Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.8
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pp.821-827
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2015
This study concentrates on a wave energy converter with floaters that extracts the ocean's energy by moving up and down with the wave motion. The floater is connected to an arm structure, including a hydraulic cylinder that drives a hydraulic generator. This study focuses on a structural analysis of the floater unit, including arm and cylinder components, platform and jack-up system, along with spud columns. Previous studies have been conducted for miniature models for experimentation, but this study focuses on the full-scale model structural analysis. Static structural analysis is conducted using fine numerical grids. Due to the complexity of the whole model, it is analyzed in separate pieces. The floater unit, with arm and cylinder, are combined into one system. The platform is analyzed separately as a single system. There are four jack-up systems for each spud column; only one jack-up system is analyzed, as uniform loads are assumed on each system. There are several load cases for each system, all of which are analyzed thoroughly for stress (von Mises, shear, and normal) and deformation. Acceptable results were obtained for most of the components; unsafe components were redesigned.
This study aims to suggest improvement plans and explain about the current situation for facilitating Long-life housing, based on the results on flexibility items among 27 items consisting the "Housing Performance Grading System". From the 9th of January, 2006 to the month of July in 2011, study has analyzed evaluation results on 216 different types for each grade and reviewed evaluation criteria and methods. Current evaluation criteria applies quantitative analysis, by calculating in percentage how much bearing walls and columns, which hinder flexibility, take up space in the household. The evaluation rate for each household was assessed in relation to its structural system, and a higher grade was given to column-typed structures. In addition, to facilitate long-life housing, this study extracted harmful factors, expanding the range of evaluation. The first step was to evaluate structure, which is the basic element. The second step can to evaluate the probability of applying resources in response to the changes of structural systems. As The third step, Flexibility item will evaluate the probability of moving the water-using area, suggesting gradual approach. Thus, through evaluations of flexibility items, the study aims to improve the quality of life in household, by avoiding uniform structures and acquiring more freedom for space designs.
The use of compaction grouting evolved in 1950's to correct structural settlement of buildings. Over the almost 50 years, the technology has been developed and is currently used in wide range of applications. Compaction grouting, the injection of a very stiff, 'zero-slump' mortar grout under relatively high pressure, displaces and compacts soils. It can effectively repair natural or man-made soil strength deficiencies in variety of soil formations. Major applications of compaction grouting include densifying loose soils or fill voids caused by sinkholes, poorly compacted fills, broken utilities, improper dewatering, or soft ground tunneling excavation. Other applications include preventing liquefaction, re-leveling settled structures, and using compaction grout bulbs as structural elements of minipiles or underpinning. In this paper, on the basis of the case history constructed in this year, a study has been performed to analyze the basic mechanism of the compaction grouting. Also, the effectiveness of the ground improvement and the bearing capacity of the compaction pile has been verified by the Cone Penetration Test(CPT) and Load Test. Relatively uniform compaction grouting column could be maintained by planning the quality control in the course of grouting. And, the Qualify Control Plan has been conceived using grout pressure, volume of grout and drilling depth.
The longitudinal reinforcement ratio for the performance-based design of columns was studied. Unlike the existing design codes using uniform minimum reinforcement ratio and effective stiffness for all columns, the longitudinal reinforcement ratio of columns was defined as the function of various design parameters. To evaluate the minimum reinforcement ratio, two conditions were considered: 1) prevention of passive yielding of compression re-bars due to the creep and shrinkage of concrete under sustained service loads; and 2) ultimate flexural strength greater than the cracking moment capacity to maintain the ductility of columns for earthquake design. In addition, the effective flexural stiffness of columns for structural analysis was determined according to the longitudinal reinforcement ratio. The design method addressing the three criteria was proposed. The proposed method was applied to a design example.
When eccentrically braced steel frames (EBFs) are in the desired failure mode, links yield at each layer and column bases appear plastically hinged. Traditional design methods cannot accurately predict the inelastic behavior of structures owing to the use of capacity-based design theory. This paper proposes the use of performance-based seismic design (PBSD) method for planning eccentrically braced frames. PBSD can predict and control inelastic deformation of structures by target drift and failure mode. In buildings designed via this process, all links dissipate energy in the rare event of an earthquake, while other members remain in elastic state, and as the story drift is uniform along the structure height, weak layers will be avoided. In this condition, eccentrically braced frames may be more easily rehabilitated after the effects of an earthquake. The effectiveness of the proposed method is illustrated through a sample case study of ten-story K-type EBFs and Y- type EBFs buildings, and is validated by pushover analysis and dynamic analysis. The ultimate state of frames designed by the proposed method will fail in the desired failure mode. That is, inelastic deformation of structure mainly occurs in links; each layer of links involved dissipates energy, and weak layers do not exist in the structure. The PBSD method can provide a reference for structural design of eccentrically braced steel frames.
