International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.2
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pp.442-458
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2014
Wave induced vibrations increase the fatigue and extreme loading, but this is normally neglected in design. The industry view on this is changing. Wave induced vibrations are often divided into springing and whipping, and their relative contribution to fatigue and extreme loading varies depending on ship design. When it comes to displacement vessels, the contribution from whipping on fatigue and extreme loading is particularly high for certain container vessels. A large modern design container vessel with high bow flare angle and high service speed has been considered. The container vessel was equipped with a hull monitoring system from a recognized supplier of HMON systems. The vessel has been operating between Asia and Europe for a few years and valuable data has been collected. Also model tests have been carried out of this vessel to investigate fatigue and extreme loading, but model tests are often limited to head seas. For the full scale measurements, the correlation between stress data and wind data has been investigated. The wave and vibration damage are shown versus heading and Beaufort strength to indicate general trends. The wind data has also been compared to North Atlantic design environment. Even though it has been shown that the encountered wind data has been much less severe than in North Atlantic, the extreme loading defined by IACS URS11 is significantly exceeded when whipping is included. If whipping may contribute to collapse, then proper seamanship may be useful in order to limit the extreme loading. The vibration damage is also observed to be high from head to beam seas, and even present in stern seas, but fatigue damage in general is low on this East Asia to Europe trade.
In this paper, artificial neural networks, a new kind of intelligent method, are employed to model and predict amplitude dependent damping in buildings based on our full-scale measurements of buildings. The modelling method and procedure using neural networks to model the damping are studied. Comparative analysis of different neural network models of damping, which includes multi-layer perception network (MLP), recurrent neural network, and general regression neural network (GRNN), is performed and discussed in detail. The performances of the models are evaluated and discussed by tests and predictions including self-test, "one-lag" prediction and "multi-lag" prediction of the damping values at high amplitude levels. The established models of damping are used to predict the damping in the following three ways : (1) the model is established by part of the data measured from one building and is used to predict the another part of damping values which are always difficult to obtain from field measurements : the values at the high amplitude level. (2) The model is established by the damping data measured from one building and is used to predict the variation curve of damping for another building. And (3) the model is established by the data measured from more than one buildings and is used to predict the variation curve of damping for another building. The prediction results are discussed.
The design of high-rise building is often influenced by wind-induced motions such as accelerations and lateral deflections. Consequently, the building's structural stiffness and dynamic (vibration periods and damping) properties become important parameters in the determination of such motions. The approximate methods and empirical expressions used to quantify these parameters at the design phase tend to yield values significantly different from each other. In view of this, there is a need to examine how actual buildings in the field respond to dynamic wind loading in order to ascertain a more realistic model for the dynamic behavior of buildings. This paper describes the findings from full-scale measurements of the wind-induced response of typical high-rise buildings in Singapore, and recommends an empirical forecast model for periods of vibration of typical buildings in Singapore, an appropriate computer model for determining the periods of vibration, and appropriate expressions which relate the wind speed to accelerations in buildings based on wind tunnel force balance model test and field results.
The dynamic properties of one-span or multi-span reinforced concrete footbridges of catenary form (see e.g., Fig. 1) include the very low fundamental natural frequency, usually near the step-frequency of pedestrians, and the low damping of bending vibrations. The paper summarized the results of model as well as full-scale measurements with particular reference to the influence of torsional rigidity of the stress-ribbon on the magnitude of aerodynamic response, the results of measurements on footbridges of catenary form being completed by results obtained on footbridges of some other types. Additionally the influence of the local broadening of the bridge deck on the bridge response was tested. Starting from these results the criterion has been derived for the decision, whether the flutter analysis is necessary for the design of the footbridge.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.11
no.2
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pp.261-273
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2017
The control of the deformative behaviour of pre-stressed concrete roof elements for a satisfactory service performance is a main issue of their structural design. Slender light-weight wing-shaped roof elements, typical of the European heritage, are particularly sensitive to this problem. The paper presents the results of deformation measurements during storage and of both torsional-flexural and purely flexural load tests carried out on a full-scale 40.5 m long innovative wing-shaped roof element. An element-based simplified integral procedure that de-couples the evolution of the deflection profile with the progressive shortening of the beam is adopted to catch the experimental visco-elastic behaviour of the element and the predictions are compared with normative close-form solutions. A linear 3D fem model is developed to investigate the torsional-flexural behaviour of the member. A mechanical non-linear beam model is used to predict the purely flexural behaviour of the roof member in the pre- and post-cracking phases and to validate the loss prediction of the adopted procedure. Both experimental and numerical results highlight that the adopted analysis method is viable and sound for an accurate simulation of the service behaviour of precast roof elements.
