Chang, Jin Won;Kim, Seung Jun;Park, Jong Sup;Kang, Young Jong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.20
no.3
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pp.421-435
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2008
This paper presents an investigation on the ultimate behavior of a transmission tower using nonlinear analyses inconsideration of residual stress and initial imperfection. Main members, such as main post, horizontal member and diagonal member of the transmission tower were modeled using beam element. Moreover, submembers of the transmission tower were modeled using truss element. ABAQUS (2004) program was used to perform finite element analyses. Initial condition options of the ABAQUS program considering initial stress and imperfection were used in this study. Before performing the analysis of the total transmission tower, simple angle section models using beam or plate/shell element w ere investigated to verify the appropriateness of ABAQUS analysis models and options. According to the verification results, the beam element was used for nonlinear analyses of the transmission tower. From nonlinear analyses results, buckling failure was in the main member of the leg part because of ${P-{\triangle}}$ effect at that point. Also, this paper includes significant results to define real structural failure modes and quantitative values. This study should be used in the development of a reasonable and economic design method for transmission towers.
The requirements of the maximum shear reinforcement in the EC2-02 and CSA-04, which are developed based on the truss model, are quite different to those in the ACI-08 code and AIJ-99 code, which are empirical equations. The ACI 318-08, CSA-04, and EC2-02 codes provide an expression for the maximum amount of shear reinforcement ratio as a function of the concrete compressive strength, but Japanese code does not take the influence of the concrete compressive strength into account. For high strength concrete, the maximum amount of shear reinforcement calculated by the EC2-02 and CSA-04 is much greater than that calculated by the ACI 318-08. Ten RC beams having various shear reinforcement ratios were tested and their corresponding shear stress-shear strain curves and failure modes were compared to the predicted ones obtained by the current design codes.
Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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v.38
no.3
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pp.75-82
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2010
This study formed an estimation of the visual characteristics of urban bridges in Yanghwaro in the Gyeongui Railroad Area using a landscape simulation. Existing theses have formerly only suggested directions for design based on visual preference, but there is as yet no research on the practical process of landscape design. As a result, it is difficult to directly apply this to bridge design. This study found a potential bridge site and presented a direction for bridge design in order to improve the image of the surrounding urban landscape by surveying the visual effects and landscape preferences of different bridge types. An urban landscape was produced using a landscape simulation model and was made the background for the survey. Five bridge types--Girder, Arch, Truss, Cable and Suspension--were selected and presented. The shapes of the bridges were selected based on the floor plan. The results of this study are as follows. In a preference analysis, every bridge except Girder was evaluated as a positive influence. When rating the image, 'artificial' was rated significantly higher than other traits when assessing the background image. When the Girder Bridge was introduced, 'stable' and 'orderly' were both rated highly while 'stable', 'beautiful', 'orderly' and 'interesting' were high with the introduction of the Arch Bridge. 'Beautiful', 'stable', and 'orderly' were given a high value in the introduction of the Truss Bridge and every image except 'natural', 'harmony' and 'orderly' were highly rated in the introduction of the Cable Bridge. Further, every image but 'natural' was highly rated with the introduction of the Suspension Bridge. Based on the analysis of the landscape, there is a difference in preference before and after modeling a bridge type, while the bridge itself is an influence when it is the main object of the simulated scene. This study researched only the shape of the bridge as a part of the landscape but other elements such as stability, economics, and construction are also factors in the design of a bridge. Stability, economics, construction and other factors must be considered when selecting a bridge type in the future.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.34
no.4
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pp.1065-1079
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2014
The ultimate behavior of reinforced concrete corbel is complicated due to the primary design variables including the shear span-to-effective depth ratio a/d, flexural reinforcement ratio, load condition, and material properties. In this study, a simple indeterminate strut-tie model reflecting all characteristics of the ultimate strength and complicated structural behavior is proposed for the design of the reinforced concrete corbels with shear span-to-effective depth ratio of $a/d{\leq}1$. A load distribution ratio, defined as the fraction of applied load transferred by horizontal truss mechanism, is also proposed to help structural designers perform the design of reinforced concrete corbels by using the strut-tie model approaches of current design codes. For the development of the load distribution ratio, numerous material nonlinear finite element analyses of the proposed indeterminate strut-tie model were conducted by changing primary design variables. The ultimate strengths of reinforced concrete corbels tested to failure were evaluated by incorporating the proposed strut-tie model and load distribution ratio into the ACI 318-11's strut-tie model method. The validity of the proposed model and load distribution ratio was examined by comparing the strength analysis results with those by the ACI 318-11's conventional design method and strut-tie model methods of current design codes.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.30
no.5
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pp.453-460
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2017
In the offshore industry, helicopters are mainly used for transportation of goods or operating personnel between offshore sites and onshore facilities. A helideck is a structure that is required for landing and take-off of helicopters on the offshore structure. There are several shapes of helidecks depending on the type of offshore structures or installation location. Among them, cantilever-type helidecks usually provide more space on the topside of offshore structures and it is safer against potential accidents like fire or explosion. In this paper, the cantilever-type helideck is selected for the research object and topology design optimization is applied for lightweight design of the helideck. A finite element model is then created from the optimal layout of truss structures of the helideck, and structural analysis is performed under various landing conditions and wind loads. Based on the analysis results, the detailed section dimensions of structural members are determined so that the maximum stress at each structure member does not exceed the allowable stress of the structural material. Also, the final optimal design shows significant decrease in the total weight of the helideck.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.3A
