Yong-Hoon Byun;Mi Jeong Seo;WooJin Han;Sang Yeob Kim;Jong-Sub Lee
Computers and Concrete
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v.31
no.4
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pp.359-370
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2023
Slime is produced by excavation during the installation of embedded piles, and it tends to mix with the cement paste injected into the pile shafts. The objective of this study is to investigate the strength and stiffness characteristics of cement pasteslime mixtures. Mixtures with different slime ratios are prepared and cured for 28 days. Uniaxial compression tests and elastic wave measurements are conducted to obtain the static and dynamic properties, respectively. The uniaxial compressive strengths and static elastic moduli of the mixtures are evaluated according to the curing period, slime ratio, and water-cement ratio. In addition, dynamic properties, e.g., the constrained, shear, and elastic moduli, are estimated from the compressional and shear wave velocities. The experimental results show that the static and dynamic properties increase under an increase in the curing period but decrease under an increase in the slime and water-cement ratios. The cement paste-slime mixtures show several exponential relationships between their static and dynamic properties, depending on the slime ratio. The bearing mechanisms of embedded piles can be better understood by examining the strength and stiffness characteristics of cement paste-slime mixtures.
In this study, a series of centrifuge tests were performed in order to observe the bearing capacity of waveform micropile, a new concept of micropile that uses a modified jet grouting process. A total of six models were considered, conventional micropile, jet grouted pile, and four different shapes of waveform micropiles. The test results indicated that the waveform micropile effectively contributes to the increase of the bearing capacity compared to the micropile without the shear keys. Among the waveform micropiles, the model that has a relatively small space between the shear keys showed the most significant improvement of load capacity. Additionally, the ultimate load capacities of all piles were compared using well-known estimation method. As a result, P-S curve method and total settlement method with 25.4 mm were considered suitable to account ultimate load for the waveform micropile.
Bearing capacity of pile foundations in cold region is dominated by adfreeze bond strength between surrounding soil and pile perimeter. Adfreeze bond strength is considered to be the most important design parameter for foundations in cold region. Many studies in last 50 years have been conducted to analyze characteristics of adfreeze bond strength. However, most studies have been performed under constant temperature and normal stress conditions in order to analyze affecting factors like soil type, pile material, loading speed, etc. In this study, both freezing temperature and normal stress acting on pile surface were considered to be primary factors affecting adfreeze bond strength, while other factors such as soil type, pile material and loading speed were predefined. Direct shear box was used to measure adfreeze bond strength between Joomoonjin sand and aluminium because it is easy to work for various roughness. Test was performed with temperatures of > $0^{\circ}C$, $-1^{\circ}C$, $-2^{\circ}C$, $-5^{\circ}C$, and $-10^{\circ}C$ and vertical confining pressures of 1atm, 2atm, and 3atm. Based on the test results, the effects of temperature and vertical stress on adfreeze bond strength were analyzed. The test results showed that adfreeze bond strength increases with decreased temperature and increased vertical stress. It was also noted that two types of distinct sections exist, owing to the rate of increase of adfreeze bond strength along the change of freezing temperature: 1)rapidly increasing section and 2)gradually decreasing section. In addition, the results showed that a main factor affecting adfreeze bond strength switches from friction angle to adhesion as freezing temperature decreases.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.6
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pp.25-32
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2002
In the seismic designing of bridges, the pile foundation of bridge piers generally have been modeled to have a fixed end for its convenience and conservative designing. The fixed-end assumption, however, produces very conservative results in terms of the pier forces. Therefore, many other design methods are evolved to consider the flexibility of the pile foundation. In this study, the response spectrum analysis was performed for a bridge pier having a pile foundation. The shear force, moment, and displacement, which occurred at the pier column under an earthquake loading, were compared to analyze the effects of the modeling method, soil condition and the input earthquake response spectrum. In most cases, the fixed-end model gives larger design forces than flexible foundation models. However, when a long period earthquake is applied to the bridge pier on a soft clay foundation, it is found that the flexible foundation models give larger design forces than the fixed-end model. In the end, the reliability of several flexible foundation models was verified by comparing their results with those of a numerical analysis that considers the soil-structure interaction phenomenon in a rigorous manner.
Empiricism has characterized the traditional methods of pile design; in essence, pile design recommendations are based on the accumulated knowledge of pile behaviour based on the construction and subsequent load testing of piles in soil and rock. In this paper, the traditional approaches to design of piles in rock will be briefly reviewed. It will be shown that the unrelated empirical relationships developed fur rock lead to considerable uncertainty in the design of piles. A new method for predicting the shaft resistance of piles socketed into rock, and based on fundamental principles is outlined. It is shown that the shaft resistance predictions of this method agree well with the field test data for rock and hard soil. It is demonstrated by way of a limited parametric study that shaft roughness and socket diameter are critical factors in the performance of piles constructed in these materials. The application of the method to piles socketed into the granites and gneisses of Korea is discussed by way of a case study and by reference to recent direct shear tests on these rocks.
Just as infill material can reduce the shear strength of a rock joint, a layer of soft material between concrete and the surrounding rock socket can reduce pile shaft resistance of drilled shafts socketed in rocks. This can also result from construction methods that leave smeared or remoulded rock or drilling fluid residue on the sides of the rock sockets after concrete placement. The nature of the interface between the concrete pile shaft and the surrounding rock is critically important to the performance of the pile, and is heavily influenced by construction practice. Characteristics of the concrete-rock interface, such as roughness and the presence of the soft materials deposited during or after construction can significantly affect the shaft resistance response of the pile. In this study, we conducted the parametric study to examine the performance characteristics of drilled shafts socketed in smeared rock under the vertical load with the code of finite difference method of FLAC 2D. As the results of the current research, the parameters that affect the settlement of the pile head and the ultimate unit shaft resistance could be identified.
