In this study, vibration characteristics of a gravity-based caisson-foundation breakwater system are investigated for ambient and geometric parameters such as various waves, sea levels, and foundation conditions. To achieve the objective, following approaches are implemented. Firstly, operational modal analysis methods are selected to identify vibration modes from output-only dynamic responses. Secondly, a finite element model of an existing caisson-foundation breakwater system is established by using a structural analysis program, ANSYS. Thirdly, forced vibration analyses are performed on the caisson-foundation system for two types of external forces such as controlled impacts and wave-induced dynamic pressures. For the ideal impact, the wave force is converted to a triangular impulse function. For the wave flow, the wave pressure acting on the system is obtained from wave field analysis. Fourthly, vibration modes of the caisson-foundation system are identified from the forced vibration responses by combined use of the operational modal analysis methods. Finally, vibration characteristics of the caisson-foundation system are investigated under various waves, sea levels, and foundations. Relative effects of foundation conditions on vibration characteristics are distinguished from that induced by waves and sea levels.
This paper presents an experimental modal analysis of a caisson-type breakwater to produce basic information for the structural health assessment of a caisson structure. To achieve the objective, the following approaches are implemented. First, modal analysis methods are selected to examine the modal characteristics of a caisson structure. Second, experimental modal analyses are performed using finite element analyses and lab-scale model tests. Third, damage scenarios that include several damage levels in a foundation-structure interface are designed. Finally, the effects of damage on the modal characteristics are analyzed for the purpose of utilizing them for damage identification.
Centrifuge modeling and numerical analysis on works of breakwater construction were performed to investigate the behavior of caisson type of breakwater and foundation treated with the method of DCM (Deep Cement Mixing) under the condition of wave action in field. In centrifuge modeling, construction sequence of breakwater caisson such as preparation of ground, treatment of DCM, installation of rubble mound, placement of breakwater caisson and lateral loading on the breakwater due to wave action were reconstructed. Lateral movement of model breakwater and ground reaction in the vertical direction were monitored during test. Stress concentration ratio between the untreated ground and the treated ground with DCM was evaluated from measurement of vertical stresses on each ground. Numerical analysis with the software of PLAXIS was carried to compare with Results of centrifuge model test. It was found that stability of model breakwater was maintained during stage of construction and the compared results about stress concentration ratio were in relatively good agreements.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.4
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pp.418-428
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2017
In offshore area, newly deposited Quaternary loose seabed soils are widely distributed. There are a great number of offshore structures has been built on them in the past, or will be built on them in the future due to the fact that there would be no very dense seabed soil foundation could be chosen at planed sites sometimes. However, loosely deposited seabed foundation would bring great risk to the service ability of offshore structures after construction. Currently, the understanding on wave-induced liquefaction mechanism in loose seabed foundation has been greatly improved; however, the recognition on the consolidation characteristics and settlement estimation of loose seabed foundation under offshore structures is still limited. In this study, taking a semi-coupled numerical model FSSI-CAS 2D as the tool, the consolidation and settlement of loosely deposited sandy seabed foundation under an offshore breakwater is investigated. The advanced soil constitutive model Pastor-Zienkiewics Mark III (PZIII) is used to describe the quasi-static behavior of loose sandy seabed soil. The computational results show that PZIII model is capable of being used for settlement estimation problem of loosely deposited sandy seabed foundation. For loose sandy seabed foundation, elastic deformation is the dominant component in consolidation process. It is suggested that general elastic model is acceptable for subsidence estimation of offshore structures on loose seabed foundation; however, Young's modulus E must be dependent on the confining effective stress, rather than a constant in computation.