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pp.193-200
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2010
Structural design requires simultaneously to ensure safety by considering quantitatively uncertainties in the applied loadings, material properties and fabrication error and to maximize economical efficiency. As a solution, system reliability-based design optimization (SRBDO), which takes into consideration both uncertainties and economical efficiency, has been extensively researched and numerous attempts have been done to apply it to structural design. Contrary to conventional deterministic optimization, SRBDO involves the evaluation of component and system probabilistic constraints. However, because of the complicated algorithm for calculating component reliability indices and system reliability, excessive computational time is required when the large-scale finite element analysis is involved in evaluating the probabilistic constraints. Accordingly, an algorithm for SRBDO exhibiting improved stability and efficiency needs to be developed for the large-scale problems. In this study, a more stable and efficient SRBDO based on the performance measure approach (PMA) is developed. PMA shows good performance when it is applied to reliability-based design optimization (RBDO) which has only component probabilistic constraints. However, PMA could not be applied to SRBDO because PMA only calculates the probabilistic performance measure for limit state functions and does not evaluate the reliability indices. In order to overcome these difficulties, the decoupled algorithm is proposed where RBDO based on PMA is sequentially performed with updated target component reliability indices until the calculated system reliability index approaches the target system reliability index. Through a mathematical problem and ten-bar truss problem, the proposed method shows better convergence and efficiency than other approaches.
Recently, regionally characterized greenhouses have been built every place around the country. These greenhouses insist of their higher performance by considering regional merits than the greenhouses without considering regional ones, but it is not clear. The purpose of this study was to make clear the characteristics of the regionally characterized greenhouses through the analyses of actual state and structural safety. The greenhouses were investigated and classified into wide span house, large pipe house, arched lattice house, wooden house, viniculture house, and domed pipe house. The frames of wide span house, arched truss house, viniculture house and domed pipe house were analyzed to be structurally stable under the design wind speeds and snow depths in recurrence intervals of 15 or 30 years, but large pipe house was a little unstable and required some reinforcements, and wooden house turned out to be unstable. In addition, foundations of all characterized greenhouses were stable against pull - out capacity under the design wind speeds in recurrence interval of 30 years.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.11
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pp.1415-1421
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2013
Recently, to resolve problems regarding legal liability for accidents and disasters, various simulation techniques such as F.E.M. and F.V.M. have been used in the field of forensic engineering. In this study, we performed mechanical structure analysis using ADINA to investigate the cause of bridge collapse accidents. Such accidents occurred owing to modified and missing processes in comparison with the original design while filling with concrete. Modified and missing processes cause buckling of the upper plate and twisting of the main girder. Through this study, we determine the exact cause of bridge collapse by comparing the evaluation of the structure stability of the original design with the evaluation of the structure stability of the modified and missing process using ADINA structure analysis. Hence, this result indicates that buckling prediction through FEA is the most effective method.
In this study, an estimation equation was proposed to predict the shear strength of RC interior beam-column connections. The proposed equation considered the effect of both truss and arch mechanisms, while the existing equations in the ACI and AIJ design codes consider only arch mechanism. In addition, the proposed equation estimates the shear strength of RC joints by considering the contribution of the vertical and horizontal steel bars on the effective compressive strength of concrete. The shear strength of RC joints calculated by the proposed equation was compared with the test results of 54 RC joints, which failed in shear before plastic hinges developed at the end of the adjacent beams. The comparison study showed that the proposed equation estimated the strength of the 54 specimens with a mean value of 1.14 and the coefficient of variation of 20%. The proposed equation provides improved prediction compared to those obtained from the equations in the ACI and AIJ design codes.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.5
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pp.351-358
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2013
In the electric power supplying industry, outdoor sealing end (pothead) is used and sometimes it is necessary to check the seismic qualification analysis or test which is intended to demonstrate that the equipment have adequate integrity to withstand stress of the specified seismic event and still performs their function. And since the pothead is mounted on the supporting jig, the avoidance of resonance between the pothead and jig is required. In order to design jig, three types of optimization are performed to get the minimum weight while satisfying the natural frequency constraint using ANSYS. Optimal array, position and thickness of truss members of the jig are obtained through topology, shape and sizing optimization process, respectively. And seismic analysis of the pothead on the jig for given RRS acceleration computes the displacement and stress of the pothead which shows the safety of the pothead. The obtained natural frequency, mass, and member thickness of the jig are compared with those of the reference jig which was used for seismic experimental test. The numerical results of the jig in the research is more optimized than the jig used in the experimental test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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