The Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center has been developing a performance-based earthquake engineering (PBEE) methodology, which is based on explicit determination of performance, e.g., monetary losses, in a probabilistic manner where uncertainties in earthquake ground motion, structural response, damage estimation, and losses are explicitly considered. To carry out the PEER PBEE procedure for a component of the nuclear power plant (NPP) such as the cable tray system, hazard curve and spectra were defined for two hazard levels of the ground motions, namely, operation basis earthquake, and safe shutdown earthquake. Accordingly, two sets of spectral compatible ground motions were selected for dynamic analysis of the cable tray system. In general, the PBEE analysis of the cable tray in NPP was introduced where the resulting floor motions from the time history analysis (THA) of the NPP structure should be used as the input motion to the cable tray. However, for simplicity, a finite element model of the cable tray was developed for THA under the effect of the selected ground motions. Based on the structural analysis results, fragility curves were generated in terms of specific engineering demand parameters. Loss analysis was performed considering monetary losses corresponding to the predefined damage states. Then, overall losses were evaluated for different damage groups using the PEER PBEE methodology.
In this study a multi-objective optimization problem is solved. The objectives used here include simultaneous minimum construction cost in term of sections weight, minimum structural damage using a damage index, and minimum non-structural damage in term of inter-story drift under the applied ground motions. A high-speed and low-error neural network is trained and employed in the process of optimization to estimate the results of non-linear time history analysis. This approach can be utilized for all steel or concrete frame structures. In this study, the optimal design of a planar eccentric braced steel frame is performed with great detail, using the presented multi-objective algorithm with a discrete population and then a moment resisting frame is solved as a supplementary example.
The proposed building upgrading technique employs prestressing cables to function as bracing to improve the seismic performance during future events. A four-story reinforced concrete moment resisting frame damaged from an ultimate limit state earthquake is assessed and upgraded using the proposed technique. Both existing and upgraded buildings are evaluated in regard of seismic performance parameters performing static lateral load to collapse analysis and dynamic nonlinear time history analysis as well. To obtain realistic comparison of seismic performance between existing and upgraded frames, each frame is subjected to its critical ground motion that has strength demand exceeding the building strength supply. Furthermore, reliability of static lateral load to collapse analysis as a substitute to time history analysis is evaluated. The results reveal that the proposed upgrading technique improves the stiffness distribution compared to the ideal distribution that gives equal inter-story drift. As a result, the upgraded building retains more stories that contribute to energy dissipation. The overall behavior of upgraded building beyond yield is also enhanced due to the gradual change of building stiffness as the lateral load increases.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.7
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pp.22-28
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2019
In this study, as part of the subway braking system, the structural analysis was performed with the fatigue analysis by comparing subway brake disc and wheel-type brake. When structural analysis was performed, it was possible to verify that the wheel-type brake were higher than the brake discs in case of total deformation. As the same loading conditions were given to the subway brake disc and wheel-type brake, wheel-type brakes was shown to have more deformation than brake disk but lower damage than the subway brake disc. Comparing with each fatigue loading condition, the maximum fatigue life for 'Sample history' is found to be about 60 times longer than for 'SAE bracket history'.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.24
no.6
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pp.267-275
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2020
In the event of an earthquake, non-structural components require seismic performance to ensure evacuation routes and to protect lives from falling non-structural components. Accordingly, the seismic design code proposes horizontal force for the design and evaluation of non-structural components. Ground motion observed on each floor is affected by a building's eigen vibration mode. Therefore, the earthquake damage of non-structural components is determined by the characteristics of the non-structural component system and the vibration characteristics of the building. Floor response spectra in the seismic design code are estimated through time history analysis using seismic waves. However, it is difficult to use floor response spectra as a design criterion because of user-specific uncertainties of time history analysis. In addition, considering the response characteristics of high-rise buildings to long-period ground motions, the safety factor of the proposed horizontal force may be low. Therefore, this study carried out the horizontal force review proposed in the seismic design code through dynamic analysis and evaluated the floor response of seismic waves considering buildings and predominant periods of seismic waves.
Varughese, Jiji Anna;Menon, Devdas;Prasad, A. Meher
Structural Engineering and Mechanics
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v.54
no.1
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pp.19-33
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2015
Open ground storey (OGS) buildings are characterized by the sudden reduction of stiffness in the ground storey with respect to the upper infilled storeys. During earthquakes, this vertical irregularity may result in accumulated damage in the ground storey members of OGS buildings without much damage in the upper storeys. Hence, the structural design of OGS buildings needs special attention. The present study suggests a modification of existing displacement-based design (DBD) procedure by proposing a new lateral load distribution. The increased demands of ground storey members of OGS buildings are estimated based on non-linear time history analysis results of four sets of bare and OGS frames having four to ten storey heights. The relationship between the increased demand and the relative stiffness of ground storey (with respect to upper storeys) is taken as the criterion for developing the expression for the design lateral load. It is also observed that under far-field earthquakes, there is a decrease in the ground storey drift of OGS frames as the height of the frame increases, whereas there is no such reduction when these frames are subjected to near-field earthquakes.
