건설 구조물의 기초에 많이 사용되고 있는 말뚝의 횡방향 거동특성을 검토하기 위해서는 말뚝의 휨 거동에 대한 비선형 수치해석을 수행할 필요가 있다. 범용 구조해석 소프트웨어로 말뚝 구조물의 비선형 거동을 검토하는 위해서는 합리적인 재료모델을 정의할 필요 가 있다. 특히, 지진 발생 시 등 구조물의 한계상태에서의 안정성을 검토하기 위해서는 적용 가능한 건설재료의 비선형 재료모델에 따 른 해석결과의 타당성을 검토해야할 확보할 필요가 있다. 본 연구에서는 STRAND7 해석 소프트웨어에 기존 연구에서 단순화하여 제 시한 철근과 콘크리트 재료의 응력-변형률 곡선과 콘크리트의 Mohr-Coulomb 재료모델을 적용하여 변위제어에 의한 일련의 비선형 수치해석을 수행하였다. 비선형 재료모델에 따른 휨 거동 결과를 검토하여 재료모델의 사용성을 살펴보았다.

This study performed the seismic response analysis of an LNG storage tank supported by a disconnected piled raft foundation (DPRF) with a load transfer platform (LTP). For this purpose, a precise analytical model with simultaneous consideration of Fluid-Structure Interaction (FSI) and Soil-Structure Interaction (SSI) was used. The effect of the LTP characteristics (thickness, stiffness) of the DPRF system on the seismic response of the superstructure (inner and outer tanks) and piles was analyzed. The analytical results were compared with the response of the piled raft foundation (PRF) system. The following conclusions can be drawn from the numerical results: (1) The DPRF system has a smaller bending moment and axial force at the head of the pile than the PRF system, even if the thickness and stiffness of the LTP change; (2) The DPRF system has a slight stiffness of the LTP and the superstructure member force can increase with increasing thickness. This is because as the stiffness of the LTP decreases and the thickness increases, the natural frequency of the LTP becomes closer to the natural frequency of the superstructure, which may affect the response of the superstructure. Therefore, when applying the DPRF system, it is recommended that the sensitivity analysis of the seismic response to the thickness and stiffness of the LTP must be performed.

연약지반이 두껍고 다양한 지층으로 구성된 지역에 건설되는 단일형 현장타설말뚝 교량은 다양한 지층을 통해서 단일형 말뚝으로 입력되는 지반운동에 대해서 내진안전성을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 설계지반운동에 부합되는 다수의 인공합성지진을 생성하여 이를 암반의 입력지반으로 하여 지반해석을 수행하여 각 지층에서의 지반가속도이력을 산정하였다. 이 가속도이력을 이용하여 각 지층의 지반을 등가스프링으로 모델화하고, 각 지층에서의 가속도시간이력을 입력지반 운동으로 하는 다지점 가진 지진해석을 수행하였다. 연약층의 비선형거동특성으로 입력지반운동의 세기는 크게 증폭되지 않아서 교량은 탄성영역 내에서 거동하였다. 한편, 특정 지층에서 산정된 가속도이력을 모든 지반스프링에 동시에 입력하면 응 답이 감소하였다. 따라서, 다지점가진 해석을 수행하지 않으면 이러한 형식의 교량의 내진성능을 과대평가할 수 있다.

