• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.913-922
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• 2009

Fourteen model pile load tests using a calibration chamber and instrumented model pile were preformed to investigate the variation of the behaviors of driven piles in sands with soil and lateral cyclic loading conditions. Results of the model tests showed that the first loading cycle generated more than 70% of the pile head rotation developed for 50 lateral loading cycles. Lateral cyclic loading also made an increase of the ultimate lateral load capacity of piles for $K_0$=0.4 and an decrease for $K_0$ higher than 0.4. Higher portion of the increase or decrease in the ultimate lateral load capacity by lateral cyclic loading was generated for the first loading cycle due to densification of loosening of the soil around the pile by lateral cyclic loading. It was also observed that a two-way cyclic loading caused higher ultimate lateral load capacity of driven piles than a one-way cyclic loading. When the pile was in the ultimate state, the maximum bending moment developed in the pile increased with increasing $K_0$ value of soil and was insensitive to the magnitude and number of lateral cyclic loading.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권5호
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• pp.481-489
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• 2023

Drained cyclic triaxial tests were conducted on a saturated sand to examine its deformation characteristics under either axial or lateral cyclic loading condition. To apply lateral cyclic loading, the cell pressure was cycled while maintaining a constant vertical stress. The strain accumulations and flow direction in the soil were presented and discussed considering various initial stress ratios (η₀), cyclic stress amplitudes and cyclic stress paths. The results indicate that axial strain accumulation shows an exponential increase with the maximum stress ratio (η^max). The initial deviatoric stress has comparable effects with lateral cyclic stress amplitude on the accumulated axial strain. In contrast, the accumulated volumetric strain is directly proportional to the lateral cyclic stress amplitude but not much affected by η₀ values. Due to the anisotropy of the soil, the accumulated axial and lateral bulging strains are greater in lateral cyclic loading when compared to axial cyclic loading even though η^max is the same. It is also found that η^max affects soil's lateral deformation and increasing the ratio could change the lateral deformation from contraction to bulging. The flow direction depends on η^max in the sand under lateral cyclic loading, regardless of η₀ values and the cyclic stress amplitudes, and a large η^max could lead to great deviatoric strain but a little volumetric strain accumulation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.63-73
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• 2011

반복수평하중을 받는 말뚝의 거동은 반복하중의 크기와 재하횟수 뿐만 아니라 반복하중의 재하방법(한방향 또는 양방향 재하)에도 영향을 받는다. 본 연구에서는 반복수평하중의 재하방법이 모래지반에 타입된 항타말뚝의 거동에 미치는 영향을 조사하기 위해서 가압토조를 이용한 모형말뚝재하시험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 반복수평하중을 한방향으로 받는 말뚝의 누적 영구수평변위는 최초 재하방향과 같은 방향으로 발생하지만, 반복하중을 양방향으로 받는 말뚝의 영구수평변위는 최초 재하방향과 반대 방향으로 발생하였다. 그리고 이와 같은 반복하중의 재하방법에 따른 말뚝 영구수평변위의 변화로 인해 한방향 반복재하는 말뚝의 반복극한수평지지력을 감소시키고 양방향 반복 재하는 말뚝의 반복극한수평지지력을 증가시켰으며, 수평하중의 반복재하횟수가 많아질수록 하중의 재하방법에 따른 말뚝의 반복극한수평지지력 차이는 더욱 확대되었다. 또한 반복수평하중의 재하방법에 따른 말뚝 주변지반의 다짐도 차이로 인해 수평하중이 반복재하되는 동안 말뚝에 발생하는 최대 휨모멘트는 반복하중이 양방향보다 한방향으로 재하되는 경우에 더 크게 나타났다. 그러나 극한상태에서 말뚝에 발생한 최대 휨모멘트는 반복하중이 한방향보다 양방향으로 재하된 경우에 그리고 반복재하를 받은 경우보다 그렇지 않은 경우에 더 큰 것으로 조사되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권5호
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• pp.463-469
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• 2018

