John D. Holmes;Richard G.J. Flay;John D. Ginger;Matthew Mason;Antonios Rofail;Graeme S. Wood
Wind and Structures
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v.37
no.2
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pp.95-104
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2023
The latest revision of AS/NZS 1170.2 incorporates some new research and knowledge on strong winds, climate change, and shape factors for new structures of interest such as solar panels. Unlike most other jurisdictions, Australia and New Zealand covers a vast area of land, a latitude range from 11° to 47°S climatic zones from tropical to cold temperate, and virtually every type of extreme wind event. The latter includes gales from synoptic-scale depressions, severe convectively-driven downdrafts from thunderstorms, tropical cyclones, downslope winds, and tornadoes. All except tornadoes are now covered within AS/NZS 1170.2. The paper describes the main features of the 2021 edition with emphasis on the new content, including the changes in the regional boundaries, regional wind speeds, terrain-height, topographic and direction multipliers. A new 'climate change multiplier' has been included, and the gust and turbulence profiles for over-water winds have been revised. Amongst the changes to the provisions for shape factors, values are provided for ground-mounted solar panels, and new data are provided for curved roofs. New methods have been given for dynamic response factors for poles and masts, and advice given for acceleration calculations for high-rise buildings and other dynamically wind-sensitive structures.
Rolling stocks are often subjected to the effects of natural cross wind or train wind pressure due to the crossing train. These wind pressure cause the falling-off in running stability and turnover problem. It is sometimes reported that trains are blown over by a gust of wind in overseas. So, many countries enact regulations to secure the safety for wind speed. In this study, we analyzed the difference between the regulation for turnover safety of train which was enacted by Ministry of Land. Transport and Maritime Affairs and that based on the multi-body model. In case of multi-body model, it is assumed that the degrees of freedom for carbody and bogie are assigned an independent values respectively. The results show that the latter approach based on multi-body model can access the safety of turnover and replace the computational method which is accessing with lateral force, derailment coefficient and decrement of wheel load.
Rolling stocks are often subjected to the effects of natural strong wind or wind pressure caused by the crossing train. These wind pressure cause the falling-off in running stability and overturn safety. It is sometimes reported that trains are blown over by a gust of wind. So, many countries enact regulations to secure the overturn safety for wind speed. In this study, theoretical equations of overturn safety based on multi-body model are derived and analyzed the difference between the result of the solid model and that of multi-body model. In case of multi-body model, it is assumed that the degrees of freedom for carbody and bogie are assigned an independent values respectively. The results show that the latter approach based on multi-body model can access the overturn safety of train and replace the conventional method by using commercial software which is accessing with decrement of wheel load.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.6
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pp.645-654
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2011
Temporal supports is proposed for the large block construction of a double-deck truss girder of a bundle type cable-stayed bridge. The design force of the temporal bents cannot be evaluated by a conventional design procedure with gust factored static wind loads. The uplift forces in BS5400 also can not estimate the design forces of the temporal bents properly for the turbulent wind loads. A frequency-domain buffeting analysis is performed to evaluate the design forces of the temporal bents considering the interactions between the girder and temporal supports. Two cases of modeling are compared to estimate the stiffness contribution of temporal supports in determining design forces, i.e., an analysis model including temporal bents in the structural analysis modeling and an analysis model with fixed supports at the bent tops neglecting the stiffness of temporal bents. The consideration of bent stiffness usually generates smaller reaction forces than rigid support modeling. Consequently, the effectiveness and usefulness of the buffeting analysis procedure with full modeling of temporal supports are demonstrated for the design of a temporal bents of the construction of a bundle type cable-stayed bridge.
The accurate evaluation of wind characteristics and wind-induced structural responses during a typhoon is of significant importance for bridge design and safety assessment. This paper presents an expectation maximization (EM) algorithm-based angular-linear approach for probabilistic modeling of field-measured wind characteristics. The proposed method has been applied to model the wind speed and direction data during typhoons recorded by the structural health monitoring (SHM) system instrumented on the arch Jiubao Bridge located in Hangzhou, China. In the summer of 2015, three typhoons, i.e., Typhoon Chan-hom, Typhoon Soudelor and Typhoon Goni, made landfall in the east of China and then struck the Jiubao Bridge. By analyzing the wind monitoring data such as the wind speed and direction measured by three anemometers during typhoons, the wind characteristics during typhoons are derived, including the average wind speed and direction, turbulence intensity, gust factor, turbulence integral scale, and power spectral density (PSD). An EM algorithm-based angular-linear modeling approach is proposed for modeling the joint distribution of the wind speed and direction. For the marginal distribution of the wind speed, the finite mixture of two-parameter Weibull distribution is employed, and the finite mixture of von Mises distribution is used to represent the wind direction. The parameters of each distribution model are estimated by use of the EM algorithm, and the optimal model is determined by the values of $R^2$ statistic and the Akaike's information criterion (AIC). The results indicate that the stochastic properties of the wind field around the bridge site during typhoons are effectively characterized by the proposed EM algorithm-based angular-linear modeling approach. The formulated joint distribution of the wind speed and direction can serve as a solid foundation for the purpose of accurately evaluating the typhoon-induced fatigue damage of long-span bridges.
