• Ocean Systems Engineering
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• 제2권2호
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• pp.99-113
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• 2012

Steel Catenary Risers (SCR) are the simplest and often the most economic solution compared to other riser types such as flexible pipe, riser towers, top tensioned risers, etc. The top of a SCR is connected to the host platform riser porch. The other end of the SCR connects to flowlines from subsea wells. The riser touchdown point (TDP), which is the location along the riser where contact with the sea floor first occurs, exhibits complex behaviors and often results in compression and fatigue related issues. Heave dynamic responses of semisubmersibles in extreme and operating sea states are crucial for feasibility of SCR application. Recent full field measurement results of a deep draft semisubmersible in Hurricane Gustav displayed the considerable discrepancies in heave responses characteristics between the measured and the simulated results. The adequacy and accuracy of the simulated results from recognized commercial software should be examined. This finding raised the awareness of shortcomings of current commercial software and potential risk in mega investment loss and environmental pollutions due to SCR failures. One main objective of this paper is to attempt to assess the importance and necessity of accounting for viscous effects during design and analysis by employing indicator of viscous parameter. Since viscous effects increase with nearly third power of significant wave height, thus newly increased metocean criteria per API in central Gulf of Mexico (GoM) and even more severe environmental conditions in Western Australia (WA) call for fundamental enhancements of the existing analysis tools to ensure reliable and robust design. Furthermore, another aim of this paper is to address the impacts of metocean criteria and design philosophy on semisubmersible hull sizing in WA and GoM.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.53-61
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• 2015

인장이음은 고장력 볼트의 체결력과 모재 그리고 고장력 볼트의 내력을 직접적으로 활용하고, 볼트구멍의 가공수나 체결개소의 감소, 피로저항성 등에 있어 유리하며 때문에 역학적으로 매우 효율적인 연결이다. 이러한 인장이음은 교량의 거더와 가로보의 이음, 주탑의 수평이음, 보-기둥 연결부, 바닥판 단부 2차부재 연결부, 브라켓 등에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 인장이음의 역학적 거동을 파악하기 위해서 T-인장이음에 대한 정적실험을 수행하였다. 시험변수는 고장력 볼트의 직경, 플렌지 두께 및 체결력 감소이며, 인장이음의 파괴양상과 내력, 플랜지 두께와 고장력 볼트의 직경의 영향, 체결력의 영향에 대해 분석하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제3권2호
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• pp.99-105
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• 2017

기존의 송전탑 좌표 측정방식은 송전탑 지상중심에서 GPS를 이용하여 좌표를 측정하고 일반적으로 측정시간은 수십 분 정도 소요되었다. 그러나 이러한 방법은 종종 거대한 철골구조물인 송전탑 간섭으로 인해 수십 미터의 좌표 오차를 발생하거나 수 시간씩 측정시간이 소요되기도 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 송전탑의 새로운 GPS 측정 방법을 제안한다. 먼저, 송전탑의 중앙을 측정하던 방법 대신, 3개의 GPS로 구성된 측정장치를 이용하여 송전탑 가장자리 4 지점의 GPS 좌표를 측정하고 그 값들을 평균하여 송전탑의 중앙을 구한다. 측정된 값이 전파간섭에 의해 상당히 벗어난 경우, 새롭게 제시하는 알고리즘이 부정확한 좌표를 걸러내고 다른 가장자리 좌표로 대체하여 송전탑의 중심을 효과적으로 계산할 수 있다. 현장 측정시험을 통해 본 논문에서 제시하는 새로운 알고리즘은 전파간섭 환경에서 송전탑 측정의 효율성과 정확도를 향상시킬 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.435-442
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• 2007