To model the aeroelasticity in vortex-induced vibrations (VIV) of slender tubular towers, this paper presents an approach where the aerodynamic damping distribution along the height of the structure is calculated not only as a function of the normalized lateral oscillation but also considering the local incoming wind velocity ratio to the critical velocity (velocity ratio). The three-dimensionality of aerodynamic damping depending on the tower's displacement and the velocity ratio has been observed in recent studies. A contour map model of aerodynamic damping is generated based on the forced vibration tests. A sectional calculation procedure based on the spectral method is developed by defining the aerodynamic damping locally at each increment of height. The proposed contour map model of aerodynamic damping and the sectional calculation procedure are validated with full-scale measurement data sets of a rotorless wind turbine tower, where good agreement between the prediction and measured values is obtained. The prediction of cross-wind response of the wind turbine tower is performed over a range of wind speeds which allows the estimation of resulting fatigue damage. The proposed model gives more realistic prediction in comparison to the approach included in current standards.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.06a
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pp.1778-1783
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2000
When visual intrusion is an important factor, it is desirable to find alternative methods of improving the insertion loss of a noise barrier without increasing the height. Therefore, the primary object of the work attenuates the noise due to transport vehicle by small interference device installed at noise barrier edge. In this paper the performance of noise barriers with attached interference device, in terms of shape, absorptive material and split panel, are examined using the boundary element approach. Also, the scale models are moanted in an anechoic chamber and the frequency of the sound sources are appropriately scaled to simulate full scale site conditions. Lastly, experimental measurements of the designs are executed for a range of frequencies and receiver positions, and are compared with the results of numerical modeling.
When visual intrusion Is an Important factor, it is desirable to find alternative methods of Improving the insertion loss of a noise barrier without Increasing the height. Therefore, the primary object of the work attenuate the noise due to railway by small interference device installed at noise barrier edge. In this paper the performance of noise barriers with attached interference device, in terms of shape, absorptive material and split panel, we examined using the boundary element approach. Also, the scale models are mounted in an anechoic chamber and the frequency of the sound sources are appropriately scaled to simulate full scale site conditions. Lastly, experimental measurements of the designs are executed for a range of frequencies and receiver positions, and are compared with the results of numerical modeling.
Wind tunnel pressure tests were conducted on a 1:100 scale model of a large industrial building with solar panels mounted parallel to the flat roof. The model form was chosen to have the same aspect ratio as the Texas Tech University test building. Pressures were simultaneously measured on the roof, and on the topside and underside of the solar panel, the latter two combining to produce a nett panel pressure. For the configurations tested, varying both the lateral spacing between the panels and the height of the panels above the roof surface had little influence on the measured pressures, except at the leading edge. The orientation of the panels with respect to the wind flow and the proximity of the panels to the leading edge had a greater effect on the measured pressure distributions. The pressure coefficients are compared against the results for the roof with no panels attached. The model results with no panels attached agreed well with full-scale results from the Texas Tech test building.
The seismic response analysis of an existing bridge needs a mathematical model that can be calibrated with measured dynamic characteristics. These characteristics are the periods and the associated mode shapes of vibration and the modal damping coefficients. This paper deals with the measurements and the interpretation of the results of ambient vibration tests done on a newly erected cable stayed bridge across the Oued Dib River at Mila city in Algeria. The signal analysis of ambient vibration records will permit to determine the dynamic characteristics of the bridge. On the other hand, a 3-D model of the bridge is developed in order to assess the frequencies and the associated modes of vibration. This information will be necessary in the planning of the test on the site (locations of the sensors, frequencies to be measured and the associated mode shapes of vibration). The frequencies predicted by the finite element model are compared with those measured during full-scale ambient vibration measurements of the bridge. In the same way, the modal damping coefficients obtained by the random decrement method are compared to those of similar bridges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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