The optimum design of reinforced concrete cantilever retaining walls subjected to seismic loads is an extremely important challenge in structural and geotechnical engineering, especially in seismic zones. This study proposes an adaptive sperm swarm optimization algorithm (ASSO) for economic design of retaining structure under static and seismic loading. The proposed ASSO algorithm utilizes a time-varying velocity damping factor to provide a fine balance between the explorative and exploitative behavior of the original method. In addition, the new method considers a reasonable velocity limitation to avoid the divergence of the sperm movement. The proposed algorithm is benchmarked with a set of test functions and the results are compared with the standard sperm swarm optimization (SSO) and some other robust metaheuristic from the literature. For seismic optimization of retaining structures, Mononobe-Okabe method is employed for dynamic loading conditions and total construction cost of the structure is considered as the single objective function. The optimization constraints include both geotechnical and structural restrictions and the design variables are the geometrical dimensions of the wall and the amount of steel reinforcement. Finally, optimization of two benchmark retaining structures under static and seismic loads using the ASSO algorithm is presented. According to the numerical results, the ASSO may provide better optimal solutions, and the designs obtained by ASSO have a lower cost by up to 20% compared with some other methods from the literature.
The safety factor has been used widely and uniquely at present to check the safety of the structure . However, probability of failure would be logically attempted to check the reliability of the structure in future Coulomb's theory or Rankine's theory has been applied in practice to retaining earth structure in spite of the fact that the lateral earth pressure, which is the primary factor in the determination of wall structure, depends on the modes of wall movement . This study is concentrated on the two modes of , wall movement (active case rotation about bottom(AB) , active case rotation about top(AT)) of the overturning'failure of vertical wall with horizontal sand backfill . The static active earth pressure is determined by applying each of Coulomb's theory, Dubrova's redistribution theory and Chang's method The earthquake active earth pressure is determined by adding Seed and Whitman's earthquake pressure to the static earth pressure , On the condition that design variables are fixed with each of the above earth pressure, reliability is analyzed using the recently developed method of AFOSM (Advanced First Order Second Moment)
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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1999.11c
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pp.85-94
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1999
Reinforced Soil Wall has several merits comparing with conventional retaining wall. The conventional method has the limit of wall height, ununiform settlement of the foundation ground, quality assurance of the embankment body, shortening of construction period, economical construction and so on. Basis of previous mentioned things reinforced soil wall is the substitutional method of conventional retaining wall and its necessity is continuously increasing. The embanking material used in reinforced soil wall is generally limited such as a good quality sandy soil, and in many case constructors have to transfer such a good embanking material from far away to construction site. As a result, they would pressed by time and economy. If poor soils could be used embanking material, for example, clayey soil produced in-situ by cutting and excavation, the economical merit of reinforced soil wall would be increased more and more. Likewise, a lot of study about laboratory experimental behavior of reinforced soil wall using a good quality soil is being performed, but is rare study about clayey soil containing much volume of fine particle relatively in korea. In this study, the authors investigated behavior of the geosynthetic reinforced and unreinforced soil walls using clayey soil as embanking material in view of horizontal movement of walls, bearing capacity and reinforcement stress.
Seo , Sung-Tag;Heo , Chang-Han;Kim , Hee-Duck;Jee , Hong-Kee
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.46
no.2
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pp.93-103
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2004
In trench excavation, essential factor of earth-retaining temporary work structure should be easy taking to pieces and movement, and dead weight must be less. This paper studies about the light weight material and application as earth-retaining structure to prevent the slope failure of sand soil ground caused by the variation of groundwater level in trench excavation. That is, light weight earth-retaining structural is proposed and a simulation with FEM on application of proposed structural in sandy soil is presented. The results are summarized as follows; (1) The study proposed FRP H-shaped pannel for the light weight member, and also presented estimation method about stability. (2) Mechanical property (bending moment, shear force, axial force, displacement) were changed according to groundwater level, but these values had been within enough safety rate and allowable stress. Therefore, proposed light weight pannel with FRP is available for bracing structure in trench excavation.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2010.09a
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pp.1039-1049
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2010
Excavation support systems are the temporary earth retaining structures that can prevent the lateral movement of soils. The systems are initially performed before other construction operations and have a great impact on the entire construction period. The temporary support system in Korea have been carried out generally along with installing supports, which are struts, tiebacks, and rakers. However, most of existing support systems in application relatively have limitations such as cost increase, construction configuration, and displacement occurred with support systems. Thus, a new retaining support system (referred to as the SSR, New Construction Technology No. 533) was developed to solve the aforementioned problems. This study introduces the design, construction, and maintenance of the SSR system under the different construction conditions. The behavior and characteristics of the SSR system were identified based on the case studies.
