• 한국방재학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.103-110
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• 2001

흙의 비선형 변형 특성과 말뚝의 강성을 동시에 고려한 즉, 말뚝과 지반의 상호 거동을 고려한 말뚝 기초 구조의 해석을 수행하였다. 특히 비균질, 비탄성 재료인 철근 콘크리트 말뚝의 단면응력과 균열 발생등의 원인으로 변화되는 말뚝의 휨강성을 구조해석에 적용하였다. 흙의 비선형 특성치는 토질 종류에 따라 흙의 탄성한계를 넘어 항복을 고려한 P-Y curve를 이용한 방법 및 N치에 의한 내부마찰각 산정에 따른 방법으로 얻었다. 본 연구 결과는 말뚝의 강성변화에 의해 교량상부구조의 변위 및 일부단면력이 커짐을 알 수 있었다. 따라서, 최적설계를 위한 정확한 구조해석에서 말뚝의 강성변화에 따른 적합한 구속조건을 고려할 필요가 있음을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.125-132
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• 2002

In this study, a numerical method is developed for nonlinear analysis for soil-pile-structure interaction system in time domain. Finite elements considering material nonlinearity are used for the near field and boundary elements for the far field. In the near field, frame elements are used for modeling a pile and plane-strain elements for surrounding soil and superstructure. In. the far field, boundary element formulation using the dynamic fundamental solution is adopted and coupled with the near field. Transformation of stiffness matrices of boundary elements into time domain is performed by inverse FFT. Stiffness matrices in the near field and far field are coupled. Newmark direct time integration method is applied. Developed soil-pile-structure interaction analysis method is verified with available literature and commercial code. Also, parametric studies by developed numerical method are performed. And seismic response analysis is performed using actual earthquake records.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.59-67
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• 2009

본 연구에서는 단독말뚝의 주변에서 실시되는 터널의 굴착이 지반 및 말뚝에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석에서는 말뚝과 주변지반 사이에 경계면요소를 이용하여 소성항복 발생조건을 모델링하였다. 수치해석을 통하여 풍화토 및 풍화암에 시공된 터널과 말뚝의 상호거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석을 통해 말뚝의 침하, 말뚝과 지반 경계면에서의 상대변위, 전단응력 및 말뚝의 축력변화를 분석하였다. 특히 터널의 굴착과 관련된 전단응력의 전이과정에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 터널굴착에 의한 말뚝-지반 경계면에서 상대변위의 변화로 인하여 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 변하게 된다. 말뚝 본체 대부분에서는 상향의 전단응력이 발생하는 반면(Z/L=0.0-0.8), 말뚝선단부근에서는(Z/L=0.8-1.0) 하향의 전단응력이 발생하여 말뚝에 인장력이 발생된다. 수치해석을 통해서 터널굴착이 말뚝 거동에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.27-34
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• 2010

본 연구에서는 유한요소해석을 실시하여 지반굴착으로 인해 융기(heaving)가 발생하는 지반에 사전에 근입된 말뚝의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석에서는 말뚝과 점토사이 경계면에서의 미끄러짐(소성항복)을 고려하여 그 상호거동에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 말뚝의 상향변위, 말뚝과 인접지반의 상대변위, 말뚝에 작용하는 전단응력 및 인장력을 분석하였다. 특히, 수직응력의 감소로 인해 말뚝과 인접지반에서의 전단응력이 전이되는 메커니즘에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 굴착에 의해 수직응력이 감소하여 말뚝과 인접지반 사이에서의 상대변위 및 전단응력이 변화하였다. 말뚝 대부분의 위치(Z/L=0.0-0.8)에서는 상향의 전단응력이 발생하였으나, 말뚝 선단부 부근(Z/L=0.8-1.0)에서는 하향의 전단응력이 발생하였고, 이로 인해 말뚝에는 인장력이 발생하였다. Z는 임의의 심도, L은 말뚝의 길이이다. 수치해석을 통해서 분석된 말뚝의 거동에 대하여 상세히 보고하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제1권1호
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• pp.1-7
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• 2012

