Numerical simulation of dynamic soil-pile-structure interaction embedded in a dry sand was carried out. 3D model of the dynamic centrifuge model tests was formulated in a time domain to consider nonlinear behavior of soil using the finite difference method program, FLAC3D. As a modeling methodology, Mohr-Coulomb criteria was adopted as soil constitutive model. Soil nonlinearity was considered by adopting the hysteretic damping model, and an interface model which can simulate separation and slip between soil and pile was adopted. Simplified continuum modeling (Kim et al., 2012) was used as boundary condition to reduce analysis time. Calibration process for numerical modeling results and test results was performed through the parametric study. Verification process was then performed by comparing numerical modeling results with another test results. Based on the calibration and validation procedure, it is identified that proposed modeling method can properly simulate dynamic behavior of soil-pile system in dry condition.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.20
no.5
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pp.757-772
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2018
Recently, earthquakes have occurred in large cities such as Gyeongju and Pohang, and seismic analysis studies have been actively conducted in various fields. However, since most of the previous seismic analyses have dealt with ground structures and the ground separately, there is a lack of a study on the complete soil-structure dynamic interaction. Therefore, in this study, a sensitivity analysis is conducted with MIDAS GEN and MIDAS GTS NX to apply the underground structure fixed-end model considering only the building and the complete system model considering both the building and the ground, respectively and the validity of dynamic analysis considering SSI is examined. As a result of the study, in most conditions it is found that the maximum horizontal displacement of the tall building in case of the underground structure fixed-end model is estimated to be smaller, the bending stress is larger, and the range of the weak part is smaller than that of the complete system model. Therefore, it is expected to be more reasonable to use the complete system model considering soil-structure interaction in seismic analysis.
Three-dimensional continuum modeling of dynamic soil-pile-structure interaction embedded in a liquefiable sand was carried out. Finn model which can model liquefaction behavior using effective stress method was adopted to simulate development of pore water pressure according to shear deformation of soil directly in real time. Finn model was incorporated into Non-linear elastic, Mohr-Coulomb plastic model. Calibration of proposed modeling method was performed by comparing the results with those of the centrifuge tests performed by Wilson (1998). Excess pore pressure ratio, pile bending moment, pile head displacement-time history according to depth calculated by numerical analysis agreed reasonably well with the test results. Validation of the proposed modeling method was later performed using another test case, and good agreement between the computed and measured values was observed.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.19
no.4
s.74
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pp.375-387
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2006
Different from the previous studies which investigated seismic P-$\Delta$ effect in slender columns though comparison of response spectra according to stability coefficients obtained from the analyses based on the assumed moment-curvature relationship, the axial force and P-$\Delta$ effect in RC columns are investigated on the basis of the layered section method which can effectively consider the changes of stiffness and yield strength due to the application of axial force in RC members. Practical ranges of slenderness and stability coefficient are assumed, and sixty sets of horizontal/vertical earthquake inputs are used in the analysis. From the parametric study, it is noted that the maximum deformation of the slender RC column is hardly affected by P-$\Delta$ effect or vortical earthquake but dominantly affected by the applied axial force. Therefore, it can be concluded that no additional consideration for the P-$\Delta$ effect and vortical earthquake is required in the seismic design of a slender RC column if the axial force effect is taken into account in the analysis and design procedures.
Collision behavior of clash cushion occurs for a second of less than 0.4sec usually so that it is too hard to calculate numerically. Therefore, for development of trash cushion, it rely on full-scale vehicle crash test without any design procedure. Occupant safety indices if calculated from acquired data by data measurement system and collision behavior of vehicle and crash cushion is filming using high-speed camera in the crash test. But practical ufo scope of high-speed camera is limited and it is not using to calculated the occupant safety indices or analyzed the energy dissipated mechanism of crash cushion. This work is to estimate to be suitable or not for compare the data from measurement system with the data from high-speed camera. And also it is to grope for practical use scheme to calculation of occupant safety indices or analysis of collision behavior.
