In a long-span bridge which is constructed on soft soil, it is requested to make a plan considering soil-structure interaction, and soil-structure interaction is partially under consideration at the actual bridge plan. Many researches on dynamic behavior of a bridge affected by soil-structure interacting have been accomplished, but it is difficult to estimate dynamic behavior of a bridge on soft soil accurately because of many uncertainties. This paper presents the results about dynamic response of a long-span suspension bridge in the site composed of soft soil considering incident angle of input ground motion. The effect of soft soil was evaluated by the use o computer program SASSI and a long-span suspension bridge was modeled by finite element program MIDAS. The effect of incident angle of input ground motion was investigated on the dynamic response of a long-span bridge.
The soil-structure relative stiffness is a key factor affecting the seismic response of underground structures. It is of great significance to study the soil-structure relative stiffness for the soil-structure interaction and the seismic disaster reduction of subway stations. In this paper, the dynamic shear modulus ratio and damping ratio of an inhomogeneous soft soil site under different buried depths which were obtained by a one-dimensional equivalent linearization site response analysis were used as the input parameters in a 2D finite element model. A visco-elasto-plastic constitutive model based on the Mohr-Coulomb shear failure criterion combined with stiffness degradation was used to describe the plastic behavior of soil. The damage plasticity model was used to simulate the plastic behavior of concrete. The horizontal and vertical relative stiffness ratios of soil and structure were defined to study the influence of relative stiffness on the seismic response of subway stations in inhomogeneous soft soil. It is found that the compression damage to the middle columns of a subway station with a higher relative stiffness ratio is more serious while the tensile damage is slighter under the same earthquake motion. The relative stiffness has a significant influence on ground surface deformation, ground acceleration, and station structure deformation. However, the effect of the relative stiffness on the deformation of the bottom slab of the subway station is small. The research results can provide a reference for seismic fortification of subway stations in the soft soil area.
Park, Hong-Gun;Kim, Dong-Kwan;Lee, Kyung-Koo;Kim, Dong-Soo
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.5
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pp.1-12
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2010
This study presents a finite element analysis method that can accurately evaluate the nonlinear behaviour of structures affected by shallow soft subsoils and the soil-structure interaction. A two-dimensional finite element model that consists of a structure and shallow soft subsoil was used. The finite element model was used for a nonlinear time domain analysis of the OpenSees program. A parametric study was performed to investigate the effects of soil shear velocities, earthquake input motions, soft soil depth, and soil-structure interaction. The result of the proposed nonlinear finite element analysis method was compared with the result of an existing frequency domain analysis method, which is frequently used for addressing nonlinear soil behavior. The result showed that the frequency domain analysis, which uses equivalent secant soil stiffness and does not address the soil-structure interaction, significantly overestimated the response of the structures with short dynamic periods. The effect of the soil-structure interaction on the response spectrum did not significantly vary with the foundation dimensions and structure mass.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2004.03b
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pp.181-188
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2004
Composite soil methods among granular pile merhods that we could improve soft ground of fine soil particles by, have permeability as one of fundamental principals. The catual state, that voids of sand or gravel, etc. of granular soil as drainage materials are clogged by fine soil particles, is 'clogging'. In this study, it is analysed that using sand or gravel, etc. of granular soil as drainage materials, experiment are made by clogging tester on several condition.
In this study, strength reduction factors are investigated for SDOF systems with period range of 0.1-3.0 s with elastoplastic behavior considering soil structure interaction for 64 different earthquake motions recorded on different site conditions such as rock, stiff soil, soft soil and very soft soil. Soil structure interacting systems are modeled and analyzed with effective period, effective damping and effective ductility values differing from fixed-base case. For inelastic time history analyses, Newmark method for step by step time integration was adapted in an in-house computer program. Results are compared with those calculated for fixed-base case. A new equation is proposed for strength reduction factor of interacting system as a function of structural period of system (T), ductility ratio (${\mu}$) and period lengthening ratio (T/T). It is concluded that soil structure interaction reduces the strength reduction factors for soft soils, therefore, using the fixed-base strength reduction factors for interacting systems lead to non-conservative design forces.
As a result of calculating bearing capacity of soft silt soil(ML) and soft silt soils(ML', SM, SM') mixed with sand, all kinds of soils showed smaller values than existing expressions and when theoretical values are applied, considerable review is required. It was found that ultimate surcharge(bearing capacity) of soft silt soil was $q_{ult}=1.34C_u$ that of ML' soil in soft silt soils mixed with 3 kinds of sand $q_{ult}=1.40s$, that of SM soil $q_{ult}=1.73s$ and that of SM' soil $q_{ult}=2.72s$, Consequently, as content of sand having greater permeability than silt soil in creased, soil was stabilized gradually.