HAN DONG SOO;KIM CHANG HOON;YEOM CYEONG SEON;KIM DO SAM
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.19
no.6
s.67
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pp.35-43
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2005
Recently, various-shaped coastal structures have been studied and developed. Among them, the submerged breakwater became generally known as a more effective structure than other structures, bemuse it not only serves its original function, but also has the ability to preserve the coastal environment. Most previous investigations have been focused on the wave deformation and energy dissipation due to submerged breakwater, but less interest was given to their internal properties and dynamic behavior of the seabed foundation under wave loadings. In this study, a direct numerical simulation (DNS) is newly proposed to study the dynamic interaction between a permeable submerged breakwater aver a sand seabed and nonlinear waves, including wave breaking. The accuracy of the model is checked by comparing the numerical solution with the existing experimental data related to wave $\cdot$ permeable submerged breakwater $\cdot$ seabed interaction, and showed fairly nice agreement between them. From the numerical results, based on the newly proposed numerical model, the properties of the wave-induced pore water pressure and the flow in the seabed foundation are studied. In relation to their internal properties, the stability oj the permeable submerged breakwater is discussed.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2009.09a
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pp.815-826
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2009
The paper presents a case study addressing the design and construction aspects for DCM(Deep Cement Mixing) method employed as the foundation of a caisson type breakwater with heavy weight(10,700 ton/EA) and a high design wave height($H_{1/3}$=8.7m). The DCM was designed for the project(Ulsan New Port North Breakwater Phase 1) by optimizing the pattern of DCM columns with a combination of short and long columns (i.e., block type(upper 3m)+wall type(lower)) and considering overlapped section between columns as a critical section against shear force where the coefficient of effective width of treated column($\alpha$) was estimated with caution. It was shown that the value can be 0.9 under the condition with the overlapped width of 30cm. In addition to that, a field trial test was performed after improving conventional DCM equipment (e.g., mixing blades, cement paste supplying pipes, multi auger motor, etc.) to establish a standardized DCM construction cycle (withdrawal rate of mixing blades) which can provide the prescribed strength. The result of the field strength test for cored DCM specimens shows that the averaged strength is larger than the target strength and the distribution of the strength(with a defect rate of 7%) also satisfies with the quality control normal distribution curve which allows defect rate of 15.9%.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.11
no.3
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pp.219-228
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2011
In this paper, the design procedure of substructure of the steel-type breakwater was described and the actual foundation design was performed for the test bed. The site investigation was executed at the Osan-port area, in Uljin, Gyeongbuk, where the steeltype detached breakwater is constructed. The foundation mainly depends on the lateral load and uplift force due to the wave force. Since the superstructure is stuck out about 9.0m from the ocean bed, the foundation must resist on the lateral force and bending moment. After considering various factors, the foundation type of this structure was determined by the steel pipe pile(${\varphi}711{\times}t12mm$). On the stability of pile foundation, the safety factors of the pile on the compressive, lateral and uplift forces were grater than the minimum factor of safety. The displacements of pile under the working load were evaluated as the values below the permissible ones. Based on the subgrade reaction method, we evaluated the relationship of subgrade reaction and displacement for the lateral and the vertical directions in the layers. The structural analyses along with the foundation were perfomed and the effect of pile foundations were compared quantitatively.
Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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2003.08a
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pp.276-282
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2003
The breakwater of surface-piercing type has been developed mainly for application within bays or estuaries that are semi-protected from the direct impact of targe waves. Most of bays have soft foundation which is too weak to bear the weight of gravity type breakwater. (omitted)
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2004.11a
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pp.45-50
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2004
The method of caisson typed bridge-foundation fabrication and installation applied in Ul-san newport breakwater project is throughly carried out to compact QRR mound vibro-hammer step by step to minimize settlement through stability check. Floating Dock was mobilized for caisson fabrication due to limited site area. fabricated caisson on the Floating Dock was towed to the deeper area of 8m water depth to be launched, and Floating Crane assisted launching and installation work of the caisson. finally water filling was done followed by surveying work to permanent installation.
Kim, Young-Jun;Jang, Dong-In;Kawk, Chang-Won;Park, Inn-Joon
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.37
no.6
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pp.39-50
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2021
Recently, as the occurrence of earthquakes with a magnitude of 5.0 or higher in Korea increases, many studies and interests in seismic design are increasing. A lot of damage was caused by the Pohang earthquake in 2017, and port facilities such as a breakwater were also damaged. This study analyzed the dynamic behavior of the upright breakwater, an external facility, based on a centrifugal model experiment. A series of centrifugal model test was conducted by three different seismic waves such as Pohang Earthquake Wave, Artificial Wave I, and II. As a result, the dynamic behavior of upright breakwater was analyzed. The review showed that acceleration amplification tends to be suppressed as breakwater foundation ground increases support and stiffness through DCM reinforcement and riprap replacement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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