An extended model for the response of a rigid footing on a reinforced foundation bed on super soft soil is proposed by incorporating the rough membrane element into the granular bed. The super soft soil, the granular bed and the reinforcement are modeled as non-linear Winkler springs, non-linear Pasternak layer and rough membrane respectively. The hyperbolic stress-displacement response of the super soft soil and the hyperbolic shear stress-shear strain response of the granular fill are considered. The finite deformation theory is used since large settlements are expected to develop due to deformation of the super-soft soil. Parametric studies quantify the effect of each parameter on the stress-settlement response of the reinforced foundation bed, the settlement and tension profiles.
An efficient and accurate algorithm is proposed to evaluate the reliability of cable-stayed bridges accounting for soil-pile interaction. The proposed algorithm integrates the finite-element method and the response surface method. The finite-element method is used to model the cable-stayed bridge including soil-pile interaction. The reliability index is evaluated based on the response surface method. Uncertainties in the superstructure, the substructure and load parameters are incorporated in the proposed algorithm. A long span steel cable-stayed bridge with a main span length of 1088 m built in China is considered as an illustrative example. The reliability of the bridge is evaluated for the strength and serviceability performance functions. Results of the study show that when strength limit states for both girder and tower are considered, soil-pile interaction has significant effects on the reliability of steel cable-stayed bridges. Further, a detailed sensitivity study shows that the modulus of subgrade reaction is the most important soil-pile interaction-related parameter influencing the reliability of steel cable-stayed bridges.
In this study, two extreme cases of compatibility of the horizontal displacements between the foundation and soil are considered, for which the pressure and settlements of the isolated footings and member end actions in structural elements are obtained using the three dimensional models and numerical experiments. The first case considered is complete slip between foundation and soil, termed as the un-coupled analysis. In the second case of analysis, termed as the coupled analysis, complete welding is assumed of joints between the foundation and soil elements. The model and the corresponding computer program developed simulate these two extreme states of compatibility giving insight into the variation of horizontal displacements and horizontal stresses and their intricacies, for evaluation of the influence of using the interface elements in soil-structure interaction analysis of three dimensional multiscale structures supported by isolated footings.
In the present, the liquefaction potential of fiber-reinforced sandy soils was investigated through the energy-based approach by conducting a series of strain-controlled cyclic simple shear tests. In the tests, the effects of the fiber properties, such as the fiber content, fiber length, relative density and effective stress, and the test parameters on sandy soil improvement were investigated. The results indicated that the fiber inclusion yields to higher cumulative liquefaction energy values compared to the unreinforced (plain) ground by increasing the number of cycles and shear strength needed for the liquefaction of the soil. This result reveals that the fiber inclusion increases the resistance of the soil to liquefaction. However, the increase in the fiber content was determined to be more effective on the test results compared to the fiber length. Furthermore, the increase in the relative density of the soil increases the efficiency of the fibers on soil strengthening.
This paper studies the dynamic foundation-soil-foundation interaction for two square rigid foundations embedded in a viscoelastic soil layer. The vibrations come from only one rigid foundation placed in the soil layer and subjected to harmonic loads of translation, rocking, and torsion. The required dynamic response of rigid surface foundations constitutes the solution of the wave equations obtained by taking account of the conditions of interaction. The solution is formulated using the frequency domain Boundary Element Method (BEM) in conjunction with the Kausel-Peek Green's function for a layered stratum, with the aid of the Thin Layer Method (TLM), to study the dynamic interaction between adjacent foundations. This approach allows the establishment of a mathematical model that enables us to determine the dynamic displacements amplitude of adjacent foundations according to their different separations, the depth of the substratum, foundations masss, foundations embedded, and the frequencies of excitation. This paper attempts to introduce an approach based on a polynomial mathematical tool conducted from several results of numerical methods (BEM-TLM) so that practicing civil engineers can evaluation the dynamic foundations displacements more easy.
The effects of soil-chemical contact time (aging) on sorption and desorption of atrazine were studied in soil slurries because aging is an important determinant affecting on the sorption and desorption characteristics of organic contaminants in the environment. Sorption isotherm and desorption kinetic experiments were performed, and soilwater distribution coefficients and desorption rate parameters were evaluated using linear and non-linear sorption equations and a three-site desorption model, respectively. Aging time for sorption of atrazine in sterilized soil slurries ranged from 2 days to 8 months. Atrazine sorption isotherms were nearly linear $(r^2\;>\;0.97)$ and sorption coefficients were strongly correlated to soil organic carbon content. Sorption distribution coefficients $(K_d)$ increased with increasing aging in all soils studied. Sorption non-linearity did not increase with increased aging except for the Houghton muck soil. Desorption profiles were well described by the three-site desorption model. The equilibrium site fraction $(f_{eq})$ decreased and the non-desorbable site fraction $(f_{nd})$ increased as a function of aging time in all soils. In all soils studied, it was found that when normalized to soil organic matter content the concentration of atrazine in desorbable sites was comparatively constant, whereas that in non-desorbable site increased as aging increased.
