Several structural calamities in the second half of the 20th century have shown that adequate collapse-resistance cannot be achieved by designing the individual elements of a structure without taking their interconnectivity into consideration. It has long been acknowledged that membrane behaviour of reinforced concrete structures can significantly increase the robustness of a structure and delay a complete collapse. An experimental large-scale test was conducted on a horizontally restrained, continuous reinforced concrete slab exposed to an artificial failure of the central support and subsequent loading until collapse of the specimen. Within this investigation the development of catenary action associated with the formation of large displacements was observed to increase the ultimate load capacity of the specimen significantly. The development of displacements, strains and horizontal forces within this investigation confirmed a load transfer process from an elastic bending mechanism to a tension controlled catenary mechanism. In this contribution a special focus is directed towards strain and crack development at critical sections. The results of this contribution are of particular importance when validating numerical models related to the development of catenary action in concrete slabs.
Overhead catenary system of electric railway has overlap sections which devide and tighten trolley wire supplying electric power to train, where current collection performances may become worse according to railway speed-up. Current collection tests conducted at 400 km/h test-bed section of Honam high-speed railway show that balanced line arrangement at overlap section is needed to secure current collection without arc generation between trolley wire and train current collection device. This paper proposes a design procedure of the overlap section to allow for tension increase and uplift of the trolley wires according to railway speed-up. By applying the proposed procedure to the overhead catenary system of Honam high-speed railway, it is suggested that the minimum span length should be 33.2 m for railway speed-up to 350 km/h and 43.7 m for speed-up to 400 km/h.
본 연구에서는 케이블구조의 초기형상해석을 위한 새로운 탄성포물선 케이블요소(elastic parabolic cable element)를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소(elastic catenary cable element)에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 장력식을 정의한다. 본 요소의 정확성을 확인하기 위하여, 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소를 각각 적용하여 고정하중을 받는 사장교의 초기형상해석을 수행하고 무응력길이, 등가장력, 그리고 최대장력 결과를 비교, 분석한다.
Generally, global performance analysis in offshore platforms is performed using potential-based numerical tools, which neglect hydrodynamic viscous effects. In comparison with the potential theory, computational fluid dynamics (CFD) methods can take into account the viscous effects by solving the Navier-Stokes equation using the finite-volume method. The open-source field operation and manipulation (OpenFOAM) C++ libraries are employed for a finite volume method (FVM) numerical analysis. In this study, in order to apply CFD to the global performance analysis of a hull-mooring coupled system, we developed a numerical wave basin to analyze the global performance problem of a floating body with a catenary mooring system under regular wave conditions. The mooring system was modeled using a catenary equation and solved in a quasi-static condition, which excluded the dynamics of the mooring lines such as the inertia and drag effects. To demonstrate the capability of the numerical basin, the global performance of a barge with four mooring lines was simulated under regular wave conditions. The simulation results were compared to the analysis results from a commercial mooring analysis program, Orcaflex. The comparison included the motion of the barge, catenary shape, and tension in the mooring lines. The study found good agreement between the results from the developed CFD-based numerical calculation and commercial software.
Kim, Hyungjun;Jeon, Gi-Young;Choung, Joonmo;Yoon, Sung-Won
International Journal of Ocean System Engineering
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제3권4호
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pp.209-217
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2013
This paper presents a mooring design procedure for a floating offshore wind turbine. Offshore environmental data for Jeju are taken from KHOA (Korea Hydrographic and Oceanographic Administration) and used for the environmental conditions in numerical analyses. A semi-submersible-type floating wind system with a 5-MW-class wind turbine studied by the DeepCwind Consortium is applied. Catenary mooring with a studless chain is chosen as the mooring system. Design deliverables such as the nominal sizes of chain and length of the mooring line are decided by considering the long-term prediction of the breaking strength of the mooring lines where a 100-year return period is used. The designed mooring system is verified using a fatigue calculation based on rain-flow cycle counting, an S-N curve, and a Miner's damage summation of rule. The mooring tension process is obtained from time-domain motion analyses using ANSYS/AQWA.
