• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.853-861
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• 2015

본 연구에서는 수치해석을 이용한 piled raft 기초의 복합적인 거동평가를 위해 축대칭 조건 및 경계면 요소를 적용한 유한차분해석 모델링 방법이 합리적인지 검증하였다. 이를 위해 실내모형실험 결과와 수치해석 결과를 비교 분석하여 piled raft 기초의 모델링 방법의 적합성을 평가하였다. 그리고 실제 현장조건을 고려한 기초 매개변수에 대한 민감도분석을 수행하여 raft의 하중분담율을 분석하였다. 연구 결과, 실내모형실험과 수치해석 결과에서 지지력-수직변위의 상관관계가 동일한 경향을 보였으며, piled raft 기초의 극한지지력과 raft의 하중분담율이 비교적 유사하게 산정되었다. 그리고 민감도분석을 통해 raft의 하중분담율은 약 33%~52% 사이에서 산정되어, 기존 연구 결과와 유사함을 확인하였다. 따라서 piled raft 기초는 축대칭 조건 및 경계면 요소를 이용하여 효과적으로 모델링될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권11호
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• pp.33-40
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• 2012

말뚝과 raft의 하중 분담 효과를 고려한 Piled Raft 기초의 설계는, 말뚝의 지지력만을 고려하여 설계하는 기존의 말뚝기초 설계 방식에 비해 경제적인 설계를 가능하게 해준다. 일반적으로 Piled Raft 기초 거동의 해석 및 설계는, 해석의 복잡성으로 인해 주로 컴퓨터를 이용한 수치 해석을 이용하고 있으며, 하중 분담 효과에 대한 해석 또한 개별적 상황에 따른 수치해석의 결과로 이루어진다. 본 연구에서는 기초 요소의 하중-침하 특성을 고려하여 Piled Raft 기초에서의 수직하중에 대한 raft와 말뚝의 하중 분담 효과를 평가할 수 있는 모델을 제안하고자 하였다. 기초의 비선형적 거동을 고려하여 말뚝과 raft의 거동을 각각 쌍곡선(hyperbolic curve) 형태의 정규화된 하중-침하 곡선(normalized load-settlement curve)으로 표현하고, 이를 통해 기초의 침하에 따른 말뚝과 raft의 하중 분담 정도를 평가할 수 있는 모델을 제시하였다. 또한 제시한 모델의 적용성을 평가하기 위하여 Piled Raft 기초에 대한 원심모형실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 제시한 모델과 원심모형실험 결과로부터 나타난 침하에 따른 하중 분담률의 변화 양상이 전체적으로 유사한 형태를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.35-46
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• 2016

본 연구에서는 지반조건에 따른 실제 piled raft 기초의 거동을 실규모 시험을 통해 분석하기가 어려운 점을 감안하여 수치해석을 이용한 민감도분석을 수행하고자 하였다. 수치해석에 사용한 프로그램은 유한차분법 기반의 FLAC 3D이다. 말뚝의 수치해석 모델링은 FLAC의 구조요소 중 하나인 말뚝요소를 사용하여 모델링하였고, 지반과 래프트는 연속체 요소를 이용하여 모사하였다. 말뚝의 배열은 $3{\times}3$으로 고정하고 말뚝직경, 말뚝길이, 말뚝간격 그리고 지반조건을 민감도 매개변수로 선정하고 상관관계를 규명하였다. 그 결과, 말뚝직경이 크고 말뚝의 길이가 길수록, 그리고 말뚝의 간격이 넓을수록 piled raft 기초의 전체 지지력은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 지반조건에 따라 말뚝간격이 일정 간격 이상이 될 경우, piled raft 기초의 거동이 래프트만으로 지지되는 얕은기초와 유사한 거동을 보였다. 또한 지반조건이 좋아질수록, piled raft 기초의 전체 지지력은 증가함을 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.

• 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.

• Wind and Structures
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• 제21권6호
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• pp.641-656
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• 2015

Using large monopod bucket foundations as an alternative to monopiles for offshore wind turbines offers the potential for large cost savings compared to typical piled foundations. In this paper, numerical simulations are carried out to assess the risk of structural buckling during installation of large-diameter bucket foundations. Since shell structures are generally sensitive to initially imperfect geometries, eigenmode-affine imperfections are introduced in a nonlinear finite-element analysis. The influence of modelling the real lid structure compared to classic boundary conditions is investigated. The effects of including soil restraint and soil-structure interaction on the buckling analysis are also addressed.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.67-72
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• 2012

