Kang-ze, Yuan;Wan-kui, Ni;Xiang-fei, Lu;Hai-man, Wang
Geomechanics and Engineering
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v.31
no.5
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pp.519-527
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2022
Shear failure in soil is the primary cause of most geotechnical structure failures or instability. Soil water content is a significant factor affecting soil shear strength. In this study, the shear strength of samples with different water contents was tested. The shear strength, cohesion, and internal friction angle decreased with increasing water content. Based on the variation of cohesion and internal friction angle, the water content zone was divided into a high-water content zone and low-water content zone with a threshold water content of 15.05%. Cohesion and internal friction angle have a good linear relationship with water content in both zones. Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) test presented that the aggregates size of the compacted loess gradually increases with increasing water content. Meanwhile, the clay in the compacted loess forms a matric that envelops around the surface of the aggregates and fills the inter-aggregates pores. A quantitative analysis of bound water and free water under different water contents using a nuclear magnetic resonance (NMR) test was carried out. The threshold water content between bound water and free water was slightly below the plastic limit, which is consistent with the results of shear strength parameters. Combined with the T2 distributions obtained by NMR, one can define a T2 relaxation time of 1.58 ms as the boundary point for bound water distribution without free water. Finally, the effects of bound water and free water on shear strength parameters were analyzed using linear regression analysis.
Muhammad Naqeeb Nawaz;Song-Hun Chong;Muhammad Muneeb Nawaz;Safeer Haider;Waqas Hassan;Jin-Seop Kim
Geomechanics and Engineering
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v.33
no.1
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pp.1-9
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2023
The unconfined compression strength (UCS) of soils is commonly used either before or during the construction of geo-structures. In the pre-design stage, UCS as a mechanical property is obtained through a laboratory test that requires cumbersome procedures and high costs from in-situ sampling and sample preparation. As an alternative way, the empirical model established from limited testing cases is used to economically estimate the UCS. However, many parameters affecting the 1D soil compression response hinder employing the traditional statistical analysis. In this study, gene expression programming (GEP) is adopted to develop a prediction model of UCS with common affecting soil properties. A total of 79 undisturbed soil samples are collected, of which 54 samples are utilized for the generation of a predictive model and 25 samples are used to validate the proposed model. Experimental studies are conducted to measure the unconfined compression strength and basic soil index properties. A performance assessment of the prediction model is carried out using statistical checks including the correlation coefficient (R), the root mean square error (RMSE), the mean absolute error (MAE), the relatively squared error (RSE), and external criteria checks. The prediction model has achieved excellent accuracy with values of R, RMSE, MAE, and RSE of 0.98, 10.01, 7.94, and 0.03, respectively for the training data and 0.92, 19.82, 14.56, and 0.15, respectively for the testing data. From the sensitivity analysis and parametric study, the liquid limit and fine content are found to be the most sensitive parameters whereas the sand content is the least critical parameter.
As the intensity of urban underground space development increases, more and more tunnels are planned and constructed, and sometimes it is inevitable to encounter situations where tunnels have to underpass the river embankments. Most previous studies involved tunnels passing river embankments perpendicularly or with large intersection angle. In this study, a project case where two EPB shield tunnels with 8.82 m diameter run parallelly underneath a river embankment was reported. The parallel length is 380 m and tunnel were mainly buried in the moderate / slightly weathered clastic rock layer. The field monitoring result was presented and discussed. Three-dimensional back-analysis were then carried out to gain a better understanding the interaction mechanisms between shield tunnel and embankment and further to predict the ultimate settlement of embankment due to twin-tunnel excavation. Parametrical studies considering effect of tunnel face pressure, tail grouting pressure and volume loss were also conducted. The measured embankment settlement after the single tunnel excavation was 4.53 mm ~ 7.43 mm. Neither new crack on the pavement or cavity under the roadbed was observed. It is found that the more degree of weathering of the rock around the tunnel, the greater the embankment settlement and wider the settlement trough. Besides, the latter tunnel excavation might cause larger deformation than the former tunnel excavation if the mobilized plastic zone overlapped. With given geometry and stratigraphic condition in this study, the safety or serviceability of the river embankment would hardly be affected since the ultimate settlement of the embankment after the twin-tunnel excavation is within the allowable limit. Reasonable tunnel face pressure and tail grouting pressure can to some extent suppress the settlement of the embankment. The recommended tunnel face pressure and tail grouting pressure are 300 kPa and 550 kPa in this study, respectively. However, the volume loss plays the crucial role in the tunnel-embankment interaction. Controlling and compensating the tunneling induced volume loss is the most effective measure for river embankment protection. Additionally, reinforcing the embankment with cement mixing pile in advance is an alternative option in case the predicted settlement exceeds allowable limit.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.3
s.25
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pp.79-86
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2007
Recently, as steel structures become higher and more long-spanned, construction of high-strength steels is increasing gradually. Application of high-strength steel can be possible to make a more light and economic steel structures by reducing thickness and space. To apply a high-strength steel to structure, criteria of high-strength steel for buckling is required. However, current specification is not sufficient for criteria of high-strength steels. In this paper, buckling behavior of high-strength steel truss columns with box sections is investigated by using three-dimensional elastic-plastic finite deformation analysis program. The criteria equation for allowable compressive stress of high-strength steel truss columns with box sections is proposed and confirmed the applicability. It is reasonable form analytical results that formulated equations after finding the upper limit of allowable axial direction compression stresses of high-strength steel truss columns. And new equation is suitable to buckling design of high-strength steel truss columns.
