장 적용성 검토의 일환으로 직경 400mm 말뚝에 대한 현장재하시험을 실시하였으며 검증된 유한요소해석 모델을 이용하여 다양한 조건에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 현장재하시험 결과를 분석한 결과 Ext-PHC 말뚝의 선단지지력은 PHC 말뚝 대비 약 $40{\sim}50%$ 증가되는 것으로 나타났으며 다양한 변수에 대한 매개변수 결과에서는 선단 지지층의 역학적 특성과 말뚝 길이에 따라 일반 PHC 대비 선단지지력 증가비는 $1.2{\sim}1.4$ 정도를 보이는 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과에 근거할 때 본 연구에서 고려한 시공조건에 있어 Ext-PHC 말뚝을 적용함으로써 일반 PHC 말뚝의 선단지지력 증진 효과를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권4호
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• pp.389-397
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• 2021

Pile foundation is a typical form of bridge foundation and viaduct, and large-diameter rock-socketed piles are typically adopted in bridges with long span or high piers. To investigate the effect of a mountain slope with a deep overburden layer on the bearing characteristics of large-diameter rock-socketed piles, four centrifuge model tests of single piles on different slopes (0°, 15°, 30° and 45°) were carried out to investigate the effect of slope on the bearing characteristics of piles. In addition, three pile group tests with different slope (0°, 30° and 45°) were also performed to explore the effect of slope on the bearing characteristics of the pile group. The results of the single pile tests indicate that the slope with a deep overburden layer not only accelerates the drag force of the pile with the increasing slope, but also causes the bending moment to move down owing to the increase in the unsymmetrical pressure around the pile. As the slope increases from 0° to 45°, the drag force of the pile is significantly enlarged and the axial force of the pile reduces to beyond 12%. The position of the maximum bending moment of the pile shifts downward, while the magnitude becomes larger. Meanwhile, the slope results in the reduction in the shaft resistance of the pile, and the maximum value at the front side of the pile is 3.98% less than at its rear side at a 45° slope. The load-sharing ratio of the tip resistance of the pile is increased from 5.49% to 12.02%. The results of the pile group tests show that the increase in the slope enhances the uneven distribution of the pile top reaction and yields a larger bending moment and different settlements on the pile cap, which might cause safety issues to bridge structures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.19-29
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• 2012

일반마이크로파일의 저항성능을 개선시키기 위해 최근에 토목섬유을 활용한 팩마이크로파일이 개발되었다. 팩마이크로파일은 일반마이크로파일의 강봉이나 강관을 토목섬유팩으로 감싸고 주입재와 주입압을 토목섬유팩 내부에 가하여 제작한다. 이 주입압에 의하여 천공 직경이 크게 확대된다. 동일한 한 지반 속에 설치된 세 개의 마이크로파일을 대상으로 일련의 말뚝인발시험을 실시하였다. 세 말뚝 중 두 개는 팩마이크로파일였고 나머지 하나는 강봉을 사용한 일반마이크로파일이였다. 토목섬유팩에 적용된 주입압에 의하여 팩마이크로파일의 경우 천공직경이 152mm에서 220mm으로 확대되었다. 마이크로파일의 주면에서 발달하는 단위주면마찰력은 말뚝두부의 인발변위량의 증가와 함께 서서히 증가하여 한계상태에 도달한 한계변위량에서 수렴치에 도달한다. 팩마이크로파일의 인발저항력은 일반마이크로파일의 인발저항력보다 크게 나타난다. 이와 같은 팩마이크로파일의 인발저항력을 증대시킬 수 있는 원인으로는 크게 두 가지를 생각할 수 있다; 첫째는 마이크로파일에 설치한 토목섬유팩내 주입압으로 마이크로파일의 단면적을 증대시키므로 말뚝주면의 마찰저항면적을 증대시킬 수 있기 때문이고, 둘째는 마이크로파일의 단면이 확대될 때 확대되는 부분의 체적만큼의 토사가 주변지반을 압축시켜 말뚝과 지반 사이의 마찰저항력을 증대시킬 수 있기 때문이다. 이 압축효과는 지표면 부근 보다 깊은 지층에서 크게 나타났다. 말뚝 주면에서 발휘되는 단위주면마찰력은 말뚝의 직경이 작은 경우가 더 크게 발휘된다. 즉 마이크로파일의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력은 대구경 현장타설말뚝의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력보다 크게 나타난다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.249-257
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• 2017

