• Steel and Composite Structures
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• 제12권5호
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• pp.427-444
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• 2012

This paper presented a new aerial platform-AERORail for rail transport and its structure evolution based on the elastic stiffness of cable; through the analysis on the cable properties when the cable supported a small service load with high-tensile force, summarized the theoretical basis of the AERORail structure and the corresponding simplified analysis model. There were 60 groups of experiments for a single naked cable model under different tensile forces and different services loads, and 48 groups of experiments for the cable with rail combined structure model. The experimental results of deflection characteristics were compared with the theoretical values for these two types of structures under the same conditions. It proved that the results almost met the classical cable theory. The reason is that a small deflection was required when this structure was applied. After the tension increments tests with moving load, it is verified that the relationships between the structure stiffness and tension force and service load are simple. Before further research and applications are made, these results are necessary for the determination of the reasonable and economic tensile force, allowable service load for the special span length for this new platform.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.361-367
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• 2011

케이블구조의 기하학적 비선형해석을 위한 탄성포물선 케이블요소를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 요약한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 공칭장력식을 정의한다. 탄성포물선 케이블요소의 수치적인 정확성을 확인하기 위하여, 경사진 케이블을 한 개의 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소로 각각 모델링하여 매개변수 해석을 수행하고 비교, 분석한 결과를 제시한다. 제시된 탄성포물선요소는 충분한 정확도를 가지고 케이블지지 구조물의 초기치해석 및 기하비선형해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권5호
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• pp.545-558
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• 2020

A design method of a Multiple Tuned Mass Damper (MTMD) system is presented for wind induced vibration control of a cable-supported roof structure. Modal contribution analysis is carried out to determine the dominating modes of the structure for the MTMD design. Two MTMD systems are developed for two most dominating modes. Each MTMD system is composed of multiple TMDs with small masses spread at multiple locations with large responses in the corresponding mode. Frequencies of TMDs are distributed uniformly within a range around the dominating frequencies of the roof structure to enhance the robustness of the MTMD system against uncertainties of structural frequencies. Parameter optimizations are carried out by minimizing objective functions regarding the structural responses, TMD strokes, robustness and mass cost. Two optimization approaches are used: Single Objective Approach (SOA) using Sequential Quadratic Programming (SQP) with multi-start method and Multi-Objective Approach (MOA) using Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II). The computation efficiency of the MOA is found to be superior to the SOA with consistent optimization results. A Pareto optimal front is obtained regarding the control performance and the total weight of the TMDs, from which several specific design options are proposed. The final design may be selected based on the Pareto optimal front and other engineering factors.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권4호
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• pp.399-408
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• 2018

Cable supported structures have been widely used in civil engineering. Cable tension estimation has great importance in cable supported structures' analysis, ranging from design to construction and from inspection to maintenance. Even though the Bernoulli-Euler beam element is commonly used in the traditional finite element method for calculation of frequency and cable tension estimation, many elements must be meshed to achieve accurate results, leading to expensive computation. To improve the accuracy and efficiency, a dynamic finite element method for estimation of cable tension is proposed. In this method, following the dynamic stiffness matrix method, frequency-dependent shape functions are adopted to derive the stiffness and mass matrices of an exact beam element that can be used for natural frequency calculation and cable tension estimation. An iterative algorithm is used for the exact beam element to determine both the exact natural frequencies and the cable tension. Illustrative examples show that, compared with the cable tension estimation method using the conventional beam element, the proposed method has a distinct advantage regarding the accuracy and the computational time.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.99-105
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• 2004

연성 구조시스템은 연성재를 주 구조부재로 하여 전체 구조체계가 하중의 변화에 따라 형태가 변화할 수 있는 구조시스템이다. 이 시스템들을 힘의 전달방식을 달리하는 구조의 구성방식에 따라 분류하고, 구성방식을 파악하기 용이한 연성구조시스템의 용어를 채택하였다. 따라서 연성구조시스템은 연성선재와 연성면재의 구성에 따라 분류되었는데, 연성선재구조물에 일방향케이블구조, 격자형 케이블구조, 방사형 케이블구조, 연성면재의 구조물에 공기막구조 현수막구조, 선재와 면재의 하이브리드 구조물에 달림형하이브리드 막구조, 들림형 하이브리드 막구조로 분류체계와 용어를 결정하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제21권4호
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• pp.375-392
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• 2005

