초록 ▼

본 연구에서는 구조물 하중, 파력, 지진 등과 같은 정$=cdot$동하중을 받는 해상 군말뚝 기초에 대한 말뚝-지반-유체의 상호작용을 고려한 해석기법을 개발하여 국내 현장 조건과 지반상태를 반영한 해상말뚝기초의 거동 해석 시스템을 구축하고자 한다.
- 본 연구에서는 모형실험을 통해서 수직$=cdot$수평하중을 받는 말뚝기초의 거동을 파악하였으며 수직$=cdot$수평하중을 받는 단독말뚝과 군말뚝에 적용가능한 하중전이함수를 산정하여 말뚝 중심간격, 말뚝배열 등에 따른 군

본 연구에서는 구조물 하중, 파력, 지진 등과 같은 정$=cdot$동하중을 받는 해상 군말뚝 기초에 대한 말뚝-지반-유체의 상호작용을 고려한 해석기법을 개발하여 국내 현장 조건과 지반상태를 반영한 해상말뚝기초의 거동 해석 시스템을 구축하고자 한다.
- 본 연구에서는 모형실험을 통해서 수직$=cdot$수평하중을 받는 말뚝기초의 거동을 파악하였으며 수직$=cdot$수평하중을 받는 단독말뚝과 군말뚝에 적용가능한 하중전이함수를 산정하여 말뚝 중심간격, 말뚝배열 등에 따른 군말뚝계수를 산정하였다. 그 외 지반-말뚝의 상호작용을 고려한 진동대 실험과 수치해석을 실시하여 지반-말뚝의 상호작용을 구려한 말뚝의 동적 거동 특성을 파악하였다. 본 연구결과, 말뚝-지반-구조물 상호작용을 고려한 군말뚝의 거동을 효과적으로 계산할 수 있는 기법을 제안하였다.
- 본 연구에서는 유한요소와 경계요소를 조합한 방법에 말뚝 요소를 도입하여 구조물과 구조물 주변 지반은 유한요소를, 경계면과 그 외의 지반은 파의 방사조건을 만족하도록 하기 위해서 동적 기본해를 이용한 경계요소를 적용 지반-말뚝-구조물 상호작용계의 주파수영역과 시간영역에서 동적해석을 수행할 수 있는 수치해석 기법을 개발하였다. 개발된 수치해석 기법의 타당성을 알아보기 위해 지반-말뚝-구조계에 대한 동적해석을 실시하고, 이를 기존의 연구결과 및 상용프로그램과 비교함으로써 그 타당성을 입증하였으며 유체의 영향을 포함한 다양한 해석을 실시하여 상호작용계의 동적특성을 파악하였다.
- 해안 구조물의 파랑과 조류에 의한 세굴현상에 대해 분석한다. 분석된 결과를 토대로 시간의 경과에 따른 말뚝 주변 세굴의 진행상황을 모의하는 수학적 모형을 제시하여 지반조건에 따라 적용 가능한 모형을 개발하였다. 또한 세굴 인자들의 불확실성을 감안한 추계학적 개념을 통해 파괴빈도별 말뚝기초의 근입깊이를 산정하여 세굴에 의한 말뚝의 파괴 분포를 파악하였다.
- 본 연구에서는 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 고려한 하중전이법에 기초한 정$=cdot$동적 3차원 군말뚝 해석기법을 개발하였다. 이를 작용하여 군말뚝 기초의 간편 설계가 가능하리라 판단된다. 또한 개발된 해석기법을 이용하여 세굴깊이에 따른 군말뚝기초의 거동을 분석하였다.
- 경계요소와 유한요소를 조합하여 지반-말뚝-구조물계의 상호작용을 고려한 주파수 영역 및 시간 영역에서 동적해석을 수행하는데 효과적인 수치해석기법을 개발하였다. 이를 통한 다양한 해석을 수행하므로써 상호작용계가 가지는 주파수영역 및 시간영역에서의 동적특성의 파악이 가능하였다. 또한 파랑 및 지진시 발생하는 동수압의 영향을 고려한 해석을 통하여 유체에 의한 상호작용계의 영향을 포함한 상호작용계의 동적특성에 영향을 미치는 주요 인자에 대한 분석이 가능하였다.
- 최근의 연구동향을 통해 파랑과 조류에 의한 세굴 영향인자를 분석하여 사질토지반에서 세굴심을 예측하는 수학적 모형을 제시하였다. 그러나 세굴 메커니즘이 복잡한 점성토 지반에서는 세굴에 영향을 주는 인자들을 분석하고, 인공신경망을 통해 세굴심을 예측하는 방법을 제안하였다. 그리고 세굴 영향인자들의 확률론적 특성을 고려하는 신뢰성 해석을 통해 세굴에 의한 말뚝기초의 파괴확률을 산정함으로써 기초파괴의 거동을 정량화하였다.

Abstract ▼

The main objective of the present study is to evaluate the soil-pile-fluid-superstructure interaction by small scale model tests and an numerical analysis and to develop the analytical method to predict the behavior of offshore piling.
- A simple and concise algorithm to analyze the response of

The main objective of the present study is to evaluate the soil-pile-fluid-superstructure interaction by small scale model tests and an numerical analysis and to develop the analytical method to predict the behavior of offshore piling.
- A simple and concise algorithm to analyze the response of offshore pile groups is proposed by considering soil-pile, pile-cap, and pile-fluid interactions. The complex phenomenon of the pile-soil interaction is modeled by discrete nonlinear soil springs(p-y, t-z and q-z curves). The pile-cap interaction is considered by geometric configuration of the piles in a group and connectivity conditions between piles and the cap. The pile-fluid interaction is incorporated into the procedure by reducing the stiffness of the soil-pile reactions as a result of nonlinearity and degradation of the soil stiffness with bridge scouring
- A numerical method is developed for dynamic analysis of soil-pile-structure interaction system in frequency and time domain using FE-BE coupling method. The total soil-pile-structure interaction system is divided into two parts, namely, near field and far field. Finite elements considering material nonlinearity and boundary elements are used for the near field and the far field, respectively. Developed interaction analysis method in both frequency and time domain for soil-pile-structure is verified with available data from the literatures. Also, parametric studies by developed numerical method are performed.
- A mathematical model for the prediction of time-dependent scour around the piles is proposed. Using the stochastic approach considering uncertainties of parameters, the embedded depth of piles for design period is estimated, and the failure distribution of the piles is investigated.
- Simple algorithms of present method can be useful as a viable replacement for a sophisticated technique of three-dimensional, nonlinear, interactive analysis to cap-pile-soil systems. Thus, the load-settlement of pile group can be calculated by load transfer approach which is modeled by piecewise linear soil springs(p-y, t-z and q-z curves), without recourse to 3D finite-element analysis.
- A numerical method in frequency and time domain is developed for dynamic analysis of soil-pile-structure interaction system. Through various analyses using this developed method, it is shown that the developed method, it is shown that the developed method can be an efficient numerical tool for analyzing the dynamic response of the soil-pile-structure interaction system, and the effect of various factors on interaction system is analyzed including fluid effect.
- A mathematical model for the prediction of scour depth in sand due to wave and tide is proposed. However, for scour in clay, the significant parameters are investigated, and a method to predict the scour depth is developed by using artificial neural network. From the reliability analysis considering stochastic characteristics of parameters, the failure probabilities of pile foundation are estimated.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...9
• 3. 결과 및 고찰...50
• 4. 결론...91
• 5. 인용문헌...94