Since electric railroad vehicle pass through repeatedly on the railroad bridge, the dynamic load that causes the change of tension of contact wire affect it constantly. In this paper, we measured the dynamic displacement of the railroad bridges to analyze the effect of tension in the catenary. A result of dynamic measurement of the longitudinal displacement, it's maximum value was 39.9mm which was lower than the primary management criteria 378mm. Also on the based of a maximum temperature, it shows a feature that the longitudinal displacement value increased as temperature rise from April to October. In terms of behavior characteristics of a tensioning device, it was confirmed to be the value of 50mm stroke movement when the temperature changes ±5℃.
현수교 주케이블은 완성시 교량의 구조적 건전성을 나타내는 중요한 지표이다. 주케이블은 가설완료시 자유 매달림(free hanging) 상태의 형상이 되며 교량완성시 행어, 보강형 등의 고정하중을 지지하여 가설완료시 형상과는 차이가 발생한다. 따라서, 주케이블의 가설완료시 형상이 교량완성시 형상에 직접적인 영향을 미치므로 가설중 형상관리가 매우 중요하다. 주케이블의 가설중 형상관리는 중앙 및 측경간은 새그조정으로, 정착경간은 장력조정으로 수행된다. 새그조정은 새그조절량에 대한 스트랜드 길이 조절량을 나타내는 산정값인 새그민감도가 필요하며 장력조정은 온도변화에 대한 장력변화량을 나타내는 장력민감도가 필요하다. 이에 본 연구에서는 케이블 형상가정에 따라 유도된 기본식과 이로부터 도출된 미분 관계식으로부터 새그 및 장력민감도를 산정하는 방법을 제안하였다. 그리고, 다양한 새그변화 요인에 대해 현수선 기본식을 사용한 비선형 수치해석 새그민감도 계산 흐름도를 제안하여 미분관계식을 적용한 새그민감도 결과와 비교하였다. 또한, 각 새그변화 요인이 복합적으로 발생함으로 이를 고려하여 케이블의 최종 새그변화량을 산정하는 방법을 제안하였다. PPWS 공법으로 시공중인 실교량을 대상으로 PPWS의 길이변화 및 온도변화, 경간장변화 등의 다양한 시공여건의 변화에 따른 새그 및 장력민감도를 산정하였다. 본 연구내용이 주케이블 가설중 형상관리 방법에 대한 체계적인 지침이 되기를 바라며, 향후 실교 현장적용 및 실증에 의해 완성도를 높일 것이다.
본 연구에서는 가공삭도의 선로설계에 최적화기법을 도입하여 시행착오법보다 신속.정확하면서도 경제성이나 승차감등이 항상된 설계를 위한 절차를 개발하고자 한 다. 이를 위하여 먼저 본 논문에서는 설계에 적용될 선로의 기본이론들을 정리, 혹 은 유도 하였다. 특히 기존의 포물곡선이론의 정확성을 규명하기 위하여 엄밀해인 현수곡선이론을 여러경우에 대하여 유도하고 그 오차를 계산하였다. 계산된 오차는 오차해석을 통하여 추측 될 수 있었으며 본 연구에서는 정의된 무차원군들과의 연관 성도 검토되었다.
This paper presents a dynamic model of a high mobility tracked vehicle composed of rigid bodies. Track is modeled as an extensible cable and the track tension between the sprocket and roller is calculated by the catenary equation. The ground force acting on a road wheel is calculated by the Bekker's pressure-sinkage relationship using the segmented wheel model. System equations of motion and constraint acceleration equations are derived in the joint coordinate space using the velocity transformation method.
본 연구에서는 설계조건에 만족하는 정확한 지주높이를 얻기 위하여 엄밀해를 가진 현수곡선이론을 바탕으로 하여 설계변수들과의 관계를 유도 및 수식화 하였다. 이를 최적설계문제로 정의하여 필요한 제한조건을 만족시키는 범위 내에서 지주의 굴적각들을 최소로 줄이는 최적화지법을 도입하여 체계적인 설계방법을 제시 하였다. 해석에 관한 설계예의 모델을 선정하여 굴절각들을 비교.검토하고 실험을 통하여 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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