Soomro, Mukhtiar Ali;Mangi, Naeem;Memon, Aftab Hameed;Mangnejo, Dildar Ali
Geomechanics and Engineering
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v.29
no.1
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pp.25-40
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2022
In this study, 3D coupled-consolidation numerical parametric study was conducted to predict the deformation mechanism of a 20 storey building sitting on (4×4) piled raft (with length of piles, Lp=30 m) to adjacent 6 m diameter (D) tunnelling in stiff clay. The influences of different tunnel locations relative to piles (i.e., zt/Lp) were investigated in this parametric study. In first case, the tunnel was excavated near the pile shafts with depth of tunnel axis (zt) of 9 m (i.e., zt/Lp). In second and third cases, tunnels were driven at zt of 30 m and 42 m (i.e., zt/Lp = 1.0 and 1.4), respectively. An advanced hypoplastic clay model (which is capable of taking small-strain stiffness in account) was adopted to capture soil behaviour. The computed results revealed that tunnelling activity adjacent to a building resting on piled raft caused significant settlement, differential settlement, lateral deflection, angular distortion in the building. In addition, substantial bending moment, shear forces and changes in axial load distribution along pile length were induced. The findings from the parametric study revealed that the building and pile responses significantly influenced by tunnel location relative to pile.
Hyeong-Joo, Kim;James Vincent, Reyes;Peter Rey, Dinoy;Tae-Woong, Park;Hyeong-Soo, Kim;Jun-Young, Kim
Geomechanics and Engineering
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v.31
no.5
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pp.505-518
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2022
This study introduces soil resistance multipliers at locations encompassed by the zone of influence of the helix plate to consider the added lateral resistance provided to the helical pile. The zone of influence of a helix plate is a function of its diameter and serves as a boundary condition for the modified soil resistance springs. The concept is based on implementing p-multipliers as a reduction factor for piles in group action. The application of modified p-y springs in the analysis of helical piles allows for better characterization and understanding of the lateral behavior of helical piles, which will help further the development of design methods. To execute the proposed method, a finite difference program, HPCap (Helical Pile Capacity), was developed by the authors using Matlab. The program computes the deflection, shear force, bending moment, and soil resistance of the helical pile and allows the user to freely input the value of the zone of influence and Ω (a coefficient that affects the value of the p-multiplier). Results from ten full-scale lateral load tests on helical piles embedded at depths of 3.0 m with varying shaft diameters, shaft thicknesses, and helix configurations were analyzed to determine the zone of influence and the magnitude of the p-multipliers. The analysis determined that the value of the p-multipliers is influenced by the ratio between the pile embedment length and the shaft diameter (Dp), the effective helix diameter (Dh-Dp), and the zone of influence. Furthermore, the zone of influence is recommended to be 1.75 times the helix diameter (Dh). Using the numerical analysis method presented in this study, the predicted deflections of the various helical pile cases showed good agreement with the observed field test results.
Wan-Ho Kim;Yu-Seok Shin;Yeong-Jin Lee;Yong-Chai Chang;Kang-Il Lee
Journal of the Korean Geosynthetics Society
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v.22
no.1
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pp.75-85
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2023
In areas where excavation works are carried out, it is very important to select a retaining wall method to minimize ground water level and ground subsidence changes. In this regard, the use of Secant Pile Wall(SPW) method, which can complement the disadvantages of the CIP method, is gradually domestic increasing for the construction of retaining wall method. This study investigated the design elements of the SPW method and the interrelationship between the structural stability factors of the wall. The design elements for the retaining method are the overlap length between piles, pile diameter, and the specifications of the H-Beam specifications, while the structural stability factors of the wall are the bending stress, shear stress, horizontal displacement, and concrete strength. The study results showed that the pile diameter and H-Beam specifications have a significant impact on the capacity of the H-Beam, the overlap length and pile diameter have a significant impact on the horizontal displacement, and the pile diameter and H-Beam specifications have a significant impact on the required strength of the concrete.
Determining the properties of pile from cone penetration test (CPT) is costly, and need several in-situ tests. At the present study, two novel hybrid learning models, namely PSO-RF and HHO-RF, which are an amalgamation of random forest (RF) with particle swarm optimization (PSO) and Harris hawks optimization (HHO) were developed and applied to predict the pile set-up parameter "A" from CPT for the design aim of the projects. To forecast the "A," CPT data along were collected from different sites in Louisiana, where the selected variables as input were plasticity index (PI), undrained shear strength (Su), and over consolidation ratio (OCR). Results show that both PSO-RF and HHO-RF models have acceptable performance in predicting the set-up parameter "A," with R2 larger than 0.9094, representing the admissible correlation between observed and predicted values. HHO-RF has better proficiency than the PSO-RF model, with R2 and RMSE equal to 0.9328 and 0.0292 for the training phase and 0.9729 and 0.024 for testing data, respectively. Moreover, PI and OBJ indices are considered, in which the HHO-RF model has lower results which leads to outperforming this hybrid algorithm with respect to PSO-RF for predicting the pile set-up parameter "A," consequently being specified as the proposed model. Therefore, the results demonstrate the ability of the HHO algorithm in determining the optimal value of RF hyperparameters than PSO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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