1968년 영국의 Ronan Point 아파트에서 발생한 연쇄붕괴 이후 이에 대한 연구가 간헐적으로 진행되어 왔으며, 최근 미국의 World Trade Center 붕괴 후 연쇄붕괴에 대한 연구가 다시 활발히 진행되고 있다. 미국에서는 기존의 연구결과를 바탕으로 2003년 GSA 및 2005년 DoD에서 연쇄붕괴에 대한 설계 및 해석 지침을 제시하였다. 본 연구에서는 이러한 지침서에서 제시하고 있는 선형정적해석법과, 선형동적해석법을 사용하여 국내 설계기준에 의해 설계된 철골 모멘트저항골조에 대한 붕괴저항 성능을 조사하였다. 해석결과에 따르면 GSA 기준을 적용할 경우 횡력을 고려하지 않은 수직저항시스템은 연쇄 붕괴에 취약한 것으로 나타났으나, 지진력을 고려하여 설계된 수평저항시스템은 연쇄붕괴에 대해 안전한 결과를 얻었다. 하지만 DoD 기준에 따르면 두 시스템 모두 연쇄붕괴에 취약한 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권2호
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• pp.137-149
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• 2023

In this study, to explore the working performance of the CFST split spherical node wind power tower, two groups of CFST split spherical joint plane towers with different web wall thicknesses and a set of space systems were analyzed. The tower was subjected to a low-cycle repeated load test, and the hysteresis and skeleton curves were analyzed. ABAQUS finite element simulation was used for verification and comparison, and on this basis parameter expansion analysis was carried out. The results show that the failure mode of the wind power tower was divided into weld tear damage between belly bar, high strength bolt thread damage and belly rod flexion damage. In addition, increasing the wall thickness of the web member could render the hysteresis curve fuller. Finally, the bearing capacity of the separated spherical node wind power tower was high, but its plastic deformation ability was poor. The ultimate bearing capacity and ductility coefficient of the simulated specimens are positively correlated with web diameter ratio and web column stiffness ratio. When the diameter ratio of the web member was greater than 0.13, or the stiffness ratio γ of the web member to the column was greater than 0.022, the increase of the ultimate bearing capacity and ductility coefficient decreased significantly. In order to maximize the overall mechanical performance of the tower and improve its economy, it was suggested that the diameter ratio of the ventral rod be 0.11-0.13, while the stiffness ratio γ should be 0.02-0.022.

• Wind and Structures
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• 제27권1호
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• pp.11-27
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• 2018

The straight-cone steel cooling tower is a novel type of structure, which has a distinct aerodynamic distribution on the internal surface of the tower cylinder compared with conventional hyperbolic concrete cooling towers. Especially in the extreme weather conditions of strong wind and heavy rain, heavy rain also has a direct impact on aerodynamic force on the internal surface and changes the turbulence effect of pulsating wind, but existing studies mainly focus on the impact effect brought by wind-driven rain to structure surface. In addition, for the indirect air cooled cooling tower, different additional ventilation rate of shutters produces a considerable interference to air movement inside the tower and also to the action mechanism of loads. To solve the problem, a straight-cone steel cooling towerstanding 189 m high and currently being constructed is taken as the research object in this study. The algorithm for two-way coupling between wind and rain is adopted. Simulation of wind field and raindrops is performed with continuous phase and discrete phase models, respectively, under the general principles of computational fluid dynamics (CFD). Firstly, the rule of influence of 9 combinations of wind sped and rainfall intensity on flow field mechanism, the volume of wind-driven rain, additional action force of raindrops and equivalent internal pressure coefficient of the tower cylinder is analyzed. On this basis, the internal pressures of the cooling tower under the most unfavorable working condition are compared between four ventilation rates of shutters (0%, 15%, 30% and 100%). The results show that the 3D effect of equivalent internal pressure coefficient is the most significant when considering two-way coupling between wind and rain. Additional load imposed by raindrops on the internal surface of the tower accounts for an extremely small proportion of total wind load, the maximum being only 0.245%. This occurs under the combination of 20 m/s wind velocity and 200 mm/h rainfall intensity. Ventilation rate of shutters not only changes the air movement inside the tower, but also affects the accumulated amount and distribution of raindrops on the internal surface.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.93-100
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• 2022

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교·분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.421-435
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• 2008

