This paper numerically investigates the feasibility of an active mass damper (AMD) system using the time delay control (TDC) algorithm, which is one of the robust and adaptive control algorithms, for effectively suppressing the excessive vibration of a building structure under wind loading. Because of its several attractive features such as the simplicity and the excellent robustness to unknown system dynamics and disturbance, the TDC algorithm has the potential to be an effective control system for mitigating the vibration of civil engineering structures such as buildings and bridges. However, it has not been used for structural response reduction yet. In this study, therefore, the active control method combining an AMD system with the TDC algorithm is first proposed in order to reduce the wind-induced vibration of a building structure and its effectiveness is numerically examined. To this end, its stability analysis is first performed; and then, a series of numerical simulations are conducted. It is demonstrated that the proposed active structural control system can effectively reduce the acceleration response of the building structure.
Shanghai Tower is a 632-meter super high-rise building located in an area with wind and active earthquake. A sophisticated structural health monitoring (SHM) system consisting of more than 400 sensors has been built to carry out a long-term monitoring for its operational safety. In this paper, a reduced-order model including 31 elements was generated from a full model of this super tall building. An iterative regularized matrix method was proposed to tune the system parameters, making the dynamic characteristic of the reduced-order model be consistent with those in the full model. The updating reduced-order model can be regarded as a benchmark model for further analysis. A long-term monitoring for structural dynamic characteristics of Shanghai Tower under different construction stages was also investigated. The identified results, including natural frequency and damping ratio, were discussed. Based on the data collected from the SHM system, the dynamic characteristics of the whole structure was investigated. Compared with the result of the finite element model, a good agreement can be observed. The result provides a valuable reference for examining the evolution of future dynamic characteristics of this super tall building.
The properties of Electroactive Polymer (EAP) materials are attracting the attention of engineers and scientists from many different disciplines. From the point-of-view of robotics, Ionic Polymer Metal Composites (IPMC) belong to the most developed group of the EAP class. To allow effective design of IPMC-actuated mechanisms with large induced strains, it is necessary to have adequate analytical tools for predicting the behavior of IPMC actuators as well as simulating their response as part of prototyping methodologies. This paper presents a novel IPMC motor construction. To simulate the bending behavior that is the dominant phenomenon of motor movement process, a nonlinear model is used. To accomplish the motor design, the IPMC model was identified via a series of experiments. In the proposed model, the curvature output and current transient fields accurately track the measured responses, which is verified by measurements. In this research, a three-dimensional Finite Element Method (FEM) model of the IPMC motor, composed of IPMC actuators, simultaneously determines the mechanical and electrical characteristics of the device and achieves reliable analysis results. The principle of the proposed drive and the output signals are illustrated in this paper. The proposed modelling approach can be used to design a variety of controllers and motors for effective micro-robotic applications, where soft and complex motion are required.
The early prediction of Compressive Strength of Concrete (CSC) is a significant task in the civil engineering construction projects. This study, therefore, is dedicated to introducing two novel hybrids of neural computing, namely Shuffled Complex Evolution (SCE) and Teaching-Learning-Based Optimization (TLBO) for predicting the CSC. The algorithms are applied to a Multi-Layer Perceptron (MLP) network to create the SCE-MLP and TLBO-MLP ensembles. The results revealed that, first, intelligent models can properly handle analyzing and generalizing the non-linear relationship between the CSC and its influential parameters. For example, the smallest and largest values of the CSC were 17.19 and 58.53 MPa, and the outputs of the MLP, SCE-MLP, and TLBO-MLP range in [17.61, 54.36], [17.69, 55.55] and [18.07, 53.83], respectively. Second, applying the SCE and TLBO optimizers resulted in increasing the correlation of the MLP products from 93.58 to 97.32 and 97.22%, respectively. The prediction error was also reduced by around 34 and 31% which indicates the high efficiency of these algorithms. Moreover, regarding the computation time needed to implement the SCE-MLP and TLBO-MLP models, the SCE is a considerably more time-efficient optimizer. Nevertheless, both suggested models can be promising substitutes for laboratory and destructive CSC evaluative models.
As the technology of Smart City and Digital Twin is developing, techniques to integrate BIM data of infrastructure facilities into GIS are becoming more critical. Hence, this study aims to manage BIM data representing bridge and tunnel structures through the Industry Foundation Classes (IFC) standard and to develop a method to link these IFC-compliant files to the GIS standard CityGML without loss of information. We analyze the criteria for creating BIM data for bridges and tunnels by reviewing the BIM guidelines set by each client. We use these criteria to suggest methods for data management based on InfraBIM as a specific IFC class standard. Furthermore, we perform model analysis to determine the necessary design and construction field-appropriate model process and Level of Detail (LOD). From the model analysis, we conclude that the classified BIM models can be used as base data to generate BIM models of bridges and tunnels for facility management.