Dinh, Van Nguyen;Kim, Ki Du;Shim, Jae Soo;Choi, Eun Soo;Songsak, Suthasupradit
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.1
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pp.151-163
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2008
A formulation of three-dimensional model of articulated train-b ridge dynamic interaction has been made for the Korean eXpress Train (KTX). Semi-periodic profiles of rail irregularities consisting of elevation, alignment, cross and gauge irregularities have also been proposed using FRA maximum tolerable rail deviations. The effects of rail joints and sleeper step were also included. The resulting system matrices of train and bridge are very spare, and thus, are stored in one-dimensional arrays, yielding a time-efficient solution. A numerical algorithm for computing bridge-train response including an iterative scheme is also formulated. A program simulating train-bridge interaction and solving this problem using the new algorithm is implemented as new modules for the f inite element analysis software named XFINAS. Computed results using the new program are then checked by that of the validated 2-D bridge-train interaction model. This new 3D analysis provides more detailed train responses such as swaying, bouncing, rolling, pitching and yawing accelerations, which are useful inevaluating passenger riding comfort. Train operation safety and derailment could also be directly investigated by relative wheel displacements computed from this program.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.6
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pp.34-41
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2020
In recent years, magnitude and frequency of earthquakes have increased in Korea. Damage to a bridge, which is one of the main infrastructures, can directly lead to considerable loss of human lives. Therefore, engineers need to evaluate the seismic fragility of the structure and prepare for the possible seismic damage. In particular, the number of aging bridges over 30 years of service increases, and thus the seismic analysis and fragility requires accounting for the aging and retrofit effects on the bridge. In this study, the nonlinear static and dynamic analyses were performed to evaluate the effects of the aging and FRP retrofit on a PSC bridge. The aging and FRP retrofit were applied to piers that dominate the response of the bridge during earthquakes. The maximum displacement of the bridge increased due to the aging of the pier but decreased when FRP retrofit applied to the aged pier. In addition, seismic fragility analysis was performed to evaluate the seismic behavior of the bridge combined with the seismic performance of the pier. Compared with the aged bridge, the FRP retrofit bridge showed a decrease in the seismic fragility in all levels of damage. The reduction of the seismic fragility in the FRP bridge was prominent as the value of PGA and level of damage increased.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.25
no.1
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pp.27-41
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2023
Submerged floating tunnels must be connected to the ground to connect continents. The displacement imbalance at the shore connection between the underground bored tunnel and submerged floating tunnel can cause stress concentration, accompanying a fracture at the shore connection. The elastic joint has been proposed as a method to relive the stress concentration, however, the effect of the elastic joints on the dynamic behavior should be evaluated. In this study, the submerged floating tunnel and shore connection under dynamic load conditions were simulated through numerical analysis using a numerical model verified through a small-scaled physical model test. The resonant frequency was considered as a dynamic behavioral characteristic of the tunnel under the impact load, and it was confirmed that the stiffness of the elastic joint and the resonant frequency exhibit a power function relationship. When the shore connection is designed with a soft joint, the resonant frequency of the tunnel is reduced, which not only increases the risk of resonance in the marine environment where a dynamic load of low frequency is applied, but also greatly increases the maximum velocity of tunnel when resonance occurs.
Manseok Han;Min-Kyu Song;Soobong Shin;Jong-Han Lee
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.2
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pp.61-68
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2024
The majority of high-speed railway bridges along the domestic Gyeongbu and Honam lines feature a PSC-box type structure with a span length ranging from 35 to 40m, which typically exhibits a first bending natural frequency of approximately 4 to 5Hz. When KTX high-speed trains transverse these bridges at speeds ranging from 290 to 310km/h, the vibration induced by the trains approaches the first bending natural frequency of the bridge. Furthermore, with the upcoming operation of a EMU-320 high-speed train and the anticipated increase in the speeds of these high-speed trains, there is a need to analyze the dynamic response of high-speed railway bridges. For this, based on measured responses from actual railway bridges, a numerical model was constructed using a numerical model updating technique. The dynamic response of the updated numerical model exhibited a strong agreement with the measured response from the actual railway bridges. Subsequently, this updated model was utilized to analyze the dynamic response characteristics of the bridges when KTX and EMU-320 trains operate at increased speeds. The maximum vertical displacement and acceleration at the mid-span of the bridges were also compared to those specified in the railway design standard with the increasing speed of KTX and EMU-320.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.3
no.2
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pp.87-96
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1999
To analyze the dynamic behavior of structure, direct integration and mode superposition may be utilized in time domain analysis. As finite number of frequencies can give relatively exact solutions, mode superposition is preferable in analyzing structural behavior. In non-linear analysis, however, mode superposition is seldom used since time-varying element stiffness changes stiffness matrix, and the change of stiffness matrix leads to the change of essential constants - natural frequencies and mode shapes. In spite of these difficulties, there are some attempts to adopt mode superposition because of low cost compared to direct integration, but the result is not satisfactory. In this paper, a method using mode superposition in non-linear analysis is presented by separating local element stiffness from global stiffness matrix with the difference between linear and non-linear restoring forces to the external force vectors included. Moreover, the hysteresis model changing with the relative deformation in each floor makes it possible to analyze non-linear behavior of structure. The proposed algorithm is applied to shear beam model and the maximum displacement is compared with the result using direct integration method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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