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기존말뚝과 보강말뚝의 하중분담 특성에 관한 실험적 연구
조성훈(Seonghun Cho),최기선(Kisun Choi),조삼덕(Samdeok Cho),유영찬(Youngchan You),최창호(Changho Choi) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.12
최근 공동주택 수직증축 리모델링 사업 등 기초구조물을 보강하기 위한 기술적 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 기존 구조물을 지지하는 기존말뚝에 보강말뚝을 추가로 설치할 경우 추가하중에 의한 기존말뚝과 보강말뚝의 하중분담 특성을 연구하였다. 정사각형의 기초판에 설치된 기존말뚝 4본에 허용하중을 재하한 후, 기초판 중앙에 보강말뚝 1본을 추가로 설치하고 추가하중을 재하하였다. 실험결과로부터 기존말뚝에 재하되는 하중이 허용지지력을 초과한 이후에 기존말뚝과 보강말뚝이 하중을 균등하게 분담하는 것으로 분석되었다. 기존말뚝에 허용하중 재하 후, 허용하중 대비 60 %, 80 %, 100 %까지 제하(unloading)하고, 보강말뚝을 설치한 후 추가하중을 재재하(reloading)하는 실험을 수행하였다. 연구 결과 제하 하중의 양이 증가함에 따라 재재하 시 기존말뚝과 보강말뚝이 하중을 균등하게 분담하는 재재하 하중이 감소하는 경향을 파악하였다. Recently, there are increasing technical needs for foundation retrofit project such as vertical extension of apartment building. This paper focuses on the load distribution characteristics of existing and reinforcing piles when reinforcing pile is installed to the existing foundation. Allowable bearing load was initially applied on the foundation slab supported with four existing piles and then, one reinforcing pile was installed at the center of foundation slab and additional load was applied. The experimental results showed the Load Distribution Ratio (LDR) between existing and reinforcing piles converged after the applied load exceeded allowable bearing capacity of all piles. Laboratory tests were also performed for the cases of 60 %, 80 %, 100 % unloading level of allowable bearing load. After unloading step, one reinforcing pile was installed at the center of foundation slab and additional load was applied. The results showed that reloading load level at which LDR between existing and reinforcing piles converged decreased as the amount of unloading load increased.
김주형(Kim Juhyong),조삼덕(Cho Samdeok),공진영(Kong Jinyoung),정혁상(Jung Hyuksang),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.11
석탄회를 주재료로 하는 저강도 고유동화재의 특성을 분석하기 위해 일축압축강도시험을 수행하였으며, 경화 시간을 분석 하였다. 동일한 배합비 상태에서 함수비가 낮을수록 일축압축강도 증가율이 큰 것으로 나타났으며, 초기 3일 동안에는 이와 같은 현상이 뚜렷하게 나타나고 있음을 확인하였다. 또한, 가장 경제적인 시멘트 첨가비로 소형 모형지반을 조성하여 동적콘관입시험을 통해 배합비에 따른 저강도 고유동화재의 특성을 분석한 결과, 목표 일축압축강도인 500㎪(콘관입률 20㎜/blow) 도달시간은 약 10일 정도 소요되는 것으로 나타났으며, 10일이 경과한 후에는 배합비와 상관없이 경화속도가 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. Unconfined compressive strength tests were performed to evaluate curing characteristics of controlled low strength material(CLSM) made with coal ashes. It is found that unconfined compressive strength normalized by curing times, increases as decreasing the water contents of CLSM particularly during first three days. Dynamic cone penetrometer tests were also carried out to evaluate cost-effective CLSM lump strength characteristics with time. It takes around 10 days to reach target strength, 500㎪ (penetration rate, 20㎜/blow). Curing rate significantly decreases after 10 days elapsed regardless of CLSM formulation.
