The successful application of the component-based approach - widely used to model structural joints - requires knowledge of the mechanical properties of the constitutive joint components, including an appropriate assembly procedure to derive the joint properties. This paper presents a component-method model for a structural joint component that is located in the tension zone of blind-bolted connections to concrete-filled tubular steel profiles. The model relates to the response of blind-bolts with headed anchors under monotonic loading, and the blind-bolt is termed the "Extended Hollo-bolt". Experimental data is used to develop the model, with the data being collected in a manner such that constitutive models were characterised for the principal elements which contribute to the global deformability of the connector. The model, based on a system of spring elements, incorporates pre-load and deformation from various parts of the blind-bolt: (i) the internal bolt elongation; (ii) the connector's expanding sleeves element; and (iii) the connector's mechanical anchorage element. The characteristics of these elements are determined on the basis of piecewise functions, accounting for basic geometrical and mechanical properties such as the strength of the concrete applied to the tube, the connection clamping length, and the size and class of the blind-bolt's internal bolt. An assembly process is then detailed to establish the model for the elastic and inelastic behaviour of the component. Comparisons of model predictions with experimental data show that the proposed model can predict with sufficient accuracy the response of the component. The model furthers the development of a full and detailed design method for an original connection technology.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.25
no.4
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pp.339-346
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2012
In this paper, equivalent models for active control devices are proposed so that building structures with such devices are analyzed using commercial structural analysis programs for the assessment of the structural members under active vibration control. Equivalent link models represent active control device with a virtual linear spring and dashpot, and equivalent force models are control force history acting at the installation point in structural models. Active controllers are designed based on the reduced-order models for a vertical cantilever model and a high-rise building model and corresponding equivalent models are determined from control gain matrices. Based on acceleration, displacement and member force responses, the effectiveness of the equivalent models is verified. As a result, proposed equivalent models, of which equivalent link model showed better performance, appear to enable detailed investigation of structural behavior to the extent of member force level.
Generally the connection of members is defined as hinge or rigid. But, real joints on structure have to be considered semi-rigid connections because this permits relative rotation for members on joints. The purpose of this study is to derive a generalized tangential stiffness matrix of frames with semi-rigid connections and to develop a buckling analysis program. For the exact stiffness matrix, an accurate displacement field is introduced using an equilibrium equation for beam-columns under the bending and axial forces. Also, stability functions that consider sway deformation and force-displacement relations with rotational spring on ends were defined. In order to illustrate the accuracy of this study and the characteristics of semi-rigid for system buckling load, samples of angle-, portal- and 3-story frames with semi-rigid connections are presented, where the proposed approach is found to be in excellent agreement with other research results. Meanwhile, the application of codes such as Eurocode 3 and LRFD led to significant inaccuracies.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.8
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pp.3726-3734
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2012
This study evaluated the behavior of pollutants based on the seasonal change by selecting the branch river's factors that influence the outflow of pollutants in Soyang lake basin. The analysis method was the factor analysis that classified the factors of the drainage area influencing the outflow of pollutants, and evaluated selected representative factors. As a result of the study, SS and T-P factors should be classified as similar factors to the storm water runoff, and the improvement of water must be strived through managing source of pollution at the time of no rain. Second, as the result of the influence from the factors, spring and winter seasons usually exert 36% influence and summer and fall exert over 90% significant influence that the improvement of water through managing source of water seems possible. At last, the prediction about delivery pollution load considering the outflow characteristic of pollutants at the drainage area based on seasonal change by regarding selected factors as independent variables is possible.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.1
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pp.44-50
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2017
Vehicle Holding Device(VHD) has a role that holding the launch vehicle on its launch pad until the engine therust reaches a steady condition. The analytical study of shape parameters and dynamic characteristics of hydraulic cylinders is carried out. The contraction of cylinder is considered as the major factor of releasing mechanism. Through the analysis, the decreasing of cylinder slit size and increasing initial charging pressure increase the contraction force. Through the transient analysis, cylinder load, displacement and inner pressure distribution are confirmed. The cylinder contraction force is converged to the cylinder external force when the cylinder starts to move. Also, the pressure distribution in the hydraulic cylinder is constant.
This study deals with the reliability analysis approach of the temporary structure that can consider the uncertainty in rotational stiffness at the joints of the members, for which the semi-rigid connections are modelled as rotational spring and its coefficient is treated as a random variable following uniform distribution. In addition, this study introduces a computational procedure of the effective length coefficient for more accurate buckling load according to connection conditions of the supporting members attached to the joint. From the results of this study, it can be seen that the failure probability of the joint-hinge model (Case 1) presented in the design standard is higher than that of the practical model (Case 5) considering the rotational stiffness at the joints. This implies that the design standard leads to a conservative design of the temporary structure. The results also confirmed that the failure probability of the vertical member, i.e., the most critical member, can be further reduced when the base connection is provided with a fixed end. The comparative results between FORM, SORM and MCS further demonstrated that FORM can have a high level of numerical efficiency while ensuring the accuracy of the solution, compared with SORM and MCS. Based on these results, the proposed approach can be used as an accurate and efficient reliability analysis method of the three dimensional temporary structure.
