국내 항타강관말뚝 설계법의 목표 신뢰도지수

곽기석(Kwak Kiseok),허정원(Huh Jungwon),김경준(Kim Kyung Jun),박재현(Park Jae Hyun),이주형(Lee Juhyung) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 C Vol.28 No.1

국내 기초구조물에 대한 하중저항계수설계법 개발의 일환으로 항타강관말뚝에 대한 신뢰성 수준을 평가하고 목표 신뢰도 지수를 결정하였다. 국내 정재하시험 및 지반조사 자료를 수집하여 말뚝의 대표 측정 극한지지력을 결정하였고, 정역학적 지지력공식과 Meyerhof 경험식을 이용하여 설계 극한지지력을 산정하였다. 이들 자료의 비교ㆍ분석을 통해 저항편향계수를 산정하였다. 저항편향계수의 통계 특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 신뢰성 분석을 실시하였다. 정역학적 지지력공식은 자료의 변동성이 낮았고 Meyerhof 경험식은 내재적 보수성이 크게 나타났다. 안전율 3.0~5.0에 대한 신뢰도지수 분석 결과 정역학적 지지력공식은 1.50~2.89, Meyerhof 경험식은 1.61~2.72로 평가되었다. 신뢰성 분석 결과를 바탕으로 목표 신뢰도지수는 무리말뚝으로 시공되는 경우 2.0, 2.33을, 무리말뚝으로 시공되지 않는 경우 2.5의 값을 결정하였다. As a part of study to develop LRFD (Load and Resistance Factor Design) codes for foundation structures in Korea, reliability analyses for driven steel pipe piles are performed and the target reliability indices are selected carefully. The 58 data sets of static load tests and soil property tests conducted in the whole domestic area were collected and analyzed to determine the representative bearing capacities of the piles. The static bearing capacity formula and the Meyerhof method using N values are applied to calculate the expected design bearing capacity of the piles. The resistance bias factors were evaluated for the two static design methods by comparing the representative bearing capacities with the design values. Reliability analysis was performed by two types of advanced methods: First Order Reliability Method (FORM), and Monte Carlo Simulation (MCS) method using resistance bias factor statistics. The static bearing capacity formula exhibited relatively small variation, whereas the Meyerhof method showed relatively high inherent conservatism in the resistance bias factors. Reliability indices for safety factors in the range of 3 to 5 were evaluated respectively as 1.50~2.89 and 1.61~2.72 for both of the static bearing capacity formula and the Meyerhof method. The target reliability indices are selected as 2.0 and 2.33 for group pile case and 2.5 for single pile case, based on the reliability level of the current design practice and considering redundancy of pile group, acceptable risk level, construction quality control, and significance of individual structure.

교량세굴 위험도 결정 및 유지관리 시스템 개발 (Ⅰ) : 시스템 개발

곽기석(Kwak Kiseok),박재현(Park Jae Hyun),정문경(Chung Moon Kyung),우효섭(Woo Hyo Seop) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 B Vol.26 No.2B

A bridge scour management system is developed to evaluate the vulnerability of bridge piers to scour and to help establish effective disaster measures, taking into account the locality and scour characteristics in Korea. This system is programmed using the techniques of the geographical information system(GIS) for the storage, retrieval, and display of information regarding to bridge scour. The system functions are basically divided into two parts; prioritization and maintenance. Bridges are initially screened and prioritized for bridge scour inspection and evaluation using the basic information which is obtained from the office review. The bridge scour evaluation including site investigation is performed and the vulnerability of bridge piers is categorized into six groups taking into account the local scour depth, foundation bearing capacity, foundation type, foundation depth, and present scour condition. The system tabulates and plots all the data and the results. 본 연구에서는 세굴에 의한 교량기초의 위험도를 평가하고 효율적인 방재 대책수립을 위해 국내 세굴 특성을 고려한 교량 세굴 유지관리 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 GIS 기반 프로그램으로서 교량세굴 자료의 처장, 검색 및 출력이 가능하며, 크게 교량세굴 위험도에 따른 우선순위의 결정 및 유지관리 시스템의 두 부분으로 나뉜다. 교량에 대한 기존의 간단한 자료를 이용하여 초기 분류과정을 거쳐 현장 상세조사 우선순위가 결정되며, 이에 따라 현장 상세조사와 세굴 해석을 실시하여 교량세굴 위험도 등급을 결정한다. 위험도 등급은 예상 세굴심과 그에 따른 기초의 지지력 변화, 기초의 종류 및 근입 깊이, 현재의 세굴 진행상태 등을 고려하여 모두 6등급으로 나뉘며 그 결과는 화면상에 표시되고 모든 자료는 데이터베이스 시스템에 저장되어 관리된다.