Environmental condition can induce changes in early life-history traits in order to maximise the ecological fitness. Here I investigated how temperature change and variation in human aquatic activity/behaviour affect early life-history consequences in fish using a dynamic-state-dependent model. In this study, I developed a general fish's life-history model including three life-history states depend-ing on foraging activity, such as body mass, mass of reproductive tissue (i.e., gonadal development) and accumulated stress (i.e., cellular or physiological damage). I assumed the level of foraging activity maximises reproductive success-ultimately, fitness. The model predicts that growth rate, development of reproductive tissues and damage accumulation are greater in higher temperature whereas higher human aquatic activity rapidly reduced the growth rate and development of reproductive tissue and increased damage accumulation. While higher foraging activity in higher temperature is less affected by human aquatic activity, the foraging activity in lower temperature rapidly declined with human aquatic activity. Moreover, lower survival rate in higher temperature or human aquatic activity was independent on mortality rate due to human aquatic activity or mortality rate when foraging activity, respectively. However, the survival rate in lower temperature or human aquatic activity was dependent on these mortality rates. My findings suggest that including of early life-history traits in relation to climate-change and human aquatic activity on the analysis may improve conservation plan and health assessment in aquatic ecosystem.
Concrete is deformed by load and subjected to micro damage under allowable deformation because of non-homogeneous property. When micro damage is accumulated, it is cracked and finally fractured. Characterization of AE can be demonstrated the micro damage which it is not discovered from visual observation, and it become known to an advantage that was clearly discriminated from the existing NDT method. This study was carried out the analysis and evaluation of concrete damage by acoustic emission technique. As a results of damage analysis, it was found out that the more concrete strength has increased, the more concrete has subjected to micro damage at lower stress ratio for chylinder specimen, and this is possible only AE method which could be described the brittle properties. Also it was revealed that the kaiser effect and felicity effect were existed in reinforced concrete bending specimens and it is found out that the onset of interface debonding between concrete and steel could be conformed in comparison with felicity ratio, AE activity and load history. From the results of this study, it was conformed that the deteriorative degree of reinforced concrete structure should be evaluated using felicity ratios.
Damage caused by an earthquake depends on not just the intensity of an earthquake but also the region-specific construction practices. Past earthquakes in Asian countries have highlighted inadequate construction practices, which caused huge life and property losses, indicating the severe need to strengthen existing structures. Strengthening activities shall be proposed as per the proposed weighting factors, first at the higher weighted members to increase the capacity of the building immediately and thereafter, the other members. Through this study on gravity load-designed (GLD) buildings, relative weights are assigned to each storey and exterior and interior columns within a storey based on their contribution to the energy dissipation capacity of the building. The numerical study is conducted on mid-rise archetype GLD buildings, i.e., 4, 6, 8, and 10 stories with variable storey heights, in the high seismic zones. Non-linear static analysis is performed to compute weights based on energy dissipation capacities. The results obtained are verified with the non-linear time history analysis of 4 GLD buildings. It was observed that exterior columns have higher weightage in the energy dissipation capacity of the building than interior columns up to a certain building height. The damage in stories is distributed in a convex to concave parabolic shape from bottom to top as building height increases, and the maxima location of the parabola shifts from bottom to middle stories. Relative weighting factors are assigned as per the damage contribution. And the sequence for strengthening activities is proposed as per the computed weighting factors in descending order for regular RCC buildings. Therefore, proposals made in the study would increase the efficacy of strengthening activities.
Minimizing construction cost and reducing seismic damage are two conflicting objectives in the design of any new structure. In the present work, we try to develop a framework in order to solve the optimum performance-based design problem considering the construction cost and the seismic damage of steel moment-frame structures. The Park-Ang damage index is selected as the seismic damage measure because it is one of the most realistic measures of structural damage. The non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is employed as the optimization algorithm to search the Pareto optimal solutions. To improve the time efficiency of the proposed framework, three simplifying strategies are adopted: first, simplified nonlinear modeling investigating minimum level of structural modeling sophistication; second, fitness approximation decreasing the number of fitness function evaluations; third, wavelet decomposition of earthquake record decreasing the number of acceleration points involved in time-history loading. The constraints of the optimization problem are considered in accordance with Federal Emergency Management Agency's (FEMA) recommended seismic design specifications. The results from numerical application of the proposed framework demonstrate the efficiency of the framework in solving the present multi-objective optimization problem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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