This research focuses on structural stability of the multi-aerial platform. In this study, we conduct structural analysis for the lower structures such as sub frame, out-trigger and chassis frame, by using a universal structural analysis program NASTRAN based on 3D CAD data, material properties, load conditions and boundary conditions. We confirm the position of local stress exceeding the yield strength, through structural analysis of 4 cases for load conditions. As the results, it is possible to relax stress concentration in a way such as changing the thickness, reinforcing the material of the lower frames.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.11
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pp.884-891
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2020
The collapse of bridges can cause massive casualties and economic losses. Therefore, it is thus essential to evaluate the structural safety of bridges. For this task, structural reliability analysis, considering various bridge-related uncertainty factors, is often used. This paper proposes a new computational platform to perform structural reliability analysis for bridges and evaluate their structural safety under various loading conditions. For this purpose, a software package of reliability analysis, Finite Element Reliability Using MATLAB (FERUM), was integrated with MIDAS/CIVIL, which is a widely-used commercial software package specialized for bridges. Furthermore, a graphical user interface (GUI) control module has been added to FERUM to overcome the limitations of software operation. In this study, the proposed platform was applied to a simple frame structure, and the analysis results of the FORM (First-Order Reliability Method) and MCS (Monte Carlo simulation), which are representative reliability analysis methods, were compared. The proposed platform was verified by confirming that the calculated failure probability difference was less than 5%. In addition, the structural safety of a pre-stressed concrete (PSC) bridge was evaluated considering the KL-510 vehicle model. The proposed new structural reliability analysis platform is expected to enable an effective reliability-based safety evaluation of bridges.
Raheem, Shehata E Abdel;Aal, Elsayed M. Abdel;AbdelShafy, Aly G.A.;Fahmy, Mohamed F.M.;Mansour, Mahmoud H
Earthquakes and Structures
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v.18
no.4
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pp.407-421
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2020
In-place analysis for offshore platforms is essentially required to make proper design for new structures and true assessment for existing structures, in addition to the structural integrity of platforms components under the maximum and minimum operating loads when subjected to the environmental conditions. In-place analysis have been executed to check that the structural member with all appurtenance's robustness have the capability to support the applied loads in either storm or operating conditions. A nonlinear finite element analysis is adopted for the platform structure above the seabed and pile-soil interaction to estimate the in-place behavior of a typical fixed offshore platform. The SACS software is utilized to calculate the dynamic characteristics of the platform model and the response of platform joints then the stresses at selected members, as well as their nodal displacements. The directions of environmental loads and water depth variations have significant effects in the results of the in-place analysis behavior. The most of bending moment responses of the piles are in the first fourth of pile penetration depth from pile head level. The axial deformations of piles in all load combinations cases of all piles are inversely proportional with penetration depth. The largest values of axial soil reaction are shown at the pile tips levels (the maximum penetration level). The most of lateral soil reactions resultant are in the first third of pile penetration depth from pile head level and approximately vanished after that penetration. The influence of the soil-structure interaction on the response of the jacket foundation predicts that the flexible foundation model is necessary to estimate the force responses demands of the offshore platform with a piled jacket-support structure well.
In China, the oil and natural gas resources of Bohai Bay are mainly marginal oil fields. It is necessary to build both ice-resistant and economical offshore platforms. However, risk is involved in the design, construction, utilization, maintenance of offshore platforms as uncertain events may occur within the life-cycle of a platform under the extreme ice load. In this study, the optimum design model of the expected life-cycle cost for ice-resistant platforms based on cost-effectiveness criterion is proposed. Multiple performance demands of the structure, facilities and crew members, associated with the failure assessment criteria and evaluation functions of costs of construction, consequences of structural failure modes including damage, revenue loss, death and injury as well as discounting cost over time are considered. An efficient approximate method of the global reliability analysis for the offshore platforms is provided, which converts the implicit nonlinear performance function in the conventional reliability analysis to linear explicit one. The proposed life-cycle optimum design formula are applied to a typical ice-resistant platform in Bohai Bay, and the results demonstrate that the life-cycle cost-effective optimum design model is more rational compared to the conventional design.
