Recently, the lateral displacement of the passive piles which are installed under the revetment on the soft ground is very important during the land reclamation work along the coastal line. The revetment on the soft clay develops the lateral displacement of ground when the revetment loading exceeds a certain limit. The lateral displacement of ground causes an excessive deformation of underground structure itself and develops lateral earth pressure against the pile foundation. The subject of study is to investigate the lateral displacement of pile foundation during the construction of container terminal at the ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ port in Incheon. The displacement of pile and the vertical settlement were measured in the field and finite element method(FEM) analysis for each construction sequence was performed using AFFIMEX(Ver 3.4). From the comparison of the results from field measurement and the finite element analysis, the settlement of the reventment has already occurred at the time of field measurements. Since then, the noticeable lateral displacement of piles and settlement were occurred during the filling of dredged soil inside the revetment dredging and reclaiming work. After completing filling, the lateral displacement and field settlement were reduced remarkably. Generally, the results from the finite element analysis show larger than those from the measurement.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.10
s.241
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pp.1361-1368
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2005
The structural and leakage integrity of steam generator tubes should be sustained all postulated loads with appropriate margin even if a crack is present. During the past three decades, for effective integrity evaluation, several limit load solutions have been used world-widely. However, to predict accurately load carrying capacities of specific components under different conditions, the solutions have to be modified by using lots of experimental data. The purpose of this paper is to propose a new burst pressure estimation scheme based on fracture mechanics analyses for steam generator tube with an axial or circumferential through-wall crack. A series of three dimensional elastic-plastic finite element analyses were carried out and, then, closed-form estimation equations with respect to both J-integral and crack opening displacement were derived through reference stress method. The developed engineering equations were utilized for structural integrity evaluation and the resulting data were compared to the corresponding ones fiom experiments as well as limit load solutions. Thereafter, since the effectiveness was proven by promising results, it is believed that the proposed estimation scheme can be used as an efficient tool for integrity evaluation of cracked steam generator tubes.
Arched Corrugated Steel Roof (ACSR) is a kind of thin-walled steel shell, composing of arched panels with transverse small corrugations. Four full-scale W666 ACSR samples with 18m and 30m span were tested under full and half span static vertical uniform loads. Displacement, bearing capacities and failure modes of the four samples were measured. The web and bottom flange in ACSR with transverse small corrugations are simplified to anisotropic curved plates, and the equivalent tensile modulus, shear modulus and Poisson's ratio of 18m span ACSR were measured. Two 18 m-span W666 ACSR samples were analyzed with the Finite Element Analysis program ABAQUS. Base on the tests, the limit bearing capacity of ACSR is low, and for half span loading, it is 74-75% compared with the full span loading. When the testing load approached to the limit value, the bottom flange at the sample's bulge place locally buckled first, and then the whole arched roof collapsed suddenly. If the vertical loads apply along the full span, the deformation shape is symmetric, but the overall failure mode is asymmetric. For half span vertical loading, the deformation shape and the overall failure mode of the structure are asymmetric. The ACSR displacement under the vertical loads is large and the structural stiffness is low. There is a little difference between the FEM analysis results and testing data, showing the simplify method of small corrugations in ACSR and the building techniques of FEM models are rational and useful.