Dynamic Stall is a flow phenomenon which occurs on the retreating side of helicopter rotor blades during forward flight. It also occurs on blades of stall regulated wind turbines under yawing conditions as well as during gust loads. Time scales occurring during this process are comparable on both helicopter and wind turbine blades. Dynamic Stall limits the speed of the helicopter and its manoeuvrability and limits the amount of power production of wind turbines. Extensive numerical as well as experimental investigations have been carried out recently to get detailed insight into the very complex flow structures of the Dynamic Stall process. Numerical codes have to be based on the full equations, i.e. the Navier-Stokes equations to cover the scope of the problems involved: Time dependent flow, unsteady flow separation, vortex development and shedding, compressibility effects, turbulence, transition and 3D-effects, etc. have to be taken into account. In addition to the numerical treatment of the Dynamic Stall problem suitable wind tunnel experiments are inevitable. Comparisons of experimental data with calculated results show us the state of the art and validity of the CFD-codes and the necessity to further improve calculation procedures. In the present paper the phenomenon of Dynamic Stall will be discussed first. This discussion is followed by comparisons of some recently obtained experimental and numerical results for an oscillating helicopter airfoil under Dynamic Stall conditions. From the knowledge base of the Dynamic Stall Problems, the next step can be envisaged: to control Dynamic Stall. The present discussion will address two different Dynamic Stall control methodologies: the Nose-Droop concept and the application of Leading Edge Vortex Generators (LEVoG's) as examples of active and passive control devices. It will be shown that experimental results are available but CFD-data are only of limited comparison. A lot of future work has to be done in CFD-code development to fill this gap. Here mainly 3D-effects as well as improvements of both turbulence and transition modelling are of major concern.
Dong-tan Station, shared by high-speed railway and urban express railway, is a very complicated underground station having 6 tracks together with barrier and shafts between them, therefore it seems very hard to investigate the aerodynamic effects including the pressure variation and train gust in the station when a high-speed train runs through it. In this study, the aerodynamic effects on the structures and platform passengers when a high-speed train runs through an underground station have been studied using Computational Fluid Dynamics. STAR-CCM+ has been employed for numerical simulation based on Navier-Stokes equation and 2-equation turbulence model and moving mesh scheme supported by STAR-CCM+ has also been used to represent the relative motion between a train and station. Based on the simulation results, the unsteady flow fields in the underground station induced by the high-speed train have been analyzed and the pressures on the PSDs and pressure variation at the platform have quantitatively assessed.
Crandell, Jay H.;Farkas, William;Lyons, James M.;Freeborne, William
Wind and Structures
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v.3
no.3
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pp.143-158
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2000
This report presents the findings of a one-year monitoring effort to empirically characterize and evaluate the nature of near-ground winds for structural engineering purposes. The current wind engineering practice in the United States does not explicitly consider certain important near-ground wind characteristics in typical rough terrain conditions and the possible effect on efficient design of low-rise structures, such as homes and other light-frame buildings that comprise most of the building population. Therefore, near ground wind data was collected for the purpose of comparing actual near-ground wind characteristics to the current U.S. wind engineering practice. The study provides data depicting variability of wind speeds, wind velocity profiles for a major thunderstorm event and a northeaster, and the influence of thunderstorms on annual extreme wind speeds at various heights above ground in a typical rough environment. Data showing the decrease in the power law exponent with increasing wind speed is also presented. It is demonstrated that near-ground wind speeds (i.e., less than 10 m above ground) are likely to be over-estimated in the current design practice by as much as 20 percent which may result in wind load over-estimate of about 50% for low-rise buildings in typical rough terrain. The importance of thunderstorm wind profiles on determination of design wind speeds and building loads (particularly for buildings substantially taller than 10 m) is also discussed. Recommendations are given for possible improvements to the current design practice in the United States with respect to low-rise buildings in rough terrain and for the need to study the impact of thunderstorm gust profile shapes on extreme value wind speed estimates and building loads.
In this paper, the authors calculated manoeuvring motions of a large container vessel approaching to the newly built container piers to get alongside to her berth in Busan harbour. The motion calculations were done by using fixed coordinate system and the object of the calculations is to check the manoeuvring motions are safe or not for berthing the large vessel to her berth. The result of calculations manifested that a large container vessel can get alongside to the piers without any difficulty under normal weather conditions by using 2 Z. Peller tug boats of 4500 H.P. each and also these demonstrated it is difficult to conduct and get her alongside to the piers under rough weather conditions of wind force 16.9m/sec or more. Under rough weather conditions of 6 by beaufort scale the average wind velocity is about 13.5m and if we add 25% increase of the normal velocity to it, the wind will becomes a gust of 16.9m/sec. So it is advisable to avoid conducting a large container vessel to the pier under the rough weather conditions of 6 or more by beaufort scale. Also, I is better to use 3 Z. peller tug boats of 4500 HP. each under the above mentioned rough weather in a case of unavoidable circumstances.
In this paper, we present the design and implementation of a web-based distance learning system supporting the collaborative browsing. Our system consists of an education affair management system, a video conferencing server/client, a white-board server/client, a session manager and a web browser sharing system. Among other things, our collaborative web browser is unique and not found in any other system. The web browser shows synchronously the same web pages as the lecturer moves through them. Therefore, it allows the student to feel real-time surfing gust as the lecturer would. The session manager supports multi-user and multi-group, and integrates various synchronous collaborative component into one distance learning system by providing the same session data and information of users in a session group. Our collaborative browsing system can increase the efficiency of distance learning and provides the effect of learning in the same classroom by supporting various synchronous functionalities, such as collaborative browsing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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