본 연구는 PHC말뚝의 단점을 보강한 기능성 말뚝을 개발함으로서 보다 경제적이고 합리적인 말뚝의 현장 적용에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 개발된 CFP말뚝은 링형 합성 전단연결재를 배치하고 PHC말뚝 중공부에 콘크리트를 속채움함으로써 말뚝 단면 확대를 통한 압축응력을 증대시키고, PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)과 말뚝 중공부의 보강철근(H19-8ea)을 배치함으로서 전단과 휨 성능을 향상시켰다. 또한, 속채움 콘크리트와 PHC말뚝의 합성거동을 위해 링형 합성 전단연결재를 배치함과 동시에 PHC말뚝 내 보강철근(H13-8ea)을 연결재 내부에 배치함으로서 두 부재의 유격내에 콘크리트로 메우는 슬리브형 기계적 이음방법을 도입하였다. 링형 합성 전단연결재의 배치 간격 도출과 말뚝의 전단 및 휨 성능을 검증하고자 범용프로그램을 이용한 콘크리트 구조물의 비선형재료 모델로 유한요소해석을 수행하였다. 링형 합성 전단연결재를 배치하여 제작되는 CFP말뚝의 다양한 해석을 통해서 PHC 말뚝의 전단 및 휨 강성을 효과적으로 증대시킬 수 있음이 입증되어 건설현장에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.23-32
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• 2010

국내에서 사회간접자본에 대한 투자가 확대되면서 말뚝기초에 대한 수요가 급증하고 있으며, 시공현장에서는 시공성 및 내구성이 우수한 강관말뚝을 주로 사용하고 있다. 그러나 최근 전 세계적으로 강관말뚝 가격의 급등으로 인해 강관말뚝과 동일한 성능이면서 재료비를 경감시킬 수 있는 새로운 말뚝기초에 대한 연구가 요구되어 지고 있다. 본 연구에서는 수평력에 의한 모멘트가 작용하는 말뚝기초 상부에는 인장응력에 유리한 강관말뚝을 적용하고 연직응력만 부담하는 하부에는 강관말뚝에 비해 경제적인 PHC말뚝을 적용한 복합말뚝에 대한 적용성을 검토하기 위하여, 국내 현장의 교량기초에 실제 시공된 복합말뚝에 대해 하중 재하 및 전이시험을 실시하였다. 현장시험결과를 기존 이론식과 비교분석하였으며, 이중 p-y 비선형해석결과와 유사하게 나타냈다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.255-264
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• 2018

This paper introduces three distinctive means for the use of a 189-meter high damped structure ensuring safety against earthquake: 1. Realization of L-shaped elevational structural planning: The bottom and top of the tower have belt trusses and hat trusses respectively to restrain the bending deformation. Furthermore, large-capacity oil dampers (damping force 6,000 kN) are installed in the middle part of the tower to restrain the higher-mode deformation. 2. Realization of L-shaped planar structural planning: We devised a means of matching the centers of gravity and rigidity by adjusting planar rigidity. Moreover, viscous damping devices are located at the edges of the L-shaped plan, where torsional deformation tends to be amplified. We call this the "Damping Tail" system. 3. Composite foundation to equalize deformations under different loading conditions: We studied the vertical and horizontal deformations using sway-rocking and 3D FEM models including the ground, and applied multi-stage diameter-enlarged piles to the tower and a mat foundation to the podium to keep the foundations from torsional deformations and ensure structural safety.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.27-39
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• 2012

본 연구에서는 고성토사면 위에 시공된 교대가 강우 침투로 측방유동이 발생되었을 경우 이로 인한 교대의 상대변위를 파악하고 적절한 보강대책 및 설계기준을 제안하고자 한다. 먼저 성토사면의 정확한 수치해석을 위해 현장의 성토재인 화강풍화토를 채취하여 비배수 직접전단시험을 통해 함수비(포화도)변화에 따른 강도정수의 변화를 파악하고 표준관입시험 결과를 토대로 탄성계수와 포아송비 등의 지반정수를 산정하였다. 이후 유한요소법을 이용하여 강우 시 교대 교좌부의 측방유동, 말뚝기초의 부재력을 산정하였다. 산정 결과, 교대 교좌부의 측방변위는 8.98cm로 허용변위량 3.0cm보다 약 3배 정도 크게 산정되었다. 측방유동의 보강대책으로 보강토옹벽, 압성토, 말뚝 기초 자체보강(길이 5m 연장보강, 3열 보강, 3열 5m 연장보강) 등에 대해 검토하였다. 그 결과, 말뚝기초를 보강 (3열 5m 연장보강) 하였을 경우 측방유동으로 인한 교대 교좌부의 상대변위는 2.26cm로 허용변위량보다 적었다.