4th International Conference on Structural Health Monitoring and Engineering Structures (SHM&ES 2025)

Inhaltsverzeichnis

1. Underground Engineering

   1. Frontmatter

   2. Study the Behavior of Flexible Pipes Considering the Dilatancy Effect of Sand

      Giang Vu-Thi-Thuy, Trang Do-Nhu

      In diesem Kapitel wird das Verhalten flexibler Rohre unter dem Einfluss von Sanddilatenz untersucht, ein entscheidender Faktor, der bei traditionellen Konstruktionsmethoden oft übersehen wird. Durch die Kombination der Iowa-Gleichung mit der Theorie der Spannungsdehnung und der kritischen Bodenmechanik liefert die Studie eine umfassende Analyse, wie die Sanddehnung die Rohrverformung und Spannungsverteilung beeinflusst. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die signifikante Verringerung der vertikalen Durchbiegung und die erhöhte seitliche Unterstützung durch dichten Sand, insbesondere bei zunehmender Grabtiefe. Die Forschung unterstreicht die Grenzen konventioneller Methoden wie der Marston-Methode und der Iowa-Gleichung, die dazu neigen, die laterale Unterstützung durch dilatante Böden zu unterschätzen. Durch Berechnungsmodellierung und Sensitivitätsanalyse zeigt die Studie die entscheidende Rolle der Vergrabungstiefe und des Bodenhohlraumverhältnisses für die Rohrleistung auf. Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, Dilatationseffekte in die Pipeline-Konstruktion zu integrieren, um Sicherheit und Langlebigkeit zu erhöhen. Dieses Kapitel bietet wertvolle Erkenntnisse für Fachleute, die die Konstruktion und Installation flexibler Pipelines in sandigen Böden optimieren wollen.

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   3. Properties of CDM Columns from Unconfined Compression Test: A Case Study in Ho Chi Minh City

      Khac Tan Da Nguyen, Trong Nghia Le, Minh Trung Nguyen, Trung Kien Nguyen, Le Dai Thanh Hoang

      Dieses Kapitel vertieft die Eigenschaften von Cement Deep Mixing (CDM) -Säulen durch uneingeschränkte Kompressionstests, die in Ho-Chi-Minh-Stadt durchgeführt werden. Die Studie konzentriert sich auf die unbegrenzte Druckfestigkeit (q _ u), den Sekantenmodul bei 50% Festigkeit (E _ 50) und das Stückgewicht der CDM-Säulen und liefert eine umfassende Bewertung ihres mechanischen Verhaltens. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Variation von q _ u und E _ 50 mit der Tiefe, das Verhältnis von E _ 50 zu q _ u und der Vergleich des Einheitsgewichts zwischen CDM-Säulen und in-situ-Boden. Die Studie beleuchtet auch das Bauverfahren der CDM-Säulen und die Bedeutung der Auswahl des optimalen Zementgehalts. Die Ergebnisse bieten wertvolle geotechnische Parameter für die Konzeption und Analyse von Tiefbauprojekten und machen dieses Kapitel zu einer entscheidenden Ressource für Fachleute auf diesem Gebiet.

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   4. A Comprehensive Review of Load Distribution in Piled Raft Foundations: Effects of Pile Number and Spacing on Pile–Raft Interaction

      Vo Van Dau, Vo Phan, Le Ngoc Tan, Tran Van Tuan, Pham Huu Ha Giang

      Dieses Kapitel vertieft sich in die komplexe Welt der Pfahlgründungen (Packed Floß Fundamente, PRFs) und untersucht, wie Pfahlanzahl und -abstand die Lastverteilung zwischen Floß und Pfählen beeinflussen. Es beginnt mit einer Einführung in PRFs, die ihre Wirtschaftlichkeit und Effizienz in weichen Böden betonen. Im Abschnitt über theoretische Ansätze werden grundlegende Modelle von Poulos und Davis, Randolph und Horikoshi diskutiert, wobei die Rolle von Steifigkeitsverhältnissen und Flor-Floß-Interaktion hervorgehoben wird. Das Kapitel geht dann auf aktuelle Modelle und Korrekturfaktoren wie α PR, C adj und C e ein, die die Genauigkeit von Lastverteilungsprognosen verbessern, insbesondere unter nichtlinearen Bedingungen. Ein wesentlicher Teil des Textes widmet sich den Auswirkungen von Stapelanzahl und Abstand auf die Lastverteilung und präsentiert Daten aus verschiedenen analytischen Modellen. Die Schlussfolgerung unterstreicht, wie wichtig es ist, sowohl Stapelanzahl als auch Stapelabstand beim PRF-Design zu berücksichtigen, und empfiehlt einen Stapelabstand von 2,5 D-4D und ein Steifigkeitsverhältnis in der Nähe der Einheit für optimale Leistung. Dieses Kapitel ist eine wertvolle Ressource für Fachleute, die ihr Verständnis des Verhaltens und der Gestaltungspraktiken der PRF verbessern möchten.