The purpose of this study is to determine the effect of soil grain size and its distribution on soil-water characteristic. To do this, soil-water characteristic tests were conducted on Saemangeum silt using the axis translation technique. For comparison, the test was also conducted on Jumunjin sand. Using the test results, the soil-water characteristic curves (SWCCs) of Saemangeum silt and Jumunjin sand were predicted by Van Genuchten model. By comparison and analysis between two SWCCs, the silt shows higher values of matric suction, water content, and air entry value than the sand. On the other hand, the sand has higher values of Van Genuchten model parameters of ${\alpha}$, $n$, $m$ than the silt. It indicates that the SWCC is significantly dependent on the structure of soils. In other words, if a soil has relatively high grain size and poor grain size distribution curve, the values of saturated volumetric water content, residual volumetric water content, and air entry value are small, and the variation of volumetric water content is high in accordance with the matric suction variation, and consequently it shows a narrow range of funicular region.
Application of the soil nailing method is continuously extending in maintaining stable excavations and slopes. However, ground anchor support system occasionally may not be used because of space limitations in urban excavation sites nearby the existing structures. In this case, soil nailing system with relatively short length of nails could be efficiently adopted as an alternative method. The general soil nailing support system, however, may result in excessive deformations particularly in an excavation zone of the existing weak subsoils. Pretensioning the soil nails then could play important roles to reduce deformations mainly in an upper part of the nailed-soil excavation system as well as to improve local stability. In this study, a newly modified soil nailing technology named as the PSN (Pretension Soil Nailing) is developed to reduce both facing displacements and ground surface settlements in top-down excavation process as well as to increase the global stability. Up to now, the PSN system has been investigated mainly focusing on an establishment of the design procedure. In the present study, laboratory model tests are carried out to investigate the failure mechanism and behavior characteristics of the PSN system. Various results of model tests are also analyzed to provide a fundamental basis for the efficient design.
Geophysical investigation in non-destructive testing is economically less expensive than boring testing and providing geotechnical information over wide-area. But, it provides only limited geotechnical information, which is hardly used to the design. Accordingly, we performed electrical resistivity experiments on large scale of soil model to analyze the correlation between electrical resistivity response and soil water contents. The soils used in the experiments were the Jumunjin standard sand and weathered granite soil. Each soil particle size distribution and coefficient of uniformity of experimental material obtained in the experiments were maintained in a state of the homogeneous. The specifications of the model used in this study is $160{\times}100{\times}50$(cm) of acrylic, and each soil was maintained at the height 30 cm. The water content were measured using the 5TE sensors (water contents sensors) which is installed 7 ~ 8 cm apart vertically by plugging to floor. The results of the resistivity behavior pattern for Jumunjin standard sand was found to be sensitive to the water content, while the weathered granite soil was showing lower resistivity over the time, and there was no significant change in behavior pattern observed. So, it results that the Jumunjin standard sand's particle current conduction was better than the weathered granite soil's particle through contact with the distilled water. This lab test was also compared with the result of a test bed site composed of similar weathered soil. It was confirmed that these experiments were underlying research of non-destructive investigation techniques to improve the accuracy to estimate the geotechnical parameter.
Ivan F. Huergo;Hugo Hernandez-Barrios;Roberto Gomez-Martinez
Wind and Structures
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v.38
no.1
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pp.15-42
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2024
A flexible-base coupled-two-beam (CTB) discrete model with equivalent tuned mass dampers is used to assess the effect of soil-structure interaction (SSI) and different types of lateral resisting systems on the design of passive dynamic absorbers (PDAs) under the action of along-wind and across-wind loads due to vortex shedding. A total of five different PDAs are considered in this study: (1) tuned mass damper (TMD), (2) circular tuned sloshing damper (C-TSD), (3) rectangular tuned sloshing damper (R-TSD), (4) two-way liquid damper (TWLD) and (5) pendulum tuned mass damper (PTMD). By modifying the non-dimensional lateral stiffness ratio, the CTB model can consider lateral deformations varying from those of a flexural cantilever beam to those of a shear cantilever beam. The Monte Carlo simulation method was used to generate along-wind and across-wind loads correlated along the height of a real shear wall-frame building, which has similar fundamental periods of vibration and different modes of lateral deformation in the xz and yz planes, respectively. Ambient vibration tests were conducted on the building to identify its real lateral behavior and thus choose the most suitable parameters for the CTB model. Both alongwind and across-wind responses of the 144-meter-tall building were computed considering four soil types (hard rock, dense soil, stiff soil and soft soil) and a single PDA on its top, that is, 96 time-history analyses were carried out to assess the effect of SSI and lateral resisting system on the PDAs design. Based on the parametric analyses, the response significantly increases as the soil flexibility increases for both type of lateral wind loads, particularly for flexural-type deformations. The results show a great effectiveness of PDAs in controlling across-wind peak displacements and both along-wind and across-wind RMS accelerations, on the contrary, PDAs were ineffective in controlling along-wind peak displacements on all soil types and different kind of lateral deformation. Generally speaking, the maximum possible value of the PDA mass efficiency index increases as the soil flexibility increases, on the contrary, it decreases as the non-dimensional lateral stiffness ratio of the building increases; therefore, there is a significant increase of the vibration control effectiveness of PDAs for lateral flexural-type deformations on soft soils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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