Saman Yaghmaei-Sabegh;Shabnam Neekmanesh;Nelson Lam;Anita Amirsardari;Nasser Taghizadieh
Structural Engineering and Mechanics
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v.85
no.5
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pp.655-664
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2023
Reinforced concrete (RC) shear wall structures are one of the most widely used structural systems to resist seismic loading all around the world. Although there have been several efforts to provide conceptually simple procedures to reasonably assess the seismic demands of structures over recent decades, it seems that lesser effort has been put on a number of structural forms such as RC shear wall structures. Therefore, this study aims to represent a simple linear response spectrum-based method which can acceptably predict the nonlinear displacements of a non-ductile RC shear wall structure subjected to an individual ground motion record. An effective period and an equivalent damping ratio are introduced as the dynamic characteristics of an equivalent linear SDOF system relevant to the main structure. By applying the fundamental mode participation factor of the original MDOF structure to the linear spectral response of the equivalent SDOF system, an acceptable estimation of the nonlinear displacement response is obtained. Subsequently, the accuracy of the proposed method is evaluated by comparison with another approximate method which is based on linear response spectrum. Results show that the proposed method has better estimations for maximum nonlinear responses and is more utilizable and applicable than the other one.
The agricultural tractor ROPS test method according to OECD code 4 is a test to assess whether the driver's safety area can be secured when a tractor overturns, and reliability should be ensured. In this study, a model formula and procedure for calculating measurement uncertainty expressing reliability in the field of agricultural machinery testing were established according to the ISO/IEC Guide 98-3:2008. The characteristics of the ROPS test device were assessed and repeated tests were performed, and the were used as factors to calculate the measurement uncertainty. As a result of repeated tests, the accuracy was higher than 1.9 % in all load directions; thus, they were, applied to calculate the type A standard uncertainty. The final expanded uncertainty was calculated within the range of less than ± 7.76 kN of force and ± 6.96 mm of deformation in all load directions.
Since the late 1990s, the Korean government has attempted to develop the Architectural Information System (AIS, SEUMTER), led by the Ministry of Construction and Transportation, in order to improve civil complaint convenience and administrative efficiency in architectural administration. Since then, for nearly 30 years, the Korean government has been continuously upgrading the SEUMTER system. Based on these advancement projects, it is now possible to conduct civil affairs through the Internet, and civil petitioners can file complaints with government offices without visiting and without documents. In addition, statistical work and performance management became possible in real time for civil servants. And recently, by clouding the SEUMTER system, intelligent services have become possible. In this paper, the development process of the SEUMTER was divided into four stages and evaluated, and the main success factors were derived. The main success factors of SEUMTER are 1) Promotion as a National Agenda - Leadership of the President and Ministers, 2) Outsourcing of Information System Development and Dissemination, 3) Overcoming Selfishness between Ministries - Integrating Building Permits System and Building Ledger Systems, 4) Continue to Promote Information System Advancement. Subsequently, three global diffusion strategies for SEUMTER were presented: 1) the Need to Establish Globalization Strategy: Linkage with Smart City Business, 2) Small and Medium-sized System Model Needed for Globalization and ODA, and 3) System Success Needs to be Publicized Internationally.
Dynamic irregularity and acceleration of bridges subjected to high-speed trains provide crucial information for comprehensive evaluation of the health state of under-track structures. This paper proposes a novel approach for real-time estimation of vertical track dynamic irregularity and bridge acceleration using deep generative adversarial network (GAN) and vibration data from in-service train. The vehicle-body and bogie acceleration responses are correlated with the two target variables by modeling train-bridge interaction (TBI) through least squares generative adversarial network (LSGAN). To realize supervised learning required in the present task, the conventional LSGAN is modified by implementing new loss function and linear activation function. The proposed approach can offer pointwise and accurate estimates of track dynamic irregularity and bridge acceleration, allowing frequent inspection of high-speed railway (HSR) bridges in an economical way. Thanks to its applicability in scenarios of high noise level and critical resonance condition, the proposed approach has a promising prospect in engineering applications.
Ging-Long Lin;Lyan-Ywan Lu;Kai-Ting Lei;Shih-Wei Yeh;Kuang-Yen Liu
Smart Structures and Systems
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v.31
no.6
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pp.601-619
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2023
In this study, the accuracy of a real-time hybrid test (RTHT) employed for a performance test of a tuned mass damper (TMD) on an offshore wind turbine (OWT) with a complicated jacket-type supporting structure is quantified and evaluated by comparing the RTHT results with the experimental data obtained from a shaking table test (STT), in which a 1/25-scale model for a typical 5-MW OWT controlled by a TMD was tested. In the RTHT, the jacket-type OWT structure was modelled using both multiple-DOF (MDOF) and single-DOF (SDOF) numerical models. When compared with the STT test data, the test results of the RTHT show that while the SDOF model, which requires less control computational time, is able to well predict the peak responses of the nacelle and TMD only, the MDOF model is able to effectively predict both the peak and over-all time-history responses at multiple critical locations of an OWT structure. This also indicates that, depending on the type of structural responses considered, an RTHT with either an SDOF or a MDOF model may be a promising alternative to the STT to assess the effectiveness of a TMD for seismic mitigation in an OWT context.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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