Computational Structural Engineering : An International Journal
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제1권1호
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pp.59-69
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2001
This study is intended to propose a systematic approach for reliability-based assessment of life cycle cost (LCC) effectiveness and economic efficiency for cost-effective seismic upgrading of existing bridges. The LCC function is expressed as the sum of the upgrading cost and all the discounted life cycle damage costs, which is formulated as a function of the Park-Ang damage index and structural damage probability. The damage costs are expressed in terms of direct damage costs such as repair/replacement costs, human losses and property damage costs, and indirect damage costs such as road user costs and indirect regional economic losses. For dealing with a variety of uncertainties associated with earthquake loads and capacities, a simulation-based reliability approach is used. The SMART-DRAIN-2DX, which is a modified version of the well-known DRAIN-2DX, is extended by incor-porating LCC analysis based on the LCC function developed in the study. Economic efficiencies for optimal seismic upgradings of the continuous PC segmental bridges are assessed using the proposed LCC functions and benefit-cost ratio.
The structural design of oil tankers and bulk carriers should be performed based on the Common Structural Rules(CSR) which were recently established by the International Association Classification Societies(IACS). At first, in the structural design viewpoint, the scantling and hullweight based on the CSR should be compared with those of existing rules, and then a minimum weight/cost design should be performed by considering the variation of the number of web and the material property. In this study, the optimum web space and material property will be proposed by performing a minimum weight/cost design of a large oil tanker, and the results will be compared with those of existing ship. The longitudinal members are determined by SeaTrust-Holdan developed by the Korean Register of Shipping(KR), and the transverse members are determined by NASTRAN and PULS.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제10권2호
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pp.1-4
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2023
Even though the recent development trend of wind turbine systems has been focused on larger MW Classes, the small-scale wind turbine system has been continuously developed because it has some advantages due to easy personnel establishment and use with low cost and energy saving effect. This work is to propose a specific structural design and analysis procedure for development of a low noise 500W class small wind turbine system which will be applicable to relatively low wind speed region like Korea. The proposed structural feature has a skin-spar-foam sandwich composite structure with the E-glass/Epoxy face sheets and the Urethane foam core for lightness, structural stability, low manufacturing cost and easy manufacturing process. Moreover this type of structure has good behaviors for reduction of vibration and noise. Structural analysis including load cases, stress, deformation, buckling and vibration was performed using the Finite Element Method. In order to evaluate the designed blade structure the structural tests were done, and their test results were compared with the estimated results.
This paper presents an optimal decision model for minimizing the life-cycle cost of steel box girder bridges. The point is that it takes into account service life process as a whole, and the life-cycle costs include initial (design, testing, and construction) costs, maintenance costs and expected failure costs. The problem is formulated as that of minimization of expected total life-cycle cost with respect to the design variables. The optimal solution identifies those values of the decision variables that result in minimum expected total cost. The performance constraints in the form of flexural failure and shear failure are those specified in the design code. Based on extensive numerical investigations, it may be positively stated that the optimum design of steel box girder bridges based on life-cycle cost approach proposed in this study provides a lot more rational and economical design, and thus the proposed approach will propose the development of new concepts and design methodologies that may have important implications in the next generation performance-based design codes and standards.
This study is intended to propose a systematic procedure for the development of the reliability-based seismic safety and cost-effective Performance criteria for design and upgrading of long span PC bridges. In the paper, a set of cost function models for life cycle cost analysis of bridges is proposed. The total life cycle cost functions consist of initial cost and direct/indirect damage costs considering repair/replacement costs, human losses and property damage costs, road user costs, and indirect regional economic losses. The damage costs are successfully expressed in terms of Park-Ang median global damage indices and damage probabilities. The proposed approach is successfully applied to model bridges in both regions of a moderate seismicity area like Seoul, Korea and a high one like Tokyo, Japan. It may be expected that the proposed approach can be effectively utilized for the development of cost-effective performance criteria for design and upgrading of various types of bridges as well as long span PC bridges.
