In this paper, the behavior of underground strutted retaining structure under seismic condition in non-liquefiable dry cohesionless soil is analyzed numerically. The numerical model is validated against the published results obtained from a study on embedded cantilever retaining wall under seismic condition. The validated model is used to investigate the difference between the static and seismic response of the structure in terms of four design parameters, e.g., support member or strut force, wall moment, lateral wall deflection and ground surface displacement. It is found that among the different design parameters, the one which is mostly affected by the earthquake force is wall deflection and the least affected is the strut force. To get the best possible results under seismic condition, the embedment depth of the wall and thickness of the wall can be chosen as around 100% and 6% of the depth of final excavation level, respectively. The stiffness of the strut may also be chosen as $5{\times}105kN/m/m$ to achieve best possible performance under seismic condition.
This study aimed to find out the pullout capacity of inclined strip anchor plate embedded in anisotropic and nonhomogeneous fully saturated cohesive soil in undrained condition. The ultimate pullout load has been found out by using numerical lower bound finite element analysis with linear programming. The undrained pullout capacity of anchor plate of width B is determined for different embedment ratios (H/B) varying from 3 to 7 and various inclination of anchor plates ranging from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ with an interval of $15^{\circ}$. In case of anisotropic fully saturated clay the variation of cohesion with direction has been considered by varying the ratio of the cohesion along vertical direction ($c_v$) to the cohesion along horizontal direction ($c_h$). In case of nonhomogeneous clay the cohesion of the undrained clay has been considered to be increased with depth below ground surface keeping $c_v/c_h=1$. The results are presented in terms of pullout capacity factor ($F_{c0}=p_u/c_H$) where $p_u$ is the ultimate pullout stress along the anchor plate at failure and $c_H$ is the cohesion in horizontal direction at the level of the middle point of the anchor plate. It is observed that the pullout capacity factor increases with an increase in anisotropic cohesion ratio ($c_v/c_h$) whereas the pullout capacity factor decreases with an increase in undrained cohesion of the soil with depth.
Bin Du;Bo Hao;Xuejing Duan;Wanjiong Wang;Mohammad Roohani
Geomechanics and Engineering
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제38권4호
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pp.397-408
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2024
Buried box culverts are crucial elements of transportation infrastructure. However, their behavior under foundation loads is not well understood, indicating a significant gap in existing research. This study aims to bridge this gap by conducting a detailed numerical analysis using the Finite Element Method and Abaqus software. The research evaluates the behavior of buried box culverts by examining their interaction with surrounding soil and the pressures from surface foundation loads. Key variables such as embedment depth, culvert wall thickness, concrete material properties, foundation pressure, foundation width, soil elastic modulus, and friction angle are altered to understand their combined effects on structural response. The methodology employs a validated 2D numerical model under plane strain conditions. Parametric studies highlight the critical role of culvert depth (H) in influencing earth pressure and bending moments. Foundation pressure and width demonstrate complex interdependencies affecting culvert behavior. Variations in culvert materials' elastic modulus show minimal impact. It was found that the lower wall of the buried culvert experiences higher average pressure compared to the other two walls, due to the combined effects of the culvert's weight and down drag forces on the side walls. Furthermore, while the pressure distribution on the top and bottom walls is parabolic, the pressure on the side walls follows a different pattern, differing from that of the other two walls.
We analyzed the sloped ground safety factor, which is not presented in the design specification, using a computational analysis program L-Pile Plus 13.8. To achieve this we chose a required parameter set and a level ground safety factor presented in the design specification, and then determined its values comparing with the change of the safety factor according to the parameter. Using these parameters, we estimated the sloped ground safety factor for the slope of 35 degrees considering the improvement value of the slope presented in the design specification. As a result of this analysis, we obtained the smaller safety factor by about 0.7 times than the case of the level ground and verified that a number of concrete poles fail to assure 1 degree of the safety factor. We, therefore, concluded that an adjustment of the embedment depth is required in the case of the sloped ground.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제10권4호
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pp.451-460
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2016
An anchorage system is necessary in most reinforced concrete structures for connecting attachments. It is very important to predict the strength of the anchor to safely maintain the attachments to the structures. However, according to experimental results, the existing design codes are not appropriate for large anchors because they offer prediction equations only for small size anchors with diameters under 50 mm. In this paper, a new prediction model for breakout shear strength is suggested from experimental results considering the characteristics of large anchors, such as the prying effect and size effect. The proposed equations by regression analysis of the derived model equations based on the prying effect and size effect can reasonably be used to predict the breakout shear strength of not only ordinary small size anchors but also large size anchors.
