• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.637-652
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝에 인접한 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 터널로부터 말뚝선단의 횡방향 이격거리를 고려하여 분석하였다. 단독말뚝 및 간격 2.5d인 $5{\times}5$ 군말뚝을 고려하였다. 여기서 d는 말뚝의 직경을 의미한다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착(tunnelling-induced) 으로 인해 유발된 말뚝침하, 전단응력, 상대변위, 축력분포, 겉보기안전율 및 터널굴착 영향권을 고찰하였다. 말뚝이 터널굴착으로 인한 지반침하 영향권 내부에 존재할 경우 말뚝두부의 침하는 Greenfield 조건의 지표면 침하보다 최대 대략 111% 크게 산정되었고, 군말뚝의 경우 단독말뚝과 비교하여 말뚝침하가 크고 축력이 작게 나타났는데 이는 군말뚝내의 말뚝이 인접지반과 함께 블록(block)의 형태로 거동하는 것으로 분석되었다. 또한 말뚝의 상부에서는 상향의 마찰 저항력이 발생하고 말뚝의 하부에서는 하향의 마찰 저항력이 발생하여 순수하게 터널굴착(tunnelling-induced)으로 인해 말뚝에는 인장력을 발생시켰다. 한편 말뚝이 영향권 외부에 존재할 경우 말뚝에는 tunnelling-induced 압축력이 발생하였다. 수치해석을 통해 분석된 하중-침하 관계로부터 말뚝의 겉보기안전율을 계산한 결과 터널굴착 이전에 비해 대략 45% 감소된 것으로 나타났다. 따라서 이는 말뚝의 사용성에 심각한 문제를 유발시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 지반침하 영향권에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동을 심도 있게 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.49-58
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• 2010

흙의 입자 크기에 따른 지반-말뚝 시스템의 동적 거동 차이를 알아보기 위해, 단말뚝 및 군말뚝에 대한 1g 진동대모형 실험을 수행하였다. 지반 조성에 사용된 시료는 주문진 표준사와 호주산 세사이며, 흙의 입자 크기에 따른 영향을 알아보기 위해 다른 실험 조건은 동일하게 하였다. 단말뚝 실험 결과 말뚝의 횡방향 변위는 말뚝 직경의 1%인 탄성 영역 이내로 발생하였다. 단말뚝의 p-y 거동을 살펴보면 동일 변위에서 주문진 표준사 모형 지반의 지반 반력 값이 호주산 세사 모형 지반에서의 지반 반력보다 더 크게 나타났으며, 이는 주문진 표준사 모형 지반에서의 초기 탄성 강성이 더 크게 평가됨을 의미한다. 이러한 입자 크기에 따른 초기 지반 강성 차이는 공진주 실험 및 삼축압축실험을 통해서 확인하였다. 또한 외삽을 통해 단말뚝의 동적 p-y 중추 곡선을 산정한 결과 동적 p-y 중추곡선의 강성이 주문진 표준사 지반에서 호주산세사 지반보다 더 크게 산정되었다. 그러므로 사질토 지반에서 입자크기에 관계없이 동일한 p-y곡선을 적용하여 말뚝의 동적 거동을 예측하는 방법에 오류가 있을 수 있다. 군말뚝 실험에서는 단말뚝 실험과 같은 실험 조건에서 말뚝 직경의 1% 이상의 횡방향 변위가 발생하였으며, 모형 지반 종류와 상관없이 유사한 p-y 거동이 나타났다. 이는 변형율이 큰 비선형 영역에서는 주문진 표준사와 호주산 세사의 강성 차이가 크지 않기 때문이다. 이러한 일련의 단말뚝 및 군말뚝 실험 결과로 볼 때, 군효과를 평가하기 위해 단말뚝의 p-y 곡선에 단순히 p-승수(p-multiplier)를 곱하여 군효과를 고려하는 방법에 오류가 있을 수 있다고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.41-50
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• 2011

본 연구에서는 단독말뚝의 측면에서 시공되는 터널에 의한 말뚝의 거동에 대하여 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석을 통하여 터널-말뚝-지반의 상호거동에 대한 심도 있는 분석을 실시하였다. 수치해석을 통해 말뚝의 침하, 말뚝과 주변지반 사이의 상대변위, 전단응력 및 말뚝의 축력변화를 고찰하였다. 특히 터널굴착에 의한 전단응력의 전이과정에 대한 심도 있는 분석을 실시하였다. 터널굴착에 의한 말뚝과 인근지반에서의 상대변위 변화로 인하여 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 변하게 되는 것으로 나타났다. 터널 중심부의 상부에서는 하향의 전단응력이 발생하는 반면(Z/L=0.0-0.7~0.8), 그 하부에서는 (Z/L=0.7~0.8-1.0) 상향의 전단응력이 발생하여 말뚝에 압축력이 발생된다, 이때 Z는 임의의 심도, L은 말뚝의 길이다. 터널굴착이 종료된 후 말뚝에는 최대 $0.475P_a$의 압축력이 발생하였다, 이때 $P_a$는 말뚝의 설계지지력이다. 수치해석을 통해서 도출된 터널굴착이 말뚝 거동에 미치는 영향에 대해 상세히 고찰하였다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제2권4호
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• pp.397-411
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• 2009