본 연구에서는 말뚝버섯의 자실체 메탄올 추출물의 항산화, cholinesterase 저해 및 항염증 효과를 탐색하였다. DPPH 라디칼 소거능, hydroxyl radical 소거능, 철 이온 제거능 및 환원력 등의 항산화 효과를 측정한 결과 DPPH 라디칼 소거능, hydroxyl radical 소거능 및 환원력은 양성대조군으로 사용한 BHT에 비해 낮았으나 실험에 시용한 2.0 mg/ml의 농도에서 50% 이상의 저해효과를 나타내었고 철 이온 제거능은 BHT에 비해 높게 나타나서 다른 종류의 식의약용 버섯에 비해 항산화 효과가 우수하였다. 치매환자의 기억력 감퇴와 관련된 acetylcholinesterase와 butyrylcholinesterase의 저해실험에서 말뚝버섯 자실체의 메탄올 추출물은 실험에 사용한 전 농도 범위에서 양성대 조군인 galanthamine에 비해 유의하게 낮았지만 1.0 mg/ ml의 농도에서 50% 이상의 저해 효과를 나타냈다. Invitro 항염증 실험에서 RAW 264.7 대식세포에 서로 다른 농도의 메탄올 추출물을 처리한 후 염증 유발물질인 LPS 를 처리하여 RAW 264.7 세포가 생성한 NO의 양을 측정한 결과 추출물을 투여한 실험군의 NO 농도가 LPS만 단 독으로 처리한 양성대조군에 비해 유의하게 낮았고 처리한 메탄올 추출물의 농도가 증가함에 따라 생성된 NO의 양은 유의하게 감소하는 경향을 나타났다. 또한 in vivo 항 염증 실험에서 먼저 각기 다른 농도의 메탄올 추출물을 생쥐의 뒷발에 주사한 후 추가로 기염제인 carrageenan을 주사하여 흰쥐 뒷발에 유도된 부종 (edema)이 추출물에 의해 저해되는 정도와 염증 치료제로 처방되는 indomethacin을 양성대조군으로 하여 실험을 진행하였다. 실험 결과 흰쥐에 주사한 말뚝버섯 자실체의 메탄올 추출물의 농도가 증가함에 따라 흰쥐 뒷발에 유도된 부종의 용적도 농도 의 존적으로 유의하게 감소하는 것이 관찰되어 말뚝버섯자 실체에는 염증을 저해하는 성분이 함유되어 있는 것으로 사료되었다. 따라서 말뚝버섯 자실체의 메탄올 추출물에는 항산화, acetylcholinesterase과 butyrylcholinesterase의 저해 및 항염증 효과를 나타내는 유용 성분이 함유되어 있어 앞으로 의약용 기초 소재로서의 이용 연구가 필요하다고 사료된다.

Recent changes in the construction method of piles to minimize noise, along with the development of high-strength reinforcement, have provided an economical high performance RC pile development to compensate for the disadvantages of existing PHC piles. In this study, a methodology for the development of cross - section details of high performance RC piles of various performances is presented by freely applying high strength steel and concrete. This study suggested a technique for calculating bending moments for a given axial force corresponding to the allowable crack widths and this can be used for serviceablity check. In calculating the design shear force, the existing design equation applicable to the rectangular or the I section was modified to be applicable to the hollow circular section. In particular, in the limit state design method, the shear force is calculated in proportion to the axial force, and the procedure for calculating PV diagram is established. Last, the section details are determined through PM diagrams that they have the similar flexural and axial-flexural performances of the PHC pile A, B and C types with a diameter of 500 mm. To facilitate the application of the selected standard sections to the practical tasks, the design PM diagram and design shear forces are proposed in accordance with the strength design method and limit state design method.

Dynamic numerical simulation of pile-supported slab track system embedded in a soft soil and embankment was performed. 3D model was formulated in a time domain to consider the non-linearity of soil by utilizing FLAC 3D, which is a finite difference method program. Soil non-linearity was simulated by adopting the hysteric damping model and liner elements, which could consider soil-pile interface. The long period seismic loads, Hachinohe type strong motions, were applied for estimating seismic respose of the system, Parametric study was carried out by changing subsoil layer profile, embankment height and seismic loading conditions. The most of horizontal permanent displacement was initiated by slope failure. Increase of the embedded height and thickness of the soft soil layer leads increase of member forces of PHC piles; bending moment, and axial force. Finally, basic guidelines for designing pile-supported slab track system under seismic loading are recommended based on the analysis results.

Conventional steel and concrete piles are widely applied in civil engineering industries with long time experience and many advantages. However, steel pipe piles, a sort of most common steel pile, are prone to losing their structural integrity over time due to corrosive and humid conditions. Moreover, concrete piles such as in-situ concrete piles and pretensioned spun high strength concrete (PHC) piles are subject to deterioration of their long-term structural durability. Therefore, Hybrid FRP-concrete composite pile (HCFFT) was developed. HCFFT is consisted of pultruded FRP (PFRP) unit module, filament winding FRP which is in the outside of mandrel composed of circular shaped assembly of PFRP unit modules, and concrete which is casted inside of the circular tube shaped hybrid FRP pile. Therefore, PFRP can increase the flexural load carrying capacity, while filament winding FRP and concrete filled inside can increase axial load carrying capacity. In this paper, field loading experiments were conducted to evaluate field bearing capacity of HCFFT pile with connection and HCFFT pile without connection.