When generating spectrum-compatible artificial ground motion in engineering practices, the effect of the variation in fitting parameters on the distribution of the peak ground displacement (PGD) has not yet drawn enough attention. In this study, a method for simulating ground motion matching for multiple targets is developed. In this method, a frequency-dependent amplitude envelope function with statistical parameters is introduced to simulate the nonstationarity of the frequency in earthquake ground motion. Then, several groups of time-history acceleration with different temporal and spectral nonstationarities were generated to analyze the effect of nonstationary parameter variations on the distribution of PGD. The following conclusions are drawn from the results: (1) In the simulation of spectrum-compatible artificial ground motion, if the acceleration time-history is generated with random initial phases, the corresponding PGD distribution is quite discrete and an uncertain number of PGD values lower than the limit value are observed. Nevertheless, the mean values of PGD always meet the requirement in every group. (2) If the nonstationary frequencies of the ground motion are taken into account when fitting the target spectrum, the corresponding PGD values will increase. A correlation analysis shows that the change in the mean and the dispersion values, from before the frequencies are controlled to after, correlates with the modal parameters of the predominant frequencies. (3) Extending the maximum period of the target spectrum will increase the corresponding PGD value and, simultaneously, decrease the PGD dispersion. Finally, in order to control the PGD effectively, the ground motion simulation method suggested in this study was revised to target a specified PGD. This novel method can generate ground motion that satisfies not only the required precision of the target spectrum, peak ground acceleration (PGA), and nonstationarity characteristics of the ground motion but also meets the required limit of the PGD, improving engineering practices.
PURPOSES : In this study, the propriety of expansion joint spacing of airport concrete pavement was examined by using weather and material characteristics. METHODS : A finite element model for simulating airport concrete pavement was developed and blowup occurrence due to temperature increase was analyzed. The critical temperature causing the expansion of concrete slab and blow up at the expansion joint was calculated according to the initial vertical displacement at the joint. The amount of expansion that can occur in the concrete slab for 20 years of design life was calculated by summing the expansion and contraction by temperature, alkali-silica reaction, and drying shrinkage. The effective expansion of pavement section between adjacent expansion joints was calculated by subtracting the effective width of expansion joint from the summation of the expansion of the pavement section. The temperature change causing the effective expansion of pavement section was also calculated. The effective expansion equivalent temperature change was compared to the critical temperature, which causes the blowup, according to expansion joint spacing to verify the propriety of expansion joint applied to the airport concrete pavement. RESULTS : When an initial vertical displacement of the expansion joint was 3mm or less, the blowup never occurred for 300m of joint spacing which is used in Korean airports currently. But, there was a risk of blow-up when an initial vertical displacement of the expansion joint was 5mm or more due to the weather or material characteristics. CONCLUSIONS : It was confirmed that the intial vertical displacement at the expansion joint could be managed below 3mm from the previous research results. Accordingly it was concluded that the 300m of current expansion joint spacing of Korean airports could be used without blowup by controling the alkali-silica reaction below its allowable limit.
Chen, Yong-Hui;Chen, Long;Xu, Kai;Liu, Lin;Ng, Charles W.W.
Structural Engineering and Mechanics
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v.48
no.3
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pp.367-382
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2013
Different types of long slender pile shall buckle with weak soil and liquefied stratum surrounded. Different from considering single side earth pressure, it was suggested that the lateral earth pressure can be divided into two categories while buckling: the earth pressure that prevent and promotes the lateral movement. Active and passive earth pressure calculation model was proposed supposing earth pressure changed linearly with displacement considering overlying load, shaft resistance, earth pressure at both sides of the pile. Critical buckling load calculation method was proposed based on the principle of minimum potential energy quoting the earth pressure calculation model. The calculation result was contrasted with the field test result of small diameter TC pile (Plastic Tube Cast-in-place pile). The fix form could be fixed-hinged in the actual calculation assuring the accuracy and certain safety factor. The contributions of pile fix form depend on the pile length for the same geological conditions. There exists critical friction value in specific geological conditions that the side friction has larger impact on the critical buckling load while it is less than the value and has less impact with larger value. The buckling load was not simply changed linearly with friction. The buckling load decreases with increased limit active displacement and the load tend to be constant with larger active displacement value; the critical buckling load will be the same for different fix form for the small values.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2010.09a
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pp.349-356
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2010
In this study, a new design method of pile bent structure considering plastic hinge was proposed on the basis of the beam-column model. Based on the analysis results, it is found that the positioning of plastic hinge on the pile bent structure was influenced by nonlinear behavior of material and p-$\Delta$ effect. Moreover, concrete cracking began to occur at the joint section between the pile and column in case of pile bent structure with different cross-sections. The plastic hinge can be developed on the pile bent structure when large displacement was occurred, and pile bent structures can be maintained well only if it is developed on the column part. Therefore, in this study, the optimized cross-section ratio between column and pile was analyzed to induce the plastic hinge at the joint section between the pile and column. Based on this, the optimized diameter ratio of pile and column can be obtained below the inflection point of the bi-linear curve depending on the relations between column-pile diameter ratio($D_c/D_p$) and normalized lateral cracking load ratio($F/F_{Dc=Dp}$). And through this study, it is founded that in-depth limit($L_{As}$=0.4%) normalized by the pile length($L_P$) are proportionally decreased as the pile length($L_P/D_P$) increases up to $L_P/D_P$=17.5, and beyond that in-depth limit converges to a constant value. Finally, it is found that the proposed limit depth by taking into account the minimum concrete-steel ratio would be more economical design of the pile bent structure.
