The present paper discusses the characteristics of unsteady aerodynamic forces on long-span curved roofs. A forced vibration test is carried out in a wind tunnel to investigate the effects of wind speed, vibration amplitude, reduced frequency of vibration and rise/span ratio of the roof on the unsteady aerodynamic forces. Because the range of parameters tested in the wind tunnel experiment is limited, a CFD simulation is also made for evaluating the characteristics of unsteady aerodynamic forces on the vibrating roof over a wider range of parameters. Special attention is paid to the effect of reduced frequency of vibration. Based on the results of the wind tunnel experiment and CFD simulation, the influence of the unsteady aerodynamic forces on the dynamic response of a full-scale long-span curved roof is investigated on the basis of the spectral analysis.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.12
no.3
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pp.71-78
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2012
The dynamic behavior of spatial structures is different depending on the aspect ration of arch structure, as the rise-span ratio or open-angle, and these spatial structures show differently the character of seismic response in accordance with stiffness and connection of the lower support structures that are directly influenced by earthquake. Therefore, in this paper, dynamic analysis is conducted for seismic response of single layer arch structures by the influence of column's stiffness and connection, to reflect the different vertical and horizontal vibration mode of single layer arch structures. The vertical response of single layer arch structures is more influence by lower columns and the influence of column's connection rotational stiffness is not large, except to the hinged connections.
Park, Sang-Hoon;Suk, Chang-Mok;Jung, Hwan-Mok;Kwon, Young-Hwan
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.1
no.1
s.1
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pp.117-124
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2001
In Single-layer latticed domes with rectangular network which is composed of ring of circumferential direction and rafter of longitudinal direction, that is, rib domes, if we use the cross-membered junction's method for the advantage in fabrication and construction, the eccentricity is occurred in the nodal point of crossing members. This paper is aimed at investigating the buckling characteristics for the effect of eccentricity according to rise-span ratios and distance of eccentricity. Analysis method is based on FEM dealing with the geometrically nonlinear deflection problems. The conclusion were given as follows: 1. The maximum decreasing ratio of buckling strength due to the junction's eccentricity is about 60% in models of this paper. 2. In the increasing ratio of buckling strength for rise-span ratio, that of Type 3 models is larger than that of type 2 models. On the other hand, that of Type 2 mode is larger than that of Type 3 for eccentricity-distance. 3. In the viewpoint of the value of buckling strength, that of Type 2 models is larger than that of type 3 models. The effect of the junction's rigidity on buckling strength is not great for overall models. Therefore if we use the cross-membered junction's method for the advantage in fabrication and construction, the method of Type 2 will have the great advantage of that of Type 3.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.43
no.4
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pp.89-96
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2001
In this study non-linear finite element analysis of dynamic response of steel arch under partially distributed dynamic load was discussed. Material and geometric non-linearities were included in finite element formulation and steel behavior was modeled with Von Mises yield criteria. Either radial or vertical dynamic load was dealt in numerical examples. Normal arch and arch with maximum shape imperfection of L/11,000 were studied. The analysis results showed that maximum displacement at the center of arch was occurred when 70% of arch span was loaded. The maximum displacement at a quarter of arch span was occurred when 50% of arch span was loaded and the displacement was larger than that of center of arch. Ratio of arch rise to arch span within 0.2∼-.3 seems to be appropriate for arch under radial or vertical load.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.34
no.2
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pp.389-402
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2014
In this paper, the load test of full-scale precast concrete arch bridges considering reinforced joint and backfill was conducted. It is an improved method that the reinforced joint enhanced the structural performance of conventional masonry arch system which was proposed by previous researchers. The models of full-scale test are $10m(span){\times}3m$ (rise) and $10m(span){\times}2m$ (rise), which are 2 meters in width. The critical load position was shown at a third-span from the results of the pre-analysis. Based on the this results, the positions of load, measuring items and points were determined in experiments. As a result, the maximum load capacity of the specimen $10m{\times}2m$, a relatively small rise to span ratio (compared to the specimen $10m{\times}3m$), was higher than the specimen $10m{\times}3m$. It was evaluated that all the specimens have sufficient structural performance on the design load.
