• Wind and Structures
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• 제10권4호
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• pp.347-366
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• 2007

Guyed masts subjected to turbulent winds exhibit complex vibrations featuring many vibration modes, each of which contributes to various structural responses in differing degrees. This dynamic behaviour is further complicated by nonlinear guy cable properties. While previous studies have indicated that conventional frequency domain methods can reliably reproduce load effects within the mast, the system linearization required to perform such an analysis makes it difficult to relate these results directly to corresponding guy forces. As a result, the estimation of peak load effects arising jointly from the structural action of the mast and guys, such as leg loads produced as a result of guy reactions and mast bending moments, is uncertain. A numerical study was therefore undertaken to study peak load effects in a 295 m tall guyed mast acted on by simulated turbulent wind. Responses calculated explicitly from nonlinear time domain finite element analyses were compared with approximate methods in the frequency domain for estimating peak values of selected responses, including guy tension, mast axial loads and mast leg loads. It was found that these peak dynamic load effects could be accurately estimated from frequency domain analysis results by employing simple, slightly conservative assumptions regarding the correlation of related effects.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.11-23
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• 1989

본 논문에서는 guyed tower의 mooring system에 관한 수치해석결과를 제시하였다. 가상일의 원리와 유한요소법을 사용하여 기본식을 유도하였으며 케이블의 기하학적 비선형성을 고려하였다. 유체의 항력과 관성력은 Morrison식을 사용하여 고려하였으며 비선형 운동방정식의 해는 Newton-Raphson방법과 Newmark-${\beta}$ 방법을 사용하여 구하였다. Tower와 mooring line의 부착점에서의 초기경사각, 인장력, clump weight를 집중하중으로 이상화 시키는 종래의 해석방법의 문제점도 아울러 고찰하였다. 수치해석 예를 통하여 본 논문에서의 해석방법의 정당성을 입증하였다.

• Wind and Structures
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• 제9권5호
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• pp.387-396
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• 2006

This paper presents the wind characteristics of Typhoon Dujuan as measured at a 50 m guyed mast in Hong Kong. The basic wind speed, wind direction and turbulent intensity are studied at two measurement levels of the structure. The power spectral density of the typhoon is compared with the von Karman prediction, and the coherence between wind speeds at the two measurement levels is found to This paper presents the wind characteristics of Typhoon Dujuan as measured at a 50 m guyed mast in Hong Kong. The basic wind speed, wind direction and turbulent intensity are studied at two measurement levels of the structure. The power spectral density of the typhoon is compared with the von Karman prediction, and the coherence between wind speeds at the two measurement levels is found to compare with Davenport's prediction. The effect of typhoon Dujuan on the response of the structure will be discussed in a companion paper (Law, et al. 2006).with Davenport's prediction. The effect of typhoon Dujuan on the response of the structure will be discussed in a companion paper (Law, et al. 2006).

• Wind and Structures
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• 제38권3호
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• pp.215-229
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• 2024

Guyed mast structures exhibit characteristics such as high flexibility, low mass, small damping ratio, and large aspect ratio, leading to a complex wind-induced vibration response mechanism. This study analyzed the time- and frequency-domain characteristics of the wind-induced response of a guyed mast structure using measured acceleration response data obtained from the Shenzhen Meteorological Gradient Tower (SZMGT). Firstly, 734 sets of 1-hour acceleration samples measured from 0:00 October 1, 2021, to 0:00 November 1, 2021, were selected to study the vibration shapes of the mast and the characteristics of the generalized extreme value (GEV) distribution. Secondly, six sets of typical samples with different vibration intensities were further selected to explore the Gaussian property and modal parameter characteristics of the mast. Finally, the modal parameters of the SZMGT are identified and the identification results are verified by finite element analysis. The findings revealed that the guyed mast vibration shape exhibits remarkable diversity, which increases nonlinearly along the height in most cases and reaches a maximum at the top of the tower. Moreover, the GEV distribution characteristics of the 734 sets of samples are closer to the Weibull distribution. The probability distribution of the structural wind vibration response under strong wind is in good agreement with the Gaussian distribution. The structural response of the mast under wind loading exhibits multiple modes. As the structural response escalates, the first three orders of modal energy in the tower display a gradual increase in proportion.

• Wind and Structures
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• 제9권5호
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• pp.397-412
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• 2006

This paper presents the wind excited acceleration responses of a 50 m guyed mast under the action of Typhoon Dujuan. The response of the structure is reconstructed from using a full finite element model and an equivalent beam-column model. The wind load is modelled based on the measured wind speed and recommendations for high-rise structures. The nonlinear time response analysis is conducted using the Newton Raphson iteration procedure. Comparative studies on the measured and computed frequencies and acceleration responses show that the torsional vibration of the structure is significant particularly in the higher vibration modes after the first few bending modes. The equivalent model, in general, gives less accurate amplitude predictions than the full model because of the omission of torsional stiffness of the mast in the vibration analysis, but the root-mean-square value is close to the measured value in general with an error of less than 10%.

