• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.290-295
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• 2001

Subsets pipelines are exposed to several potential risks of damage due to corrosion, soil instability, anchor impact and other hazards. One of the main risk factors for the safety of a subsea pipeline is its free spanning. This paper examines the safety of subsea pipelines with free span under axial compressive load. The variation of allowable lengths of dynamic free span is examined for generalized boundary conditions. The free span is modelled as a beam with an elastic foundations and the boundary condition is replaced by linear and rotational springs at each end. A dynamic free span curve is obtained with a function of non-dimensional parameters and can be used usefully for the design of subsea pipelines with a free span. A case study is carried out to introduce the application method of the curve.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.6 no.2
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• pp.54-62
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• 2003

The free span of a subsea pipeline due to seabed scouring can result in structural failure by severe ocean environmental loads and vortex induced vibrations. This Paper examines the safety of subsea pipelines with free spans under axial compressive load. The variation of allowable lengths of static and dynamic free spans is examined for generalized boundary conditions. The free span is modelled as a beam with an elastic foundations and the boundary condition is replaced by linear and rotational springs at each end. The static and dynamic free span curves are obtained with a function of non-dimensional parameters. A case study is carried out to introduce the application method of the curve. The results of this study can be usefully applied for the design of subsea pipelines with a free span.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.8 no.1
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• pp.81-86
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• 1996

Subsea pipelines have an important role in the overall tasks of offshore oil and gas production but arc exposed to various hazards with high potential risks of damage resulting in serious economic loss and impact on ocean environment. In this paper, the dynamic free span is analysed, which is one of main risk factors against the safety of subsea pipelines and the allowable length of dynamic free span which is important for the design of subsea pipelines is determined. The allowable free span length is examined by considering the relationship between vortex shedding frequency and natural frequency of pipeline free span, and the variation of the allowable length is analysed for different boundary conditions of pipe ends. The free span is regarded as a beam on elastic foundations and the boundary condition of the beam is generalized by modelling as restrained by linear and rotational spring at each end. A non-dimensionalized curve is obtained to facilitate the determination of exact allowable length of dynamic free span for subsea pipelines and is applied to the pipelines which is to be installed in the gas fields of the south of East Sea of Korea.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.37 no.2
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• pp.53-63
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• 1995

본 논문의 다경간 연속아치의 자유진동에 관한 연구이다. 다경간 연속아치의 고유진 동수 및 진ㄷㅇ형을 산출하기 위하여 내부지점의 지점조건에 다른 경계조건식을 유도하였다. 아치의 선형은 포물선을 택하였으며, 회전-로울러-회전, 고정-회전-고정의 지점 조건을 갖는 2경간 연속아치에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. Runge-Kutta maethod을 이용 하였다. 실제 수치해석예에서는 회전관성이 고유진동수에 미치는 영향을 고찰 하였으며, 무차원 고유진동수와 아치높이 지간길이비 및 세장비 사이의 관계를 분석하였다. 또한 실험을 토아여 이론적인 해석결과를 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2002.10a
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• pp.29-33
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• 2002

A procedure of free span and fatigue analysis of offshore pipelines was made per DNV-RP-F105, 2002. The new method includes the axial force and deflection load in pipelines. The screening criteria were used to calculate the allowable span lengths. The screening criteria allow small amplitudes of vortex-induced vibration due to wave and current loading. However, the induced pipe stress is very small and usually below the limit stress of a typical S-N curve. A simplified method was established to calculate the fatigue damage due to long-term current distribution. The long-term current statistics was assumed with a 3-parameter Weibull distribution. The fatigue damage was estimated for the span lengths obtained from the screening criteria for various conditions. Sample calculations show the effect of axial force for various boundary conditions.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.4
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• pp.629-638
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• 1999

본 연구에서는 고속철도에서 차량·교량 구조물의 상호작용을 가능한 정밀하게 취급할 수 있는 3차원 해석모형을 개발하였다. 경부고속철도 교량형식인 PSC 박스거더 교량을 40m 단순 와 25-40-25m 3경간 연속 에 대해 뼈대요소를 사용하여 3차원으로 모형 하였으며, 궤도의 불규칙성은 정상확률과정으로 가정하고, 지수 스펙트럼 밀도함수를 사용하여 궤도의 형상을 생성시켰다. 열차는 경부고속철도 차량 하중효과가 가장 큰 동력차 만을 대상으로 17 자유도 모형과 38 자유도 모형으로 분리하여 개발하였다. 다양한 조건에 대한 분석결과를 검토하면 여러 가지 상황에서 38 자유도 모형의 필수 성이 보여지고 있다. 특히 교량의 솟음 및 장기 처짐에 의한 궤도형상변화가 있는 경우에는 반드시 38 자유도 모형이 적용되어야 하는 것으로 분석되었다. 또한 제동하중이 작용할 때 쏠림 효과에 의한 영향이 큰 것으로 평가되어, 제동에 의한 교량의 동적 거동은 종변 위에 대한 자유 도를 고려할 수 있는 주행차량모형으로 해석되어야 함이 규명되었다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.2 no.1
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• pp.77-82
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• 1996

Subsea pipelines are exposed to several potential risks of damage due to wave, soil instability and other hazards. Structural failure of the steel pipelines will result in serious consequences such as release of transported hydrocarbons, pollution to the ocean environment and heavy costs due to repair. This paper examines the safety of subsea pipelines with free span which is one of high potential damages. The variation of an allowable length of static free span is examined for different boundary conditions and is given in a curve which is useful for the dsign of the subsea pipeline with a free span.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.233-242
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• 1997

The main purpose of this paper is to investigate the dynamic optimal design of continuous beams. The computer-aided optimization technique is used to obtain the near-optimal parameters of continuous beam. The computer program is developed to obtain the natural frequency parameters and the forced vibration responses to a transit point load for the continuous beam with variable support spacing, mass and stiffness. The model test data is in good agreement with the computer calculation, which serves to validate the mathematical analysis. The optimization function to describe the design efficiency is defined as a linear combination of four dimensionless span characteristics; the maximum dynamic stress; the stress difference between span segments; the rms deflection under the transit point load; and the total span mass. Studies of three span beams show that the beam with near-optimal parameters can improve design efficiency when compared to a uniform beam with even spacing of the same total span length.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.3A
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• pp.473-484
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• 2006

The capacity spectrum method (CSM) can be used to simply estimate the maximum displacement response of the nonlinear structures. To evaluate seismic performance of multi-span bridges using the CSM, the representative response for structural system should be derived from the multi-degree-of-freedom (MDOF) responses by using the equivalent single-degree-of-freedom (ESDOF) method. The ESDOF method is used to calculate the capacity curve of the structural system from the pushover curves of all piers or structural members estimated by the pushover analysis. In order to evaluate an accuracy of ESDOF methods used in the CSM, the maximum displacements estimated by the CSM incorporating the several ESDOF methods are compared to those by the inelastic time-history analysis for several artificial earthquakes corresponding to the design spectrum.