본 연구에서는 간척지에서 플라스틱 온실의 기초안전성을 평가하기 위하여 강재 나선말뚝기초를 갖는 폭 6m 연동하우스 1개동과 강재 나선말뚝기초와 파이프줄기초를 각각 적용한 폭 8.2m 단동하우스 2개동을 SPT N값 이 2인 간척지 시험포장에 설치하여 플라스틱 온실의 인발량 및 침하량을 측정하였다. 또한 플라스틱 온실에 적용된 나선말뚝기초 3종(φ50, φ75 및 φ100)을 인근의 간척지 시험포장에 설치하여 인발저항특성을 시험하였다. 평가 기간 중 플라스틱 온실의 수직변위 움직임이 관측 되었지만 온실의 규모와 비교하여 그 변위는 무시할만한 수준이었다. 평가 기간 중의 최대 수직변위는 나선말뚝 기초를 적용한 연동하우스의 경우 +9.0mm(인발)~- 11.5mm(침하), 나선말뚝기초를 적용한 단동하우스의 경 우 +1.3mm~-7.7mm, 파이프줄기초를 적용한 단동하우스 의 경우 +0.9mm~-11.2mm로 나타났다. 나선말뚝기초의 허용인발력은 모두 극한하중 판정기준에 의해 판단할 수 있었으며 φ50mm, φ75와 φ100 나선말뚝기초의 최종 허용인발력은 각각 0.40kN, 1.0kN과 2.5kN으로 산정할 수 있었다. 평가기간 중 나선말뚝기초를 적용한 플라스틱 온실의 기초안전성을 최종적으로 판단하기에는 다소 무리가 있다고 판단되나 강재 나선말뚝기초를 간척지 플라스틱 온실의 기초로 사용하더라도 큰 문제는 없을 것으로 판단되었다.

천해역에서의 해상풍력터빈의 기초 형식으로 모노파일, 트라이포드, 재킷 등의 고정식 기초 사이의 최적의 지지구조물 선별에 대한 논의가 세계적으로 활발하게 되어왔다. 다양한 기초 형식 가운데 어떤 기초를 최종 선택하기 위해서는 경제성과 함께 동적설계 측면에서의 검토도 필요하다. 이 연구에서는 고정식 기초를 해상풍력터빈의 기초로 적용하는 경우 전체 구조물의 고유주파수에 미치는 하중 및 지반 물성치의 불확실성의 영향을 정량적으로 검토하였다. 연구결과, 모노파일의 고유주파수의 변동이 가장 심한 것을 알 수 있었고, 따라서 모노파일 기초를 설계에 반영하는 경우에는 지반 물성치의 불확실성을 최소화시키는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

나무말뚝은 국내 온실에서는 적용된 사례는 많지 않으나 네덜란드에서는 비교적 많이 사용되고 있다. 강관말 뚝 및 PHC말뚝에 비해 경제적이고 공기가 단축되며 친환경적 공법이라는 장점을 가지고 있다. 부식방지를 위해 지하수면 아래에서 시공되어야 하는 제한적 조건이 있으나 국내 간척지의 경우 지하수위가 높은 지역이 많기 때문에 간척지에서 온실기초 보강을 위한 나무말뚝의 활용도는 높을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 간척지에서 나무말뚝기초에 대한 기초설계자료를 제공할 목적 으로 현장인발재하시험을 통해 나무말뚝기초의 인발저항력을 측정하였고, 기초 설계시 기존의 인발저항력 산정 이론식에 대한 적용성을 검토하기 위해 현장인발재하시 험을 통해 얻어진 최대인발저항력과 기존의 인발저항력 산정 이론식을 비교하여 검토하였다. 본 연구에서 사용한 나무말뚝의 수종은 소나무이며, 직경 25cm와 직경 30cm의 나무말뚝에 대하여 근입깊이 1m, 3m, 5m별로 현장인발재하시험을 진행하였다. 그 결과, 나무말뚝의 인발저항력은 근입깊이가 증가할수록 선형적으로 뚜렷하게 증가하는 경향을 보였으며, 근입깊이 5m를 기준으로 최대인발저항력은 직경 25cm와 직경 30cm의 나무말뚝이 각각 9.38tf, 10.56tf로 모두 9tf 이상의 인발저항력이 나타났다. 나무말뚝의 최대인발저항력 산정을 위해 기존의 산정 이론식에 대한 적용성을 검토한 결과, a 방법으로 부터 얻어진 인발저항력의 경우 전반적으로 현장시험결 과에 근접하는 수치를 제공하는 것으로 나타났고 Das & Seeley 이론식의 경우 현장타설말뚝과 강관말뚝의 인발저항력 값 사이에 현장시험의 나무말뚝의 인발저항력 값이 위치하는 것으로 나타났다.