Majid Khanjani;Hamid Reza Saba;Seyed Hamid Lajevardi;Seyed Mohammad Mirhosseini;Ehsanollah Zeighami
Geomechanics and Engineering
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v.36
no.6
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pp.527-543
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2024
In the implementation of most civil structures, especially underground, deep excavations with a vertical slope are required. Using flexible retaining walls is applied as one of the ways to stabilize vertical holes. Therefore, it is necessary to know the parameters affecting the performance of such walls in reducing their horizontal movement. In this research, by building a suitable laboratory model, the parameters of the amount of flexibility, the embedment depth of the wall, the type and number of tieback in the wall were investigated for 42 static laboratory models. The purpose of this research is to study the flexible retaining wall with helical tieback compared to simple tieback at different heights, which shows the best performance in terms of reducing horizontal displacement in proportion to increasing or decreasing flexibility. On the other hand, one of the parameters affecting the flexibility of the wall, which is its bending stiffness, was extracted by numerical software outputs and studied on the results such as relative flexibility, stiffness, safety and numerical stability of the wall.The results of this study show that among the parameters, in the first place, the effect of the type of tieback is inhibited and in the second place, the ratio of thickness to wall height is known as the most important parameter. the best performance for walls with the helical tiebacks in reducing their horizontal displacement can be economically, flexibly and stability assigned to a wall that tiebacks is in the range of H2/t to H4/t and its flexibility ratio is 2/3.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2001.03a
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pp.411-418
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2001
The last 30 years have been significant worldwide growth in the use of EPS as a lightweight fill material. This paper analyzes the compressible inclusion function of EPS which can results in reduction of static earth pressure by accomodating the movement of retained soil. A series of model tests was conducted to evaluate the reduction of static earth pressure using EPS inclusion and determine the optimum stiffness of EPS, Also, field test was conducted to evaluate the reduction of static earth pressure using EPS inclusion. Based on field test it is found that the magnitude of static earth pressure was reduced about 20% compared with theoretical active earth pressure.
The evaluation of passive earth pressure plays a crucial role in the design of earth-retaining structures such as retaining walls and temporary earth-retaining walls to withstand horizontal earth pressure. In the earth pressure theory, active and passive earth pressures represent the earth pressures at the limit state, where the wall displacement reaches the maximum allowed displacement. In the design of earth-retaining structures, the passive earth pressure is considered as the resisting force. In this context, the limit displacement at which passive earth pressure occurs is significantly greater than that associated with the active earth pressure. Therefore, it is irrational to apply this displacement directly to the calculation of passive earth pressure. Instead, it is necessary to consider the mobilized passive earth pressure exerted at the allowable horizontal displacement to evaluate the structural stability. This study proposes an allowable wall displacement, denoted as 0.002 H (where H represents the excavation depth), based on a literature review that focuses on sandy soils. To calculate the mobilized passive earth pressure from the wall displacement, a semi-empirical equation is proposed. By analyzing the obtained data on mobilized passive earth pressure, a reduction factor applicable to Rankine's passive earth pressure is proposed for practical application in sandy soils under different wall movement types.
This paper presents the results of an investigation on the effect of foundation stiffness on the performance of soil-reinforced segmental retaining walls (SRWalls). Laboratory model tests were performed using a reduced-scale physical model to capture the fundamentals of the manner in which the foundation stiffness affects the behavior of SRWalls. A series of finite-element analyses were additionally performed on a prototype wall in order to supplement the findings from the model tests and to examine full-scale behavior of SRWalls encountered in the field. The results of the present investigation indicate that lateral wall displacements significantly increase with the decrease of the foundation stiffness. Also revealed is that the increase in wall displacements is likely to be caused by the rigid body movement of the reinforced soil mass with negligible internal deformation within the reinforced soil mass. The findings from this study support the current design approaches, in which the problem concerning the foundation condition are treated in the frame work of the external stability rather than the internal stability. The implications of the findings from this study to current design approaches are discussed in detail.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.39
no.4
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pp.90-97
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1997
Field inspections and laboratory tests for 31 agricultural reservoirs in Kyungki province were performed to provide basic data for maintenance and rehabilitation of agricultural reservoirs and to evaluate structural degradation of agricultural reservoirs Results of the study are as follows : 1) From survey's results of embankments, signs of settlement and lateral movement are appeared in 17 reservoirs. Crest settlement of 20~80cm, downstream settlement of 10~90cm, and 20~160cm lateral movement of embankments are detected from settlement and movement analysis of 17 reservoirs. Crest and downstream settlements and lateral movement are greatly occurred in 20 ~ 40 years after embankment construction. 2) About 39% of total reservoirs shows seepage problems occurred in the lower part of berm and retaining wall located between embankment and spillway. Probability of seepage problems is higher at retaining wall than others. 3) Concrete strength estimated by Schmidt hammer in structures of reservoirs is a range of 100~l50kgf/$cm^2$ and average deviation of concrete strength is about l0kgf/$cm^2$. Strength difference$({\delta}S)$ between compressive strength estimated by Schmidt hammer and uniaxial compressive strength of concrete core is about $\pm$100kgf/$cm^2$. This difference is due to absence or presence of reinforced bar in concrete core, variable length of concrete core and limitation of Schmidt hammer. 4) About 68% of total reservoirs shows leaching, 58% alkali-aggregate reaction and 71 % abrasion/frost. Leaching, alkali-aggregate reaction and abrasion/frost occurred in most reservoirs when passed 10 years after construction of structure parts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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