Kim, Yeon-Joong;Woo, Joung-Woon;Yoon, Jong-Sung;Kim, Myoung-Kyu
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.33
no.6
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pp.308-320
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2021
An integrated sediment management approach that includes the recovery of the amount of declined sediment supply is effective as a fundamental solution to coastal erosion. During planning, it is essential to analyze the transfer mechanism of the sediments generated from estuaries (the junction between a river and sea) to assess the amount and rate of sediment discharge (from the river to sea) supplied back to the coast. Although numerical models that interpret the tidal sand bar flushing process during flooding have been studied, thus far, there has been no study focusing on the formation and development processes of tidal sand bars. Therefore, this study aims to construct wave deformation, flow regime calculation, and topographic change analysis models to assess the amount of recovered sediment discharge and reproduce the tidal sand bar formation process through numerical analysis for integrated littoral drift management. The tidal sand bar formation process was simulated, and the wave energy and duration of action concepts were implemented to predict the long-term littoral movement. The river flux and wave conditions during winter when tidal sand bars dominantly develop were considered as the external force conditions required for calculation. The initial condition of the topographic data directly after the Maeupcheon tidal sand bar flushing during flooding was set as the initial topography. Consequently, the tidal sand bar formation and development due to nearshore currents dependent on the incident wave direction were reproduced. Approximately 66 h after the initial topography, a sand bar formation was observed at the Maengbang estuary.
Geotextile tubes are widely used to prevent erosion in coastal areas and to replace the backfill for shore slopes in the reclamation of land using dredged soil. In this study, The triaxial confining pressures were chosen as 10kPa, 50kPa, or 100kPa for the specimens reinforced with geotextile considering the condition in the site. The strain behavior under various compressive stresses was then identified. At strains 0% to 7%, the stress-strain behavior was the same due to the effect of initial strain hardening, in which the force was exerted according to the relaxation of the geotextile regardless of the confining pressure (≤100kPa). At strains of 7% or more, the specimen with the small confining pressure had smaller deformation under load, which increases the tensile resistance provided by the reinforcing geotextile. Brittle fracture was then observed due to strain softening and the deviator stress abruptly decreased. This is different from the phenomenon in which the shear strength increases as the confining pressure increases in general triaxial compression tests. In the geoxtile-confined tests, geotextiles are primarily subjected to tensile displacement. Thereafter, the modulus of elasticity increases rapidly, which exhibits the elastic behavior of the geotextile.
With the emergence of environmental problems caused by fine dust worldwide, LNG, which is cheaper and less pollution than diesel, is attracting attention as the next generation energy of automobiles and is expanding its supply. However, it is difficult to operate smoothly due to the lack of infrastructure for LNG charging stations in Korea and the limited size of containers that can be installed according to regulations. In Korea, research and development on the contents of containers for the smooth operation of natural gas vehicles are underway, but there is a problem that the container directly receives the impact of the vehicle collision and explodes, causing a major disaster. Therefore, in this study, the safety of the container was verified by deriving the strain and stress values through ANSYS Explicit Dynamics analysis. As a result, a maximum stress of 565.37MPa occurred in the container, and it is expected that plastic deformation will occur as it exceeds the yield stress of STS304 used as a material for the container, which is beyond 505MPa. When an impact caused by a collision between a vehicle and a container is applied, it is considered necessary to design a support or reinforcement because the container may be damaged or defective.
The mechanical and thermal properties of the rock masses can affect the performance associated with both the isolating and retarding capacities of radioactive materials within the deep geological disposal system for High-Level Radioactive Waste (HLW). In this study, the essential parameters for the site descriptive model (SDM) related to the rock mechanics and thermal properties of the HLW disposal facilities site were reviewed, and the technical background was explored through the cases of the preceding site descriptive models developed by SKB (Swedish Nuclear and Fuel Management Company), Sweden and Posiva, Finland. SKB and Posiva studied parameters essential for the investigation and evaluation of mechanical and thermal properties, and derived a rock mechanics site descriptive model for safety evaluation and construction of the HLW disposal facilities. The rock mechanics SDM includes the results obtained from investigation and evaluation of the strength and deformability of intact rocks, fractures, and fractured rock masses, as well as the geometry of large-scaled deformation zones, the small-scaled fracture network system, thermal properties of rocks, and the in situ stress distribution of the disposal site. In addition, the site descriptive model should provide the sensitivity analysis results for the input parameters, and present the results obtained from evaluation of uncertainty.
