KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.1C
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pp.41-51
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2008
The load distribution and deformation of single piles which is embedded in Jumunjin sand and Kimhae clay are investigated, based on small scale model tests. Special attention is given to the consideration of flexural rigidity in laterally loaded piles. To consider the flexural rigidity of the pile, tests are performed with the aluminium piles of three different length under different relative densities and undrained shear strength. The test results indicate that the initial slope from the results of tests is proportional to the depth and pile-soil rigidity in both soils. But the increasing rate of the initial slope in the clay is less than in the sand. In addition, the soil resistance is more related to the depth and soil condition than the pile rigidity. Base on the test results, an empirical formula is proposed, which is good agreement with previously published small scale model test and field lateral load test.
Jiaqi Zhang;Chunfeng Zhao;Cheng Zhao;Yue Wu;Xin Gong
Geomechanics and Engineering
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v.37
no.2
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pp.97-107
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2024
The accurate prediction of grouting upward diffusion height is crucial for estimating the bearing capacity of tip-grouted piles. Borehole construction during the installation of bored piles induces soil unloading, resulting in both radial stress loss in the surrounding soil and an impact on grouting fluid diffusion. In this study, a modified model is developed for predicting grout diffusion height. This model incorporates the classical rheological equation of power-law cement grout and the cavity reverse expansion model to account for different degrees of unloading. A series of single-pile tip grouting and static load tests are conducted with varying initial grouting pressures. The test results demonstrate a significant effect of vertical grout diffusion on improving pile lateral friction resistance and bearing capacity. Increasing the grouting pressure leads to an increase in the vertical height of the grout. A comparison between the predicted values using the proposed model and the actual measured results reveals a model error ranging from -12.3% to 8.0%. Parametric analysis shows that grout diffusion height increases with an increase in the degree of unloading, with a more pronounced effect observed at higher grouting pressures. Two case studies are presented to verify the applicability of the proposed model. Field measurements of grout diffusion height correspond to unloading ratios of 0.68 and 0.71, respectively, as predicted by the model. Neglecting the unloading effect would result in a conservative estimate.
THe purpose of this paper is to suggest the analytical method which can predict lateral nonlinear behavior in non-homogeneous soil using the coefficient of soil resistance and ultimate soil resistance. Those parameters are obtained through back analysis on the base of the results of a series of model tests.Analytical method of Chang is more or less difficult to predict nonlinear behavior in non-homogeneous sol. So, in this study, for the prediction of nonlinear behavior the compositive analytical method which apply the p - y curve to Chang model is suggested. Also, the program is developed to predict nonlinear behavior using the compositive analytical method and it can be used to calculated the deflection, bending moment and soil reaction with DFM in non-homogeneous soil. To establish applicability of the suggested analytical method, the results of model tests and field tests and Pentagon2D finite element program are compared with those of the compositive analytical method. In the analysis values of the coefficient of soil reaction and ultimate soil resistance are also applied to the case of non-homogeneous soil. Lateral defection calculated using the compositive analytical method has been found to be in good agreement with values measured in field and model load tests.
Generally, application of steel pipe pile as deep foundation member needs special requirement for the connection method between steel pipe pile and concrete footing. Even though two types of connection method are suggested in the related specification, type B-method is provident. To investigate real structural behavior of type B connection, several load tests are done with carefully designed experimental system. The purpose of this experiment is mainly focused on the understanding of actual behavior which can be predicted by design theory. At this research stage, vertical and lateral loading test are done for three types of specimen to review stress concentration, formation and behavior of imaginary RC column in the footing and effect of non-slip device installed in the steel pipe pile. The load resistance mechanism in these specific connection method is predicted based on both experimental results. The three-dimensional finite element modeling is also done for the purpose of comparison between numerical and experimental result. With all the results gained from experiment the structural behavior of imaginary RC column in the design concept is confirmed. The role of non-slip device is very important and it affects the resistance capacity with help of composite action of concrete and steel pipe pile.
Woo, Kwang S.;Lee, Dong W.;Yang, Seung H.;Ahn, Jae S.
Geomechanics and Engineering
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v.15
no.5
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pp.1101-1111
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2018
This study aims to present accurate soil modeling and validation of a single roadside guardrail post as well as a single concrete pile installed near cut slopes or compacted sloping embankment. The conventional Winkler's elastic spring model and p-y curve approach for horizontal ground cannot directly be applied to sloping ground where ultimate soil resistance is significantly dependent on ground inclination. In this study, both grid-based 3-D FE model and particle-based SPH (smoothed particle hydrodynamics) model available in LS-DYNA have been adopted to predict the static behavior of a laterally loaded guardrail post. The SPH model has potential to eliminate any artificial soil stiffness due to the deterioration of the node-connected Lagrangian soil mesh. For this purpose, this study comprises two parts. Firstly, only 3-D FE modeling has been tested to show the numerical validity for a single concrete pile in sloping ground using Mohr-Coulomb material. However, this material option cannot be implemented for SPH elements. Nevertheless, Mohr-Coulomb model has been used since this material model requires six input soil data that can be obtained from the comparative papers in literatures. Secondly, this work is extended to compute the lateral resistance of a guardrail post located near the slope using the hybrid approach that combines Lagrange FE elements and SPH elements by the suitable node-merging option provided by LS-DYNA. For this analysis, the FHWA soil material developed for application to road-base soils has been used and also allows the application of SPH element.