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   5. Investigating Natural Frequencies of Sand Soil Ground for Predicting Landslide Based on Field Tests

      Quynh Le-Bao, Toan Pham-Bao, An Huynh-Thai, Nhi Ngo-Kieu

      Dieses Kapitel untersucht den Einsatz von Bodenschwingungsanalysen zur Vorhersage von Erdrutschen, wobei der Schwerpunkt auf den natürlichen Häufigkeiten von Sandboden liegt. Die Studie führt Feldversuche durch, bei denen Bodenbelastungen und Spektralanalysen zur Beurteilung der Bodeneigenschaften herangezogen werden. Zu den Schlüsselthemen zählen die mathematische Modellierung von Bodenschichten als Mehrgradfreiheitssystem, die Frequenzdomänenanalyse mittels Fast Fourier Transform (FFT) und Power Spectral Density (PSD) sowie die Ergebnisse von Feldversuchen in einem Flussgebiet. Die Ergebnisse zeigen, dass die natürlichen Häufigkeiten und Freiheitsgrade des Bodens auf Steifigkeit und Zusammenhalt des Bodens hindeuten können und wertvolle Daten für rasche Erdrutschsicherheitsbewertungen liefern. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Analyse von Schwingungsspektren in Erdrutschrichtung objektive Unterstützung bei der Überwachung der Erdrutschsicherheit bieten kann, wobei die Bedeutung einer schnellen und effektiven Integration von Erdrutschinformationen betont wird.

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   6. Displacement Analysis of CDM Retaining Walls with CDM Bottom-Enhanced Stability in Soft Ground Excavation in Ho Chi Minh City

      Thanh Nhan Pham, Minh Trung Nguyen, Khac Tan Da Nguyen, Trong Nghia Le, Trung Kien Nguyen, Ha Dang Nguyen

      Dieses Kapitel geht der Verdrängungsanalyse von CDM-Stützmauern im Zusammenhang mit dem Wohn- und Geschäftskomplex Riviera Point in Ho-Chi-Minh-Stadt nach. Die Studie konzentriert sich auf die geotechnischen Bedingungen des Projekts, die Implementierung von CDM-Säulen für Stützmauern und die angewandten Bodenverbesserungstechniken. Wichtige Themen sind die geologische Beschreibung des Standorts, die Anordnung und Überwachung von CDM-Wänden und die mechanischen Eigenschaften von CDM-Materialien. Die Forschung verwendet eine dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse, um Feldbeobachtungen mit FEM-Vorhersagen zu vergleichen und den Einfluss von CDM-Ersatzverhältnissen auf die Wandverschiebung hervorzuheben. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass FEM-Modelle zwar allgemeine Verdrängungstrends erfassen, Vereinfachungen bei der Modellierung jedoch zu Diskrepanzen in der Größenordnung führen können. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass eine optimierte Balance zwischen CDM-Dichte und Layout entscheidend für effektive Leistung und die Minimierung unbeabsichtigter Wandbewegungen ist. Diese detaillierte Analyse liefert wertvolle Erkenntnisse für Fachleute, die an ähnlichen Projekten beteiligt sind, und betont die Bedeutung präziser Modellierung und Überwachung, wenn es darum geht, erfolgreiche Ergebnisse zu erzielen.

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   7. An Undrained Cyclic Behavior of Reinforced Liquified Stabilized Soil Cured Outdoor

      Hung Khac Le, Hieu Minh Dao, Phuong Nguyen Ngoc

      Dieses Kapitel untersucht das zyklische Verhalten von im Freien ausgehärtetem verflüssigtem Boden (LSS) und behandelt kritische Aspekte wie Materialeigenschaften, Testmethoden und die Auswirkungen der Aushärtungsbedingungen auf die Bodenstabilität. Die Studie verwendet konsolidierte-undrainierte triaxiale zyklische Tests, um das Verhalten von LSS mit Faserverstärkung unter unterschiedlichen Spannungsamplituden zu untersuchen. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört die Ermittlung eines kritischen Stressverhältnisses (SR) zwischen 0,6 und 0,72 für im Freien gehärtetes LSS, das höher ist als für in Innenräumen gehärtetes LSS. Die Forschungsergebnisse heben das elastische Verhalten bei niedrigem Stressniveau und die Dehnungserweichung bei hohem Stressniveau hervor und führen diese Beobachtungen auf den Zement-Hydratationsprozess im Freien zurück. Die Studie vergleicht auch das zyklische Verhalten von außen geheilten LSS mit innen geheilten LSS und zeigt signifikante Unterschiede beim Porenwasserdruck und bei der axialen Belastung. Die Schlussfolgerungen aus dieser Forschung liefern wertvolle Erkenntnisse über die Leistungsfähigkeit von verstärktem LSS unter seismischen Bedingungen und bieten praktische Implikationen für die Verbesserung der Bodenstabilität und Erdbebensicherheit bei Bauprojekten.

