Stiffened steel plates are basic structural members on the deck and bottom structure in ship, offshore. It has a number of one sided stiffeners in either one or both directions, the latter structure was called grillage structure. At the ship structural desgn stage, one of the major consideration is evaluation for ultimate strength of the hull girder. In general, it is accepted that hull girder strength can be represented by the local strength of the longitudinal stiffened panel. In case of considering hogging condition in a stormy sea, stiffened panel was acting on the bottom structure under axial compressive load induced hull girder bending moment, also simultaneously arising local bending moment induced lateral pressure load. In this paper, results of the structural analysis have been compared with another detailed FEA program and prediction from design guideline and a series analysis was conducted consideration of changing parameters for instance, analysis range, cross-section of stiffener, web height and amplitude of lateral pressure load subjected to combined load (axial compression and lateral pressure load). It has been found that finite element modeling is capable of predicting the behaviour and ultimate load capacity of a simply supported stiffened plate subjected to combined load of axial compression and lateral pressure load It is expected that these results will be used to examine the effect of interaction between lateral pressure and axial loads for the ultimate load-carrying capacity based on the Ultimate Limit State design guideline.
The geogrid encased stone column (GESC) system, which increases the confinement effect, has been developed to improve the load carrying capacity of stone columns. The resonable design method for calculating the geogrid ring tension force and ultimate bearing capacity that can be applied to the design of GESC is proposed. In order to calculate design procedure for GESC, two ultimate bearing capacities were compared. One is the ultimate bearing capacity measured using data of the field loading test in light railway site and the other is the ultimate bearing capacity using suggested design procedure of GESC. The results indicated that design method of GESC higher ultimate bearing capacities compared with field loading test.
The efficiency of the current design methods for computing pile resistances is analyzed using field load-settlement tests results. Twelve load-settlement test data for drilled shafts and bored piles were obtained from the literature. These load-test data were fitted using the t-z method. Subsequently, the ultimate resistances were evaluated based upon the failure criteria from following methods: (1) the Davisson's approach and (2) settlement corresponding to 5% or 10% shaft diameter approach. The ultimate resistances for these drilled shafts and bored piles were also predicted using methods based on the design code from North America (United States, Canada), Europe, and Asia (Japan). The pile resistances determined from field load-settlement tests were compared with those calculated using the design codes. The comparisons show that most design codes predict a conservative resistance for drilled shafts and bored piles. However, in the case of drilled shafts, we find that some of the design codes can over-predict the resistance and, therefore, should be applied cautiously. This research also shows that the t-z method can be successfully used to predict the ultimate resistance and the load transfer mechanism for a single pile.
The adoption of fibre reinforced polymer (FRP) rebars (whose behaviour is elastic-brittle) in reinforced concrete (RC) cross sections requires the assessment of the influence of time-dependent behaviour of concrete on the load-carrying capacity of these sections. This paper presents a method of computing the load-carrying capacity of sections that are at first submitted to a constant long-term service load and then overloaded up to ultimate load. The method solves first a non-linear visco-elastic problem, and then a non-linear instantaneous analysis up to ultimate load that takes into account the self-equilibrated stress distribution previously computed. This method is then adopted to perform a parametric analysis that shows that creep and shrinkage of concrete increase the load-carrying capacity of the cross section reinforced with FRP and allows for the suggestion of simple design rules.
In order to provide a novel strategy for long-span bridge health monitoring system design, this paper proposes a novel ultimate bearing capacity ratios based bridge internal force monitoring design method. The bridge ultimate bearing capacity analysis theories are briefly described. Then, based on the ultimate bearing capacity of the structural component, the component ultimate bearing capacity ratio, the uniformity of ultimate bearing capacity ratio, and the reference of component ultimate bearing capacity ratio are defined. Based on the defined indices, the high bearing components can then be found, and the internal force monitoring system can be designed. Finally, the proposed method is applied to the bridge health monitoring system design of the second highway bridge of Wuhu Yangtze river. Through the ultimate bearing capacity analysis of the bridge in eight load conditions, the high bearing components are found based on the proposed method. The bridge internal force monitoring system is then preliminary designed. The results show that the proposed method can provide quantitative criteria for sensors layout. The monitoring components based on the proposed method are consistent with the actual failure process of the bridge, and can reduce the monitoring of low bearing components. For the second highway bridge of Wuhu Yangtze river, only 59 components are designed to be monitored their internal forces. Therefore, the bridge internal force monitoring system based on the ultimate bearing capacity ratio can decrease the number of monitored components and the cost of the whole monitoring system.