• Wind and Structures
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• 제10권3호
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• pp.249-268
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• 2007

Past experience indicates that the majority of failures of electrical transmission tower structures occurred during high intensity wind events, such as downbursts. The wind load distribution associated with these localized events is different than the boundary layer wind profile that is typically used in the design of structures. To the best of the authors' knowledge, this study represents the first comprehensive investigation that assesses the effect of varying the downburst parameters on the structural performance of a transmission line structure. The study focuses on a guyed tower structure and is conducted numerically using, as a case study, one of the towers that failed in Manitoba, Canada, during a downburst event in 1996. The study provides an insight about the spatial and time variation of the downburst wind field. It also assesses the variation of the tower members' internal forces with the downburst parameters. Finally, the structural behaviour of the tower under critical downburst configurations is described and is compared to that resulting from the boundary layer normal wind load conditions.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.127-137
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• 1992

해양 가이드 타워를 대상으로 하여 지진하중에 대한 심해용 구조물의 비정상 거동해법에 대하여 연구하였다. 지반운동의 비정상 특성을 정상과정 성분에 시간포락함수가 곱해진 형태로 모형화하였으며, 구조물의 비정상 거동은 시간종속 분산함수로 구하였다. 지진의 시간포락함수와 정상과정 성분의 자기상관함수를 지수함수로 수식화하여 나타냄으로써, 구조물 거동의 시간종속 분산값을 해석적인 방법으로 구할 수 있는 기법을 개발하였다. 시간에 따른 거동의 분산값을 기본자료로 하여 지진의 발생기간 동안 예상되는 최대거동을 구하였으며, 이 값을 구조물 거동을 정상과정으로 가정하여 산정한 결과와 비교 분석하였다.

• 전산구조공학
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• 제4권3호
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• pp.117-127
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• 1991

해양가이드-타워에 관하여 폭풍 발생시, 계류장치 고정말뚝의 파괴를 주안점으로 한 신뢰도해석 방법에 대하여 연구하였다. 말뚝의 파괴는 최대하중에 대한 것과 반복하중에 대한 것의 두가지 조건을 고려하였다. 최대하중으로 인한 파괴확률은 최초발생확률의 산정방법을 사용하였다. 반면, 반복하중으로 인한 파괴확률은 점토층에 타설된 말뚝에 대한 피로곡선을 바탕으로하여 구하였다. 불규칙파랑에 대한 구조물의 동적해석은 비선형문제의 선형화를 통한 주파수영역 해석으로부터 효율적으로 수행되었다. 수치해석결과, 말뚝지지력의 평균 안전도가 낮고 이의 분산계수가 클수록, 반복하중으로 인한 파괴확률이 최대하중으로 인한 파괴확률과 같은 수준으로 커짐을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.65-75
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• 1993

본 연구는 규모가 큰 지진하중에 대한 해양 가이드 타워의 비정상과정 거동해법에 주안점을 두었으며, 아울러 작은 파랑이나 조류하중이 동시에 작용할 수 있는 경우도 고려하였다. 지진에 의한 지반운동의 비정상특성은 정상과정 성분에 지수함수의 시간포락함수를 곱하는 형태로 모형화하였다. 동적거동의 비정상과정 분산값을 해석적인 방법으로 산출하였다. 운동방정식에 계류장치의 비선형 복원력과 파동에 의한 비선형 점성저항력을 추계론적 최적화기법으로 선형화하여 동적해석을 수행하였다. 지진의 발생기간동안 예상되는 중급의 파랑하중에 의한 영향을 최대거동 산정시 고려하였다. 중급 파고조건에 대한 파랑하중은 지속기간이 상당히 길어서 정상과정으로 취급할 수 있으므로 이에 대해서는 주파수 영역해석을 사용하여 동적거동을 산출하고 이 결과를 지진에 의한 비정상과정거동에 반영하였다. 예제해석으로부터 비정상과정 해석방법을 검증하고, 지진과 파랑 및 조류하중의 각 성분이 전체응답에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.93-101
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• 1989

본 논문에서는 가이드 타워, 텐션 레그 프랫폼, 무어링 부이, 해저 케이블, 사장교, 현수교, 케이블 루프 등과 같은 해상 및 육상 구조물의 유한요소 모델에 사용하기 위한 기하학적 비선형 케이블 요소를 연구 제시하였으며, 케이블 요소는 평면내에서 임의의 하중과 기하형상을 갖는 케이블에 대한 탄성현수 케이블 이론으로부터의 적합방정식과 연성행렬을 직접 이용하여 유도하였다. 또한, 유도된 케이블 유한요소에 근거하여, 케이블 부재를 사용하는 구조물들의 유한요소 해석을 위해 전산 프로그램을 개발하였으며, 시간영역 동적 해석을 위해 뉴마크-베타의 직접적분법을 사용하였고, 각 시간간격에서의 비선형 평형방정식 및 적합방정식을 풀기 위한 방법으로서 뉴톤-랩슨의 반복법을 사용하였다. 이상과 같이 개발된 전산 프로그램을 이용하여 케이블 부재에 대한 정적 및 동적 해석을 수행한 후 그 결과를 분석ㆍ고찰하여 보았다.