When plate anchors are embedded in soft clay, they may undergo a deformation under the pressure of sustained load. The critical depth at which the transition from a shallow to a deep anchor takes place depends on the properties of soil. Laboratory model tests were performed for the short-term net ultimate uplift capacity of a circular anchors with respect to various embedment depths and moisture content in saturated kaolinite. The tests have been conducted with the anchor at two different moisture contents. Based on the model test results, empirical relationships between the net load, rate of strain, and time have been developed. In creep tests of kaolinite for load versus ultimate uplift capacity, the displacement of plate anchors rapidly increases during the primary stage but thereafter becomes constant over a period of time.
Objectives of this study included design of head and evaluation of the pullout performance of the headed reinforcement that can be used to replace standard hooks in the building exterior beam-column joints. Results of 36 pullout tests are presented. Test variables included reinforcing bar diameters (16-25mm), embedment depth (6-7db), transverse reinforcement, and single-vs.-group pullout behavior. The square head designed had gross area of 4Ab and thickness of db. The headed reinforcement made of Dl6 bars developed pullout strengths close to the bar yield strength, but larger bars developed strengths smaller than the yield strengths. The pullout resistance increased with decreasing spacing of the transverse reinforcement. Use of column ties with 6.0-db spacing improved the pullout performance of the headed bars without causing difficulties in fabricating the specimens. The comparison of the pullout performances between the headed bars and the standard hooks revealed that strengths, stiffnesses, and ductile behaviors are about the same.
In this paper, two dimensional vertical and comer infinite elements which can include multiple wave components to model underlying half space are developed. These elements are natural and economical to model underlying stiff half space or rock. To verify the behavior of these infinite elements, vertical, horizontal, and rocking compliances of a rigid strip foundation on a viscoelastic soil profile are analyzed and compared with those of Tzong and Penzien who used the boundary solution method. Good agreements are noticed between the two methods. The influence of material properties like Poisson's ratio, material damping, and stiffness ratio of layers as well as the influence of geometrical properties such as layer thicknesses and depth of foundation embedment are studied. Example analysis is carried out for the shaking table which is located in KIMM(Korea Institute of Machinery and Materials), and the vertical and horizontal displacements of the analysis are compared with the measured, and show good results and demonstrate the efficiency of the proposed method.
The main objective of this project is to define the ultimate bond performance of domestic prestressing strands in the precast prestensioned concrete beams. Eight specimens from four different companies were fabricated and tested in this study. Four-point loading tests were performed on the beams of domestic strands with an arbitrary anchorage length. The research has shown, that all seven specimens except one failed in bond are capable of developing their full flexural capacity and the strands within them are fully anchored even with the sudden transfer of frame cutting. Following results are summarized from the tests conducted. 1) All of the specimens are tested at an embedment lengths much shorter than those required by the ACI code, failed in flexure except one failed in bond. 2) It seems that the beam depth can not be an effective variable to estimate the bond length within these sections and length of specimens on this tests. 3) The development length with the stirrup space which are considered for correction factors in the equations of Russel and Paulsgrove, is fully accurate to determine the required length for the beam tested in this research.
In this study the bearing capacity of the eccentrically loaded shallow footing is estimated by means of the upper bound method of limit analysis. In the case of applying the upper bound, the results depend on the failure mechanism. So the failure surface is correctly studied through the model test using sand. New method is proposed to estimate the bearing capacity of the eccentrically loaded shallow footing by means of the upper bound method to apply the failure mechanism based on the model test. The propriety of new method is verified by the results of various methods. And the influences of the variables eccentricity, embedment depth, variations of contact width factor by model test using sand are also studied in this paper
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[게시일 2004년 10월 1일]
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