Sevim, Baris;Altunisik, Ahmet C.;Bayraktar, Alemdar
Computers and Concrete
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v.14
no.5
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pp.599-612
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2014
This paper presents the effects of the construction stages using time dependent material properties on the structural behaviour of concrete arch dams. For this purpose, a double curvature Type-5 arch dam suggested in "Arch Dams" symposium in England in 1968 is selected as a numerical example. Finite element models of Type-5 arch dam are modelled using SAP2000 program. Geometric nonlinearity is taken into consideration in the construction stage analysis using P-Delta plus large displacement criterion. In addition, the time dependent material strength variations and geometric variations are included in the analysis. Elasticity modulus, creep and shrinkage are computed for different stages of the construction process. In the construction stage analyses, a total of 64 construction stages are included. Each stage has generally $6000m^3$ concrete volume. Total duration is taken into account as 1280 days. Maximum total step and maximum iteration for each step are selected as 200 and 50, respectively. The structural behaviour of the arch dam at different construction stages has been examined. Two different finite element analyses cases are performed. In the first case, construction stages using time dependent material properties are considered. In the second case, only linear static analysis (not considered construction stages) is taken into account. Variation of the displacements and stresses are obtained from the both analyses. It is highlighted that construction stage analysis using time dependent material strength variations and geometric variations has an important effect on the structural behaviour of arch dams. The maximum longitudinal, transverse and vertical displacements obtained from construction stages and static analyses are 1.35 mm and 0 mm; -8.44 and 6.68 mm; -4.00 and -9.90 mm, respectively. In addition, vertical displacements increase from the base to crest of the dam for both analyses. The maximum S11, S22 and S33 stresses are obtained as 1.60MPa and 2.84MPa; 1.39MPa and 2.43MPa; 0.60MPa and 0.50MPa, respectively. The differences between maximum longitudinal, transverse, and vertical stresses obtained from construction stage and static analyses are 78%, 75%, and %17, respectively. On the other hand, there is averagely 12% difference between minimum stresses for all three directions.
Park, Sae-Jun;Lee, Joon-Woo;Choi, Yeon-Ho;Kim, Myeong-Jun;Kweon, Hyeong-Keun;Jeon, Yong-Jun
Korean Journal of Agricultural Science
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v.37
no.2
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pp.223-229
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2010
This study is to analyze location conditions for erosion control dams to be constructed in Chungcheongnam-do, Daejeon Metropolitan City, Chungcheongbuk-do and Gyeongsangbuk-do in order to establish proper conditions for erosion control dams in the future. 199 sites where erosion control dams are expected to be built in 2010 were chosen and investigated in terms of 12 factors including basin area, basin slope, and landslide risk. The results showed that erosion control dams for Chungcheongnam-do and Daejeon Metropolitan City are mostly impermeable gravity dams mainly composed of concrete. In contrast, Chungcheongbuk-do and Gyeongsangbuk-do are increasing the number of permeable or compound erosion control dams. Basin analysis at planned erosion control dam sites showed that at least 44.5% of the total area has high landslide risk. Gyeongsangbuk-do had the largest basin area for erosion control dam sites at 157.3ha, followed by Chungcheongbuk-do at 64.4ha and Chungcheongnam-do at 54.8ha. Analysis of sand deposits in the Chungcheongnam-do erosion control dam built in 2010 confirmed an average deposit of 971.8m3. The sand deposit capacity and amount of sediment control for erosion control dams have a very low correlation with basin area or flow path slope, and this needs to be addressed in future sand deposit capacity designs.
This study was conducted to analyze field inspection results of erosion control facilities within national forests and to suggest maintenance and management plan of erosion control facilities. The objects amounted to a total of 1,628 locations, comprising 308 erosion control dams and 1,320 erosion control areas (1,269.05 ha). The field inspections were conducted during March-June each year. The erosion control dams inspected were constructed during 1991-2005, with 96.4% of them, or 297 dams, constructed in or after 2000. The erosion control areas were constructed during 1986-2005, with 68.6% of them, or 903 areas, constructed in or after 2000. As for erosion control dams, there were 205 concrete erosion control dams and 68 concrete with boulder pitching erosion control dams, respectively, with 296 out of a total of 308 erosion control dams in a good condition. As for erosion control areas, there were many erosion control structures using stone masonry works and gabions, with 1,245 out of a total of 1,320 (94.3%) erosion control areas in a good condition. Overall, erosion control facilities within national forests were in a good condition, amply fulfilling their functions. As for erosion control facilities in a bad condition, they must be made to accomplish the goals of erosion control works through supplementation and repairs without fail. In addition, for the systematic maintenance and management of existing erosion control facilities and erosion control facilities constructed in the future as part of erosion control works, the construction of an erosion control facility management system is urgently needed.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.20
no.3
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pp.140-148
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2016
This study examined the durability of face-slab concrete in Concrete-Faced Rock-filled Dams(CFRDs). The durability of face-slab concrete can be improved by optimizing the amount of fly ash in the cement mixture. Durability tests including plastic shrinkage, permeability, abrasion resistance, and repeated freezing and thawing were done on face-slab concrete specimens with different amounts of fly ash and blended PVA(Poly Vinyl Alcohol) fibre. When the effect of the fly ash content on concrete durability was evaluated, the results showed that a 15% fly ash content and 0.1% blended PVA fiber yielded the optimum durability level for concrete-faced rock-filled dams.
