Suction affects the unsaturated soil as the negative pore pressure, and leads to increases of the yield stress and the plastic shear stiffness of the soil skeleton due to the growth in interparticle stress. Hence, in this study, in order to account for these effects of suction under the dynamic loading condition such as the earthquake, the element simulation of the cyclic triaxial test using induced stress-strain relation based on cyclic elasto-plastic constitutive model extended for unsaturated soil considering the $1^{st}$ and the $2^{nd}$ yield functions was conducted. Through the stress path, stress-strain relation and relation between volumetric strain and axial strain, it was seen in all the cases that the simulation results demonstrated a good agreement with the experimental results. It is expected that the results of this study possibly contribute to the accuracy improvement on the prediction of unsaturated soil behavior under the dynamic loading condition.
Kim, Yoo-Keun;Bae, Joo-Hyun;Jeong, Ju-Hee;Kweon, Ji-Hye;Seo, Jang-Won;Kim, Yong-Sang
Journal of Environmental Science International
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v.15
no.5
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pp.417-430
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2006
We focused on improvement in simulation of wind fields for the complex coastal area. Local Analysis and Prediction System(LAPS) was used as a data assimilation method to improve initial conditions. Case studies of different LAPS inputs were performed to compare improvement of wind fields. Five cases have been employed : I) non data assimilation, II) all available data, III) AWS, buoy, QuikSCAT, IV) AWS, buoy, wind profiler, V) AWS, buoy, AMEDAS. Data assimilation can supplement insufficiency of the mesoscale model which does not represent detailed terrain effect and small scale atmospheric flow fields. Result assimilated all available data showed a good agreement to the observations rather than other cases and estimated veil the local meteorological characteristics including sea breeze and up-slope winds. Result using wind profiler data was the next best thing. This implies that data assimilation with many high-resolution sounding data could contribute to the improvements of good initial condition in the complex coastal area. As a result, these indicated that effective data assimilation process and application of the selective LAPS inputs played an important role in simulating wind fields accurately in a complex area.
Kim, Do-Yong;Oh, Jai-Ho;Kim, Jin-Young;Sen, Pumendranath;Kim, Tae-Kook
Environmental Engineering Research
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v.14
no.2
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pp.88-94
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2009
In this study an attempt has been made to predict the annual foggy days over Gyeongsangbuk-do of Korea, using the regional mesoscale model (MM5). The annual meteorological conditions are simulated, and the annual and seasonal foggy days are predicted from the simulated results based on the seasonal and spatial information of the observed meteorological characteristics for fog occurrence such as wind speed, relative humidity, and temperature. Most of observed inland fog over Gyeongsangbuk-do occurs in autumn under the meteorological conditions such as a cairn, a high temperature range (above $10^{\circ}C$), and a high relative humidity (above 85%). The predicted results show the various foggy days, about 10${\sim}$60 days, depending on the season and the site locations. The predicted annual foggy days at inland sites are about 30${\sim}$60 days, but at coastal sites, about 10${\sim}$20 days. Also, a higher frequency of fog occurrence at inland sites is shown in autumn (about 60% of the annual foggy days). Otherwise, a higher frequency of fog occurrence at coastal sites is shown in summer (about 60% of the annual foggy days), unlike the inland. These annual foggy days and their seasonal variations agree reasonably well with the observed values. It can be concluded that it is possible to predict the occurrence of annual or seasonal foggy days by MM5.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.8
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pp.5654-5663
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2015
In the unsaturated soil, suction, the negative pore water pressure leads to increases of the yield stress and the plastic shear stiffness of the soil skeleton due to the growth in interparticle stress. Therefore, in this study, the stress-strain relationship based on cyclic elasto-plastic constitutive model extended for unsaturated soil considering the 1st and the 2nd yield functions was induced in order to account for these effects of suction under the dynamic loading condition such as the earthquake. Through the program code considering this relationship and the routine of the cyclic loading with the reversion of loading direction, the numerical simulation of the cyclic triaxial test under the unsaturated condition would be possible. It is expected that the results of this study possibly contribute to the accuracy improvement on the prediction of unsaturated soil behavior under the dynamic loading condition.
We focus on the improvement of accuracy of sea surface wind over complex coastal area doling the warm season. Local Analysis Prediction System (LAPS) was used to improve the initial values in Mesoscale Meteorological model (MM5). During the clear summer days with weak wind speed, sea surface wind simulated with LAPS was compared with the case without LAPS. The results of modeling with LAPS has a good agreement mesoscale circulation such as mountain and valley winds on land and in case of modeling without LAPS, wind speed overestimated over the sea in the daytime. And the results of simulation with LAPS indicated similar wind speed values to observational data over the sea under influence of data assimilation using BUOY, QuikSCAT, and AMEBAS. The present study suggests that MM5 modelling with LAPS showed more improved results than that of without LAPS to simulate sea surface wind over the complex coastal area.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2009.09a
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pp.976-984
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2009
This study proposes a simple method that uses a simple mass-spring model to predict the natural frequency of a soil-pile-structure system in sandy soil. This model includes a pair of matrixes, i.e., a mass matrix and a stiffness matrix. The mass matrix is comprised of the masses of the pile and superstructure, and the stiffness matrix is comprised of the stiffness of the pile and the spring coefficients between the pile and soil. The key issue in the evaluation of the natural frequency of a soil-pile system is the determination of the spring coefficient between the pile and soil. To determine the reasonable spring coefficient, subgrade reaction modulus, nonlinear p-y curves and elastic modulus of the soil were utilized. The location of the spring was also varied with consideration of the infinite depth of the pile. The natural frequencies calculated by using the mass-spring model were compared with those obtained from 1-g shaking table model pile tests. The comparison showed that the calculated natural frequencies match well with the results of the 1-g shaking table tests within the range of computational error when the three springs, whose coefficients were calculated using Reese's(1974) subgrade reaction modulus and Yang's (2009) dynamic p-y backbone curves, were located above the infinite depth of the pile.