Due to the advantageous mechanical properties of the fiber reinforced polymeric plastics(FRP), their application in the construction industries is ever increasing trend, as a substitute of structural steel which is highly vulnerable under hazardous environmental conditions (i.e., corrosion, humidity, etc.). In this study, hybrid FRP-concrete composite pile (HCFFT) connection is suggested. The HCFFT is consisted of pultruded FRP unit module, filament wound FRP which is in the outside of mandrel composed of circular shaped assembly of pultruded FRP unit modules, and concrete which is casted inside of the circular tube shaped hybrid FRP pile. Therefore, pultruded FRP can increase the flexural load carrying capacity, filament wound FRP and concrete filled inside can increase axial load carrying capacity. In the study, connection capacity of HCFFT(small and mid size) is investigated throughout experiments and finite element method. From the results of experiments, we suggested the connection methods about HCFFT pile connection.

In this study, a series of dynamic centrifuge tests were performed for a soil-foundation-structural interaction system in dry sand with various embedded depths and superstructure conditions. Sinusoidal wave, sweep wave and real earthquake were used as input motion with various input acceleration and frequencies. Based on the results, a natural period and an earthquake load for soil-structure interaction system were evaluated by comparing the free-field and foundation accelerations . The natural period of free field is longer than that of the soil-foundation-structure system. In addition, it is confirmed that the earthquake load for soil-foundation-structure system is smaller than that of free-field in short period region. In contrast, the earthquake load for soil-foundation-structure interaction system is larger than that of free-field in long period region. Therefore, the current seismic design method, applying seismic loading of free-field to foundation, could overly underestimate seismic load and cause unsafe design for long period structures, such as high-rise buildings.

본 연구에서는 사질토와 점성토의 인발저항의 관계를 파악하고, 나무말뚝의 직경 근입깊이, 직경과 근입깊이에 따른 근입비의 변화에 따라 인발저항력의 상관관계를 연구하고자한다. 그리하여 간척지 지반 특성인 점성토 지반 위 적당한 나무말뚝의 직경과 근입깊이, 근입비를 통하여 최적의 나무말뚝의 제원을 결정하고자 한다. SM과 ML로 이루어진 두 지반조건의 다짐률을 70 %로 동일하게 하여 말뚝의 인발저항력을 측정하였다. 직경과 근입깊이를 동일하게 하였을 때 ML 지반의 값이 더욱 크게 나오는 것을 보아 인발저항력은 점착력의 영향을 크게 받는다는 것을 알 수 있다. 또한 각 지반에 대해서 동일한 직경에 대한 근잎깊이 를 달리하여 말뚝의 인발저항을 측정하였을 때, 근입깊이가 깊을 수로 인발저항력의 크기가 비례하였다. 말뚝의 인발저항력은 주면면적이 클수록 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝의 직경을 일정하고 근입깊이를 달리한 경우에는 근입깊이가 증가함에 따라 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나, 직경이 일정하지 않은 경우 근입비 만을 고려하였을 때, 인발저항력과의 관계는 불규칙한 것으로 나타났다.

연약지반 도로의 파손 유형으로는 잔류침하로 인한 도로요철, 균열, 도로성토사면붕괴, 부등침하, 지반 함몰 및 도로파손등이 발생하고 있다. 현재 연약지반처리 후 잔류침하를 고려하여 단계별로 도로시공을 하는 점진공법(Stage Construction)을 사용하고 있으나 연약지반처리에 2년 이상의 시공기간 및 연약지반의 처리와 유지관리에 많은 비용이 소요된다. 이에 말뚝기초를 이용 할 경우 기존의 프리로딩, 드레인, 치환 등 연약지반처리과정을 생략하여 연약지반에 도로시공이 가능하며 또한 기존의 노상, 보조기층, 기층, 표층으로 구성된 포장단면을 경량콘크리트기층, 표층으로 단순화하여 시공과정을 단순화 및 도로건설용 재료절감효과를 기대할 수 있을 것이다. 말뚝기초의 경우 충격하중, 지진하중 등에 의하여 상당한 크기의 횡하중을 받게 되며, 따라서 이러한 연직하중을 받는 말뚝에 대하여서는 일찍부터 연구되어 설계에 유효하게 활용되고 있다. 그러나 말뚝에 의하여 지지되고 있는 구조물이 토압, 풍압, 파력 등을 받게 되면 말뚝상부에는 연직하중뿐만 아니라 횡하중과 모멘트도 동시에 작용하게 된다. 이러한 횡하중과 모멘트 하중을 받는 말뚝의 과도한 변위나 파괴는 상부구조물에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 검토가 수반되어야 한다. 본 연구에서는 연약지반에서의 경량콘크리트포장을 적용할 때의 안전성 평가를 위해 실제 포장체 사이즈의 1/30으로 축소한 모형을 이용하여 시험을 실시하였다. 모형토조를 이용하여 연약지반을 조성하였고 말뚝의 압축재하시험 중 완속재하시험방법을 사용하여 실험하였다.