The ballistic limit of Carbon/Epoxy composite laminates with the finite effective area are predicted by using the quasi-static perforation test and semi-empirical formula. The perforation energy were calculated from force-displacement curve in quasi-static perforation test. Also, the actual ballistic limit and penetration energy were obtained through the high-velocity impact test. The quasi-static perforation test and high-velocity impact test were conducted for the specimens with 3 different effective areas. In the high-velocity impact test, the air gun impact tester were used, and the ballistic and residual velocity was measured. The required inputs for the semi-empirical formula were determined by the quasi-static perforation tests and high-velocity impact tests. The comparison between semi-empirical formula and high-velocity impact test results were conducted and examined. The ballistic limits predicted by semi-empirical formula were agreed well with high-velocity impact test results.
Kim, Dae Gun;Park, Tae Kwang;Park, Lee Keun;Kim, Tae-Hyung
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.38
no.8
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pp.75-84
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2022
Currently, tension ground anchors are divided into temporary and permanent based on their purpose and period of use, and their performance evaluations are presented separately. Therefore, applying the current performance evaluation's upper and lower limits to practice seems reasonable. However, because compression ground anchors have been mainly used as permanent, performance evaluation corresponding to permanent is conducted without distinction between temporary and permanent. This evaluation is a strict standard for ground anchors used as temporary, including the removal type. Because of examining the existing performance evaluation for the compression ground anchor, the lower limit can be applied without distinguishing between the temporary and permanent. However, the upper limit should be presented separately for the temporary and permanent. In applying the upper limit, it is necessary to adjust the upper limit of the anchor considering the anchored ground condition (rock or soil), the period of use, and particularly whether the load-displacement curve maintains the elastic state.
Response of the pipeline crossing fault is considered as the large strain problem. Proper estimation of the pipeline response plays important role in mitigation studies. In this study, an advanced continuum modeling including material non-linearity in large strain deformations, hardening/softening soil behavior and soil-pipeline interaction is applied. Through the application of a fully nonlinear analysis based on an explicit finite difference method, the mechanics of the pipeline behavior and its interaction with soil under large strains is presented in more detail. To make the results useful in oil and gas engineering works, a continuous pipeline of two steel grades buried in two clayey soil types with four different crossing angles of 30°, 45°, 70° and 90° with respect to the pipeline axis have been considered. The results are presented as the fault movement corresponding to different damage limit states. It was seen that the maximum affected pipeline length is about 20 meters for the studied conditions. Also, the affected length around the fault cutting plane is asymmetric with about 35% and 65% at the fault moving and stationary block, respectively. Local buckling is the dominant damage state for greater crossing angle of 90° with the fault displacement varying from 0.4 m to 0.55 m. While the tensile strain limit is the main damage state at the crossing angles of 70° and 45°, the cross-sectional flattening limit becomes the main damage state at the smaller 30° crossing angles. Compared to the stiff clayey soil, the fault movement resulting 3% tensile strain limit reach up to 40% in soft clayey soil. Also, it was seen that the effect of the pipeline internal pressure reaches up to about 40% compared to non-pressurized condition for some cases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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