Park, Hwon-Mo;Yeshewawork, D.;Kim, Hyun-Soo;Choi, Jae-Hyouk
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.6
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pp.675-683
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2011
When impacts by falling objects are applied to the structures, vertical resisting member(column or column group) results in progressive collapse. By knowing clearly load-deformation relationship of a structural frame, to prevent progressive collapse by absorbing potential energy of falling objects though column groups are lost by the impact of falling object accidently. If residual strength in vertical direction exceeds vertical load, which the sum of the weight of falling objects and usual supportive vertical load as the result of absorbing released location energy, it does not result in progressive collapse. On the other hand, in case when weight of falling objects is included in usual supportive vertical load. In this paper, 1-story 4-spans model is analyzed by non-linear FEM and to examine the level of deterioration, limit analysis of 1-story 4-spans plane frame was carried out.
A modified method for the analysis of short fatigue crack growth has been presented, and calculations based upon the modified method are compared with experimental results for S45C carbon steel. It is also shown that the modified method is in good agreement with experimental data. The proposed equation for the fatigue crack growth rates includes a material constant which relates the threshold level to the endurance limit, a correction for elastic-plastic behaviour and a means for dealing with the effects of crack closure. In this study one of the modifications is to substitute the Forman' s elastic expression of the stress intensity factor range into the geometrical factor The other is a consideration of the bending effect which is developed from the moment caused by the eccentric cross sectional geometry as the crack grows. Thus, this method is useful for residual life prediction of the mechanical structures as well as the welding structures.
4-tert-octylphenol (OP) is a surfactant additive widely used in the manufacture of a variety of detergents and plastic products. Also, OP is known to have estrogenic activity by interacting with development and functions of endocrine system. This study was carried out to obtain toxicokinetic parameters of OP in male Sprague-Dawley rats. Male rats were administered OP, by either single oral (gavage) applications of 50, 100 or 200 mg/kg body weight. or a single intravenous injections of 1, 5 or 10 mg/kg body weight. Blood samples taken at several time intervals after administration were obtained from the femoral artery. Analysis of blood samples for OP was performed by gas chromatography mass spectrometry (GC/MS). The detection limit of OP was 1.9 ng/$m\ell$ at SIM (selected ion monitoring) mode of GC/MS. Calibration curve for analysis of the concentrations of OP in plasma was (OP/butylphenol peak area ratio) = 0.0294 $\times$ (plasma cone.) + 0.028 ($r^2$= 0.9991). The OP plasma concentration was 3921 ng/$m\ell$ immediately after single intravenous application, decreased rapidly within 45 min, and was detectable at low concentration up to 6 hr after application. When administered orally in rats (50, 100 and 200 mg/kg), OP was detected in the blood early after gavage administration, indicating the rapid initial uptake from gastrointestinal tract, with Tmax obtained from 0.67~0.83 hr. Using the AUC (area under the curve) of plasma concentration vs. time, low oral bioavailabilities of 1.2, 5.0 and 5.3% were calculated for the 50, 100 and 200 mg/kg groups, respectively.
