• Smart Structures and Systems
• /
• 제24권1호
• /
• pp.53-65
• /
• 2019

Misaligned wind-wave and seismic loading render offshore wind turbines suffering from excessive bi-directional vibration. However, most of existing research in this field focused on unidirectional vibration mitigation, which is insufficient for research and real application. Based on the authors' previous work (Sun and Jahangiri 2018), the present study uses a three dimensional pendulum tuned mass damper (3d-PTMD) to mitigate the nacelle structural response in the fore-aft and side-side directions under wind, wave and near-fault ground motions. An analytical model of the offshore wind turbine coupled with the 3d-PTMD is established wherein the interaction between the blades and the tower is modelled. Aerodynamic loading is computed using the Blade Element Momentum (BEM) method where the Prandtl's tip loss factor and the Glauert correction are considered. Wave loading is computed using Morison equation in collaboration with the strip theory. Performance of the 3d-PTMD is examined on a National Renewable Energy Lab (NREL) monopile 5 MW baseline wind turbine under misaligned wind-wave and near-fault ground motions. The robustness of the mitigation performance of the 3d-PTMD under system variations is studied. Dual linear TMDs are used for comparison. Research results show that the 3d-PTMD responds more rapidly and provides better mitigation of the bi-directional response caused by misaligned wind, wave and near-fault ground motions. Under system variations, the 3d-PTMD is found to be more robust than the dual linear TMDs to overcome the detuning effect. Moreover, the 3d-PTMD with a mass ratio of 2% can mitigate the short-term fatigue damage of the offshore wind turbine tower by up to 90%.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2C호
• /
• pp.41-49
• /
• 2009

구조물의 대형화와 재료비의 증가로 인해 다수의 기성말뚝을 대체할 수 있는 대형 현장타설말뚝의 사용이 증가하고 있다. 특히, 지하연속벽공법이 적용된 현장의 기초시공에 따른 시공성 및 경제성을 향상시키거나 토사층이 깊게 분포한 경우 공벽의 안정성을 확보하기 위한 기초형식으로 바렛말뚝의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국내 4개 현장을 대상으로 바렛말뚝을 시공하고 양방향 재하시험을 실시하여 말뚝의 지지력 및 침하특성을 고찰하였다. 또한 하중전이분석을 통하여 주면마찰력의 평가를 위한 ${\beta}$값을 분석하여 비교 평가하였고 3차원 유한요소해석을 통하여 양방향재하시험에 따른 경계면 효과와 하중-침하특성을 살펴보았다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.135-143
• /
• 2004

해상교량건설 현장의 육상구간에서 예기치 않게 발견된 단층파쇄대에 시공된 대구경 현장타설말뚝의 선단지지력을 확인하기 위하여 양방향 선단재하시험을 실시하였다. 본 연구의 목적은 단층파쇄대에 시공된 대구경 현장타설말뚝에 재하시험을 실시하여 단층파쇄대에서의 선단지지력을 확인하고, 그 후 말뚝 선단 하부지반에 보강 그라우팅을 실시하여 선단보강에 의한 선단지지력 증가효과를 확인하는 것이다. 선단보강 그라우팅 후 선단지지력은 2배 이상 증가하였으며 보강전 보다 선단의 침하량이 현저하게 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제29권3호
• /
• pp.237-248
• /
• 2017

각종 사고 및 테러로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 발생함에 따라 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있으나, 실제 극한하중에 대한 구조물의 방호 설계가 반영되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 원전격납구조물, 가스탱크 등과 같은 주요 시설물에 적용되고 있는 2방향 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물에 대한 폭발, 그리고 폭발로 인한 2차적으로 발생 가능한 화재에 대한 연구가 미흡함에 따라 복합손상 시나리오에 대한 구조물의 검토가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 폭발 후 화재하중 복합손상을 분석하기 위하여 $1,400mm{\times}1,000mm{\times}300mm$의 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트를 제작하여, 폭발하중은 ANFO 25 kg의 장약량을 1.0 m 이격거리로 실험을 구성하고, 화재하중은 5분 이내에 $1,200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재시나리오를 적용하여 극한저항성능을 검토하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• Computers and Concrete
• /
• 제29권 6호
• /
• pp.419-432
• /
• 2022

This article deals with the vibrational response of a nanobeam made of bi-directional FG materials which is modeled via nonlocal strain gradient theory along with HSDT. Also, the nanobeam is placed on a Winkler-Pasternak foundation and is under axial mechanical loading. By using the variational energy method, the formulation and end conditions are obtained. Then, DSC-IM, as the numerical solution procedure is employed to extract the results. The material properties of the nanobeam are FG which varies in two directions with in exponential manner. The results from DDN are verified by using other papers. Lastly, a thorough parametric investigation is presented to investigated the effect of different parameters.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.39-53
• /
• 2019

