KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.35
no.4
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pp.863-874
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2015
The use of pile reinforcement is considered as one of the most promising techniques for improving load carrying capacity of piles in offshore area. In this study, to consider the horizontal and uplift bearing capacity of submerged breakwater bearing pile, exclusive analysis on load-transfer behaviour of pile was conducted. First of all, check the reinforcing effect from the three-dimensional finite element method, and estimate load transfer curve (ground reaction force). Based on these results, the reinforcing effect was quantified by estimating the coefficients of horizontal and uplift reinforcement of reinforced piles. Load transfer function with consideration of the reinforcing effect was proposed from estimated coefficients. A comparison of the analysis using the proposed load transfer function with three-dimensional finite element analysis has resulted that the proposed load transfer function is displaying good accuracy of predicting behavior of the load transfer between the pile and soil reinforcement. Interpretation of the submerged structure by applying a load transfer function considering the reinforcing effect, has shown that the reinforced pile's shear, bending moment and displacement are less than that of non-reinforced piles, while the subgrade reaction modulus arises greater. Thus, it is expected to be relatively cost effective in terms of design.
The helical pile has become popular with some constructional advantages because relatively compact equipment is needed for installing helical piles. However, field loading tests for estimating the bearing capacity of helical piles have drawbacks that the required dead load should be as much as the operation load, and reaction piles or anchors are required. In this paper, the bi-directional load test without necessity of reaction piles and loading frames was applied to the helical pile, and the load-settlement curves of the helical piles were measured. The bi-directional load test was performed in two separate stages with the aid of a special hydraulic cylinder whose diameter is equal to that of the pile shaft. In the first stage, the hydraulic cylinder is assembled immediately above the bottom helix plate, and the end bearing capacity of the helical pile is measured. In the second stage, the hydraulic cylinder is assembled above the top helix plate, and the skin friction of the helical pile is measured. The pile loading-test program was carried out for the two different helical piles with the shaft diameter of 89 mm and 114 mm, respectively. However, the configuration of helix plates is identical with three helix plates of 450-, 350-, 200- mm diameter. Results of the bi-directional load test were verified by the conventional static pile loading test. As a result, the bearing capacity estimated by the bi-directional load test is in good agreement with the result of the conventional pile loading test.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.35
no.3
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pp.167-174
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2022
This study investigates the behavior of a jointless bridge that integrates superstructure and abutment without an expansion joint. Based on the sensitivity analyses conducted in previous studies, a shell-based model was determined to be the most suitable numerical analysis model for jointless bridges due to the similarity of the model's results compared with the obtained displacement shape, which was influenced by relative errors, precision, and practical aspects. Accordingly, the behavior of a jointless bridge was analyzed at various wall depths using shell element-based and solid element models. In addition, the results of MIDAS Civil and ABAQUS analysis programs were compared. In the case of semi-integrated bridges (A and B), the displacement decreased as the wall depth increased due to the ground reaction force in Case 1 under a linear spring condition and +30℃. In the case where temperature was -30℃, the change in displacement was small because the ground reaction did not occur. As for bridge C (a fully integrated alternating bridge) and bridge D (an integrated chest wall alternating bridge), the displacement decreased as the wall depth increased at both +30 and -30℃ due to pile resistance. As for the comparison between the analysis programs used, the relative error in Case 1 was small, whereas a significant difference in Case 2 was observed. The foregoing variation is possibly due to the difference in the application of the nonlinear spring in the programs.
Lee, Kwang Hoon;Park, Yong Chan;Moon, Sung Jin;You, Kwang Ho
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.6
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pp.825-836
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2022
Micropiles can be used to support additional load in extended building structures. However, their use brings about a risk of exceeding the bearing capacity of existing piles. In this study, pre-compression was applied to distribute the load of an existing building to micropiles, and an indoor loading test was performed to confirm the structural applicability of a wedge-type anchorage device designed to improve its capacity. According to the test results, the maximum strain of the anchorage device was 0.63 times that of the yield strain, and the amount of slip generated at the time of anchorage was 0.11 mm, satisfying structural standards. In addition, using MIDAS GTS, a geotechnical finite element analysis software, the effect of the size of the pre-compression, the thickness of the soil layer, and the ground conditions around the tip on the reaction force of the existing piles and micropiles were analyzed. From the numerical analysis, as the size of the pre-compression load increased, the reaction force of the existing pile decreased, resulting in a reduction rate of up to 36 %. In addition, as the soil layer increased by 5 m, the reduction rate decreased by 4 %, and when the ground condition at the tip of the micropile was weathered rock, the reduction rate increased by 14 % compared with that of weathered soil.