교량세굴 위험도 결정 및 유지관리 시스템 개발 (Ⅱ) : 시스템 검증

곽기석(Kwak Kiseok),박재현(Park Jae Hyun),윤현석(Yoon Hyun Suk),유효섭(Woo Hyo Seop) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 B Vol.26 No.2B

본 연구에서는 기개발된 교량세굴 유지관리 시스템의 현장 적용성을 검증하기 위하여 실제 교량현장에 대한 사례연구를 실시하였다. 사례연구는 강릉국도 관내의 20개 교량을 대상으로 지반조사를 포함한 현장조사, 설계 홍수량에 대한 교량세굴의 해석, 그에 따른 교량기초의 지지력 평가 및 위험도 등급 결정 그리고 교량세굴 유지관리 체계에 대한 종합적인 평가 등의 절차에 의해 진행되었다. 교량세굴 유지관리 시스템은 사례연구를 통해 세굴로 인한 교량기초의 위험도를 정량적으로 평가할 수 있는 유용한 시스템임이 검증되었으며, 효율적인 방재대책을 수립하고 홍수 시 교량의 안전을 확보할 수 있는 합리적이고 체계적인 시스템으로 제안된다. Case studies for real bridge sites are performed to verify the applicability of the Bridge Scour Management System in the field. The case studies for 20 bridges in Gangneung District of National Road Management consist of site investigations including the boring tests, bridge scour analyses for the design floods, bearing capacity evaluation of the bridge foundation before and after scour, and comprehensive evaluation of the bridge scour maintenance. The bridge scour management system is verified as an useful tool which can evaluate bridge scour vulnerability quantitatively, and is also proposed as a reasonable system which can help establish effective measures and secure the safety of bridges during floods.

LRFD 설계를 위한 항타강관말뚝의 저항편향계수 산정

곽기석(Kwak Kiseok),박재현(Park Jae Hyun),최용규(Choi Yongkyu),허정원(Huh Jungwon) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.5

국내 기초구조물에 대한 저항계수 산정 및 하중저항계수설계법(LRFD) 개발의 일환으로 항타강관말뚝에 대한 저항편향계수를 산정하였다. 정재하시험 및 지반조사 자료를 수집하여 국내외의 기준에 따른 극한지지력을 산정한 후 말뚝의 대표 극한지지력을 결정하였다. 자료의 통계분석 결과에 기초하면, Davisson 기준이 말뚝의 극한지지력을 가장 합리적으로 평가하는 것으로 나타났다. 정역학적 지지력 공식과 N치를 이용한 Meyerhof 경험식을 이용하여 설계 극한지지력을 산정하였다. 이들 자료의 비교ㆍ분석을 통해 항타강관말뚝의 저항편향계수는 정역학적 지지력공식과 Meyerhof 경험식에 대해 각각 0.98, 1.46으로 산정되었다. 또한 두 가지 지지력 산정방법 중 정역학적 지지력공식의 불확실성이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. The resistance bias factors for driven steel pipe piles are evaluated as a part of study to develop the LRFD(Load and Resistance Factor Design) for foundation structures in Korea. The 43 data sets of static load tests and soil property tests performed in the whole domestic area were collected and analyzed to determine the representative bearing capacities of the piles using various methods. Based on the statistical analysis of the data, the Davisson's criterion is proved to be the most reasonable method for estimation of pile bearing capacity among the methods used. The static bearing capacity formulas and the Meyerhof method using N values are applied to calculate the design bearing capacity of the piles. The resistance bias factors of the driven steel pipe piles are evaluated respectively as 0.98 and 1.46 by comparison of the bearing capacities for both of the static bearing capacity formulas and the Meyerhof method. It is also shown that uncertainty of the static bearing capacity formulas is relatively less than that of the Meyerhof method.