본 연구에서는 사질지반에서 말뚝전면기초와 전면기초와의 거동을 유한요소해석을 이용하여 비교하였다. 25개의 시추공의 표준관입시험의 결과를 이용하여 구한 토질정수를 유한요소해석에 사용하였다. 말뚝을 사용하지 않은 전면기초의 경우 $8m{\times}8m$ and $15m{\times}15m$의 크기의 정규화된 침하계수는 각각 1.02~1.15 and 0.64~0.81의 범위로 나타났다. 전면기초의 두께는 부등침하와 휨모멘트에 영향을 미치고 하중분담과 최대침하에는 큰 영향이 없었다. 말뚝의 간격은 최대침하와 부등침하, 휨모멘트에, 말뚝의 하중분담에 영향을 받고 반면에 부등침하와 휨모멘트는 말뚝의 길이에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권5호
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• pp.829-853
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• 2015

This is an experimental study to investigate the behaviour of piled raft system in different types of sandy soil. A small scale "prototype" model was tested in a sand box with load applied to the foundation through a compression jack and measured by means of load cell. The settlement was measured at the raft by means of dial gauges, three strain gauges were attached on piles to measure the strains and calculate the load carried by each pile in the group. Nine configurations of group ($1{\times}2$, $1{\times}3$, $1{\times}4$, $2{\times}2$, $2{\times}3$, $2{\times}4$, $3{\times}3$, $3{\times}4$ and $4{\times}4$) were tested in the laboratory as a free standing pile group (the raft not in contact with the soil) and as a piled raft (the raft in contact with the soil), in addition to tests for raft (unpiled) with different sizes. It is found that when the number of piles within the group is small (less than 4), there is no evident contribution of the raft to the load carrying capacity. The failure load for a piled raft consisting of 9 piles is approximately 100% greater than free standing pile group containing the same number of piles. This difference increases to about 4 times for 16 pile group. The piles work as settlement reducers effectively when the number of piles is greater than 6 than when the number of piles is less than 6. The settlement can be increased by about 8 times in ($1{\times}2$) free standing pile group compared to the piled raft of the same size. The effect of piled raft in reducing the settlement vanishes when the number of piles exceeds 6.

• Geomechanics and Engineering
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• 제5권1호
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• pp.17-36
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• 2013

Settlement of the piled raft can be estimated even after years of completing the construction of any structure over the foundation. This study is devoted to carry out numerical analysis by the finite element method of the consolidation settlement of piled rafts over clayey soils and detecting the dissipation of excess pore water pressure and its effect on bearing capacity of piled raft foundations. The ABAQUS computer program is used as a finite element tool and the soil is represented by the modified Drucker-Prager/cap model. Five different configurations of pile groups are simulated in the finite element analysis. It was found that the settlement beneath the piled raft foundation resulted from the dissipation of excess pore water pressure considerably affects the final settlement of the foundation, and enough attention should be paid to settlement variation with time. The settlement behavior of unpiled raft shows bowl shaped settlement profile with maximum at the center. The degree of curvature of the raft under vertical load increases with the decrease of the raft thickness. For the same vertical load, the differential settlement of raft of ($10{\times}10m$) size decreases by more than 90% when the raft thickness increased from 0.75 m to 1.5 m. The average load carried by piles depends on the number of piles in the group. The groups of ($2{\times}1$, $3{\times}1$, $2{\times}2$, $3{\times}2$, and $3{\times}3$) piles were found to carry about 24%, 32%, 42%, 58%, and 79% of the total vertical load. The distribution of load between piles becomes more uniform with the increase of raft thickness.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권8호
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• pp.43-53
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• 2012

말뚝지지 전면기초는 무리말뚝 기초뿐만 아니라 전면기초까지도 연직력에 대하여 효과적으로 저항하기 때문에 지지력의 증가, 부등침하의 감소, 전체 침하량 억제 등의 장점이 있어 경제적인 기초형식으로 간주될 수 있다. 그러나 실제 말뚝지지 전면기초의 설계 및 설계 기준에 있어 전면기초의 지지력을 고려하고 있지 않기 때문에 전면 기초에 의한 지지력 증가 및 침하량 억제 효과는 고려되지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동특성을 분석하고 전면기초에 의한 지지력 증대효과를 정량화하기 위하여 원심모형시험을 수행하였다. 이를 위해 말뚝지지 전면기초, 무리말뚝기초, 전면기초, 단독 말뚝기초 등 각 기초형식에 대해 별도의 실험을 수행하였으며, 말뚝지지 전면기초의 지지력 특성 변화를 분석하고 다른 기초형식의 지지력 특성변화 분석 결과와 비교하였다.