In this study, a new formula of settlement at the head of IGM was suggested and the applicability of suggested formula was verified with field test results. This suggested formula was the function of the settlement at the shaft head and the elastic compression of shaft. The applicability of suggested formula was verified with the result of in-situ load test. Also, the bearing capacity of drilled shaft with the IGM's theory was compared with those of classical theories. The results showed that classical method showed smaller values of bearing capacity than those of field load test data. The results of analysis also showed that the suggested formula and IGM's theory were applicable for the estimation of bearing capacity with the increase of shaft settlement. Especially, settlement correction factor($k_m$), which reflects ground condition and load transfer characteristics, increases as the applying load and shaft deformation increase. This suggested formula was applicable for medium density or higher density of soil condition and $k_m=1$ means yielding load for firm soil condition.
Deformation behavior and stability of vertical pipeline subjected to underground excavation have been studied by means of numerical analysis. Vortical ground displacements cause the pipe to be compressed, while horizontal ones cause it to be bent. In that region the vertical pipeline meets with the induced compressive stress and bending stress. In addition horizontal rock stress subjected to underground excavation may press the tube in its radial direction and it finally produces the tangential stress of pipe. In this study active gas well system is considered as an example of vertical pipelines. Factor analysis has been conducted which has great influence on the pipeline behavior. Three case studies are investigated which have the different pillar widths and gas well locations in pillar. For example, where overburden depth is 237.5 m and thickness of coal seam is 2.5 m, chain pillar of 45.8 m width in the 3-entry longwall system is proved to maintain safely the outer casing of gas welt which is made of API-55 steel, 10$\frac{3}{4}$ in. diameter and 0.4 in. thickness. Finally an active gas well which was broken by longwall mining is analyzed, where the induced shear stress turn out to exceed the allowable stress of steel.
In Korea, the pipe type that has been well used as sewage pipe from the past is primarily a rigid pipe which is represented by concrete hume pipe, but the use of it is being decreased sharply because of the problems such as tube erosion and incomplete watertightness securing through the time. On the other hand, the use of flexible pipe has been increased because its construction ability is excellent on account of its light weight as well as it is resistant to corrosion. However, because there are lacks of market's confidence in flexible pipe and occurrence cases of partial damage incomplete caused by compaction control, cause analysis and management for them are needed. Therefore, this study tried to estimate the deformation characteristics of pipe caused by each condition through numerical analysis changing construction sequence, rigidity of pipe, strength of ground concrete under the pipe, relative compaction ratio of sand foundation under the pipe and relative compaction ratio of backfill material above the pipe. Evaluation result is that influence on each factor is confirmed and the quality control of sand around the pipe are turned up to be important.
Kalapodis, Nicos A.;Papagiannopoulos, George A.;Beskos, Dimitri E.
Earthquakes and Structures
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v.18
no.1
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pp.27-44
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2020
This work presents a comparison of three performance-based seismic design methods (PBSD) as applied to plane steel frames having eccentric braces (EBFs) and buckling restrained braces (BRBFs). The first method uses equivalent modal damping ratios (ξk), referring to an equivalent multi-degree-of-freedom (MDOF) linear system, which retains the mass, the elastic stiffness and responds in the same way as the original non-linear MDOF system. The second method employs modal strength reduction factors (${\bar{q}}_k$) resulting from the corresponding modal damping ratios. Contrary to the behavior factors of code based design methods, both ξk and ${\bar{q}}_k$ account for the first few modes of significance and incorporate target deformation metrics like inter-storey drift ratio (IDR) and local ductility as well as structural characteristics like structural natural period, and soil types. Explicit empirical expressions of ξk and ${\bar{q}}_k$, recently presented by the present authors elsewhere, are also provided here for reasons of completeness and easy reference. The third method, developed here by the authors, is based on a hybrid force/displacement (HFD) seismic design scheme, since it combines the force-base design (FBD) method with the displacement-based design (DBD) method. According to this method, seismic design is accomplished by using a behavior factor (qh), empirically expressed in terms of the global ductility of the frame, which takes into account both non-structural and structural deformation metrics. These expressions for qh are obtained through extensive parametric studies involving non-linear dynamic analysis (NLDA) of 98 frames, subjected to 100 far-fault ground motions that correspond to four soil types of Eurocode 8. Furthermore, these factors can be used in conjunction with an elastic acceleration design spectrum for seismic design purposes. Finally, a comparison among the above three seismic design methods and the Eurocode 8 method is conducted with the aid of non-linear dynamic analyses via representative numerical examples, involving plane steel EBFs and BRBFs.
The objective of the study in this paper was to develop a beam-column element to model members with purely flexural yielding, as well as members with yielding under combined flexure and axial force during severe earthquake ground motins. The developed element can be considered as an one-component series hinge type model. It has the capability to model plastic axial deformation and changes in axial stiffness, and employs hardening rules to handle monotonic, cyclic or arbitrary loading. In general, when compared to experimental results and fiber model predictions, the element showed significantly better performance than the bilinear hinger model and could properly model the beam-column behavior of bare steel members in moment resisting frames. The developed element can more accurately predict local deformation demands and overall responses of structural systems under earthquake loadings than the bilinear hinge element.
