Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.5
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pp.513-520
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2011
In this paper, the advanced explicit algorithm is proposed to simulate the stress-erection process analysis of Strarch system. The Strarch(Stressed-Arch) system is a unique and innovative structural system and member prestress comprising prefabricated plane truss frames which are erected by a post-tensioning stress-erection procedure. The flexible bottom chord which have sleeve and gap detail are closed by the reaction force of prestressing tendon. The prestress imposing to the tendon will make the Strarch system to be erected. This post tensioning process is called as "stress-erection process". During the stress-erection process, the plastic rigid body rotation is occurred to the flexible top chord by the excessive amount of plastic strain, and the structural characteristic becomes to be unstable. In this study, the large deformational beam-column element with plastic hinge is used to model the flexible top chord, and the advanced Dynamic Relaxation method(DRM) are applied to the unstable problem of stress-erection process of Strarch system. Finally, the verification of proposed explicit algorithm is evaluated by analysing the stress-erection of real project of Strarch system.
In this study, the explicit numerical algorithm was proposed to simulate the stress erection process and ultimate-load analysis of the strarch (stressed arch) system. The strarch system is a unique and innovative structural system and member prestress comprising prefabricated plane truss frames erected through a post-tensioning stress erection procedure. The flexible bottom chord, which has sleeve and gap details, is closed by the reaction force of the prestressing tendon. The prestress imposed on the tendon will enable the strarch system to be erected. This post-tensioning process is called "stress erection process." During this process, plastic rigid-body rotation occurs to the flexible top chord due to the excessive amount of plastic strain, and the structural characteristic is unstable. In this study, the dynamic relaxation method (DRM) was adopted to calculate the nonlinear equilibrium equation of the system, and a displacement-based finite-element-formulated filament beam element was used to simulate the nonlinear behavior of the top chord sections of the strarch system. The section of the filament beam element was composed by the amount of filaments, which can be modeled by various material models. The Ramberg-Osgood and bilinear kinematic elastic plastic material models were formulated for the nonlinear material behaviors of the filaments. The numerical results that were obtained in the present study were compared with the experiment results of the stress erection and with the results of the ultimate-load analysis of the strarch unit frame. The results of the present studies are in good agreement with the previous experiment results, and the explicit DRM enabled the analysis of the post-buckling behaviors of the strarch unit frame.
This study uses an explicit numerical algorithm to evaluate the ultimate load capacity analysis of a unit Strarch frame, accounting for the initial imperfection effects of the stress-erection process. Displacement-based filament beam element and an explicit dynamic relaxation method with kinetic damping are used to achieve the analysis. The section is composed of the finite number of filaments that can be conveniently modeled by various material models. Ramberg-Osgood and bilinear kinematic elastic plastic material models are formulated to analyze the nonlinear material behaviors of filaments. The numerical results obtained in the present study are compared with the results of experiment for stress-erection and buckling of unit Strarch frames.
Firstly, a new kind of prismatic tensegrity structures with redundant cables is defined, the topology, geometry and forming conditions of which are introduced further. The development of its mechanical properties including self-stress states and structural stiffness with the increment of the twist angle is also investigated carefully. Combined with the topology of this kind of structures, a reasonable erection scheme is proposed, in which some temporary lifting points need to be set and two groups of vertical cables are tensioned in batches. Then, a simplified dynamic relaxation method is employed to track the erection process inversely, which aims to predict each intermediate equilibrium state during the construction, and give the key structural parameters that can effectively guide the construction. The removal of the active cables, the relaxation or tension of the passive cables are simulated by controlling their axial stiffness, so that the structural composition as well as the serial numbers of the elements always keep invariant regardless of the withdrawal of the slack cables. The whole analysis process is clear in concept, simple to implement and easy to popularize. Finally, several examples are given to verify the practicability and effectiveness of the proposed method further.
FCAW has wide application in ship fabrication, maintenance and field erection. It has many advantages over SMAW.SAW and GMAW process. In many applications, the FCAW provides highquality weld metal. This method can reduce weld defects especially porosity and spatter. But the fatigue characteristics of those deposited metal have been rarely investigated. The purpose of this study is to investigate the cyclic stress-strain behavior and fatigue tests by the constant strain control were carried out on the rounded smooth specimen with deposited metal using the metal type flux cored wire. As the results of this study for the deposited metal welded by the metal type flux cored wire, the hardening or softening characteristics under cyclic load were investigated and cyclic stress-strain curve, strain-fatigue life curve, stress-strain function and fatigue life relation which are useful to estimate the fatigue life under the stress concentration condition were obtained.
Because ships and offshore structures have very large dimensions and complicated shapes, it is difficult to determine the deformation or internal stress in the structure by simple lab tests. Thus, a rigorous analysis by using the computer simulation technology is essential for obtaining their distortions by considering the entire production process characteristics. The rapid development of computer technology made it possible to analyze the heat transfer phenomena, deformation and phase transformation in the welded joint. For large shell structures, shell elements modeling contributed primarily to this development. But if a welding is done by multi-pass, shell elements whose thickness are unchangeable can hard to describe the local situation. Recently, it was researched how to introduce the imaginary temperature for V grooved multi-layer butt welding in strain-boundary method (a kind of shrinkage methodologies). In the present study, we formulated the imaginary temperature for the double bevel and double V groove by considering the thickness change of each pass through the bead and the thickness directions simultaneously and also demonstrated the feasibility of the formula by applying it to the thermal distortion analysis of the erection process of crane pedestal.
The cost on transmission and erection of the precast prestressed concrete members largely depends on the weight of them. Optimum process is performed on a U-beam section to control the prestressing force, to reduce the self-weight, and to meet the required strength and stability. The strength, deflection, and concrete stress at the top and bottom of the section considered are required to check according to each construction step in this process. The weight of the original rectangular concrete beam could be reduced up to 39∼50% from this method. Two full scale prototype U-beams were proposed and tested in this study. It was found that the U-beams in the test showed good performance in strength and serviceability within the limits of ultimate strength design method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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