본 논문에서는 잔류응력과 초기변형을 고려한 비선형 해석을 실시하여 송전철탑의 극한거동을 분석하였다. 송전철탑 전체 해석 모델링에 주주재, 수평재 및 1차 사재는 보(Beam)요소를 사용하였고, 기타 사재 및 보조재는 트러스(Truss)요소를 사용하였으며 구조해석프로그램 ABAQUS(2004)를 사용하였다. ABAQUS Imperfection 옵션 및 Initial condition 옵션을 사용한 초기변형 및 잔류응력 적용의 적절성을 평가하고자 판(Plate & Shell)요소 부재모델과 보요소 부재모델의 해석결과를 비교분석하였다. 보요소와 트러스 요소를 적용한 송전철탑 전체모델의 비선형 해석결과 ${P-{\triangle}}$효과로 인하여 철탑 하부 각재부 주요 부재에 좌굴파괴가 발생하였다. 본 연구에서는 구조물의 안전성에 영향을 미치는 비선형 해석인자 즉 잔류응력과 초기변형의 정도에 따른 안전성 저하값을 정량적으로 평가하여 제시하고 있다. 그러므로, 본 연구의 결과는 실제 송전철탑의 파괴극한거동에 가까운 설계법, 해석법 및 시공법 정립에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제22권5호
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• pp.1001-1018
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• 2016

The purpose of this paper is to compare the structural responses obtained from the stochastic analysis of a suspension bridge subjected to uniform and partially correlated seismic ground motions, using different spatial correlation functions commonly used in the earthquake engineering. The spatial correlation function employed in this study consists of a term that characterizes the loss of coherency. To account for the spatial variability of ground motions, the widely used four loss of coherency models in the literature has been taken into account in this study. Because each of these models has its own characteristics, it is intended to determine the sensitivity of a suspension bridge due to these losses of coherency models which represent the spatial variability of ground motions. Bosporus Suspension Bridge connects Europe to Asia in Istanbul is selected as a numerical example. The bridge has steel towers that are flexible, inclined hangers and a steel box-deck of 1074 m main span, with side spans of 231 and 255 m on the European and Asian sides, respectively. For the ground motion the filtered white noise model is considered and applied in the vertical direction, the intensity parameter of this model is obtained by using the S16E component of Pacoima Dam record of 1971 San Fernando earthquake. An analytically simple model called as filtered white noise ground motion model is chosen to represent the earthquake ground motion. When compared with the uniform ground motion case, the results obtained from the spatial variability models with partial correlation outline the necessity to include the spatial variability of ground motions in the stochastic dynamic analysis of suspension bridges. It is observed that while the largest response values are obtained for the model proposed by Harichandran and Vanmarcke, the model proposed by Uscinski produces the smallest responses among the considered partially correlated ground motion models. The response values obtained from the uniform ground motion case are usually smaller than those of the responses obtained from the partially correlated ground motion cases. While the response values at the flexible parts of the bridge are totally dominated by the dynamic component, the pseudo-static component also has significant contributions for the response values at the rigid parts of the bridge. The results also show the consistency of the spatial variability models, which have different characteristics, considered in this study.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.55-65
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• 2006

이 논문에서는 캔틸레버 공법으로 시공되는 대칭형 강 사장교의 폐합해석법을 제안한다. 폐합시공 전에는 폐합단면 양쪽에서 두개의 독립적인 구조계가 성립되기 때문에 폐합단면에 적절한 단면력을 가해 주어야만 폐합단면에서 수직 처짐과 회전각에 대한 적합조건을 만족시킬 수 있다. 그러나 실제 시공에서는 폐합단면에 단면력을 재하하는 것이 거의 불가능하기 때문에 시공 중에 실제로 교량에 재하할 수 있는 외력에 의하여 적합조건을 만족시켜야 한다. 이 논문에서는 몇 개 케이블의 무응력 길이와 데릭 크레인의 인양력을 조정하여 적합조건을 만족시킬 수 있는 해석 방법을 제안한다. 적합조건식은 케이블의 무응력 길이와 크레인 인양력에 대하여 비선형이므로 Newton-Raphson 방법에 의하여 반복적으로 푼다. 케이블 부재는 탄성현수선 요소를 사용하여 모델링하였고, 주탑과 거더는 일반적인 3차원 뼈대요소를 사용하여 이산화하였다. 교량의 케이블 무응력 길이와 인양력에 대한 변위 민감도는 평형방정식을 직접 미분하여 계산하였다. 주어진 신뢰도 구간에서 시공 오차를 예측하기 위한 몬테-카를로 모사법을 제안하였다. 제안된 방법을 제 2 진도대교의 폐합시공에 적용하여 그 타당성과 효율성을 검증하였다.