Soil nailing technique is being widely used for stabilization of vertical cuts because of its economic, environment friendly and speedy construction. Global stability and lateral displacement are the two important stability criteria for the soil nail walls. The primary objective of the present study is to evaluate soil nail wall stability criteria under the influence of in-situ soil variability. Finite element based numerical experiments are performed in accordance with the methodology of $2^3$ factorial design of experiments. Based on the analysis of the observations from numerical experiments, two regression models are developed, and used for reliability analyses of global stability and lateral displacement of the soil nail wall. A 10 m high prototype soil nail wall is considered for better understanding and to highlight the practical implications of the present study. Based on the study, lateral displacements beyond 0.10% of vertical wall height and variability of in-situ soil parameters are found to be critical from the stability criteria considerations of the soil nail wall.
El Maani, Rabii;Makhloufi, Abderahman;Radi, Bouchaib;El Hami, Abdelkhalak
Structural Engineering and Mechanics
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v.61
no.4
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pp.441-451
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2017
The need of progress in engineering designs especially for aerospace structure is nowadays becoming a major industry request. The objectives of this work are to quantify the influence of material and operational uncertainties on the performance of the aerodynamic behavior of an Aircraft Wing, and to give a description of the most commonly used methods for reliability based design optimization (RBDO) to point out the advantages of the application of this method in the design process. A new method is proposed, called Safest Point (SP) that can efficiently give the reliability-based optimum solution for freely vibrating structures with and without fluid flow.
Degtyarev, Vitaliy V.;Hicks, Stephen J.;Hajjar, Jerome F.
Steel and Composite Structures
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v.43
no.3
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pp.293-309
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2022
Accurate design models for predicting the shear resistance of headed studs in solid concrete slabs are essential for obtaining economical and safe steel-concrete composite structures. In this study, symbolic regression with genetic programming (GPSR) was applied to experimental data to formulate new descriptive equations for predicting the shear resistance of studs in solid slabs using both normal and lightweight concrete. The obtained GPSR-based nominal resistance equations demonstrated good agreement with the test results. The equations indicate that the stud shear resistance is insensitive to the secant modulus of elasticity of concrete, which has been included in many international standards following the pioneering work of Ollgaard et al. In contrast, it increases when the stud height-to-diameter ratio increases, which is not reflected by the design models in the current international standards. The nominal resistance equations were subsequently refined for use in design from reliability analyses to ensure that the target reliability index required by the Eurocodes was achieved. Resistance factors for the developed equations were also determined following US design practice. The stud shear resistance predicted by the proposed models was compared with the predictions from 13 existing models. The accuracy of the developed models exceeds the accuracy of the existing equations. The proposed models produce predictions that can be used with confidence in design, while providing significantly higher stud resistances for certain combinations of variables than those computed with the existing equations given by many standards.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2003.04a
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pp.103-110
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2003
A hybrid structural reliability analysis method that integrates a commercial finite element program and a reliability analysis algorithm is proposed to estimate the safety of real structures in this paper. Since finite element method (FEM) is most commonly and widely used in the analysis and design practice of real structures, it appears to be necessary to use general FEM program in the structural reliability analysis. In this case, simple conventional reliability methods cannot be used because the limit state function can only be expressed in an algorithmic form. The response surface method(RSM)-based reliability algorithm with the first-order reliability method (FORM) found to be ideal in this respect and is used in this paper. The intention of use of RSM is to develop, albeit approximately, an explicit expression of the limit state function for real structures. The applicability of the proposed method to real structures is examined with help of the example in consideration of a concrete dam. Both the strength and serviceability limit states are considered in this example.