Kim, Hyung-Woo;Lee, Chang-Ho;Hong, Sup;Choi, Jong-Su;Yeu, Tae-Kyeong;Kim, Sea-Moon
Ocean and Polar Research
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v.32
no.4
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pp.361-367
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2010
The principal objective of this paper was to evaluate the steering characteristics of a tandem tracked vehicle, each side of which features two tandem tracks, when crawling on extremely cohesive soft soil. The tandem tracked vehicle is assumed to be a rigid-body with 6-dof. The dynamic analysis program of the tandem tracked vehicle was developed via Newmark's method and the incremental-iterative method. A terra-mechanics model of extremely cohesive soft soil was implemented according to the relationships of normal pressure to sinkage, of shear resistance to shear displacement, and of dynamic sinkage to shear displacement. In order to simplify the characteristics of contact interaction between track segments and cohesive soft soil, the characteristics of soil are equated to the properties of intact soil. In an effort to evaluate the steering characteristics of a tandem tracked vehicle crawling on extremely cohesive soft soil, a series of dynamic simulations were conducted for a tandem tracked vehicle model with respect to the front and rear steering angle, the steering ratio, and the initial velocity.
Al-Bared, Mohammed A.M.;Harahap, Indra S.H.;Marto, Aminaton;Abad, Seyed Vahid Alavi Nezhad Khalil;Mustaffa, Zahiraniza;Ali, Montasir O.A.
Geomechanics and Engineering
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v.19
no.1
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pp.37-47
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2019
The main objective of this study is to evaluate and compare the efficiency of ordinary Portland cement (OPC) in enhancing the unconfined compressive strength of soft soil alone and soft soil mixed with recycled tiles. The recycled tiles have been used to treat soft soil in a previous research by Al-Bared et al. (2019) and the results showed significant improvement, but the improved strength value was for samples treated with low cement content (2%). Hence, OPC is added alone in this research in various proportions and together with the optimum value of recycled tiles in order to investigate the improvement in the strength. The results of the compaction tests of the soft soil treated with recycled tiles and 2, 4, and 6% OPC revealed an increment in the maximum dry density and a decrement in the optimum moisture content. The optimum value of OPC was found to be 6%, at which the strength was the highest for both samples treated with OPC alone and samples treated with OPC and 20% recycled tiles. Under similar curing time, the strength of samples treated with recycled tiles and OPC was higher than the treated soil with the same percentage of OPC alone. The stress-strain curves showed ductile plastic behaviour for the untreated soft clay and brittle behaviour for almost all treated samples with OPC alone and OPC with recycled tiles. The microstructural tests indicated the formation of new cementitious products that were responsible for the improvement of the strength, such as calcium aluminium silicate hydrate. This research promotes recycled tiles as a green stabiliser for soil stabilisation capable of reducing the amount of OPC required for ground improvement. The replacement of OPC with recycled tiles resulted in higher strength compared to the control mix and this achievement may results in reducing both OPC in soil stabilisation and the disposal of recycled tiles into landfills.
Masoud Oulapour;Sam Esfandiari;Mohammad M. Olapour
Geomechanics and Engineering
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v.33
no.6
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pp.583-596
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2023
The interlayers, either softer or stiffer than the surrounding layers, are usually overlooked during field investigation due to the small thickness. They may be neglected through the analysis process for simplicity. However, they may significantly affect the dynamic behavior of the soil-foundation system. In this study, a series of 3D finite-element Direct-solution steady-state harmonic analyses were carried out using ABAQUS/CAE software to investigate the impacts of interlayers on the dynamic response of a cast in place pile group subjected to horizontal harmonic load. The experimental data of a 3×2 pile group testing was used to verify the numerical modeling. The effects of thickness, depth, and shear modulus of the interlayers on the dynamic response of the pile group are investigated. The simulations were conducted on both stiff and soft soils. It was found that the soft interlayers affect the frequency-amplitude curve of the system only in frequencies higher than 70% of the resonant frequency of the base soil. While, the effect of stiff interlayer in soft base soil started at frequency of 35% of the resonant frequency of the base soil. Also, it was observed that a shallow stiff interlayer increased the resonant amplitude by 11%, while a deep one only increased the resonant frequency by 7%. Moreover, a shallow soft interlayer increased the resonant frequency by 20% in soft base soils, whereas, it had an effect as low as 6% on resonant amplitude. Also, the results showed that deep soft interlayers increased the resonant amplitude by 17 to 20% in both soft and stiff base soils due to a reduction in lateral support of the piles. In the cases of deep thick, soft interlayers, the resonant frequency reduced significantly, i.e., 16 to 20%. It was found that the stiff interlayers were most effective on the amplitude and frequency of the pile group.
In this paper, soil-structure interaction analysis has been presented for beams resting on multilayered geosynthetic-reinforced granular fill-soft soil system. The soft soil and geosynthetic reinforcements are idealized as nonlinear springs and elastic membranes, respectively. The governing differential equations are solved by finite difference technique and the results are presented in non-dimensional form. It is observed from the study that use of geosynthetic reinforcement is not very effective for maximum settlement reduction in case of very rigid beam. Similarly the reinforcements are not effective for shear force reduction if the granular fill has very high shear modulus value. However, multilayered reinforced system is very effective for bending moment and differential settlement reduction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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