Reduced beam section (RBS) moment resisting connections are among the most economical and practical rigid steel connections developed in the aftermath of the 1994 Northridge and the 1995 Kobe earthquakes. Although the performance of RBS connection has been widely studied, this connection has not been subject to in the skewed conditions. In this study, the seismic performance of dogbone connection was investigated at different angles. The Commercial ABAQUS software was used to simulate the samples. The numerical results are first compared with experimental results to verify the accuracy. Nonlinear static analysis with von Mises yield criterion materials and the finite elements method were used to analyze the behavior of the samples The selected Hardening Strain of materials at cyclic loading and monotonic loading were kinematics and isotropic respectively The results show that in addition to reverse twisting of columns, change in beam angle relative to the central axis of the column has little impact on hysteresis response of samples. Any increase in the angle, leads to increased non-elastic resistance. As for Weak panel zone, with increase of the angle between the beam and the column, the initial submission will take place at a later time and at a larger rotation angle in the panel zone and this represents reduced amount of perpendicular force exerted on the column flange. In balanced and strong panel zones, with increase in the angle between the beam and the central axis of the column, the reduced beam section (RBS), reaches the failure limit faster and at a lower rotation angle. In connection of skewed beam, balanced panel zone, due to its good performance in disposition of plasticity process away from connection points and high energy absorption, is the best choice for panel zone. The ratio of maximum moment developed on the column was found to be within 0.84 to 1 plastic anchor point, which shows prevention of brittle fracture in connections.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.35
no.2
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pp.43-56
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1993
The laboratory tests are performed on how the liquefaction potential of the sea dike structures on the saturated sand or silty sand seabed could be affected due to earthquake before and after construction results are given as follows ; 1. Earthquake damages to sea dike structures consist of lateral deformation, settlement, minor abnormality of the structures and differential settlement of embankments, etc. It is known that severe disasters due to this type of damages are not much documented. Because of its high relative cost of the preventive measures against this type of damages, the designing engineer has much freedom for the play of judgement and ingenuity in the selection of the construction methods, that is, by comparing the cost of the preventive design cost at a design stage to reconstruction cost after minor failure. 2. The factors controlling the liquefaction potential of the hydraulic fill structure are magnitude of earthquake(max. surface velocity), N-value(relative density), gradation, consistency(plastic limit), classification of soil(G & vs), ground water level, compaction method, volumetric shear stress and strain, effective confining stress, and primary consolidation. 3. The probability of liquefaction can be evaluated by the simple method based on SPT and CPT test results or the precise method based on laboratory test results. For sandy or silty sand seabed of the concerned area of this study, it is said that evaluation of liquefaction potential can be done by the one-dimensional analysis using some geotechnical parameters of soil such as Ip, Υt' gradation, N-value, OCR and classification of soils. 4. Based on above mentioned analysis, safety factor of liquefaction potential on the sea bed at the given site is Fs =0.84 when M = 5.23 or amax= 0.12g. With sea dike structures H = 42.5m and 35.5m on the same site Fs= 3.M~2.08 and Fs = 1.74~1.31 are obtained, respectively. local liquefaction can be expected at the toe of the sea dike constructed with hydraulic fill because of lack of constrained effective stress of the area.
Park Jo-Shin;Ko Jae-Yong;Lee Jun-Kyo;Bae Dong-Kyun
Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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2005.05a
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pp.147-154
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2005
The ship plating is generally subjected to combined in-plane load and lateral pressure loads. In-plane loads include axial load and edge shear, which are mainly induced by overall hull girder bending and torsion of the vessel. Lateral pressure is due to water pressure and cargo. These load components are not always applied simultaneously, but more than one can normally exist and interact Hence, for more rational and safe design of ship structures, it is of crucial importance to better understand the interaction relationship of the buckling and ultimate strength for ship plating under combined loads. Actual ship plates are subjected to relatively small water pressure except for the impact load due to slamming and panting etc. The present paper describes an accurate and fast procedure for analyzing the elastic-plastic large deflection behavior up to the ultimate limit state of ship plates under combined loads. In this paper, the ultimate strength characteristics of plates under axial compressive loads and lateral pressure loads are investigated through ANSYS elastic-plastic large deflection finite element analysis with varying lateral pressure load level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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