• Structural Engineering and Mechanics
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• 제29권5호
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• pp.567-579
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• 2008

To gain understanding of the applicability of CFRP cables in super long-span cable-stayed bridges, by taking a 1400 m cable-stayed bridge as example, mechanics performance including the static behavior under service load, dynamic behavior, wind stability and seismic behavior of the bridge using either steel or CFRP cables are investigated numerically and compared. The results show that viewed from the aspect of mechanics performance, the use of CFRP cables in super long-span cable-stayed bridges is feasible, and the cross-sectional areas of CFRP cables should be determined by the principle of equivalent axial stiffness.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.327-336
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• 2012

본 논문은 완성계 강사장교의 기하학적 특성이 극한 거동에 미치는 영향을 분석한다. 사장교는 구조형식의 특성에 따라 매우 효율적인 구조체로 알려져 있지만, 이러한 구조 특성에 따라 구조물의 극한 거동에 영향을 미치는 다양한 비선형성과 함께 복잡한 구조거동을 보인다. 본 연구에서는 거더 및 주탑의 단면 크기, 케이블 배치 형식 및 케이블 단면적 변화에 따른 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 선행연구를 통해 도출된 극한거동에 지배적인 활하중에 대해 각 인자의 변화에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 활하중에 대한 완성계 사장교의 합리적인 해석을 위해 초기형상해석-활하중해석을 거치는 2단계 해석법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석에 고려된 사장교 모델은 총 920.0 m의 지간장을 갖는 강사장교이고 케이블 배치각도에 따른 거동분석을 위해 방사형 사장교와 팬 형 사장교 모델을 이용하였다. 본 해석 연구를 통해 각 기하학적 특성 인자 변화에 따른 완성계 강사장교의 극한거동 변화 특성을 도출하였다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제55권3호
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• pp.115-118
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• 2006

In the steel industry, a steel melting electric arc furnace is used to produce both carbon and alloy steels. Steel scrap which is charged into the furnace is heated by means of electric arc between graphite electrodes and the scrap. In this melting process, current is supplied to the furnace through HCC(high current cable) which connect the furnace and transformer. Four HCCs are assigned to each phase in our system to divide the current. Since a sudden cable breaking result in the shutdown of melting process, an aging detection of HCC is very important for both an improvement of productivity and cost reduction. In this paper, the aging of the HCC is estimated by using the current ratio between four HCCs.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제27권4호
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• pp.477-499
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• 2007

The main purpose of this paper is to investigate the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges with design variables and compare the validity and applicability of computational methods for evaluating ultimate load capacity of cable-stayed bridges. The methods considered in this paper are elastic buckling analysis, inelastic buckling analysis and nonlinear elasto-plastic analysis. Elastic buckling analysis uses a numerical eigenvalue calculation without considering geometric nonlinearities of cable-stayed bridges and the inelastic material behavior of main components. Inelastic buckling analysis uses an iterative eigenvalue calculation to consider inelastic material behavior, but cannot consider geometric nonlinearities of cable-stayed bridges. The tangent modulus concept with the column strength curve prescribed in AASHTO LRFD is used to consider inelastic buckling behavior. Detailed procedures of inelastic buckling analysis are presented and corresponding computer codes were developed. In contrast, nonlinear elasto-plastic analysis uses an incremental-iterative method and can consider both geometric nonlinearities and inelastic material behavior of a cable-stayed bridge. Proprietary software ABAQUS are used and user-subroutines are newly written to update equivalent modulus of cables to consider geometric nonlinearity due to cable sags at each increment step. Ultimate load capacities with the three analyses are evaluated for numerical models of cable-stayed bridges that have center spans of 600 m, 900 m and 1200 m with different girder depths and live load cases. The results show that inelastic buckling analysis is an effective approximation method, as a simple and fast alternative, to obtain ultimate load capacity of long span cable-stayed bridges, whereas elastic buckling analysis greatly overestimates the overall stability of cable-stayed bridges.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.515-526
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• 2007

본 연구에서는 시공간의 구조안전도 확보와 교량붕괴를 방지하기 위해 FCM과 FSM공법으로 가설되는 강-콘크리트 복합사장교의 안전도평가 모형을 제안하였다. 구조물의 저항과 하중효과에 내제된 각종 불확실성을 합리적으로 고려하는 구조신뢰성이론에 의해 강합성거더와 콘크리트거더가 연결된 강-콘크리트 복합사장교의 저항과 하중의 분포특성을 정의하고 가설중 영구구조물과 가설구조물의 강도한계상태방정식을 제안하였다. 케이블, 주탑, 거더, 강-콘크리트 접합부 및 가설벤트의 신뢰성해석을 위해 AFOSM 알고리즘과 MCS 기법을 사용하였다. 또한, 가설단계별 구조시스템에 따라 요소신뢰성해석을 수행하였다. 제안된 평가모형의 타당성과 실용성을 검증하기 위하여 제시된 방법을 실제 교량에 적용하였다. 유사한 교량의 안전도 관리를 위한 중점 항목을 정의하기 위해서 주요 인자에 대한 민감도 분석이 수행되었다. 본 연구를 통해, 제안된 모형은 FCM과 FSM으로 가설되는 강-콘크리트 복합사장교의 시공간 안전도 평가를 위한 합리적이고 실용적인 방법으로 적용될 수 있을 것으로 판단되었다.