In this study, the earthquake damage response of the concrete arch dams was investigated including dam-reservoir interaction. A continuum damage model which is a second-order tensor and includes the strain softening behavior was selected for the concrete material. Fluid-structure interaction problem was modeled by Lagrangian approach. Sommerfeld radiation condition was applied to the truncated boundary of reservoir. The improved form of the HHT-${\alpha}$ time integration algorithm was used in the solution of the equations of motion. The arch dam Type 5 was selected for numerical application. For the dynamic input, acceleration records of the 10 December 1967 Koyna earthquake were chosen. These records were scaled with earthquake acceleration scale factor (EASF) and then used in the analyses. Solutions were obtained for empty and full reservoir cases. The effects of EASF and damping ratio on the response of the dam were studied.
Park, Han-Gue;Park, Dong-Soon;Kim, Yong-Seong;Lee, Jong-Wook
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2005.03a
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pp.1219-1226
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2005
In this study, crest settlement characteristics of CFRD (Concrete Faced Rockfill Dam) and ECRD (Earth Cored Rockfill Dam) were analysed through the instrumentation data from representative 7 large dams in Korea. Also, We have studied the effect of valley shape and uniaxial compressive strength of intact rock to better understand the impact of the parent rock strength and the valley shape on the long term crest settlement of CFRDs. From the results, we found that the valley shape and strength of intact rock on crest settlement of dams are an important parameters. As a result, we obtained that the maximum crest settlement of CFRD is larger than that of ECRD and long term crest settlement rate per dam height of rockfill dams is less than 0.60% during service period.
In the present study, a methodology for developing fragilities of arch concrete dams to assess their performance against seismic hazards is introduced. Firstly, the probability risk and fragility curves are presented, followed by implementation and representation of the way this method is used. Amirkabir arch concrete dam was subjected to non-linear dynamic analyses. A modified three dimensional rotating smeared crack model was used to take the nonlinear behavior of mass concrete into account. The proposed model considers major characteristics of mass concrete. These characteristics are pre-softening behavior, softening initiation criteria, fracture energy conservation, suitable damping mechanism and strain rate effect. In the present analysis, complete fluid-structure interaction is included to account for appropriate fluid compressibility and absorptive reservoir boundary conditions. In this study, the Amirkabir arch concrete dam is subjected to a set of 8 three-component earthquakes each scaled to 10 increasing intensity levels. Using proposed nonlinear smeared crack model, nonlinear analysis is performed where the structure is subjected to a large set of scaled and un-scaled ground motions and the maximum responses are extracted for each one and plotted. Based on the results, fragility curves were plotted according to various and possible damages indexes. Discrete damage probabilities were calculated using statistical methods for each considered performance level and incremental nonlinear analysis. Then, fragility curves were constructed based on the lognormal distribution assumption. Two damage indexes were introduced and compared to one another. The results indicate that the dam has a proper stability under earthquake conditions at MCE level. Moreover, displacement damages index is more conservative and impractical in the fragility analysis than tensional damage index.
Bayraktar, Alemdar;Altunisik, Ahmet Can;Sevim, Baris;Kartal, Murat Emre;Turker, Temel
Structural Engineering and Mechanics
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v.28
no.4
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pp.411-442
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2008
Ground motions in near source region of large crustal earthquakes are significantly affected by rupture directivity and tectonic fling. These effects are the strongest at longer periods and they can have a significant impact on Engineering Structures. In this paper, it is aimed to determine near-fault ground motion effects on the nonlinear response of dams including dam-reservoir-foundation interaction. Four different types of dam, which are gravity, arch, concrete faced rockfill and clay core rockfill dams, are selected to investigate the near-fault ground motion effects on dam responses. The behavior of reservoir is taken into account by using Lagrangian approach. Strong ground motion records of Duzce (1999), Northridge (1994) and Erzincan (1992) earthquakes are selected for the analyses. Displacements, maximum and minimum principal stresses are determined by using the finite element method. The displacements and principal stresses obtained from the four different dam types subjected to these nearfault strong-ground motions are compared with each other. It is seen from the results that near-fault ground motions have different impacts on the dam types.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.333-336
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1999
The crack of concrete induced by the heat of hydration is a serious problem, particularly in concrete structures such as mat-slab of nuclear reactor buildings, dams or large footings, foundations of high rise buildings, etc.. As a result of the temperature rise and restriction condition of foundation, the thermal stress which may induce the cracks can occur. Therefore the various techniques of the thermal stress control in massive concrete have been widely used. One of them is prediction of the thermal stress, besides low-heat cement which mitigates the temperature rise, pre-cooling which lowers the initial temperature of fresh concrete with ice flake, pipe cooling which cools the temperature of concrete with flowing water, design change which considers steel bar reinforcement, operation control and so on. The Aim of this paper is to verify the effect of low heat blended cement in reducing thermal stress in slab type's mass concrete such as container harbor structures.
Cracking may be used to help predict the cause of deterioration of concrete, since in many cases characteristic cracking patterns are produced. The purpose of this paper is an analysis of the crack cause occurred in concrete faced rockfill dams. We analyzed the concrete placement methods, cracking pattern, the inspection of crack depth by the ultrasonic pulse velocity method, and the measurement of heat of hydration, environmental condition, and so on. In this study, the crack cause of concrete faced rockfill dam is the wrong method of concrete placement, high temperature difference by cement of heat of hydration and concrete of drying shrinkage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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