Recent years in Korea, some new developed buildings are only using electricity as power for heating, cooling, bathing and even cooking which means except electricity, there is no natural gas or other kinds of energy used in such kind of building. In vehicle industry area, scientists already invented electric vehicle as an environment friendly vehicle; after that, in architecture design and construction field, buildings only using electricity appeared; the curiosity of the environment impact of energy consumption by such kind of building lead me to do this research. In general, electricity is known as a clean energy resource reasoned by it is noncombustible energy resource; however, although there is no environmental pollution by using electricity, electricity generation procedure in power plant may cause huge amount of environment pollution; especially, electricity generation from combusting coal in power plant could emit enormous air pollutants to the air. In this research, the yearly amount of air pollution by energy using under traditional way in research target building that is using natural gas for heating, bathing and cooking and electricity for lighting, equipment and cooling is compared with yearly amount of air pollution by only using electricity as power in the building; result shows that building that only uses electricity emits much more air pollutants than uses electricity and natural gas together in the building. According to the amount of air pollutants comparison result between two different energy application types in the building, residential SOFC (Solid oxide fuel cell) is simulated to apply in this building for decreasing environment pollution of the building; furthermore, high load factor could lead high efficiency of SOFC, in the scenario of simulating applying SOFC in the building, SOFC is shared by two or three households in spring and autumn to increase efficiency of the SOFC. In sum, this research is trying to demonstrate electricity is a conditioned environment friendly energy resource; in the meanwhile, SOFC is simulated efficiently applying in the building only using electricity as power to decrease the large amount of air pollutants by energy using in the building. Energy consumption of the building is analyzed by calibrated commercial software Design Builder; the calibrated mathematical model of SOFC is referred from other researcher's study.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.64
no.2
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pp.27-35
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2022
Based on the current status of groundwater usage in the dry season through field surveys, this study tried to suggest countermeasures to reduce groundwater usage and to improve the water quality of baseflow from agricultural fields. For this purposes, basins with water curtain cultivation preceded were targeted where decreases of groundwater due to continuous use of groundwater in spring and winter annually observed. From monitoring groudwater usage of the study watershed, 130,058, 130,105 m3/day of water was pumped in during the water curtain cultivation period (October-February) in the Shindun, Seokwon watershed respectively. And the pilot application of the smart automated sensor-based water curtain cultivation system (smart WC system) developed in this study to reduce groundwater consumption has been conducted. As a result, the efficiency of the smart WC system when threshold temperature is set as 6.3 ℃ was 21.1% compared to conventional cultivation and efficiency increased as threshold temperature gets lower. Lastly, in this study, culvert drainage and Bio-filters were installed and rainfall monitoring was performed 15 times in order to analyze the baseflow securement and pollutant loads behavior. As a result, the test-bed with culvert drainage and Bio-filter installed together generated 61.4% more baseflow (4.974 m3) than the test-bed with only culvert drainage was installed (3.056 m3). However, the total pollutant load of all water quality contents (BOD, COD, T-N, TOC) except for the SS and T-P was found to be greater in the culvert drain and Bio-filter installed than in the culvert drain test-bed.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.1
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pp.193-199
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2023
In this study, an analysis was conducted to analyze the structural stability of the piezoelectric power generation module and to determine the optimal burying hole interval for concrete, the installation site of the power generation module. A piezoelectric element refers to a functional ceramic having a piezoelectric direct effect that converts mechanical energy into electrical energy and a piezoelectric reverse effect. In the analysis of the piezoelectric power generation module, the load condition was applied with about 16 tons and a total of 10 wheels in consideration of the container trailer. The purpose was to evaluate the stability of major components of the piezoelectric power generation module through finite element analysis. In order to determine the optimal burying location of the concrete ground for burying the piezoelectric power generation module, the stability of the ground structure according to the distance of the holes was determined. As a result of the analysis, the maximum stress of the piezoelectric power generation module was generated in the support spring, showing a stress of about 276.7 MPa. It was found that the spacing of holes for embedding the piezoelectric power generation module should be set to a minimum of 100 mm or more.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.6D
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pp.895-904
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2008
CWR (Continuous Welded Rail) may be broken when a temperature drop below the neutral temperature changes in axial force, causing tensile fracture and rail gap, in winter. Rail-breaks may lead to the damage of the rail and wheel by dynamic load, and the reduction of running safety if not detected before the passage of a train. In this study, the track and train coupled model with open gap for dynamic interaction analysis, is proposed. Linear track and train systems is coupled by the nonlinear Herzian contact spring and the complete system matrices of total track-train system is constructed. And the interaction phenomenon considering open gap, was defined by assigning the irregularity functions between the two sides of a gap. Time history analysis, which have an iteration scheme such as $Newmark-{\beta}$ method based on Modified Newton-Raphson methods, was performed to solve the nonlinear equation. Finally, numerical studies are performed to assess the effect of various parameters of system, apply to various speeds, open gap size and the support stiffness of rail.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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