본 논문에서는 일체식 교대 교량의 장대화 및 내진성능 향상을 위해 가장 중요한 역할을 하는 교대-H형 강말뚝 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 연결부의 균열형상을 파악하고, 이를 기반으로 새로운 형태의 연결부를 제안하기 위하여 철근을 활용하여 강성을 증가시키는 방법과 강말뚝의 형상을 개선하여 연성을 개선시키는 방법을 모색하였다. 먼저, 기존 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 연결부 주변에 PennDOT에 규정된 철근상세와 나선철근의 배치와 HSS 튜브를 사용하였으나, PennDOT의 철근 상세와 HSS 튜브는 연결부의 성능을 향상시키지 못 했으나, 나선철근은 균열을 효과적으로 차단시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 철근의 구속효과로 인해 강말뚝의 저항력이 변위에 선형적으로 비례하여 증가하므로 교량의 상부구조에 축력을 발생시키는 효과를 가져왔다. 따라서, 강말뚝의 형상을 개선하기 위하여 콘크리트 교대에 매입된 부분의 플랜지를 제거하는 방법과 콘크리트 외부에서 플랜지의 폭을 축소시키는 형태를 검토하였다. 두 가지 방안 모두 균열을 억제하는데 효과적인 방법이었으나, 플랜지를 제거하는 쪽의 연결부가 더욱 효과적이었다.

HCFFT (Hybrid Concrete Filled FRP Tube) is consisted of pultruded FRP unit module, filament winding FRP which is in the outside of mandrel composed of circular shaped assembly of pultruded FRP unit modules, and concrete which is casted inside of the circular tube shaped hybrid FRP pile. The pultruded FRP can increase the flexural load carrying capacity and the filament winding FRP can provide the confinement for the concrete filled inside. The axial and flexural load carrying capacities of small diameter HCFFT piles were evaluated through the experimental and theoretical studies. In this study, we suggest the cross-section and manufacturing process of large diameter HCFFT pile which is expected to improve the quality and productibility of large diameter HCFFP pile.

본 연구에서는 교량기초 말뚝의 부주면마찰력 시험을 통하여 연약지반에 타설된 강관말뚝의 부주면마찰력을 측정하였으며 장기적인 마찰응력의 관측시험을 통하여 경제적인 상부구조물 시공시기를 판단하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. (1) 연약지반에서 부마착력의 크기는 침하속도가 클수록 크게 나타났다. (2) 마찰력의 관계 그래프에서 마찰응력의 증감이 없는 시기를 확인하여 상부구조물 시공시기를 판단할 수 있었다. (3) 말뚝정재하시험결과와 부주면마찰력 시험결과를 비교해 본 결과 항타 직후의 부주면마찰력은 재하시험 시의 마찰응력보다 크게 나오는 것으로 판단되며 15일 경과후의 측정값은 비슷하게 나오는 것으로 판단되었고, 이론식에 의한 결과와도 비슷하였다. (4) 부주면마찰력의 장기관측기법을 사용하면 부주면마찰력이 발생하고 있는 중이라도 적절한 상부구조물의 시공시기를 파악할 수 있어 경제적인 시공관리가 가능한 것으로 판단된다.

이 연구는 새로운 형태의 FRP-콘크리트 합성말뚝인 하이브리드 CFFT(HCFFT)를 개발하는 과정의 일부이다. 이 논 문에서는 CFFT와 HCFFT의 압축강도실험을 통하여 구조적 거동을 분석하였다. 압축강도실험에 앞서 PFRP와 FFRP 재료의 역학적 성질을 조사하였다. HCFFT 압축강도실험은 콘크리트 강도와 FFRP의 두께를 변수로 하여 실험을 수 행하였다. 그리고, FFRP 두께를 변수로 PFRP를 제외한 CFFT 실험체를 제작하고 실험을 수행하여 HCFFT와 비교· 분석하였다. 실험 결과, HCFFT의 압축강도는 CFFT에 비하여 11~47% 향상되는 것으로 나타났다. 실험구간내의 필 라멘트 와인딩 FRP 보강두께의 증가에 따른 HCFFT의 압축강도는 선형으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 실 험체와 동일한 조건의 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과는 실험결과에 비하여 모든 시편에서 약간 작은 값을 보였으며, 0.14%에서 17.95%까지의 오차범위 내에 있음을 알 수 있었다.