International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.387-398
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2020
In the design stage of the very large container ships, some methodologies for the whipping effects have been developed, but most of them are based on single sea state. We developed a methodology that considers multiple sea states. Fluid-structure Interaction (FSI) analyses with one dimensional structural model were carried out to capture slamming-induced transient whipping behaviors. Because of the nature of random phases of the applied wave spectra, the required period for entire FSI analyses was determined from the convergence study where the whipping effect became stable. Low pass filtering was applied to the transient whipping responses to obtain the hull girder bending moment processes. Peak counting method for the filtered whipping responses was used to obtain collection of the vertical bending moment peaks. The whipping effect from this new method is compared with that from based on single sea state approach. The efficiency and advantage of the new methodology are presented.
Ali Sadeghi;Mohammad Reza Sohrabi;Seyed Morteza Kazemi
Steel and Composite Structures
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v.52
no.1
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pp.31-43
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2024
A very widely used analytical method (mathematical model), mentioned in Eurocode 3, to examine the connections' bending behavior is the component-based method that has certain weak points shown in the plastic behavior part of the moment-rotation curves. In the component method available in Eurocode 3, for simplicity, the effect of strain hardening is omitted, and the bending behavior of the connection is modeled with the help of a two-line diagram. To make the component method more efficient and reliable, this research proposed its advanced version, wherein the plastic part of the diagram was developed beyond the guidelines of the mentioned Regulation, implemented to connect the end plate, and verified with the moment-rotation curves found from the laboratory model and the finite element method in ABAQUS. The findings indicated that the advanced component method (the method developed in this research) could predict the plastic part of the moment-rotation curve as well as the conventional component-based method in Eurocode 3. The comparison between the laboratory model and the outputs of the conventional and advanced component methods, as well as the outputs of the finite elements approach using ABAQUS, revealed a different percentage in the ultimate moment for bolt-extended end-plate connections. Specifically, the difference percentages were -31.56%, 2.46%, and 9.84%, respectively. Another aim of this research was to determine the optimal dimensions of the end plate joint to reduce costs without letting the mechanical constraints related to the bending moment and the resulting initial stiffness, are not compromised as well as the safety and integrity of the connection. In this research, the thickness and dimensions of the end plate and the location and diameter of the bolts were the design variables, which were optimized using Particle Swarm Optimization (PSO), Snake Optimization (SO), and Teaching Learning-Based Optimization (TLBO) to minimization the connection cost of the end plate connection. According to the results, the TLBO method yielded better solutions than others, reducing the connection costs from 43.97 to 17.45€ (60.3%), which shows the method's proper efficiency.
Desalination plant ships have been recently regarded as one of the probable solutions for drought seasons in many countries. Because desalination plants should be mounted on the desalination ships and special purpose storages such as salty waste water tanks are necessary, onboard and compartment arrangements would be distinguished from those of other conventional commercial ships. This paper introduces some basic design procedure including resistance/propulsion and seakeeping performances. The ship lines were improved step by step after modification of the ship lines and verification of resistance/propulsion performances using computational fluid dynamics (CFD). After finalization of the ship lines, the seakeeping performance was also evaluated to check motion behaviors and drive wave-induced loads such as the wave shear force and bending moment. It was proved that the predicted long-term vertical wave shear force and bending moment were significantly less than the rule-based ones, thus it is expected that the deliverables of this study will reduce the construction cost of desalination plant ships.