Jeoung Seok Yoon;Anne Strader;Jian Zhou;Onno Dijkstra;Ramon Secanell;Ki-Bok Min
Tunnel and Underground Space
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v.33
no.1
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pp.57-69
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2023
In this study, we simulated induced seismicity in the Groningen natural gas reservoir using 2D hydro-mechanical coupled discrete element modelling (DEM). The code used is PFC2D (Particle Flow Code 2D), a commercial software developed by Itasca, and in order to apply to this study we further developed 1)initialization of inhomogeneous reservoir pressure distribution, 2)a non-linear pressure-time history boundary condition, 3)local stress field monitoring logic. We generated a 2D reservoir model with a size of 40 × 50 km2 and a complex fault system, and simulated years of pressure depletion with a time range between 1960 and 2020. We simulated fault system failure induced by pressure depletion and reproduced the spatiotemporal distribution of induced seismicity and assessed its failure mechanism. Also, we estimated the ground subsidence distribution and confirmed its similarity to the field measurements in the Groningen region. Through this study, we confirm the feasibility of the presented 2D hydro-mechanical coupled DEM in simulating the deformation of a complex fault system by hydro-mechanical coupled processes.
Lee, Hyeok Ju;Lim, Jae Sung;Moon, Il Hwan;Kim, Jae Min
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.27
no.1
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pp.25-35
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2023
Considering the non-linear behavior of structure and soil when evaluating a nuclear power plant's seismic safety under a beyond-design basis earthquake is essential. In order to obtain the nonlinear response of a nuclear power plant structure, a time-domain SSI analysis method that considers the nonlinearity of soil and structure and the nonlinear Soil-Structure Interaction (SSI) effect is necessary. The Boundary Reaction Method (BRM) is a time-domain SSI analysis method. The BRM can be applied effectively with a Perfectly Matched Layer (PML), which is an effective energy absorbing boundary condition. The BRM has a characteristic that the magnitude of the response in far-field soil increases as the boundary interface of the effective seismic load moves outward. In addition, the PML has poor absorption performance of low-frequency waves. For this reason, the accuracy of the low-frequency response may be degraded when analyzing the combination of the BRM and the PML. In this study, the accuracy of the analysis response was improved by adjusting the PML input parameters to improve this problem. The accuracy of the response was evaluated by using the analysis response using KIESSI-3D, a frequency domain SSI analysis program, as a reference solution. As a result of the analysis applying the optimal PML parameter, the average error rate of the acceleration response spectrum for 9 degrees of freedom of the structure was 3.40%, which was highly similar to the reference result. In addition, time-domain nonlinear SSI analysis was performed with the soil's nonlinearity to show this study's applicability. As a result of nonlinear SSI analysis, plastic deformation was concentrated in the soil around the foundation. The analysis results found that the analysis method combining BRM and PML can be effectively applied to the seismic response analysis of nuclear power plant structures.
Recently, the intensive rainstorm possibly induced by global warming plays a key role on the instability of railway adjacent slopes. The instability of slopes results as covering and loss of railway lines induced by slided soil mass. According to the site investigation on the failed slopes triggered by rainfall, low types of slope failure were observed: shallow, intermediate, gully erosion, and soil-rock interface failures. The observation reveals the different characteristics of slope failure depending on the thickness of soil layer, morphological features of slope, etc. Based upon the observations, flume tests were conducted to analyze the sliding mechanism of each failure. The variables of flume test are soil layer thickness, rainfall intensity, and morphology of slope under the constant condition of the percentage of fine, initial soil moisture content, slope angle and compaction energy. Test results show that shallow failure was mostly observed from the surface of the slope and caused by the soil erosion; in addition, compared to the other types of failure, the occurrence of initial erosion is late, however, the development of erosion is fast. In gully erosion failure, the collected water from the water catchment area helps erosion of the upper soil layer and transfer of residual corestone, which impedes the erosion process once the upper soil layers are eroded and corestone are exposed. The soil-rock interface failure shows the most fast initial erosion process among the failure types. Interestingly, the common feature observed from the different types of failure was the occurrence of the initial deformation near the toe of slopes which implies the existence of surbsurface flow along the downslope direction.
Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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v.7
no.11
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pp.447-455
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2017
At the modern industry, the composite material has been widely used. Particularly, the material of carbon fiber reinforced plastic hardened with resin on the basis of fiber is excellent. As the specific strength and rigidity are also superior, it receives attention as the light material. Among these materials, the carbon fiber reinforced plastic using carbon fiber has the superior mechanical property different from another fiber. So, it is utilized in vehicle and airplane at which high strength and light weight are needed at the same time. In this paper, the tensile property due to the fiber design is investigated through the analysis study with CT specimen composed of carbon plastic reinforced plastic. At the stress analysis of CFRP composite material with hole, the fracture trend at the tensile environment is examined. Also, it is shown that the lowest stress value happens and the deformation energy of the pre-crack becomes lowest at the analysis model composed of the stacking angle of 60° through the result due to the stacking angle. On the basis of this study result, it is thought to apply the foundation data to anticipate the fracture configuration at the structure applied with the practical experiment.
Yerin Sung;Hyun Seung Choi;Wonseong Song;Vanessa;Yuri Kim;Yeonhae Ryu;Youngjin Kim;Jaemin Im;Dae Seok Kim;Hyun Ho Choi
Journal of Adhesion and Interface
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v.25
no.1
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pp.169-274
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2024
Recent attention has been drawn to materials that undergo reversible expansion and contraction in response to external stimuli, leading to morphological changes. These materials hold potential applications in various fields including soft robotics, sensors, and artificial muscles. In this study, a novel material capable of responding to high temperatures for protection or encapsulation is proposed. To achieve this, liquid crystal elastomer (LCE) with nematic-isotropic transition properties and polyimide (PI) with high mechanical strength and thermal stability were utilized. To utilize a solution process, a dope solution was synthesized and introduced into micro-printing techniques to develop a two-dimensional pattern of LCE/PI bilayer structures with sub-millimeter widths. The honeycomb-patterned LCE/PI bilayer mesh combined the mechanical strength of PI with the high-temperature contraction behavior of LCE, and selective printing of LCE facilitated deformation in desired directions at high temperatures. Consequently, the functionality of selectively and reversibly encapsulating specific high-temperature materials was achieved. This study suggests potential applications in various actuator fields where functionalities can be implemented across different temperature ranges without the need for electrical energy input, contingent upon molecular changes in LCE.
Leonardo M. Massone;Cristhofer N. Letelier;Cristobal F. Soto;Felipe A. Yanez;Fabian R. Rojas
Computers and Concrete
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v.33
no.5
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pp.497-507
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2024
In squat reinforced concrete walls, the displacement capacity for lateral deformation is low and the ability to resist the axial load can quickly be lost, generating collapse. This work consists of testing two squat reinforced concrete walls. One of the specimens is built with conventional detailing of reinforced concrete walls, while the second specimen is built applying an alternative design, including stirrups along the diagonal of the wall to improve its ductility. This solution differs from the detailing of beams or coupling elements that suggest building elements equivalent to columns located diagonally in the element. The dimensions of both specimens correspond to a wall with a low aspect ratio (1:1), where the height and length of the specimen are 1.4 m, with a thickness of 120 mm. The alternative wall included stirrups placed diagonally covering approximately 25% of the diagonal strut of the wall with alternative detailing. The walls were tested under a constant axial load of 0.1f'cAg and a cyclic lateral displacement was applied in the upper part of the wall. The results indicate that the lateral strength is almost identical between both specimens. On the other hand, the lateral displacement capacity increased by 25% with the alternative detailing, but it was also able to maintain the 3 complete hysteretic cycles up to a drift of 2.5%, reaching longitudinal reinforcement fracture, while the base specimen only reached the first cycle of 2% with rapid degradation due to failure of the diagonal compression strut. The alternative design also allows 46% more energy dissipation than the conventional design. A model was used to capture the global response, correctly representing the observed behavior. A parametric study with the model, varying the reinforcement amount and aspect ratio, was performed, indicating that the effectiveness of the alternative detailing can double de drift capacity for the case with a low aspect ratio (1.1) and a large longitudinal steel amount (1% in the web, 5% in the boundary), which decreases with lower amounts of longitudinal reinforcement and with the increment of aspect ratio, indicating that the alternative detailing approach is reasonable for walls with an aspect ratio up to 2, especially if the amount of longitudinal reinforcement is high.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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