지반강성 산정방법에 따른 해상 모노파일의 설계하중 해석
장영은(Youngeun Jang),조삼덕(Samdeok Cho),최창호(Changho Choi) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.9
본 연구에서는 해상풍력발전시스템(NREL 5 MW) 하중해석을 위해 필요한 기초구조물과 해저지반간의 상호작용 모델링 방안을 모색하고, 해상풍력시스템 해석프로그램인 GH-Bladed를 활용하여 하중해석을 수행함으로 지반모델링 방법과 설계하중조건에 따른 기초구조물 설계하중을 비교?분석하였다. 또한 상기 하중해석 결과를 기초구조물 해석프로그램 L-Pile에 적용하여 기초구조물 단면에 대한 안정성 검토를 수행하였다. 본 논문에서 정리한 기초구조물 모델링 방법인 고정단, winkler spring, coupled spring모델과 설계하중조건 DLC 1.3, DLC 6.1a, DLC 6.2a의 해석결과를 바탕으로 모노파일의 단면변화를 관찰하였다. 그 결과 모든 설계하중조건에서 고정단, coupled spring 모델의 경우 모노파일의 단면이 직경 7 m, 두께 80 mm로 산정되었으며, winkler spring 모델을 적용하여 해석을 수행한 결과 모노파일의 단면이 직경 5 m, 두께 60 mm로 산정되었다. 본 연구를 통해 지반-기초구조물간의 상호작용 모델링 방법이 기초구조물의 설계 단면을 결정하는 하중해석 결과에 영향을 미친다는 것을 파악하였으며, 이러한 영향을 고려하여 해상풍력시스템 기초구조물을 설계한다면 기초구조물 설계 시 발생할 수 있는 과다?과소설계 가능성을 최소화할 수 있을 것으로 기대된다. This study explores methods for modeling the foundation-seabed interaction needed for the load analysis of an offshore wind energy system. It comprises the comparison study of foundation design load analyses for NREL 5 MW turbine according to various soil-foundation interaction models by conducting the load analysis with GH-Bladed, analysis software for offshore wind energy systems. Furthermore, the results of the aforementioned load analysis were applied to foundation analysis software called L-Pile to conduct a safety review of the foundation cross-section design. Differences in the cross-section of a monopile foundation were observed based on the results of the fixed model, winkler spring and coupled spring models, and the analysis of design load cases, including DLC 1.3, DLC 6.1a, and DLC 6.2a. Consequently, under all design load conditions, the diameter and thickness of the monopile foundation cross-section were found to be 7 m and 80 mm, respectively, using the fixed and coupled spring models; the results of the analysis conducted using the winkler spring model showed that the diameter and thickness of the monopile foundation cross-section were 5 m and 60 mm, respectively. The study found that the soil-foundation interaction modeling method had a significant impact on the load analysis results, which determined the cross-section of a foundation. Based on this study, it is anticipated that designing an offshore wind energy system foundation taking the above impact into account would reduce the possibility of a conservative or unconservative design of the foundation.
수중 가압식 매립방법을 이용한 석탄회 저강도고유동화재의 고밀도화 특성
김주형(Juhyong Kim),조삼덕(Samdeok Cho),김욱기(Ukgie Kim),공진영(Jinyoung Kong),정혁상(Hyuksang Jung),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.2
본 연구에서는 수중 가압식 매립방법을 이용하여 석탄회를 주재료로 하는 저강도 고유동화재(CLSM)를 대상으로 매립재 고밀도화 가능성에 대한 모형시험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 배출압에 의한 밀도 변화는 저강도 고유동화재를 구성하는 매립회와 비회의 배합비에 큰 영향을 받고 배출관의 위치에 따라서도 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 수중에서 가압 배출하는 경우, 배출관 주변을 중심으로 단위중량이 상대적으로 큰 것으로 나타나 배출압으로 인한 주변지반 밀도 증가효과가 발생하는 것으로 나타났으며, 실제 매립현장에서도 배출압의 효과를 이용할 수 있을 것으로 판단된다. This study introduces a densification technique of controlled low strength materials (CLSM) made with coal ashes by pump discharge pressure. Based on a small-scale laboratory test results, unit weight of CLSM around discharge pipe is greater than that of relatively some distant area from discharge pipe. It is also found that densification of CLSM depends on not only mixture rate of pond ash but also fly ash and location of discharge pipe.
해수와 담수에서 점탄성을 갖는 그라우트재의 공학적 특성 평가
김욱기(Kim, Ukgie),조삼덕(Cho, Samdeok),박봉근(Park, Bonggeun),송병덕(Song, Byeongdeok),김주형(Kim, Juhyong) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.6
일반적인 그라우팅 재료는 물속에서 재료 분리가 발생하여 수중 그라우팅 작업시 시공 품질 확보가 매우 어렵다. 최근에는 다양한 혼화제를 첨가하여 수중에서 재료분리가 발생하지 않는 수중 불분리성의 그라우팅 재료들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 계면활성제계 개질제를 이용하여 수중에서 재료분리가 발생하지 않으면서도 유동성을 충분히 갖는 점탄성 그라우트재를 개발하고 실내시험을 통해 해수 및 담수에 수중 불분리성 그라우팅 재료와 일반 그라우팅 재료를 시공하였을 때의 공학적 특성을 분석하였다. 본 연구에서 개발한 수중 불분리성 그라우팅 재료는 일반 그라우트재와 비교하여 해수와 담수 상태에서 충분한 강도가 발휘되었으며 수중에서 재료 분리가 발생하지 않아 수중에서도 좋은 시공 품질을 확보할 수 있을 것으로 평가되었다. In general, it is critical that grout consistency permit the complete filling of void space without segregation of ingredients. Recently, the antiwashout agent is used on underwater grout materials for preventing the grout from the segregation in water. This study introduces a new type of antiwashout underwater and flowable grout material using viscous modifiers and its characteristics comparing with conventional grout materials in fresh and sea water. It is found that the antiwashout underwater grout both in fresh and sea water has enough strength and good resistance to segregation.