The effect of soil-structure interaction on a simple single storeyed and two bay space frame resting on a pile group embedded in the cohesive soil (clay) with flexible cap is examined in this paper. For this purpose, a more rational approach is resorted to using the three dimensional finite element analysis with realistic assumptions. The members of the superstructure and substructure are descretized using 20 node isoparametric continuum elements while the interface between the soil and pile is modeled using 16 node isoparametric interface elements. Owing to viability in terms of computational resources and memory requirement, the approach of uncoupled analysis is generally preferred to coupled analysis of the system. However, an interactive analysis of the system is presented in this paper where the building frame and pile foundation are considered as a single compatible unit. This study is focused on the interaction between the pile cap and underlying soil. In the parametric study conducted using the coupled analysis, the effect of pile spacing in a pile group and configuration of the pile group is evaluated on the response of superstructure. The responses of the superstructure considered include the displacement at top of the frame and moments in the superstructure columns. The effect of soil-structure interaction is found to be quite significant for the type of foundation used in the study. The percentage variation in the values of displacement obtained using the coupled and uncoupled analysis is found in the range of 4-17 and that for the moment in the range of 3-10. A reasonable agreement is observed in the results obtained using either approach.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권2호
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• pp.87-101
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• 2020

The construction of combined pile-raft foundations is considered as the main option in designing foundations in high-rise buildings, especially in soils close to the ground surface which do not have sufficient bearing capacity to withstand building loads. This paper deals with the geotechnical report of the Northern Fereshteh area of Tabriz, Iran, and compares the characteristics of the single pile foundation with the two foundations of pile group and geogrid. Besides, we investigate the effects of five principal parameters including pile diameter and length, the number of geogrid layers, the depth of groundwater level, and pore water pressure on vertical consolidation settlement and pore water pressure changes over a year. This study assessed the mechanism of the failure of the soil under the foundation using numerical analysis as well. Numerical analysis was performed using the two-dimensional finite element PLAXIS software. The results of fifty-four models indicate that the diameter of the pile tip, either as a pile group or as a single pile, did not have a significant effect on the reduction of the consolidation settlement in the soil in the Northern Fereshteh Street region. The optimum length for the pile in the Northern Fereshteh area is 12 meters, which is economically feasible. In addition, the construction of four-layered ten-meter-long geogrids at intervals of 1 meter beneath the deep foundation had a significant preventive impact on the consolidation settlement in clayey soils.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.15-22
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• 2016

본 연구에서는 Strain wedge 해석모델을 이용하여 수평하중이 작용하는 단말뚝의 극한수평저항력 산정식을 제안하였다. 저항특성은 쐐기 후면부의 수평저항토압, 쐐기 측면부의 전단저항, 그리고 말뚝과 지반의 마찰저항으로 구분하였고, 이들의 합으로써 극한수평저항력을 산정하였다. 제안된 식을 기존의 쐐기 이론과 현장실험, 유한차분법과비교 분석하였다. 그 결과 제안식의 값이 기존의 쐐기 이론과 1.03%, 현장실험과는 0.40~3.32%, 유한차분법과는 6.02%의 차이를 보였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.722-729
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• 2004

The horizontal movement of sloping ground due to flow liquefaction has caused many pile foundations to fail, especially those in ports and harbor structures. In this study, a virtual case is assumed in which flow liquefaction is induced by earthquake loads in a fully saturated infinite sand slope with a single pile installation. Under the assumption that the movement of liquefied ground is viscous fluid flow, the influence of ground movement due to flow liquefaction on the pile behavior was analyzed. Since the liquefied soil is assumed as a viscous fluid, its viscosity must be evaluated, and the viscosity was estimated by the dropping ball method ,md the pulling bar method. Finally, the influence of the flow of liquefied soil on a single pile installed in an infinite slope was analyzed by a numerical method.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권5호
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• pp.547-567
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• 2015

This study investigates the behavior of group of tapered and cylindrical piles. The bearing capacities of groups of tapered and cylindrical piles are computed and compared. Modeling of group of piles in this study is conducted in sand using three-dimensional finite element software. For this purpose, total bearing capacity of each group is firstly calculated using the load-displacement curve under specific load and common techniques. Then, the model of group of piles is reloaded under this calculated capacity to find group settlements, stress states on the lateral surfaces of group block, efficiency of group and etc. In order to calculate the efficiency of each group, single tapered and cylindrical piles are modeled separately. Comparison for both tapered and cylindrical group of piles with same volume is conducted and a relation to predict tapered pile group efficiency is developed. A parametric study is also performed by changing parameters such as tapered angle, angle of internal friction of sand, dilatancy angle of soil and coefficient of lateral earth pressure to find their influences on single pile and pile group behavior.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제5권1호
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• pp.35-46
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• 1989

사질토에 있어서의 말뚝지지력을 해석하기 위하여 아세톤 고형, 수지충진기법을 사용한 모형말뚝 실험을 하여 흙의 변형을 조사하였다. 이 결과로부터 새로운 변형형태가 가정되었으며, 구형공동확장이론을 적용하여 새로운 해석법을 제시하였다. 새로운 해석법에 의한 말뚝지지력은 극한 구형공동확장압력과 지지력 상관계수로 표시된다. 본 해석법의 결과는 공동확장이론을 근거로 한 타 해석법과 비교되었다. 비교 결과, 본 해석법은 공동확장이론에 의한 말뚝지지력 해석의 결점으로 지적되는 실제보다 높은 지지력을 주는 문제점을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.39-46
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• 2010

본 연구에서는 Strain Wedge 해석모델을 이용하여 수평하중이 작용하는 단독말뚝의 수평저항력 산출식을 제시하였고, 이를 모형실험, 현장 실험의 결과와 기존의 문헌에서 제시된 수평저항력 산정식과 비교 분석하였다. 그 결과 모형 실험의 시험 결과보다 조금 작게 나타났고, 현장 재하실험 결과와는 말뚝 두부의 변위가 작을 경우 상당히 잘 일치하고 있으나, 말뚝 두부의 변위가 증가할 수록 결과 값의 차가 조금씩 발생하였다. 그리고 기존의 산출식과 비교 검토한 결과 유한차분법과 잘 일치하였다.