Cable supported structures offer an elegant and economical solution for bridging over long spans with resultant low material content and ease of construction. In this paper, a model of shallow cable supported footbridge with reverse profiled pre-tensioned cables is treated and its load deformation characteristics under different quasi-static loads are investigated. Effects of important parameters such as cable sag and pre-tension are also studied. Numerical results performed on a 3D model show that structural stiffness of this bridge (model) depends not only on the cable sag and cross sectional areas of the cables, but also on the pre-tension in the reverse profiled cables. The tension in the top supporting cables can be adjusted to a high level by the pre-tension in the reverse profiled bottom cables, with the total horizontal force in the bridge structure remaining reasonably constant. It is also evident that pre-tensioned horizontally profiled cables can greatly increase the lateral horizontal stiffness and suppress the lateral horizontal deflection induced by eccentric vertical loads.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권2호
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• pp.337-362
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• 2015

This paper presents a feasibility study on structural damage alarming and localization of long-span cable-supported bridges using multi-novelty indices formulated by monitoring-derived modal parameters. The proposed method which requires neither structural model nor damage model is applicable to structures of arbitrary complexity. With the intention to enhance the tolerance to measurement noise/uncertainty and the sensitivity to structural damage, an improved novelty index is formulated in terms of auto-associative neural networks (ANNs) where the output vector is designated to differ from the input vector while the training of the ANNs needs only the measured modal properties of the intact structure under in-service conditions. After validating the enhanced capability of the improved novelty index for structural damage alarming over the commonly configured novelty index, the performance of the improved novelty index for damage occurrence detection of large-scale bridges is examined through numerical simulation studies of the suspension Tsing Ma Bridge (TMB) and the cable-stayed Ting Kau Bridge (TKB) incurred with different types of structural damage. Then the improved novelty index is extended to formulate multi-novelty indices in terms of the measured modal frequencies and incomplete modeshape components for damage region identification. The capability of the formulated multi-novelty indices for damage region identification is also examined through numerical simulations of the TMB and TKB.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.37-42
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• 2008

구조물에서 케이블 부재는 압축이나 휨이 없이 인장력에 의해서 하중을 전달하는 시스템이다. 케이블 시스템은 대공간 구조의 지붕, 공기 지지구조, 프리스트레스 막구조, 케이블 네트워크 구조, 현수구조, 가이드 타워, 해양 프래트폼, 현수교 등의 구조물에 널리 사용되어 왔다. 케이블 부재는 부재 단부에 소켓, 스웨이징, 스프라이스 슬리브, 클립, 웨지, 루프 스프라이스 등에 의해서 하중을 전달 할 수 있다. 본 연구에서는 케이블 연결 소켓의 인장강도에 대한 실험을 수행하고자 한다. 실험결과에서 대부분의 시험체가 케이블이 파단하중에 도달하기 전에 소켓의 연결부에서 파단이 일어났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.117-125
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• 2001

본 논문에서는 케이블 지지구조물의 비선형 정적해석과 동적해석에 사용할 수 있는 개선된 유한요소가 제시되었다. 케이블의 모델화를 위해 등가탄성계수를 사용하고 처짐곡선을 현수선함수로 가정한 케이블요소가 제안되었다. 프레임 부재에 사용되는 안정함수는 수치적으로 안정한 해를 얻기 위하여 수정되었다. 본 논문에서 제안한 요소의 유용성과 효율성을 검토하기 위하여 다양한 검증문제에 대한 수치해석이 수행되었다. 해석결과 본 논문에서 제시한 유한요소는 케이블 지지구조물의 모델화에 매우 유용하고 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.33-47
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• 1992

본 논문에서는 케이블로 지지된 프리스트레스트 콘크리트(PC) 뼈대의 시공중의 각 단계를 고려하고 콘크리트와 PC 강재, 케이블 재료의 시간의존적 특성 및 재료의 비선형성과 케이블의 색 및 구조물의 처짐에 의한 기하학적 비선형성도 고려하는 해석방법을 제시했다. 구조물의 비선형거동을 해석하기 위한 운동방정식은 Updated Lagrangian 방식을 이용하여 유도하고 시간의존적인 거동올 해석하기 위해서 시간영역을 시간단계로 나누어 순차적으로 적분했다. 시공중의 각 단계를 표현하기 위해 계속적인 구조계의 변화를 고려했다. 본 논문에서 제시한 해석방법에 근거하여 컴퓨터 프로그램 CFRAME을 개발하고 예제들을 통하여 해석방법의 정당성을 보였다.