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원진오,정상섬 한국지반공학회 2005 한국지반공학회논문집 Vol.21 No.6
본 연구에서는 지반의 비선형을 고려한 하부구조(말뚝-지반-말뚝캡)의 복잡한 거동과 상부 피어구조와 연계된 상・하부 일체화 해석을 수행할 수 있는 3차원 해석기법을 개발하였다. FBPier 3.0과 Group 6.0의 중간단계에 해당하는 해석기법으로 각 해석기법의 장점을 취하고 단점을 보완하였다. 군말뚝기초 중 말뚝은 말뚝두부 강성행렬을 이용하여 모델링하였으며, 지반은 비선형 하중전이곡선(t-z, q-z, p-y곡선)으로 나타내었다. 말뚝캡은 6개의 자유도를 갖는 개선된 4절점 평면쉘(Flat shell)요소로, 교각(피어)은 3차원 보(Beam)요소로 모델링 하여 상・하부 일체해석이 가능하게 하였다. 말뚝두부 강성행렬의 하중크기에 따른 비선형성을 고려하기 위하여 점증하중-할선계수법을 제안하였다. 기존의 비선형 해석기법과의 비교・분석 결과, 본 해석기법이 말뚝을 FBPier 3.0과 달리 말뚝두부 강성행렬을 이용하여 모델링하였어도 말뚝두부 및 교각 상단에서의 변위를 비교적 정확히 산정 가능하였다.
원진오,정상섬 한국지반공학회 2005 한국지반공학회논문집 Vol.21 No.4
비선형 말뚝두부강성을 고려한 3차원 군말뚝기초 해석기법(YSGroup)을 개발하였으며 이를 기타 해석기법들(탄성변위법, Group 6.0, FBPier 3.0)과 비교・분석하였다. 본 해석기법은 말뚝캡을 평면쉘요소로, 교각은 3차원 보요소로, 그리고 개개 말뚝들은 보-기둥요소로 모델링 하였다. 교각 상단에 수평하중을 받는 2×2배열 군말뚝기초에서 지반을 선형으로 가정한 경우를 대상으로 탄성변위법, Group 6.0, FBPier 3.0, 그리고 본 해석기법(YSGroup)을 이용하여 해석한 결과, 본 해석기법과 탄성변위법, Group 6.0은 서로 유사한 말뚝두부변위가 산정되었으나 FBPier 3.0는 다소 큰 변위가 산정되었다. 지반의 비선형성이 고려된 상부구조물(교각)의 변위는 본 해석기법(YSGroup)과 FBPier 3.0을 통해 산정 가능하였는데, 이는 본 해석기법과 FBPier 3.0은 유한요소법을 이용하여 상부구조물을 직접 모델링하였기 때문이다. 말뚝두부조건이 힌지조건인 경우의 군말뚝은 말뚝캡의 과다한 회전이 발생할 가능성이 큼을 알 수 있었다.
Reduction of Pile Head Displacement for Restrained-Head Single Pile
원진오,Fred H. Kulhawy 대한토목학회 2009 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.13 No.3
The effect of pile head fixity on the displacement of laterally loaded pile groups was investigated using analytical methods. The reduction of lateral displacement by a pile cap is generalized using a reduction factor, and the effect of soil and pile properties was investigated through a parametric study using the Davies and Budhu method. It was found that the soil properties have a major influence on the reduction factor, while the pile property influence is relatively minor. These results are presented graphically and show further the decrease in the reduction factor with increasing load level. Based on these results, a design chart for the reduction factor is suggested. The effect of pile head fixity on the displacement of laterally loaded pile groups was investigated using analytical methods. The reduction of lateral displacement by a pile cap is generalized using a reduction factor, and the effect of soil and pile properties was investigated through a parametric study using the Davies and Budhu method. It was found that the soil properties have a major influence on the reduction factor, while the pile property influence is relatively minor. These results are presented graphically and show further the decrease in the reduction factor with increasing load level. Based on these results, a design chart for the reduction factor is suggested.