• Wind and Structures
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• 제18권1호
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• pp.83-101
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• 2014

Lamps installed on stay cables of cable-stayed bridges may alter the configuration of circular cross section of the cables and therefore result in aerodynamically unstable cable vibrations. The background of this study is a preliminary design of lamp installation on the cable-stayed He-dong Bridge in Guangzhou, China. Force measurements and dynamic response measurements wind tunnel tests were carried out to validate the possibility of cable galloping vibrations. It is observed that galloping will occur and the critical wind velocity is far less than the design wind velocity at Guangzhou City stipulated in Chinese Code. Numerical simulations utilizing software ANSYS CFX were subsequently performed and almost the same results as the wind tunnel tests were obtained. Moreover, the pressure and velocity contours around cable-lamp model obtained from numerical simulations indicated that the upstream steel wire in the preliminary design is the key factor for the onset of the galloping vibrations. A modification for the preliminary design of lamp installation, which suggests to remove the two parallel steel wires, is proposed, and it effectiveness is validated in further wind tunnel tests.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권6호
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• pp.557-572
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• 2012

This paper focuses on the vibration control of long-span reticulated steel structures under multi-dimensional earthquake excitation. The control system and strategy are constructed based on Magneto-Rheological (MR) dampers. The LQR and Hrovat controlling algorithm is adopted to determine optimal MR damping force, while the modified Bingham model (MBM) and inverse neural network (INN) is proposed to solve the real-time controlling current. Three typical long-span reticulated structural systems are detailedly analyzed, including the double-layer cylindrical reticulated shell, single-layer spherical reticulated shell, and cable suspended arch-truss structure. Results show that the proposed control strategy can reduce the displacement and acceleration effectively for three typical structural systems. The displacement control effect under the earthquake excitation with different PGA is similar, while for the cable suspended arch-truss, the acceleration control effect increase distinctly with the earthquake excitation intensity. Moreover, for the cable suspended arch-truss, the strand stress variation can also be effectively reduced by the MR dampers, which is very important for this kind of structure to ensure that the cable would not be destroyed or relaxed.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권1호
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• pp.60-67
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• 2014

본 연구에서는 사장교의 핵심부재인 케이블 점검을 위한 자동화 검사 시스템을 개발하였다. 강자성체로 이뤄진 연속체 구조물인 케이블의 내외부 검사에 적합한 비파괴검사법으로는 선행연구를 통해 검증된 누설자속탐상법이 적용되었고, 홀센서와 영구자석을 이용하여 다채널의 누설자속 측정용 자기센서헤드를 제작하였다. 또한 케이블 검사의 자동화로 접근성을 높이기 위해 사장교 케이블을 따라 이동할 수 있는 바퀴굴림 방식의 케이블 등반 로봇을 설계 및 제작하였고, 로봇을 다양한 디바이스에서 모니터링 및 제어하기 위한 컨트롤 프로그램을 제작하였다. WLAN 방식의 무선통신기술을 적용하여 원격으로 계측 데이터 전송 및 로봇제어를 가능하게 하였다. 최종적으로 본 연구를 통해 개발된 세부 기술들이 연동된 누설자속탐상법 기반 케이블 이동형 진단 시스템을 이용하여 실제 운용중인 서해대교의 케이블을 대상으로 현장 시험을 수행함으로써 본 시스템의 현장 적용성을 검증해보았다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권2호
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• pp.197-222
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• 2006

In this paper, the non-linear time-dependent closed-form, discrete and combined solutions for the post-elastic response of a geometrically and physically non-linear suspended cable to a uniformly distributed load considering the creep effects, are presented. The time-dependent closed-form method for the particularly straightforward determination of a vertical uniformly distributed load applied over the entire span of a cable and the accompanying deflection at time t corresponding to the elastic limit and/or to the elastic region, post-elastic and failure range of a suspended cable is described. The actual stress-strain properties of steel cables as well as creep of cables and their rheological characteristics are considered. In this solution, applying the Irvine's theory, the direct use of experimental data, such as the actual stress-strain and strain-time properties of high-strength steel cables, is implemented. The results obtained by the closed-form solution, i.e., a load corresponding to the elastic limit, post-elastic and failure range at time t, enable the direct use in the discrete non-linear time-dependent post-elastic analysis of a suspended cable. This initial value of load is necessary for the non-linear time-dependent elastic and post-elastic discrete analysis, concerning incremental and iterative solution strategies with tangent modulus concept. At each time step, the suspended cable is analyzed under the applied load and imposed deformations originated due to creep. This combined time-dependent approach, based on the closed-form solution and on the FEM, allows a prediction of the required load that occurs in the post-elastic region. The application of the described methods and derived equations is illustrated by numerical examples.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.287-292
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• 2012

본 연구에서는 다채널 자속누설 센서를 이용하여 강케이블의 국부손상을 검색하였다. 먼저 자속누설 기법을 고정된 케이블 구조물에 적용하기 위해 프로토타입의 8채널 자속누설 센서헤드를 제작하였고, 국부손상이 발생한 케이블을 구현하기 위하여 PVC 파이프에 강케이블을 채워 강케이블 다발 시편을 제작하였고, 케이블 시편 외부 및 내부에 다양한 크기 및 방향을 가지는 국부손상을 단계적으로 발생시켰다. 이와 같이 제작된 강케이블 시편을 대상으로 각 손상단계에서 자속누설 센서헤드를 이용하여 자속신호를 스캔하고 출력전압으로 표현하였다. 이어서 일반극치분포를 이용해 손상유무를 판단할 수 있는 기준이 되어줄 임계값을 설정하였고, 이를 각 채널에서 계측된 자속신호와 비교하여 객관적인 손상판단을 수행하였다. 또한 케이블 모니터링에 있어 가장 중요한 정보인 손상의 길이방향 위치를 효과적으로 검색하기 위해 모든 채널의 자속값을 합하여 총합값의 형태로 임계값과 함께 나타내었다. 최종적으로 임계값을 초과한 부분의 길이방향 및 원주방향 위치를 실제 손상과 비교함으로써 본 기법의 국부손상 검색 가능성을 살펴보았다.