This research was carried in order to improve design technique for the vertical shaft of which design guide has not been proposed clearly. The deformation tendency of vertical shaft and distribution of the earth pressure around shaft were reviewed with both of theoretical earth pressure distribution suggested in design criteria and measured data which had been gained from 2 constructing shaft. The distribution of earth pressure applied on the vertical shaft was similar with the result of previous theory for the earth pressure proposed by Shin (2007). Moreover it was observed that asymmetric deformation and earth pressure around vertical shaft were caused by inhomogeneity and anisotropy of the ground. The asymmetric earth pressure ratio ($R_p$) in soil and weathered rock were divergent according to the shape ratio. In addition, it is more reasonable that the value of asymmetric earth pressure ratio ($R_p$) is considered less than 0.35 in the case of constructing shaft under rock.
In this study, the failure and deformation characteristics of steel fiber reinforced shotcrete (SFRS) which is a primary tunnel support was investigated to find out ground-support mutual behavior. To this end, a mock-up of a tunnel was made and experimented with the conditions of lateral earth pressure coefficient 0.5 and 1.0. During the tests, 11 hydraulic cylinders were used for loading. for better simulation of the lateral earth pressure effect, these cylinders were controlled separately by two groups; crown and side wall. Meanwhile, the deformation of shotcrete was measured by 11 LVDTs. Backfill material was also used fur better load transfer from hydraulic cylinders to shotcrete. For the validation of the mock-up test results, 3D numerical analysis is carried out. To do numerical analysis under the same condition as a mock-up test, the load history curve which was obtained during the test was tried to be simulated using an individual FISH routine in the numerical analysis.
Kim, Su Bin;Oh, Dong-Wook;Cho, Hyeon Jun;Lee, Yong-Joo
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.4
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pp.509-517
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2022
The demand for underground infrastructures such as tunnels is expanding due to rapid urbanization. Tunnels in urban areas are usually constructed adjacent to structures supported by piles. Therefore, a proper understanding of pile-tunnel interaction due to tunnel excavation activities is vital. Thus, in this study, a numerical analysis is conducted to analyze pile settlements, ground surface settlements and shear deformations above an existing tunnel subject to the presence of an adjacent tunnelling, with vertical offsets, the number of piles and the pile spacing considered as variables in the analysis. The results show that the vertical offsets between the tunnel crown and the pile tip generatelarger settlement than the pile spacing. In addition, the vertical offset shows an inversely proportional relationship to the shear deformation due to new tunnelling.
Creation of plastic deformation under seismic loads, is one of the most serious subjects in RC structures with steel bars which reduces the life threatening risks and increases dissipation of energy. Shape memory alloy (SMA) is one of the best choice for the relocating plastic hinges. In a challenge to study the seismic response of concrete moment resisting frame (MRF), this article investigates numerically a new type of concrete frames with nano fiber reinforced polymer (NFRP) and shape memory alloy (SMA) hinges, simultaneously. The NFRP layer is containing carbon nanofibers with agglomeration based on Mori-Tanaka model. The tangential shear deformation (TASDT) is applied for modelling of the structure and the continuity boundary conditions are used for coupling of the motion equations. In SMA connections between beam and columns, since there is phase transformation, hence, the motion equations of the structure are coupled with kinetic equations of phase transformation. The Hernandez-Lagoudas theory is applied for demonstrating of pseudoelastic characteristics of SMA. The corresponding motion equations are solved by differential cubature (DC) and Newmark methods in order to obtain the peak ground acceleration (PGA) and residual drift ratio for MRF-2%. The main impact of this paper is to present the influences of the volume percent and agglomeration of nanofibers, thickness and length of the concrete frame, SMA material and NFRP layer on the PGA and drift ratio. The numerical results revealed that the with increasing the volume percent of nanofibers, the PGA is enhanced and the residual drift ratio is reduced. It is also worth to mention that PGA of concrete frame with NFRP layer containing 2% nanofibers is approximately equal to the concrete frame with steel bars.
This paper analyzed the effects related to the difference of the geometrical shape of the ground excavation by comparing the displacements of the earth retaining wall of the strut resulting from the change of the excavation breadth B and the excavation length L, adopting the three dimensional FDM analysis. It appeared that the displacement of the earth retaining wall of the strut increases in accordance with the increase of L/B and it decreases as it becomes nearer from the center to the comer where the temporary structural system forms, and the wale member is closured because of the effects of the confining effect by the closure of the earth retaining wall and the wale member. This paper proposed a formula in which the results of three dimensional FDM analysis which considers the shape of the excavation plane can be obtained from those of two dimentional FDM analysis which does not consider the shape of the excavation plane. And the results of the formula were compared with those of the site instrumentation analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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