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   8. Performance of Piles Socketed in Weathered Rock

      Huu Nghia Bui, Thai Trung Le, Nhu Y. Nguyen, Hoang Nghi Le, Dang Khoa Nguyen, Van Qui Lai

      Dieses Kapitel befasst sich mit der Leistung von Bohrpfählen, die mit verwittertem Fels verkleidet sind, und konzentriert sich auf ein Hochhausprojekt in der Stadt Hai Phong, Vietnam. Die Studie befasst sich mit den Herausforderungen bei der Vorhersage der Tragfähigkeit von Pfählen in verwittertem Gestein, wo technische Standards keine spezifischen Richtlinien aufweisen. Durch numerische Analysen mittels Plaxis 3D und Belastungsnachweis schlägt die Forschung eine Methode zur Auswahl geeigneter Gesteinsparameter mit begrenzten Bodendaten vor. Das Hoek-Brown-Modell wird angewandt, um das Verhalten von verwittertem Gestein zu simulieren, und die Ergebnisse werden mit den tatsächlichen Pfahllasttestdaten verglichen. Die Analyse zeigt eine starke Übereinstimmung zwischen dem numerischen Modell und den Ergebnissen der Belastungstests, was auf die Wirksamkeit des Modells bei der Vorhersage des Pfahlverhaltens hindeutet. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die vorgeschlagenen numerischen Simulations- und Eingabeparameter zuverlässig für praktische technische Anwendungen mit Pfählen verwendet werden können, die in verwittertes Gestein eingelassen sind.

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   9. A Novel Approach to Multi-objective Topology Optimization of Pile Foundations: The MOMPA Algorithm

      Truong Vu-Huu, Thanh Cuong-Le

      Dieses Kapitel untersucht die Anwendung des MOMPA-Algorithmus, einer verbesserten Heuristik, die von Strategien zur Jagd auf Meeresräuber inspiriert ist, um die Topologie und die Querschnittsdimensionen von Pfahlgründungen zu optimieren. Die Studie konzentriert sich auf die Mooring Dolphin Struktur im Hai Linh LNG Port in Vietnam, die darauf abzielt, das Gewicht zu minimieren und gleichzeitig die Verdrängung innerhalb der Sicherheitsmargen zu kontrollieren. Der MOMPA-Algorithmus balanciert Exploration und Ausbeutung effektiv durch drei Verhaltensweisen aus: umfassende Exploration, gemischte Exploration-Ausbeutung und intensive lokale Suche. Es unterhält ein externes Archiv pareto-optimaler Lösungen und nutzt Eliteauslese und Gaußsche Störungen, um Diversität zu gewährleisten und lokale Optima zu vermeiden. Die Optimierungsergebnisse zeigen eine Gewichtsreduzierung um 26,9% und eine Verringerung des Hubraums um 35%, die das aktuelle Design übertreffen. Die Studie unterstreicht das Potenzial von MOMPA, die Konzeption komplexer Bauprojekte zu verbessern, um sie effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

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   10. Influence of Earthquake Frequency Content on Soil Liquefaction

       Van-Quang Nguyen, Trong-Kien Nguyen, Tan Hung Nguyen, Usman Pervaiz

       Dieses Kapitel befasst sich mit der entscheidenden Rolle des Gehalts an Erdbebenhäufigkeit bei der Verflüssigung des Bodens, einem Phänomen, das bei seismischen Ereignissen schwere strukturelle Schäden verursachen kann. Die Studie identifiziert optimale Intensitätsmessgrößen wie Peak-Ground-Acceleration (PGA) und Wurzel-Mittel-Quadrat-Beschleunigung (A _ rms), die starke Korrelationen mit dem Porendruck (PWP) aufweisen. Durch den Vergleich von Bodenbewegungen mit hoher Frequenz (HF) und niedriger Frequenz (LF) zeigt die Forschung, dass HF-Bewegungen die Reaktion des Standortes signifikant verstärken und die PWP-Werte in oberflächennahen Bodenschichten erhöhen. Dies ist in erster Linie auf die schnelle zyklische Belastung von HF-Bewegungen zurückzuführen, die die Akkumulation überschüssigen Porendrucks beschleunigt. Das Kapitel beleuchtet auch, wie HF-Bewegungen die spektrale Beschleunigung in kurzen Phasen erhöhen und in langen Phasen verringern, was darauf hindeutet, dass Strukturen mit kürzeren natürlichen Perioden anfälliger sind. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Berücksichtigung des Gehalts an Erdbebenhäufigkeit bei der Beurteilung seismischer Gefahren und der Planung der Infrastruktur, um die mit der Bodenverflüssigung verbundenen Risiken zu verringern.

