The main purpose of this paper is to investigate the stability of water tower with a relatively small footing. The water tower is modeled that the column carrying a container is supported by a rotational spring at the base and is of constant cross-section, with a weight per unit length of column axis. The column model is based on the Bernoulli-Euler beam theory. The Runge-Kutta method and Determinant Search method are used to perform the integration of the governing differential equation and to determine the critical values(critical own weight. and critical buckling load), respectively. The critical buckling loads are calculated over a range of system parameters: the rotational stiffness parameter, the dimensionless radius of container and the own weight parameter of the column. The relation between the rotational stiffness parameter and the critical own weight parameter of the column is analyzed.
본 연구에서는 10MW급 풍력하중을 받는 멀티기둥 타워시스템에 원형강관 부재의 구조안전성 및 경제성을 함께 검토하는 방식으로 부재 유용도에 근거한 개념설계의 예를 보였다. 단일 실린더형 타워를 대체할 수 있는 멀티기둥타워 구조의 구성에 관한 기본적인 가정을 정립하였고, 그에 따라 제안된 구조물을 모델링하고 해석하여 부재력을 확인하였다. 산정된 부재강도와 작용하중을 근간으로 제안된 멀티기둥타워의 각 부재별로 축력, 전단, 휨, 비틂에 대한 유용도가 산정되었고, 풍력타워로서의 적합성이 평가하였다. 멀티기둥 풍력타워의 개념설계에 채택될 수 있는 수준의 유용도 범위에서 강관 치수, 세장비 및 수평재 단수 등의 설계 매개변수를 제안하였다.
Cheongna City Tower is a 448-meter-high rise observatory tower with 8.7:1 aspect ratio located at central lake park in Incheon Cheongna international city. The tower is a crystal shaped image and it turns invisible when the façade is activated. The tower was planned to be hexagonal 30-story building with two basements which are composed of mega frame structure using mega column and mega brace. In order to minimize the wind effect, the blow-through area was installed so that the wind can pass through. This observatory tower is an unprecedented project since the whole building is covered by façade for invisibility effect.
A new tower internal, which is called CSE, is presented. The CSE is composed of a nozzle perforated in its bottom along the entire periphery and equipped with a multi vane axial swirler at the inlet and hollow cylindrical separator at the outlet of the nozzle. According to the experimental work for obtaining the necessary hydraulic information of the CSE, which is used for preliminary design of a separation column, the CSE showed a stable operation over the wide rage of gas/liquid ratio. However, it caused large pressure drop due to the high gas velocity which should carry liquid droplets through the element. The high pressure drop may cause problems in energy recovery and the application of the CSE can be limited to the high pressure columns. Assuming that the tray efficiency of the CSE is the same with the existing separation columns, the results of the column design showed the size reduction of the column diameters by 30 to $40\%$ and investment cost saving, depending on operating conditions. The application of the CSE to separation column may also contribute to the de-bottlenecking the existing column.
The Millennium Tower is situated to the north of the center of Vienna. With a height of 202 m it is the highest building in Austria. Realization was improved by new methods. The tower is a typical example of mixed building technology, combining composite frames with a concrete core. Special attention has been paid to the moment connections between the slim floors and the column tubes resulting in a drastically reduced construction time and thin slabs. The semi-continuity has been considered in the design at ultimate and serviceability limit states.
Han, Taek Hee;Park, Young Hyun;Won, Deokhee;Lee, Joo-Ha
Wind and Structures
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제21권6호
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pp.727-753
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2015
A double-skinned composite tubular (DSCT) wind power tower was suggested and automatic section design software was developed. The developed software adopted the nonlinear material model and the nonlinear column model. If the outer diameter, material properties and design capacities of a DSCT wind power tower are given, the developed software performs axial force-bending moment interaction analyses for hundreds of sections of the tower and suggests ten optimized cross-sectional designs. In this study, 80 sections of DSCT wind power towers were designed for 3.6 MW and 5.0 MW turbines. Moreover, the performances of the 80 designed sections were analyzed with and without considerations of large displacement effect. In designing and analyzing them, the material nonlinearity and the confining effect of concrete were considered. The comparison of the analysis results showed the moment capacity loss of the wind power tower by the mass of the turbine is significant and the large displacement effect should be considered for the safe design of the wind power tower.