The safety analysis of an earthquake is carried out during the operation of a subsea pipeline and an onshore pipeline. Several cases are proposed for consideration. In the case of a buried pipeline, permanent ground deformation by the earthquake and an increase of internal pressure by the acceleration of the earthquake should be considered. In the case of a subsea pipeline, a bending moment is caused by liquefaction of the backfill material on a trenched seabed, etc., which results in a high bending moment of the buried pipeline. The bending moment causes the collapse of the subsea pipeline or a leak of crude oil or gas, which results in economic loss due to enormous environmental contamination and social economic loss owing to operation functional failure. Thus, in order to prevent economic loss and operation loss, structurally sensitive design with regard to seismic characteristics must be performed in the buried pipeline in advance, and the negative impact on the buried pipeline must be minimized by conducting a thorough analysis on the seabed and backfilling material selection. Moreover, it is proposed to consider the selection of material properties for the buried pipeline. A more economical review is also required for detailed study.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.6
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pp.50-59
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2014
In this paper, Reinforced concrete (R/C) and R/C+steel plate concrete slab was carried out by SAP2000 software program in order to compare the stability of the multi-functional fishway, that is Bonggok fishway, built at Bonggok river recently in Gumi city, when the size of underground passage is $1m{\times}0.2m$, $1m{\times}0.4m$, $1m{\times}0.6m$ and the velocity is 0.8m/s, 1.2m/s, 1.6m/s respectively for the S2 (R/C+S/C). The analysis shows the maximum stress of S2 decreases less 26~50% than that of Bonggok, bending moment of sidewall decreases less 28~54%, maximum stress of side wall decreases less 17~31%, bending moment of upper slab decreases less 24~47%, maximum stress of upper slab decreases less 4~20%, and bending moment decreases less 10~27% than that of Bonggok. The complementation is required as much as the following percent; 27% and 25% for the maximum stress and bending moment of underground passage, 15% and 24% for the side wall maximum stress and bending moment, and 10% and 14% for the upper slab maximum stress and bending moment, respectively. This result shows that the S2 is greatly superior to that of the Bonggok fishway, and underground passage size of $1m{\times}0.4m$ is superior to that of $1m{\times}0.2m$ or $1m{\times}0.6m$, and R/C+S/C slab is superior to that of R/C slab. This result is expected to be the basic data for the construction and design of the multi-functional fishway.
In this study, the field applicability of the recently constructed multifunctional fishway in Seomunbo, Yeongcheon-si, and Gyeongsangbuk-do were examined. The analysis variables were R/C slab (S1) and R/C+S/C slab (S2), the underground passage standard areas (width × length) were 1.4 m × 0.2 m, 1.4 m × 0.3 m, and 1.4 m × 0.6 m, and the flow velocities were 0.8, 1.2, and 1.6 m/s. As a result of the analysis, the safety of the design of Seomunbo was evaluated. The analysis showed compared to the Seomoon Weir fishway, the maximum stress of S2 decreased by 24 - 32%, the bending moment of the underground passage decreased by 16 - 33%, the maximum stress of the sidewall decreased by 20 - 36%. In addition, the bending moment of the upper slab decreased by 17 - 33%, the maximum stress of the upper slab decreased by 9 - 28%, and the bending moment decreased by 19 - 33%. Complementation was required in the following percentages: 18% and 14% for the maximum stress and bending moment of the underground passage, respectively, 15% and 17% for the maximum sidewall stress and bending moment, respectively, and 11% and 16% for the upper slab maximum stress and bending moment, respectively. The results showed that S2 was superior to that of the Seomoon Weir fishway, and the underground passage size of 1.4 m × 0.3 m was superior to those of 1.4 m × 0.2 m and 1.4 m × 0.6 m, and R/C+S/C slab was superior to that of R/C slab. The findings are expected to be useful for constructing and designing the multifunctional fishway.
The pre-tensioned spun high strength concrete (PHC) pile has poor load carrying capacity in shear and flexure, while showing excellent axial load bearing capacity. The purpose of this study is to evaluate the flexural performance of the concrete-infilled composite PHC (ICP) pile which is the PHC pile reinforced with infilled concrete, transverse and longitudinal reinforcement for the improvement of shear and flexural load carrying capacity. The ICP pile specimen was designed to make allowable axial compression and bending moment higher load bearing capacity than those determined through the investigation of abutment design cases. The allowable axial compression and bending moment of the ICP pile was obtained using the program developed for calculating the axial compression - bending moment interaction. Then, ICP pile specimens were manufactured and flexural tests were performed. From the test results, it was found that the maximum bending moment of the ICP pile was approximately 45% higher than that of the PHC pile and the safety factor of ICP pile design was about 4.5 when the allowable bending moment was determined to be 25% of the flexural strength.