Extensive research has been conducted on the basic mechanical property and structural applications of engineered cementitious composites (ECC). Despite the high tensile ductility and high toughness of ECC, transverse steel reinforcement is still necessary to confine ECC for high performance. However, limited research has examined performance of ECC confined with practical amount of transverse reinforcement. This paper presents the results of axial compression tests on 14 square ECC columns and 4 conventional concrete columns (used as control specimens) with transverse reinforcement. The test variables were spacing, configuration (square ties or square and diamond shape ties), and yield strength of stirrups. The test showed that ECC columns confined with steel stirrup had good compressive ductility, and the stirrup spacing had the greatest effect on the compressive performance. The self-confinement effect of ECC results in a more uniform but slower expansion of the whole column compared with CC ones. The test results are then compared against the predictions from a number of existing models for conventional confined concrete. It is indicated that these models fail to predict the axial strains at peak axial stress and the trend of the stress-strain curve of steel stirrups-confined ECC with sufficient accuracy. Several new equations are then proposed for the compressive properties of steel-confined ECC based on test results and potential approaches for future studies are proposed.
Guo, Yan L.;Liu, Hai B.;Chen, Jian;Guo, Li W.;Li, Hao M.
Geomechanics and Engineering
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v.30
no.2
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pp.153-167
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2022
This study proposes a method to analyze the distribution of coal porosity disturbances after the excavation of ultra-large-diameter water jet boreholes using a coal wetting and softening model. The high-pressure jet is regarded as a short-term high-pressure water injection process. The water injection range is the coal softening range. The time when the reference point of the borehole wall is shocked by the high-pressure water column is equivalent to the time of high-pressure water injection of the coal wall. The influence of roadway excavation with support and borehole diameter on the ultra-large-diameter jet drilling excavation is also studied. The coal core around the borehole is used to measure the gas permeability for determining the porosity disturbance distribution of the coal in the sampling plane to verify the correctness of the simulation results. Results show that the excavation borehole is beneficial to the expansion of the roadway excavation disturbance, and the expansion distance of the roadway excavation disturbance has a quadratic relationship with the borehole diameter. Wetting and softening of the coal around the borehole wall will promote the uniform distribution of the overall porosity disturbance and reduce the amplitude of disturbance fluctuations.
Nowadays, one of the practical, fast and easy ways to strengthen steel elements is the use of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). Most previous research in the CFRP strengthening of steel members has carried out on straight steel members. The main difference between horizontal curved beams and straight beams under vertical load is the presence of torsional moment in the horizontal curved beams. In the other words, the horizontal curved beams are analyzed and designed for simultaneous internal forces included bending moment, torsional moment, and shear force. The horizontal curved steel beams are usually used in buildings, bridges, trusses, and others. This study explored the effect of the CFRP strengthening on the behavior of the horizontal curved square hollow section (SHS) steel beams. Four specimens were analyzed, one non-strengthened curved steel beam as a control column and three horizontal curved steel beams strengthened using CFRP sheets (under concentrated load and uniform distributed load). To analyze the horizontal curved steel beams, three dimensional (3D) modeling and nonlinear static analysis methods using ANSYS software were applied. The results indicated that application of CFRP sheets in some specific locations of the horizontal curved steel beams could increase the ultimate capacity of these beams, significantly. Also, the results indicated when the horizontal curved steel beams were under distributed load, the increase rate in the ultimate capacity was more than in the case when these beams were under concentrated load.
In order to deeply reveal the working mechanism of ultra-high performance concrete (UHPC) filled steel tubular columns (UHPCFSTs) under cyclic loading, a three-dimension (3D) macro-mesoscale finite element (FE) model was established considering the randomness of steel fibers and the damage of UHPC. Model correctness and reliability were verified based on the experimental results. Next, the whole failure process of UHPC reinforced with steel fibers, passive confinement effect and internal force distribution laws were comprehensively analyzed and discussed. Finally, a simplified and practical method was proposed for predicting the ultimate bending strengths of UHPCFSTs. It was found that the non-uniform confinement effect of steel tube occurred when the drift ratio exceeded 0.5%, while the confining stress increased then decreased afterwards. There was preferable synergy between the steel tube and UHPC until failure. Compared with experimental results, the ultimate bending strengths of UHPCFSTs were undervalued by the current code provisions such as AISC360-10, EC4 and GB50936 with computed mean values (MVs) of 0.855, 0.880 and 0.836, respectively. The proposed practical method was highly accurate, as evidenced by a mean value of 1.058.
Qi, Liangjie;Liu, Mengda;Shen, Zhangpeng;Liu, Hang
Earthquakes and Structures
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v.23
no.2
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pp.183-196
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2022
Reduced beam section (RBS) moment connections used in special moment resisting frames are currently limited to beam sections that are not larger than nominal depths of 920 mm, weight of 447 kg/m and flange thickness of 44 mm. Due to the higher demand for structural components with jumbo sections, which can potentially be applied in the transfer girders in long-span building structures, the newly available steel heavy members are promising. To address this issue, advanced numerical models are developed to fully evaluate the distribution of stresses and concentrations of plastic strains for such jumbo RBS connections. This paper first presents a brief overview of an experimental study on four specimens with large beam and column sections. Then, a numerical model that includes initial imperfections, residual stresses, geometric nonlinearity, and explicitly modeled welds is presented. The model is used to further explore the behavior of the test specimens, including distribution of stresses, distribution of plastic strains, stress triaxiality and potential for fracture. The results reveal that the stresses are highly non-uniform across the beam flange and, similarly, the plastic strains concentrate at the extreme fiber of the bottom flange. However, neither of these phenomena, which are primarily a function of beam flange thickness, is reflected in current design procedures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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