The KLCC Petronas Tower 2, one of the world tallest twin reinforced concrete towers constructed in Kuala Lumpur, Malysia, was instrumented during construction for the measurement of vertical time-dependent deformation of columns and corewall. Field measurements were made by means of vibrating wire strain gauges at the corewall, tower and bustle perimeter columns at selected floor levels of the building. Parallel to this observation, laboratory tests were performed on concrete cylinders made in the field in order to obtain the variations of concrete compressive strengths, elastic moduli, strains of creep and shrinkage with time. Monitored vertical deformations are in a good agreement with the prediction based on actual construction sequence and concrete properties from laboratory tests, as well as the analytical results reflected in actual column compensation of the building.
Increasing numbers of floating offshore wind turbines are planned and designed these days due to their high potential in massive generation of clean energy from water depth deeper than 50 m. In the present study, a numerical prediction tool has been developed for the fully-coupled dynamic analysis of FOWTs in time domain including aero-blade-tower dynamics and control, mooring dynamics, and platform motions. In particular, the focus of the present study is paid to the dynamic coupling between the rotor and floater and the coupled case is compared against the uncoupled case so that their dynamic coupling effects can be identified. For this purpose, a mono-column mini TLP with 1.5MW turbine for 80m water depth is selected as an example. The time histories and spectra of the FOWT motions and accelerations as well as tether top-tensions are presented for the given collinear wind-wave condition. When compared with the uncoupled analysis, both standard deviations and maximum values of the floater-responses/tower-accelerations and tether tensions are appreciably increased as a result of the rotor-floater dynamic coupling, which may influence the overall design including fatigue-life estimation especially when larger blades are to be used.
The combination of spatial latticed structures (hereafter SLS) and flexible cables, the cable-stayed spatial latticed structures (hereafter CSLS) can cross longer span. According to variation principle, a novel geometric nonlinear formulation for 3-D bar elements considering large displacement and infinitesimal rotation increments with second-order precision is developed. The cable nonlinearity is investigated and it is taken that the secant modulus method can be considered as an exact method for a cable member. The tower column with which the cables link is regarded as a special kind of beam element, and, a new simplified stiffness formulation is presented. The computational strategies for the nonlinear dynamic response of structures are given, and the ultimate load carrying capacities and seismic responses are analyzed numerically. It is noted that, compared with corresponding spatial latticed shells, the cable-stayed spatial latticed shells have more strength and more stiffness, and that the verical seismic responses of both CSLS and CLS are remarkably greater than the horizontal ones. In addition, the computation shows that the stiffness of tower column influences the performance of CSLS to a certain extent and the improvement of structural strength and stiffness of CSLS is relevant not only to cables but also to tower columns.
The paper focuses on the seismic responses of a hyperbolic cooling tower resting on soil foundation represented by the three-parameter Vlasov elastic soil model. The three-parameter soil model eliminates the necessity of field testing to determine soil parameters such as reaction modulus and shear parameter. These parameters are calculated using an iterative procedure depending on the soil surface vertical deformation profile in the model. The soil and tower system are modeled in SAP2000 structural analysis program using a computing tool coded in MATLAB. The tool provides a two-way data transfer between SAP2000 and MATLAB with the help of Open Application Programming Interface (OAPI) feature of SAP2000. The response spectrum analyses of the tower system with circular V-shaped supporting columns and annular raft foundation on elastic soil are conducted thanks to the coded tool. The shell and column forces and displacements are presented for different soil conditions and fixed raft base condition to investigate the effects of soil-structure interaction. Numerical results indicate that the flexibility of soil foundation leads to an increase in displacements but a decrease in shell membrane and column forces. Therefore, it can be stated that the consideration of soil-structure interaction in the seismic response analysis of the cooling tower system provides an economical design process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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