Reinforced concrete deep beams have useful applications in tall buildings and foundations. Over the past two decades, numerous design models for deep beams were suggested. However even the latest design manuals still offer little insight into the design of deep beams in particular when complexities exist in the beams like web openings. A method commonly suggested for the design of deep beams with openings is the strut-and-tie model which is primarily used to represent the actual load transfer mechanism in a structural concrete member under ultimate load. In the present study, the development of the strut-and-tie model is transformed to the topology optimization problem of continuum structures. During the optimization process, both the stress and displacement constraints are satisfied and the performance of progressive topologies is evaluated. The influences on the strut-and-tie model in relation to different size, location and number of openings, as well as different loading and support conditions in deep beams are examined in some detail. In all, eleven deep beams with web openings are optimized and compared in nine groups. The optimal strut-and-tie models achieved are also compared with published experimental crack patterns. Numerical results have shown to confirm the experimental observations and to efficiently represent the load transfer mechanism in concrete deep beams with openings under ultimate load.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.43
no.5
s.149
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pp.604-610
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2006
Common structural rules of JBP(Joint Bulker Project) and JTP(Joint Tanker Project), which will come into effect in 2006, invoke the necessity of the ultimate limit state(ULS) design for ship structures. Even though the many applications of ULS analysis have been performed for ship structures, there have few studies carried out for deck machineries and their supporting structures. Recently four major Korean shipbuilders(DSME, HHI, HHIC, SHI) jointly developed and proposed a new design standards for mooring fittings and also proposed the SWL (Safety Working Load) obtained based on the first yield criterion. In this study, various ultimate strength analyses were performed for bollards and their foundation structures whose yield strengths were quantified by the research consortium. Prior to performing the ultimate strength analyses, the numerical calculation method was substantiated with the test results provided in the joint work report. Based upon the results of this study, it can be concluded that the reinforcements to increase the yield strength are not always resulted in the enhancement of the ultimate strength. Furthermore, the additional production costs for the reinforcements can not be rewarded by the ultimate strength. Therefore, another alternative arrangements should be developed in the view point of ultimate strength.
In Europe and the United States, the use of limit states design has almost been established for pile foundation design. According to the global trend, the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs has established the basic design criteria of the bridge under the limit state design method. However, it is difficult to reflect on the design right now because of lack of research on resistance coefficient of the pile method and ground condition. In this study, to obtain the resistance coefficient of PHC bored pile which is widely used in Korea, the bearing capacity calculated by the LH design standard and the bridge design standard method, the static load test(21 times) and the dynamic load test(EOID 21 times, Restrike 21) The reliability analysis was performed on the results. The analysis of the resistance coefficient of PHC bored pile by loading test was analyzed by adding more than two times data. As a result, the resistance coefficient obtained from the static load test(ultimate bearing capacity) was 0.64 ~ 0.83 according to the design formula and the target reliability index, and the resistance coefficient obtained from the dynamic load test(ultimate bearing capacity) was 0.42~0.55. Respectively. The resistance coefficient obtained from the modified bearing capacity of dynamic load test(EOID's ultimate end bearing capacity + restrike's ultimate skin bearing capacity) was 0.55~0.71, which was reduced to about 14% when compared with the resistance coefficient obtained by the static load test(ultimate bearing capacity). As a result of the addition of the data, the resistivity coefficient was not changed significantly, even if the data were increased more than 2 times by the same value or 0.04 as the previous resistance coefficient. In conclusion, the overall resistance coefficient calculated by the static load test and dynamic load tests in this study is larger than the resistance coefficient of 0.3 suggested by the bridge design standard(2015).
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.55
no.2
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pp.161-168
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2018
This paper presents the design procedure of the suction bucket used to support a subsea manifold. The soil-suction bucket interaction numerical analysis technique was verified by comparing the present results with a reference data. In order to simulate the soil-bucket interaction analyses of a subsea manifold structure, various material data such as undrained shear strength, elastic modulus, and poisson ratio of soft clay in Gulf of Mexico were collected from reference survey. We proposed vertical and horizontal design loads based on system weights and current-induced drag forces. Under the assumption that diameter of the suction bucket was 3.0 m considering real dimension of the subsea manifold frame structures, aspect ratio was decided to be 3.0 based on reference survey. The ultimate bearing load components were determined using tangent intersection method. It was proved that the two design load components were less than ultimate bearing loads.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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