The preservation of historic masonry-arch railway bridges is of paramount importance due to their economic benefits. These bridges which belong to past centuries may nowadays be expected to carry loads higher than those for which they were designed. Such an increase in loads may be because of increase in transportation speed or in the capacity of freight-wagons. Anyway, adequate increase in their load-carrying-capacity through structural-strengthening is required. Moreover, the increasing costs of material/construction urge engineers to optimize their designs to obtain the minimum-cost one. This paper proposes a novel numerical optimization method to minimize the costs associated with strengthening of masonry-arch railway bridges. To do so, the stress/displacement responses of Sahand-Goltappeh bridge are assessed under ordinary train pass as a case study. For this aim, 3D-Finite-Element-Model is created and calibrated using experimental test results. Then, it is strengthened such that following goals are achieved simultaneously: (1) the load-carrying-capacity of the bridge is increased; (2) the structural response of the bridge is reduced to a certain limit; and, (3) the costs needed for such strengthening are minimized as far as possible. The results of the case study demonstrate the applicability/superiority of the proposed approach. Some economic measures are also recommended to further reduce the total strengthening cost.
In recent years, along with the advances made in performance-based design optimization, the need for fast calculation of response parameters in dynamic analysis procedures has become an important issue. The main problem in this field is the extremely high computational demand of time-history analyses which may convert the solution algorithm to illogical ones. Two simplifying strategies have shown to be very effective in tackling this problem; first, simplified nonlinear modeling investigating minimum level of structural modeling sophistication, second, wavelet analysis of earthquake records decreasing the number of acceleration points involved in time-history loading. In this paper, we try to develop an efficient framework, using both strategies, to solve the performance-based multi-objective optimal design problem considering the initial cost and the seismic damage cost of steel moment-frame structures. The non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is employed as the optimization algorithm to search the Pareto optimal solutions. The constraints of the optimization problem are considered in accordance with Federal Emergency Management Agency (FEMA) recommended design specifications. The results from numerical application of the proposed framework demonstrate the capabilities of the framework in solving the present multi-objective optimization problem.
In order to achieve the goal of cost management, which is one of the three major management goals of building production, this paper introduces an approximate cost estimating automation technology in the design stage as the importance of predicting construction costs increases. BIM is used for accurate estimating, and the quantity of structural members and finishing materials is calculated by creating a 3D model of the actual building. However, only 2D basic design drawings are provided when making an estimating. Therefore, for accurate quantity calculation, digitization of 2D drawings is required. Therefore, this research calculates the quantity of concrete structural members by calculating the area for the recognition area through 2D drawing recognition technology incorporating computer vision. It is judged that the development technology of this research can be used as an important decision-making tool when predicting the construction cost in the design stage. In addition, it is expected that 3D modeling automation and 3D structural analysis will be possible through the digitization of 2D drawings.
This paper proposes the concept and the general framework of the risk-based seismic design. Because earthquakes and the behaviors of structures are very unpredictable, probabilistic seismic design methods have been proposed after deterministic design methods. Considering these changes, we can find that the important point of seismic design is not the structural behavior itself, but the consequence of structural behavior under possible earthquakes. Risk-based seismic design can tell these consequences under any earthquakes. In this paper, structural confidences are considered by using fragility curve, and risk is modeled by failure probability and consequence-property damage cost, casualty cost.
본 논문에서는 XML 데이타를 릴레이션으로 분할 저장할 경우, 분할된 XML 데이타로부터 질의 결과 XML 문서를 재구성하는데 소모되는 질의 처리비용을 줄이기 위한 구조적 중복 방법을 소개한다. 기본 아이디어는 주어진 질의 패턴을 분석하여, 적절한 데이타들을 중복시킴으로서 질의 처리 성능을 향상시키는 것이다. 이러한 구조적 중복 방법으로 실질적으로 유효할 수 있는 ID, VALUE, SUBTREE의 세 가지 유형의 특성을 분석하였다. 본 논문에서는 추가적으로 주어진 XML 데이타와 질의들이 매우 크고 복잡할 경우 최적의 중복 집합을 팎는 것이 매우 어려운 작업이 될 수 있으므로, 이를 위한 경험적 탐색 방법을 소개한다. 마지막으로 몇 가지 실험을 통하여, 중복 데이타를 사용함으로 발생하는 XML 질의 처리비용과 제안된 탐색 방법의 효율성을 분석한다. 중복 데이타를 사용함으로 XML 판독 질의는 빨라지지만, XML 갱신 질의는 중복 데이타의 갱신 일관성 비용 때문에 느려지는 것은 당연하다. 하지만 실험 결과는 매우 과도한 갱신 비용의 경우에도 in-place ID 중복은 효율적이며, 갱신 비용이 매우 과도하지만 않다면 multiple-place SUBTREE 중복은 판독 질의 처리 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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