Kim, Su-Geun;Kim, Yu-Seong;Kim, Gee-Cheol;Kang, Joo-Won
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.18
no.1
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pp.55-65
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2018
In order to reduce the seismic response of the spatial structure, a seismic isolation system with sufficient flexibility is used. The natural period of structure with seismic isolation system got be long to avoid prominent period. In this study, The seismic response of the truss-arch structure, which is modeled in three types according to the rise-span ratio is analyzed on El-centro, Northridge and Artificial Earthquake and compared with the seismic response of the truss-arch structure with lead rubber bearing(LRB). When seismic load is applied to the truss arch with isolation system, the horizontal acceleration response of the truss arch is reduced and vertical seismic response is also reduced. The application of the seismic isolation system is effective in controlling the seismic response.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.11b
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pp.995-999
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2001
This paper deals with the free vibrations of arches with general boundary condition. Based on the dynamic equilibrium equations of a arch element acting the stress resultants and the inertia forces, the governing differential equation is derived for the in-plane free vibration of such arches. Differential equations are solved numerically to calculate natural frequencies. In numerical examples, the parabolic arch is considered. The effects of the arch rise to span length ratio, the slenderness ratio, the vertical spring coefficient and the rotational spring coefficient on the natural frequencies are analyzed.
This paper presents a finite element approach for determining the natural frequencies for planar inclined arches of various shapes vibrating in three-dimensional space. The profile of inclined arches, represented by undeformed centriodal axis of cross-section, is defined by the equation of plane curves expressed in the rectangular coordinates which are : circular, parabolic, sine, elliptic, and catenary shapes. In free vibration state, the arch is slightly displaced from its undeformed position. The linear relationship between curvature-torsion and axial strain is expressed in terms of the displacements in three-dimensional space. The finite element discretization along the span length is used rather than the total are length. Numerical results for arches of various shapes are given and they are in good agreement with those reported in literature. The natural frequency parameters and mode shapes are reported as functions of two nondimensional parameters: the span to cord length ratio (e) and the rise to cord length ratio (f).
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.3
no.2
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pp.9-18
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1999
The seismic over-strength factor Ω is evaluated for 4-story reinforced concrete buildings in Korea, which has low seismic intensity. For this study, the seismic load suggested in' Aseismic guideline research- phase ll' (in Korea) is used. When 3D study-models are designed, span length and bay number are varied and accidental torsional moment is considered. And the models are analyzed by push-over analysis, in which external and internal frame are connected by rigid-link. As a result of numerical experiments, Ω is increased as the bay number or span length is increased. Because, by the including of accidental torsional moment in designing process, the increased ratio of strength of external columns is larger than the increased ratio of span length or bay number. And this makes the failure mode of model closer or strong-column and weak-beam mechanism.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.46
no.6
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pp.21-28
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2004
This study aims to investigate the effects of partially distributed loads on the dynamic behaviour of steel parabolic arches by using the elasto-plastic finite element model based on the Von Mises yield criteria and the Prandtl-Reuss How rule. For this purpose, the vertical and the radial load conditions were considered as a distributed loading and the loading range is varied from 40% to 100% of arch span. Normal arch and arch with initial deflection were studied. The initial deflection of arch was assumed by the sinusoidal motile of ${\omega}_i\;=\;{\\omega}_O$ sin ($n{\pi}x/L$). Several numerical examples were tested considering symmetric initial deflection when the maximum initial deflection at the apex is fixed as L/1000. The analysis resluts showed that the maximum deflection at the apex of arch was occurred when 70% of arch span was loaded. The maximum deflection at the quarter point of arch span was occurred when 50% of arch span was loaded. It is known that the optimal rise to span ratio between 0.2 and 0.3 when the vertical or radial distributed load is applied. It is verified that the influence of initial deflection of radial load case is more serious than that of vertical load case.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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