Piles of a bridge pier are connected with the column through the pile cap (footing). Behavior of the pile foundation can be different according to the connection method between piles and the pile cap. Connection methods between pile heads and the pile cap are divided into two groups : rigid connections and hinge connections. Domestic design code has been specified to use rigid connection method for the highway bridge. In the rigid connection method, maximum bending moment of a pile occurs at the pile head and this helps the pile to prevent the excessive displacement. Rigid methods are also good to improve the seismic performance. However, some specifications prescribe that conservative results through investigations of both the fixed-head condition and the free-head condition should be reflected in the design. This statement may induce an over-estimated design for the bridge which has high-quality structures with casing covered drilled shafts and the PC-house contained pile cap. Because the assumption of free-head conditions (hinge connections) is unreal for the elevated pile cap system with multiple piles of the long span sea-crossing bridges. On the other hand, elastic displacement method to evaluate the pile reactions under the pile cap is not suitable for this type of bridges due to impractical assumptions. So, full modeling techniques which analyze the superstructure and the substructure simultaneously should be performed. Loads and stress state of the large diameter drilled shaft and the pile cap for Incheon Bridge which will be the longest bridge of Korea were investigated through the full modeling for rigid connection conditions.
The pile-supported wharf is the port structure in which the upper deck is supported by piles or columns. By installing batter piles in this structure, horizontal load such as earthquake loads can be partially delivered as axial forces. The codes suggests using the response spectrum analysis as a preliminary design method for seismic design of pile-supported wharf, and suggests modeling the piles using virtual fixed points or soil spring methods for this analysis. Recently, several studies have been conducted on pile-supported wharves composed of vertical piles to derive a modeling method that appropriately simulates the dynamic response of structures during response spectrum analysis. However, studies related to the response spectrum analysis of pile-supported wharves with batter piles are insufficient so far. Therefore, this study performed the dynamic centrifuge model test and response spectrum analysis to evaluate the seismic performance according to the modeling method of pile-supported wharves with batter piles. As a result of test and analysis, it is confirmed that modeling using the Terzaghi (1955) constant of horizontal subgrade reaction (nh) most appropriately simulates the actual response in the case of the pile-supported wharf with batter piles.
Several major land reclamation projects such as the Inchon International Airport construction, Songdo New City construction, LNG Tank and LPG storage construction are underway along the coastal line of Inchon in Korea. This study was carried out to investigate the feasible use of waste lime in the land reclamation projects. Waste lime (hydrated lime) used in this study is produced as a by-product in the manufacturing process of $Na_2CO_3$ from local chemical factory in Inchon. This study presents the characteristics of bearing capacity and settlement on the ground formed by layers of waste lime and dredged soil. From the laboratory and in-situ plate load test, the ultimate bearing capacity by in-situ test was 1.25~1.37 times higher than that of the theoretical ultimate bearing capacity. Based on the settlement analysis by Magset- II, the total settlement of layered ground steadly increased up to the ratio of waste lime depth 0.2 and therefore rapidly increased with the increase of waste lime depth. The results of the present study indicate that the ratio of waste lime depth for reclamation work is about 0.2.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.11
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pp.5939-5946
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2013
The bridge approach slabs (BAS) to provide a transitional roadway between a roadway pavement and a bridge structure have not performed adequately due to various factors. The current Korean Roadway Design Guidelines treat the BAS as a simply supported beam with 70% of the span length and do not consider settlement and void development underneath the slab. To investigate the effect of soil settlements on the bending moment of BAS, a beam on elastic support (BAS-ES) was used in the present study. The parameters used in this study were span length, washout length, washout location, and soil modulus. It was shown from the parametric study that washout regions closer to the midspan exhibit maximum moment in the slab. Since voids under the BAS have typically been observed to be closer to bridge abutments, the springs from the abutment were removed to simulate settlement and void development in the model. The design moments based on AASHTO LRFD Bridge Design Specifications were compared to those of Korean Standard Specifications for Highway Bridge and Design Trucks for Highway Bridges. Even if the design moment from BAS-ES was used to incorporate the effect of the potential washout, significant savings could still be achieved compared to the current BAS design.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.20
no.1
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pp.197-209
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2018
This paper presents a study on the reduction of concrete lining re-bar according to the tunnel design factors. The design of the concrete lining increases the reinforcing re-bar according to the application of excessive load, and the economical efficiency is reduced. In order to improve the economical efficiency of tunnel construction, rational standards are required for the design factors of concrete lining. Therefore, this research analyzed the characteristics and problems of the design factors applied to the design of concrete lining. Also, the economical review of the concrete lining for design factor application was compared with the amount of reinforcing re-bar calculated from the section design using numerical analysis. The results show that the amount of re-bar is varied according to the design factors. That is, the required amount for re-bar in the tunnel concrete lining could be reduced in the design stage. The results of this study may be useful for economic design of concrete lining in the future.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.3
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pp.1-8
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2001
Seismic design forces for bridge components may be determined by modifying elastic member forces of design earthquakes using appropriate response modification factors according to the national design code of bridges Modeling technique of pile foundation system is one of the important parameters which greatly affects the results in the process of the elastic seismic analysis of a bridge system with pile foundation. In this paper, a approximate and simplified modeling technique of a pile foundation system for the practical purposes is presented. The modeling technique is based on the stiffnesses of pile foundation during earthquake. The horizontal stiffnesses are determined from the resistance-deflection curves derived from the results of dynamic field tests using cyclic loads and the vertical stiffness includes the effects of the end bearing capacities and side friction of piles as well as the pile compliances under the expected vertical load level. The applicability of the proposed technique has been validated through the some example bridge analyses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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