In offshore engineering, lateral cyclic loading may induce excessive lateral movement and bending strain in pile foundations. Previous studies mainly focused on deformation mechanisms of single piles due to lateral cyclic loading. In this paper, centrifuge model tests were conducted to investigate the response of a $2{\times}2$ pile group due to lateral cyclic loading in clay. After applying each loading-unloading cycle, the pile group cannot move back to its original location. It implies that residual movement and bending strain are induced in the pile group. This is because cyclic loading induces plastic deformation in the soil surrounding the piles. As the cyclic load increases from 62.5 to 375 kN, the ratio of the residual to the maximum pile head movements varies from 0.30 to 0.84. Moreover, the ratio of the residual to the maximum bending strains induced in the piles is in a range of 0.23 to 0.82. The bending strain induced in the front pile is up to 3.2 times as large as that in the rear pile. Thus, much more protection measures should be applied to the front piles to ensure the serviceability and safety of pile foundations.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권1호
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• pp.21-34
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• 2023

In order to analyze the effect of the cyclic lateral loading on the response of a pile-soil system, a full-scale single steel pile was subjected to one-way cyclic loading. The test pile was driven into a bi-layered soil consisting of a normally consolidated saturated clay overlying a silty sandy layer, the site being submerged by water up to one meter above the mudline in order to reproduce the conditions of an offshore pile foundation. The aim of this paper is to present the main results of interpretation of the cyclic lateral tests in terms of pile deflections, bending moment, and cyclic P-Y curves. From these latter an absolute secant reaction modulus E_AS,N was derived and a simple calculation model of the test single pile is proposed based on this modulus. Two applications of the proposed model are carried out, one with a 2D finite element modelling, and the second with a load transfer curves-based method.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.81-84
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• 2008

The purposes of this study are to verify a reasonable model of material characteristic and to propose a rational model of reinforcement characteristic considering monotonic and cyclic loading about manufactured reinforcing steel in Korea. Longitudinal reinforcements of the plastic hinge region were behaved tensile deformation and compressional deformation by direction of lateral loading. However Confinement steels were behaved only tensile deformation by lateral loading. Transverse steels were laid the state of tension in the lateral loading of time, and they were laid state that stress is zero when it was removed lateral load. The tests for cyclic tension loading were performed for test variable as yield strength and reinforcement bar sizes. It was estimated that the total strain energy per unit volume was 74 $MJ/m^3$. The modified ultimate concrete compression strain model was proposed based on experimental study of cyclic tension test for manufactured reinforcing steel in Korea.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권4호
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• pp.745-765
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• 2015

A nonlinear Finite Element (FE) algorithm is proposed to analyze the Reinforced Concrete (RC) columns subjected to Cyclic Loading (CL), Cyclic Oriented Lateral Force and Axial Loading (COLFAL), Monotonic Loading (ML) or Oriented Pushover Force and Axial Loading (OPFAL) in any direction. In the proposed algorithm, the following parameters are considered: uniaxial behavior of concrete and steel elements, the pseudo-plastic hinge produced in the critical sections, and global behavior of RC columns. In the proposed numerical simulation, the column is discretized into two Macro-Elements (ME) located between the pseudo-plastic hinges at critical sections and the inflection point. The critical sections are discretized into Fixed Rectangular Finite Elements (FRFE) in general cases of CL, COLFAL or ML and are discretized into Variable Oblique Finite Elements (VOFE) in the particular cases of ML or OPFAL. For pushover particular case, a fairly fast converging and properly accurate nonlinear simulation method is proposed to assess the behavior of RC columns. The proposed algorithm has been validated by the results of tests carried out on full-scale RC columns.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.47-63
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• 2015