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   11. The Effectiveness of Applying High-Strength Geotextile on Top of Timber Piles for Foundation Reinforcement

       Phu-Huan Vo Nguyen

       Dieses Kapitel untersucht die Effektivität des Einsatzes von hochfestem Geotextil in Verbindung mit Holzpfählen zur Gründungsbefestigung und konzentriert sich auf theoretische Analysen, praktische Fallstudien und Finite-Elemente-Simulationen. Die Studie untersucht das Verhalten von Holzpfahlsystemen bei der Anwendung einer verdichteten Sandschicht und eines hochfesten Geotextils und zeigt signifikante Verbesserungen bei der Lastverteilung und Setzungsreduzierung. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen eine Verringerung der Setzungen um 18-34% und eine Erhöhung des Stresskonzentrationsfaktors von 2,4 auf 5,5, was die erhöhte Tragfähigkeit des Fundaments unterstreicht. In diesem Kapitel werden auch die praktischen Vorteile dieser Methode diskutiert, insbesondere für Projekte, die größere Stabilität und geringere langfristige Abwicklung erfordern. Durch statische Drucktests und Simulationen bietet die Studie einen detaillierten Überblick über die Spannungsverteilung und das Setzungsverhalten und liefert wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Befestigungstechniken.

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   12. The Effectiveness of the DMM Method in Ground Improvement for Stability During Soil Treatment

       Phu-Huan Vo Nguyen

       Dieses Kapitel untersucht die Wirksamkeit der Tiefenmischmethode (Deep Mixing Method, DMM) zur Bodenverbesserung, insbesondere unter den schwierigen Bedingungen des weichen Lehms in Vietnam. Die Studie präsentiert eine detaillierte Methodik, die Bodenuntersuchungen, Konstruktionsspezifikationen und Überwachungsergebnisse eines umfassenden Feldtests umfasst. Er vergleicht DMM mit herkömmlichen Methoden wie vorgefertigten vertikalen Drainagen (PVD) und konzentriert sich dabei auf Spannungsverteilung, Setzungen und seitliche Bewegungen. Die Forschung verwendet Finite-Elemente-Simulationen mit Plaxis-Software, um die DMM-Methode zu evaluieren und zurückzuanalysieren. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen eine signifikant geringere Belastung von Pfählen und Baugrund im Vergleich zu theoretischen Berechnungen, eine verbesserte Gesamtstabilität und eine bemerkenswerte Verringerung der seitlichen Verschiebung um über 95% im Vergleich zur PVD-Vorbelastung. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass DMM eine hocheffektive und sichere Methode zur Bodenverbesserung ist, die eine überlegene Leistung bei Stabilität und Siedlungskontrolle bietet.

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   13. Predicting Liquefied Soil Settlement Using Boosting-Based Machine Learning Models

       Trung Hieu Tran, Van Than Tran, Thanh Danh Tran

       Dieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung von Boosting-basierten maschinellen Lernmodellen zur Vorhersage verflüssigungsbedingter Bodenansiedlungen, einem kritischen geotechnischen Phänomen bei seismischen Ereignissen. Die Studie bewertet fünf Boosting-Algorithmen - AdaBoost, Gradient Boosting (GBM), XGBoost, LightGBM und CatBoost - anhand eines Datensatzes des Erdbebens von Pohang 2017. Die Leistung dieser Modelle wird mit herkömmlichen Regressionsmethoden und Basismodellen verglichen, wobei CatBoost sich als genauester Prädiktor herauskristallisiert. Das Kapitel untersucht auch die Zusammenhänge zwischen wichtigen geotechnischen Parametern und ihren Auswirkungen auf die Siedlungsprognose. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial, Algorithmen, insbesondere CatBoost, bei der Modellierung komplexen Bodenverhaltens nach der Verflüssigung zu fördern und wertvolle Erkenntnisse für die Katastrophenvorsorge und geotechnische Gestaltung zu liefern.

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