Park, Jae-Seong;Kang, Chang-Hoon;Shon, Su-Deok;Lee, Seung-Jae
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.34
no.3
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pp.19-28
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2018
Key factors that ensure competitiveness of modular unit include consistent high quality and connection condition that ensures high structural performance while minimizing the overall scale of the on-site process. However, it is difficult to evaluate the structural performance of the connection of modular unit, and its structural analysis and design method can be different depending on the connection to its development, which affects the seismic performance of its final design. In particular, securing the seismic performance is the key to designing modular systems of mid-to-high-rise structure. In this paper, therefore, the seismic performance of the modular system with bracket-typed fully restrained moment connections according to stiffness and the shapes of various connection members was evaluated through experimental and analytical methods. To verify the seismic performance, a cyclic loading test of the connection joint of the proposed modular system was conducted. As a result of this study, theoretical values and experimental results were compared with the initial stiffness, hysteresis behavior and maximum bending moment of the modular system. Also, the connection joint was modeled, using the commercial program ANSYS, which was then followed by finite element analysis of the system. According to the results of the experiment, the maximum resisting force of the proposed connection exceeded the theoretical parameters, which indicated that a rigid joint structural performance could be secured. These results almost satisfied the criteria for connection bending strength of special moment frame listed on KBC2016.
Steel-reinforced concrete (SRC) L-shaped column is the vertical load-bearing member with high spatial adaptability. The seismic behavior of SRC L-shaped column is complex because of their irregular cross sections. In this study, the hysteretic performance of six steel truss reinforced concrete L-shaped columns specimens under the combined loading of compression, bending, shear, and torsion was tested. There were two parameters, i.e., the moment ratio of torsion to bending (γ) and the aspect ratio (column length-to-depth ratio (φ)). The failure process, torsion-displacement hysteresis curves, and bending-displacement hysteresis curves of specimens were obtained, and the failure patterns, hysteresis curves, rigidity degradation, ductility, and energy dissipation were analyzed. The experimental research indicates that the failure mode of the specimen changes from bending failure to bending-shear failure and finally bending-torsion failure with the increase of γ. The torsion-displacement hysteresis curves were pinched in the middle, formed a slip platform, and the phenomenon of "load drop" occurred after the peak load. The bending-displacement hysteresis curves were plump, which shows that the bending capacity of the specimen is better than torsion capacity. The results show that the steel truss reinforced concrete L-shaped columns have good collapse resistance, and the ultimate interstory drift ratio more than that of the Chinese Code of Seismic Design of Building (GB50011-2014), which is sufficient. The average value of displacement ductility coefficient is larger than rotation angle ductility coefficient, indicating that the specimen has a better bending deformation resistance. The specimen that has a more regular section with a small φ has better potential to bear bending moment and torsion evenly and consume more energy under a combined action.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.11
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pp.5939-5946
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2013
The bridge approach slabs (BAS) to provide a transitional roadway between a roadway pavement and a bridge structure have not performed adequately due to various factors. The current Korean Roadway Design Guidelines treat the BAS as a simply supported beam with 70% of the span length and do not consider settlement and void development underneath the slab. To investigate the effect of soil settlements on the bending moment of BAS, a beam on elastic support (BAS-ES) was used in the present study. The parameters used in this study were span length, washout length, washout location, and soil modulus. It was shown from the parametric study that washout regions closer to the midspan exhibit maximum moment in the slab. Since voids under the BAS have typically been observed to be closer to bridge abutments, the springs from the abutment were removed to simulate settlement and void development in the model. The design moments based on AASHTO LRFD Bridge Design Specifications were compared to those of Korean Standard Specifications for Highway Bridge and Design Trucks for Highway Bridges. Even if the design moment from BAS-ES was used to incorporate the effect of the potential washout, significant savings could still be achieved compared to the current BAS design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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