A first-order moment method (FORM) reliability analysis is commonly used for structural stability analysis. It requires the values and partial derivatives of the performance to function with respect to the random variables for the design. These calculations can be cumbersome when the performance functions are implicit. A Gaussian process (GP)-based response surface is adopted in this study to approximate the limit state function. By using a trained GP model, a large number of values and partial derivatives of the performance functions can be obtained for conventional reliability analysis with a FORM, thereby reducing the number of stability analysis calculations. This dynamic renewed knowledge source can provide great assistance in improving the predictive capacity of GP during the iterative process, particularly from the view of machine learning. An iterative algorithm is therefore proposed to improve the precision of GP approximation around the design point by constantly adding new design points to the initial training set. Examples are provided to illustrate the GP-based response surface for both structural and non-structural reliability analyses. The results show that the proposed approach is applicable to structural reliability analyses that involve implicit performance functions and structural response evaluations that entail time-consuming finite element analyses.
As interest for visualization and real time processing of construction management information was heightened recently, a diversity of management tools have been developed and corresponding systems also have been changed. In the case of BIM(Building Information Modeling) which is being spotlighted as such kind of management tool, its outcome such as technical innovation and time saving through overseas success case, reducing effect of unnecessary work, and so forth has continuously been established. The BIM in which various information related with life cycle of project are managed with the base of 3D object is useful as an information management tool of construction project which becomes complex and large in its scale. The aim of this paper is analysis or reliability on BIM design for expressway. To solve these issues, this study analyzes the design document, road design handbook, guide. Also this paper performed analysis of reliability 2D vs. BIM quantity calculation. This pilot projects "BIM design at Daegu expressway Lot No.5" lays the foundation for future work on BIM based civil engineering design.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.22
no.6
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pp.415-422
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2010
Development of the reliability-based design program in the GUI environment is inadequate for engineers familiar with the deterministic design to deal with the international design criterion based on the probabilistic design. In this study, the design program based on the GUI environment is developed in order to more efficiently input the design factor and more easily carry out the design works. The GUI environment is the GUIDE (Graphic User Interface Development Environment) tool supported by the latest MATALB version 7.1. In order to test the model reliability, the probabilities of failure (POF) on the breakwater armor block (AB) and gravity quay-wall (QW) in the sliding mode are computed using the model in the Level II and Level III. The POF are 55.4~55.7% for breakwater AB and 0.0006~0.0007% for gravity QW. A non-GUI environment program results of the POF are 55.6% for breakwater AB and 0.0018% for gravity QW. In comparison, the POF difference is negligible for breakwater AB because the exact input design parameters are available, whereas the large POF difference, but within the same order, for gravity QW can be explained by the difference of the input design factors because of the poor input data information.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.37
no.E
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pp.31-39
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1995
Weight minimization for the steel bridge girders using an approximation based optimization technique is presented. To accomplish this, an optimization oriented finite element program is used to achieve continuous weight reduction until the optimum is reached. To reduce computational cost, approximation techniques are adopted during the optimization process. Constraint deletion as well as intermediate design variables and responses are also used for higher qualitv of approximations and for a better convergence rate. Both the reliability and the effectiveness of the underlying optimization method are reviewed.
This paper describes the development of a reliability-based optimum design technique for such three dimensional tubular frames as off shore structures. The objective function is formulated for the structural weight. Constraints that probability of failure for the critical sections does not exceed the allowable probability of failure are set up. In the evaluation of the probability of failure, fatigue as well as buckling and plasticity failure are taken into account and the mean-value first-order second-moment method(MVFOSM) is applied for its calculation. In order to reduce the computing time required for the repeated structural analysis in the optimization process, reanalysis method is also applied. Application to two and three dimensional simple frame structures is performed. The influence of material properties, external forces, allowable failure probabilities and interaction between external forces on the optimum design is investigated.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.10a
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pp.32-39
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2000
Probabilistic structural design optimization, which is characterized by the so-called probabilistic. constraints which introduce permissible probability of violation, is preferred to deterministic design optimization since unpredictable inherent uncertainties and randomness in structural and environmental properties are to be taken quantitatively into account by probabilistic design optimization. In this paper, the well-known reliability index based MPFP(Most Probable Failure Point) search approach and the newly introduced target performance measure based MPTP(Minimum Performance Target Point) search approach are summarized and compared. The present comparison focuses on the number of iterations required for the estimation of probabilistic constraints and a technique for improvement which removes exhaustive iterations is presented as well. A 10 bar truss problem is examined for this.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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