In this study, 34 laboratory load test data were collected, and analyzed to propose the equations for predicting ultimate bearing capacity of sand compaction pile (SCP) and gravel compaction pile (GCP) reinforced clay. The collected data were compared with the ultimate bearing capacity estimated by existing theoretical equations, and the prediction accuracy of the existing theoretical equations was identified. Also, multiple regression analysis was performed to predict the ultimate bearing capacity, and the most efficient number and type of input variables were selected through error evaluation by leave-one-out cross validation. Finally, the multiple regression equations for estimating the ultimate bearing capacity of laboratory load test for SCP and GCP were proposed, and their performance was evaluated.
Kim, Ji-Young;Lee, Ki-Won;Yoon, Hong-Woo;Lee, Seung-Jin;Heo, Jun-Ki;Kwon, Hyeong-Ahn
Journal of Applied Reliability
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v.17
no.4
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pp.280-288
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2017
Purpose: PBA buried in underwater requires high reliability because of its mission critical characteristic and harsh operational environment during its life cycle. Therefore, various reliability improvement activities are necessary. The defect on PBA manufacturing process have been studied, as a result, many activities and standards have been presented. However, there are less studies regarding failure pattern on physical features based on design. In this paper, we studied a possible failure patten based on physical features that is related with manufacturing process of PBA. And reliability improvement design based on PoF (Physical of Failure) were intruduced in this paper. Methods: A reliability prediction simulation were performed on the components A and B of the H system using Sherlock Software which is a PoF commercial tool from DFR solution. Solder fatigue and PTH fatigue analysis based on thermal cycling profiles and random vibration was analyzed on three earthquake response spectrum. Result: It was validated that life time and reliability improvement design through solder fatigue and PTH fatigue analysis in case of component. For compoenet B, random vibration fatigue was additionally analyzed and validated reliability for earthquakes profile. Conclusion: In design stage prior to manufacturing, PoF can be analyzed, and it is possible to make a reliability improvement/validated design using design data. This study can be applied in every design step and contribute to make more stable development product.
Elwardany, Hytham;Mosa, Beshoy;Khedr, M. Diaa Eldin;Seleemah, Ayman
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.2
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pp.153-166
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2022
Structural pounding due to strong seismic excitations can result in severe damage or even collapse of colliding structures. Many researchers focused on studying the mutual pounding between two adjacent structures while very few researches were concerned with the pounding of a series of structures. This paper aims to study the pounding effect on a series of four buildings having different natural frequencies. The paper also investigates the effect of different arrangements of the four buildings on their pounding response. For this, a mathematical model was constructed using Matlab code where, pounding was modeled using a contact force-based approach. A Non-Linear viscoelastic (Hertzdamp) contact element was used and activated only during the approach period of collision. The mathematical model was validated by comparing its prediction versus experimental results on three adjacent buildings. Then the model was used to study the pounding between four adjacent structures arranged in different sequences according to their natural frequencies. The results revealed that increasing the gap distance generally led to decrease the peak responses of the towers. Such response is somehow different from that predicted earlier by the authors for the case of three adjacent buildings. Moreover, the arrangement of towers has a significant effect on their pounding response. Significant difference between the natural frequencies of adjacent structures increases the pounding forces especially when the more flexible buildings are located at the outer edge of the series. The study points out the need for further researches on buildings in series to gain a better understanding of such complex phenomena.
This paper, by applying a reliability-based framework, develops seismic vulnerability macrozonation maps for Tehran, the capital and one of the most earthquake-vulnerable city of Iran. Seismic performance assessment of 3-, 4- and 5-story steel moment resisting frames (SMRFs), designed according to ASCE/SEI 41-17 and Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings (2800 Standard), is investigated in terms of overall maximum inter-story drift ratio (MIDR) and unit repair cost ratio which is hereafter known as "damage ratio". To this end, Tehran city is first meshed into a network of 66 points to numerically locate low- to mid-rise SMRFs. Active faults around Tehran are next modeled explicitly. Two different combination of faults, based on available seismological data, are then developed to explore the impact of choosing a proper seismic scenario. In addition, soil effect is exclusively addressed. After building analytical models, reliability methods in combination with structure-specific probabilistic models are applied to predict demand and damage ratio of structures in a cost-effective paradigm. Due to capability of proposed methodology incorporating both aleatory and epistemic uncertainties explicitly, this framework which is centered on the regional demand and damage ratio estimation via structure-specific characteristics can efficiently pave the way for decision makers to find the most vulnerable area in a regional scale. This technical basis can also be adapted to any other structures which the demand and/or damage ratio prediction models are developed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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