본 연구에서는 풍화토에 근입된 현장타설말뚝을 대상으로 수평 반복하중에 대한 말뚝-지반의 상호거동을 파악하기 위하여 현장타설말뚝 재하시험 및 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 현장재하시험은 국내에 널리 분포하고 있는 풍화토 지반에 근입된 현장타설말뚝을 재하시험 대상으로 하였다. 반복하중의 방향을 달리하여 일방향과 양방향으로 반복하중을 재하 하였으며, 반복하중의 방향에 따른 시험말뚝의 수평변위 및 휨모멘트를 분석하였다. 또한, 지반 물성이 말뚝-지반의 상호거동에 미치는 영향과 반복하중의 횟수, 방향 등, 하중특성 인자들의 영향 정도를 살펴보기 위하여 3차원 유한요소 모델링 및 해석을 수행하였으며, 국내 외에서 수행된 현장재하시험의 사례들 및 기존에 제안된 경험적 반복하중 p-y 곡선 함수들과 비교 분석함으로서 3차원 유한요소 모델링의 타당성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석 결과, 풍화토에 근입된 현장타설말뚝에 작용하는 반복하중의 방향성을 고려할 수 있는 쌍곡선 형태의 p-y 곡선 함수식을 제안하였다. 또한 쌍곡선 형태의 정적하중 p-y 곡선 함수식에 반복하중에 의한 지반반력계수와 지반의 극한저항력의 감소 효과를 동시에 고려할 수 있는 감소계수를 도출하여, 말뚝의 변위와 지반의 극한 저항력의 관계를 하나의 함수식으로 표현하였다. 사질토에 근입된 말뚝의 반복하중 재하시험 사례들을 이용하여 결과를 비교 분석한 결과, 제안된 p-y 곡선 함수는 현장 실측치와 비교적 잘 일치하였으며, 기존의 경험적 반복하중 p-y 곡선 함수보다 말뚝-지반의 수평거동 특성을 더 적절히 예측함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.63-73
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• 2010

해상풍력발전기의 기초로 사용되는 단말뚝은 풍력과 파랑하중에 의해 큰 크기의 반복수평하중을 받는다. 본 연구에서는 모래지반에서 반복수평하중을 받는 항타말뚝의 거동 특성을 조사하기 위해서 가압토조와 길이가 다른 3개의 모형말뚝을 이용해서 모형말뚝재하시험을 수행하였다. 실험결과에 따르면 하중의 최초 재하는 그 이후에 가해지는 반복재하보다 말뚝의 수평변위를 크게 발생시키고, 반복하중의 재하횟수가 증가함에 따라 1회 재하로 인해 발생하는 말뚝의 수평변위량은 감소하는 것으로 나타났다. 하중의 한방향 반복재하는 말뚝의 영구수평변위를 재하방향으로 증가시킨 반면, 양방향 반복재하는 최초 재하방향과 반대방향으로 말뚝의 영구수평변위를 증가시켰다. 그리고 반복 하중으로 인한 말뚝의 영구수평변위는 지반의 상대밀도가 감소하거나 말뚝에 가해지는 반복하중의 크기가 커질수록 급격히 증가하였고, 지반의 토압계수나 말뚝의 근입길이 변화에는 크게 영향을 받지 않았다. 또한 모형실험의 결과에 근거해서 하중이 한방향으로 반복재하될 때 말뚝의 영구수평변위와 영구회전각을 예측할 수 있는 산정식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.637-644
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• 2021

대부분 동적 성능 평가는 반복 가력 실험을 수행함으로써 구조물의 동적 응답을 평가할 수 있다. 일반적으로 강재는 재하속도 의존성 재료로 알려져 있으며 기둥 부재의 횡방향인 수평방향 가력 시 기둥 부재의 축력인 수직하중이 작용하면 부재의 응답에 영향을 미친다. 하지만, 강재 기둥 구조물의 실험 시 수평 및 수직하중을 동시에 제어하는 것이 어려워 관련 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기둥 부재를 ATS Compensator와 FLB 시스템을 이용하여 수평 및 수직하중을 고속으로 제어하였다. 실험은 H-형 구조용 압연강재인 SS275을 이용하여 수직 하중을 제어하면서 여러 속도로 단조 및 반복 가력 실험을 수행하고 부재의 항복 하중을 비교하였다. 또한, 유한요소해석 시 재하속도에 따라 새로운 항복 응력을 제안하고 수치해석을 통해 비교하였다.