The structural design requirements of an offshore platform subjected to wave induced forces and moments in the jacket can play a major role in the design of the offshore structures. For an economic and reliable design; good estimation of wave loadings are essential. A nonlinear response analysis of a fixed offshore platform under structural and wave loading is presented, the structure is discretized using the finite element method, wave plus current kinematics (velocity and acceleration fields) are generated using 5th order Stokes wave theory, the wave force acting on the member is calculated using Morison's equation. Hydrodynamic loading on horizontal and vertical tubular members and the dynamic response of fixed offshore structure together with the distribution of displacement, axial force and bending moment along the leg are investigated for regular and extreme conditions, where the structure should keep production capability in conditions of the 1-yr return period wave and must be able to survive the 100-yr return period storm conditions. The result of the study shows that the nonlinear response investigation is quite crucial for safe design and operation of offshore platform.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.16
no.4
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pp.29-36
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2016
The objective of this research is to development of a parametric design system for membrane structures. The parametric design platform for the spatial structures has been designed and implemented. Rhino3D is used as a 3D graphic kernel and Grasshopper is introduced as a parametric modeling engine. Modeling components such as structural members, loading conditions, and support conditions are developed for structural modeling of the spatial structures. The interface module with commercial structural analysis programs is implemented. An iterative generation algorithm for design alternatives is a part of the design platform. This paper also proposes a design approach for the parametric design of Spoke Wheel membrane structures. A parametric modeling component is designed and implemented. SOFiSTik is examined to interact with the design platform as the structural analysis module. The application of the developed interface is to design optimally Spoke Wheel Shaped Ductile Membrane Structure using parametric design. It is possible to obtain objective shape by controlling the parameter using a parametric modeling designed for shape finding of spoke wheel shaped ductile membrane structure. Recently, looking at the present Construction Trends, It has increased the demand of the large spatial structure. But, It requires a lot of time for Modeling design and the Structural analysis. Finally an optimization process for membrane structures is proposed.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.19
no.2
s.72
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pp.161-169
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2006
The study proposes component models in developing an efficient platform for internet-based structural analysis. Since a structural analysis requires an operation of complicated algorithms, a client-side computation using X-Internet is preferred to a server-side computation to provide a flexible service for multi-users. To compete with the user-friendly interfaces of available commercial analysis programs, a window-based interface using Smart Client was applied. Also, component-based programming was performed with the considerations on reusability and expandability so that active Preparation for future change or modification could be feasible. The components describe the whole system by subdivision and simplification. In the relationship between upper-and lower-level components and also in the relationship between components and objects, a unified interface was used to clearly classify the connection between the libraries. By performing data communication between different types of platforms using XML WebService, a conner-stone of data transfer is proposed for the future integrated CAE. The efficiency of the developed platform has been examined through a sample structural analysis and design on planar truss structures.
A framework for multi-platform analytical and multi-component hybrid (testing-analysis) simulations is described in this paper and illustrated with several application examples. The framework allows the integration of various analytical platforms and geographically distributed experimental facilities into a comprehensive pseudo-dynamic hybrid simulation. The object-oriented architecture of the framework enables easy inclusion of new analysis platforms or experimental models, and the addition of a multitude of auxiliary components, such as data acquisition and camera control. Four application examples are given, namely; (i) multi-platform analysis of a bridge with soil and structural models, (ii) multiplatform, multi-resolution analysis of a high-rise building, (iii) three-site small scale frame hybrid simulation, and (iv) three-site large scale bridge hybrid simulation. These simulations serve as illustrative examples of collaborative research among geographically distributed researchers employing different analysis platforms and testing equipment. The versatility of the framework, ease of including additional modules and the wide application potential demonstrated in the paper provide a rich research environment for structural and geotechnical engineering.
A novel multi-purpose monitoring platform-LTA vehicle is presented with much improved kinetic performances together with its structural analysis and its scale model test data. This provides a useful mean of monitoring, exploring and remote sensing platform that flies over the wide range of atmosphere and can be used as a safe economic device.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.19
no.3
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pp.194-202
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2016
This study aims to review a topology optimization based on finite element analysis (FEA) for conceptual design of platform in the 10MW class floating type wave-wind hybrid power generation system (WHPGS). Two topology optimization theories, density method (DM) and homogenization design method (HDM) were used to check which one is more effective for a simplified structural design problem prior to the topology optimization of platform of WHPGS. From the results of the simplified design problem, the HDM was applied to the topology optimization of platform of WHPGS. For the conceptual platform design of WHPGS, FEA model was created and then the structural analysis was performed considering offshore environmental loads at installation site. Hydrodynamics analysis was carried out to calculate pressure on platform and tension forces in mooring lines induced from the offshore environmental loads such as design wave and current. Loading conditions for the structural analysis included the analysis results from the hydrodynamic analysis and the weights of WHPGS. Boundary condition was realized using inertia relief method. The topology optimization of WHPGS platform was performed using the HDM, and then the conceptual arrangement of main structural members was suggested. From the results, it was confirmed that the topology optimization might be a useful tool to design the conceptual arrangement of main structural members for a newly developed offshore structure such as the floating type WHPGS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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