서해안 세립토의 국지적 침식특성 평가

곽기석(Kwak Kiseok),이주형(Lee Juhyung),박재현(Park Jae Hyun),우효섭(Woo Hyo Seop) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.5

지반의 저항인자인 침식특성을 정량화하여 이를 세립토 지반의 세굴심 산정에 반영하는 것은 세계적인 추세이다. 이러한 노력의 일환으로 국내에서 많은 장대 해상교량이 계획 또는 시공되고 있는 서해안 지역 세립토 지반의 침식특성을 실험을 통해 분석하였다. 대상지역으로는 인천대교 현장, 강화 초지대교 현장, 환경교 현장, 군산 장항지구 등 4곳을 선정하였으며, 총 34개의 불교란시료를 채취하여 세굴률 실험을 수행하였다. 지반의 침식능을 나타내는 한계전단응력은 지반의 비배수전단 강도와 비례하는 경향을 보였으며, 점성을 가진 세립토가 세굴에 대한 저항이 보다 큰 것으로 나타났다. 실험을 통해 지역별 침식특성을 분석 및 체계화하여 서해안 지역 장대교량 건설시 보다 정확한 세굴심도 산정 및 기초 설계를 위한 기초자료로 제공하고자 한다. It is a recent worldwide trend that erosion characteristics of soil, the resistance factor against scour, are quantified and considered in the estimation of scour depths in fine-grained soils. As part of the efforts, local erosion characteristics on fine-grained soils of the West Coast area are analyzed through scour rate experiments, where a lot of sea-crossing long-span bridges are planned and being constructed in recent years. Four sites including Incheon Bridge, Choji Bridge, Hwankyung Bridge, and Janghang area are finally selected for this study and the scour rate tests are performed using 34 undisturbed soil samples from the sites. The critical shear stresses which represent erodibility of the soil tend to be proportional to the undrained shear strength values. The relative ability of cohesive fine-grained soils to resist erosion is assumed to be higher than that of noncohesive soils. Quantified local erosion characteristics of fine-grained soils in the West Coast area are presented in forms of charts showing relationships between scour rates and shear stresses, and suggested as basic data for the estimation of scour depths and design of bridge foundations in the West Coast area.

교량기초 세굴해석을 위한 윈도우용 프로그램 개발

곽기석(Kwak Kiseok) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

아리미드섬유-펄프/페놀 복합재 차량 구동용 기어 개발 및 진동 감쇠 성능 평가

곽기석(Kiseok Kwak),김철(Cheol Kim),전길우(Gilwoo Jeon),김상현(Sanghyeon Kim) 한국자동차공학회 2020 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2020 No.11

지반의 침식특성을 고려한 교각세굴 해석

곽기석(Kwak Kiseok),박재현(Park Jae Hyeon),이주형(Lee Ju Hyung),정문경(Chung Munkyoung) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

지반의 침식특성을 이용한 강화초지대교의 교각세굴 해석

곽기석(Kwak Kiseok),이주형(Lee Ju Hyung),박재현(Park Jaehyeon),정문경(Chung Munkyung) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

인천대교 현장의 주요 교각에 대한 해상 교량세굴 모니터링

이주형(Lee Juhyung),곽기석(Kwak Kiseok),윤지석(Yoon Jisuk),이양구(Lee Yangku),김정환(Kim Jeonghwan) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10