The problem of laterally loaded piles is particularly a complex soil-structure interaction problem. The flexural stresses developed due to the combined action of axial load and bending moment must be evaluated in a realistic and rational manner for safe and economical design of pile foundation. The paper reports the finite element analysis of pile groups. For this purpose simplified models along the lines similar to that suggested by Desai et al. (1981) are used for idealizing various elements of the foundation system. The pile is idealized one dimensional beam element, pile cap as two dimensional plate element and the soil as independent closely spaced linearly elastic springs. The analysis takes into consideration the effect of interaction between pile cap and soil underlying it. The pile group is considered to have been embedded in cohesive soil. The parametric study is carried out to examine the effect of pile spacing, pile diameter, number of piles and arrangement of pile on the responses of pile group. The responses considered include the displacement at top of pile group and bending moment in piles. The results obtained using the simplified approach of the F.E. analysis are further compared with the results of the complete 3-D F.E. analysis published earlier and fair agreement is observed in the either result.

• 한국철도학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.29-40
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• 2003

In this study, the three dimensional pile-soil dynamic interaction analysis of the railway bridge pile foundation was performed using SASSI 2000 program and the applicability of SASSI 2000 about an evaluation of the seismic stability of a pile foundation was examined. The numerical analysis was executed on the two site of actual construction and input properties such as the acceleration of bedrock were estimated by one dimensional seismic response analysis using the Pro-SHAKE. Consequently, all the piles of the subject of investigation showed that displacement occurred within a permitted limit and the shear force and moment largely occurred at the point where the soil stiffness varied rapidly.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제51권2호
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• pp.267-276
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• 2014

Wharfs are essential to shipping and support very large gravity loads on both a short-term and long-term basis which cause quite large seismic internal forces. Therefore, these structures are vulnerable to seismic activities. As they are supported on vertical and/or batter piles, soil-pile interaction effects under earthquake events have a great importance in seismic resistance which is not yet fully understood. Seismic design codes have become more stringent and suggest the use of new design methods, such as Performance Based Design principles. According to Turkish Code for Coastal and Port Structures (TCCS 2008), the interaction between soil and pile should somehow be considered in the nonlinear analysis in an accurate manner. This study aims to explore the lateral load carrying capacity of recently designed wharf structures considering soil-pile interaction effects for different soil conditions. For this purpose, nonlinear structure analysis according to TCCS (2008) has been performed comparing simplified and detailed modeling results.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권8호
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• pp.15-26
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• 2018

최근, 성능기반 내진설계법이 도입되면서 동적수치해석을 수행하여 지진에 대한 구조물의 실제 거동을 엄밀히 평가하는 것이 필요해지고 있다. 성능기반설계를 수행하려면 수치해석 모델링의 적용성을 검증하는 것이 매우 중요하다. 그러므로, 본 연구에서는 2차원 수치해석을 수행하여 말뚝지지 구조물의 동적 거동을 분석하고 수치모델링 기법과 입력변수값 산정방법을 제안하였다. 수치모델링의 적용성은 느슨한 사질토 지반에 설치된 무리말뚝의 동적 원심모형실험 결과와 비교하여 검증하였다. 본 수치모델링은 동적 지반 물성값, 지반-말뚝 상호작용, 경계조건, 무리말뚝과 구조물의 모델링 등 원심모형실험의 실제 조건을 반영하도록 모델링하였다. 그 결과, 수치해석에서 얻어진 결과는 지반 내 가속도 변화, 말뚝의 모멘트와 변위, 그리고 구조물의 변위와 가속도 결과를 잘 모사하였다. 그러므로, 본 수치모델링 기법과 입력변수 산정기법이 무리말뚝의 내진성능을 평가할 때 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제12권5호
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• pp.510-517
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• 2012

This study evaluated the recycling potential of in-site waste soil as pile back filling material (PBFM). We performed experiments to check workability, segregation resistance, bond strength, direct shear stress test, and dynamic load test using in-site waste soil in coastal areas. We found that PBFM showed better performance than general cement paste in terms of workability, segregation resistance, and bond strength. On the other hand, the structural performance of PBFM was slightly lower than that of general cement paste due to the skin friction force of pile by Pile Driving Analyzer and direct shear stress. However, because this type of performance degradation in terms of structure can be improved through the use of piles with larger diameter or by changing the type of pile, considering the economics and environment, we considered that recycling of PBFM has sufficient value.