Offshore wind turbines are supported by various foundations, each with its considerations in design and construction. Gravity, monopile, and suction bucket foundations encounter geotechnical issues, while jacket and tripod foundations face fatigue problems. Considering this, a gravity foundation based on a steel skirt was developed, and a monopile foundation was analyzed for Pile-Soil Interaction using the p-y curve and 3D finite element method (3D FEM). In addition, for suction bucket foundations, the effects of lateral and vertical loads were analyzed using 3D FEM and centrifuge tests. Fatigue analysis for jacket and tripod foundations was conducted using a hotspot stress approach. Some hybrid foundations and shape optimization techniques that change the shape to complement the problems of each foundation described above were assessed. Hybrid foundations could increase lateral resistance compared to existing foundations because of the combined appendages, and optimization techniques could reduce costs by maximizing the efficiency of the structure or by reducing costs and weight. This paper presents the characteristics and research directions of the foundation through various studies on the foundation. In addition, the optimal design method is presented by explaining the problems of the foundation and suggesting ways to supplement them.
Jang In-Sung;Kwon O-Soon;Park Woo-Sun;Jeong Weon-Mu
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.17
no.2
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pp.70-79
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2005
Most of landing piers in Korea employ the combination of vertical piles and batter piles, which shows good efficiency in static lateral resistance but poor seismic performance. Many attempts have continuously been made to increase the seismic performance of batter piles with various aseismatic systems. In this study, new types of aseismatic system were developed by use of rubber and ball bearing, and shaking table tests and 3 dim. numerical analyses were performed in order to compare the seismic performance for various types of pile head. The test and numerical analysis results show the high seismic performance of newly proposed systems and the applicability off dim. numerical analysis considering the non-linear behaviour of rubber and ball bearing systems.
Park, Chul-Soo;Jung, Jae-Woo;Kim, Hak-Sung;Kim, Eun-Jung;Mok, Young-Jin
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2008.10a
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pp.1415-1426
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2008
Stone columns, locally called "GCP (granular compaction pile)" can be used to improve strength and resistance against lateral movement of a foundation soil like rigid piles and piers. Also installation of such a discrete column facilitates drainage, and densifies and reinforces the soil in the sense of ground improvement. The integrity of the GCP has been indirectly controlled with the records of each batch including depth and the quantity of stone filled. An integrity testing was attempted using crosshole S-wave logging. The method is conceptionally same as the crosshole sonic logging (CSL) for drilled piers. The only and critical difference is that S-wave should be used in the logging, because P-wave velocity of the stone column is less than that of ground water. The crosshole sonic logger does not have the capability to measure S-wave propagating through the skeleton of crushed stone. An electro-mechanical source, which can generate either P- or SH-waves, and a 1-D geophone were used to measure SH-waves. Two 76mm diameter cased boreholes were installed 1 meter apart across the nominal 700mm diameter stone column. At every 10cm of depth, shear wave was measured across the stone column. One more borehole was also installed 1 meter outward from the one of the above boreholes to measure the shear wave profile of the surrounding soil. The diametric variation of the stone column with respect to depth was evaluated from the shear wave arrival times across the stone column, and shear wave velocities of crushed stone and surrounding soil. The volume calculated with these variational diameters is very close to the actual quantity of the stone filled.
Kim, Garam;Park, Donggyu;Kyung, Doohyun;Lee, Junhwan
Geomechanics and Engineering
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v.7
no.4
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pp.459-475
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2014
In this study, a CPT-based p-y analysis method was proposed for the displacement analysis of laterally loaded piles. Key consideration was the continuous soil profiling capability of CPT and cone resistance profiles that do not require artificial assumption or simplification for input parameter selection. The focus is on the application into offshore mono-piles embedded in clays. The correlations of p-y function components to the effective cone resistance were proposed, which can fully utilize CPT measurements. A case example was selected from the literature and used to validate the proposed method. Various parametric studies were performed to examine the effectiveness of the proposed method and investigate the effect of property profile and its depth resolution on the p-y analysis. It was found that the calculation could be largely misleading if wrongly interpreted sub-layer condition or inappropriate resolution of input soil profile was involved in the analyses. It was also found that there is a significant influence depth that dominates overall load response of pile. The soil profile and properties within this depth range affect most significantly calculated load responses, confirming that the soil profile within this depth range should be identified in more detail.
The lateral stability of bridge foundations against train moving load, emergency stopping load, earthquakes, and so on is very important for a railway bridge foundation. A borehole test is much more accurate than laboratory tests since it is possible to minimize the disturbance of ground conditions on the test site. The representative borehole test methods are Dilatometer, Pressuremeter and Lateral Load Tester, which usually provide force-resistance characteristics in elastic range. In order to estimate P-y curves using those methods, the non-linear characteristics of soil which is one of the most important characteristics of the soil cannot be obtained. Therefore, P-y curves are estimated usually using elastic modulus ($E_O$, $E_R$) of lateral pressure-deformation ratio obtained within the range of elastic behavior. Even though the pile foundation is designed using borehole tests in field to increase design accuracy, it is necessary to use a higher safety factor to improve the reliability of the design. A Large Displacement Borehole Testmeter(LDBT) is developed to measure nonlinear characteristics of the soil in this study. P-y curves can be directly achieved from the developed equipment. Comparisons between measured P-y curves the LDBT developed equipment, theoretical methods based on geotechnical investigations, and back-calculated P-y curves from field tests are shown in this paper. The research result shows that the measured P-y curves using LDBT can be properly matched with back-calculated P-y curves from filed tests by applying scale effects for sand and clay, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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