현장에서의 양방향재하시험은 극한지지력을 판단할 수 있는 하중재하 단계까지의 재하시험이 실시되지 않기 때문에 항복하중 및 극한하중을 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다. 그리고 정적압축재하시험과 달리 주면과 선단이 분리되어 하중이 전이되고, 주면부의 하중재하 방향이 반대이기 때문에 실제 말뚝의 거동과 다른 결과를 나타낼 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝인 바렛말뚝의 현장 양방향재하시험 결과로부터 3차원 유한요소해석을 실시하고, 재산정된 설계정수를 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석에 적용하여 수치해석을 실시하였으며, 그 결과로부터 현장타설말뚝의 실제 거동을 추정하는 방법을 제안하였다. 먼저, 현장타설말뚝의 현장 양방향재하시험 결과를 이용하여, 상 하향으로의 하중재하에 따른 하중-변위 분석을 실시하였다. 그리고 양방향재하시험을 3차원 유한요소해석을 통해 모사하고 역해석을 실시하여 재산정된 설계정수들을 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석에 적용하였으며, 이 결과로부터 양방향재하시험을 통한 정적압축재하시험의 거동을 분석하였다. 양방향재하시험을 통한 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석 결과를 {정적압축재하시험과 양방향재하시험의 지지력 비(y)} ~ {기준침하량과 말뚝주면장 비(x)}의 관계식으로 나타내었고, 10.0mm, 15.0 mm, 25.4mm일 때의 기준침하량에 따라 각각 구분하여 제안하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
• /
• pp.884-890
• /
• 2009

The bi-directional pile load test with variable end plate overcomes the shortcoming of the Osterberg cell test. It is possible that the ultimate bearing capacity of the bi-direction can be known by using the loading of the end plate and two step procedures. The first step is to confirming end bearing capacity with variable end plate and the second step is similar to the conventional O-cell test. In the study, To calculate ultimate capacity of bi-directional load test using model with the pile with variable end plate O-cell, operated with end plate of 3 type on sand layer according to the relative density, loose, medium and dense conditions.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.11-19
• /
• 2006

1990년대 이후로 양방향 재하시험(Bi-directional pile load test)은 기존 재하시험 방법에 대한 장점으로 인해 최근 여러 나라에서 그 사용이 증가하고 있다. 그러나 양방향재하시험은 두부재하시험과 상이한 재하기구를 따르므로 실제 구조물의 거동, 특히 말뚝 두부에서의 하중-변위 거동에 있어 실제와 다른 결과를 줄 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 동일한 형상과 지반조건을 갖는 두 본의 말뚝에 대해 한 본은 두부재하 방식으로, 한 본은 선단부 양방향 재하방식으로 정재하시험을 수행하였으며, 이 때 말뚝 깊이별로 변형률계를 부착하여 말뚝의 하중-전이 기구를 분석하였다. 변형률계 분석으로 구한 말뚝의 깊이별 하중 전이 함수의 모양은 시험방법에 따른 큰 차이를 보이지 않았으나, 양방향 재하시험을 이용하여 기존의 방법으로 추정한 말뚝두부 변위는 두부재하시험으로 구한 변위에 비해 사용하중하에서 1/2 미만인 것으로 나타났다. 양방향 재하시험 결과를 이용하여 보다 정확한 하중-변위곡선을 예측하기 위해 말뚝의 탄성압축량을 고려하는 간단한 방법을 제안하였다. 또한 양방향 재하시험시 변형률계 계측자료를 이용하여 두부재하시험 곡선과 거의 동일한 하중-변위 곡선을 예측할 수 있었다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제51권6호
• /
• pp.601-617
• /
• 2024

This work aims to explore the static behaviour of a tapered functionally graded porous plate (FGPP) with even and uneven porosity distributions resting on two parametric elastic foundations. The plate under investigation is subjected to bi-sinusoidal loading and the edges of the plate are exposed to different combinations of edge restrictions. In order to examin the static behaviour, bending factors (BF) related to bending and normal stresses have been evaluated using classical plate theory. To achieve this, the governing equations have been derived employing the energy concept. And to solve it, the Rayleigh-Ritz method with an algebraic function has been utilised; it is simple, precise, and computationally intensive. After convergence and validation analyses, new findings are made available. The BF of the plate have been exhaustively examined to explain the influence of aspect ratios, material property index, porosity factor, taper factor, and Winkler and Pasternak stiffness. It is observed that the BF of an elastically supported FGPP are influenced by the index of material propery and the aspect ratio. Findings also indicate that the impact of porosity is more when it is spread evenly, as opposed to when it is unevenly distributed. Further, the deformed plate's structure is significantly influenced by the different thickness variations. Examination of bending characteristics of FGPP having different new cases of thickness variations with different types of porosity distribution under fifteen different mixed edge constraints is the prime novality of this work. Results presented are reliable enough to be taken into account for future studies.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제28권6호
• /
• pp.673-683
• /
• 2016

최근 전 세계적으로 발생하고 있는 각종 사고 및 테러공격 등으로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 특히, 2001년 미국 세계무역센터와 펜타곤에 발생한 9.11 테러사건 이후 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있다. 또한, 2011년 일본 후쿠시마 원전사고로 인한 원전 격납건물 손상 시 발생할 수 있는 물리적, 환경적 위험성에 대한 사회적 불안감이 날로 커짐에 따라 원전격납건물, 가스탱크 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널 부재의 폭발저항성능을 분석하기 위하여 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PSC), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSRC) 시편을 제작하였다. 폭발하중은 ANFO 55 lbs 의 장약량을 1.0 m 이격거리로 적용하였으며, 측정하고자 하는 데이터는 초기 압력폭발하중 뿐 아니라, 반사압력, 충격량, 중앙부의 처짐, 가속도, 철근 및 콘크리트, 텐던의 변형률을 측정하여 분석하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.