Tamayo, Jorge Luis Palomino;Awruch, Armando Miguel
Structural Engineering and Mechanics
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v.58
no.5
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pp.799-823
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2016
A finite element model for the non-linear dynamic analysis of a reinforced concrete (RC) containment shell of a nuclear power plant subjected to extreme loads such as impact and earthquake is presented in this work. The impact is modeled by using an uncoupled approach in which a load function is applied at the impact zone. The earthquake load is modeled by prescribing ground accelerations at the base of the structure. The nuclear containment is discretized spatially by using 20-node brick finite elements. The concrete in compression is modeled by using a modified $Dr{\ddot{u}}cker$-Prager elasto-plastic constitutive law where strain rate effects are considered. Cracking of concrete is modeled by using a smeared cracking approach where the tension-stiffening effect is included via a strain-softening rule. A model based on fracture mechanics, using the concept of constant fracture energy release, is used to relate the strain softening effect to the element size in order to guaranty mesh independency in the numerical prediction. The reinforcing bars are represented by incorporated membrane elements with a von Mises elasto-plastic law. Two benchmarks are used to verify the numerical implementation of the present model. Results are presented graphically in terms of displacement histories and cracking patterns. Finally, the influence of the shear transfer model used for cracked concrete as well as the effect due to a base slab incorporation in the numerical modeling are analyzed.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.5
no.1
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pp.19-28
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2011
This paper documents an experimental study of dynamic response of reinforced concrete beams following instantaneous removal of a bearing column. Four half-scale specimens representing two-span beam bridging across the removed column were tested. The test boundary conditions simulated rotational and longitudinal restraints imposed on a frame beam by the neighboring structural components. The gravity loads were simulated by attaching mass blocks on the beams at three locations. Dynamic loading effects due to sudden removal of a column were simulated by quickly releasing the supporting force at the middle of the specimens. The experimental study investigated the load-carrying capacity of beams restrained longitudinally at the boundaries and dynamic impact on forces. The tests confirmed the extra flexural strength provided by compressive arch action under dynamic loading. The tests also indicated that the dynamic amplification effects on forces were much lower than that assumed in the current design guideline for progressive collapse.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.2
no.4
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pp.179-190
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1998
All brick masonry buildings are constructed without any structural limitation under earthquake load, in Korea. However, it is necessary to evaluate response for seismic loads since the number of earthquake occurances in Korea is increasing. In this paper, the load resisting capacities of brick masonry buildings are investigated by finite element analysis method and the response due to seismic load are analyzed by applying 0.12g earthquake load. It was observed that the two story masonry building is not safe under the 0.12g earthquake load, especially at the first floor. The cracks were occurred under the bond beam and around the openings due to the stress concentration.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2006.03a
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pp.424-431
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2006
Many types of tuned mass dampers (TMDs), such as active TMDs, multiple TMDs, hybrid TMDs etc., have been studied to effectively reduce the dynamic responses of a structure subjected to various types of dynamic loads. In this study, we replace a passive damper by a semi-active tuned mass damper to improve the control performance of conventional TMDs (STMD). An idealized variable damping device is used as semi-active dampers. These semi-active dampers can change the properties of TMDs in real time based on the dynamic responses of a structure. The control performance of STMD is investigated with respect to various types of excitation by numerical simulation. Groundhook control algorithm is used to appropriately modulate the damping force of semi-active dampers. The control effectiveness between STMD and a conventional passive TMD, both under harmonic and random excitations, is evaluated and compared for a single-degree-of-freedom (SDOF) structure. Excitations are applied to the structure as a dynamic force and ground motion, respectively. The numerical studies showed that the control effectiveness of STMD is significantly superior to that of the passive TMD, regardless of the type of excitations.
In this research, seismic response of pipes is examined by applying nanotechnology and piezoelectric materials. For this purpose, a pipe is considered which is reinforced by carbon nanotubes (CNTs) and covered with a piezoelectric layer. The structure is subjected to the dynamic loads caused by earthquake and the governing equations of the system are derived using mathematical model via cylindrical shell element and Mindlin theory. Navier-Stokes equation is employed to calculate the force due to the fluid in the pipe. Mori-Tanaka approach is used to estimate the equivalent material properties of the nanocomposite and to consider the effect of the CNTs agglomeration on the scismic response of the structure. Moreover, the dynamic displacement of the structure is extracted using harmonic differential quadrature method (HDQM) and Newmark method. The main goal of this research is the analysis of the seismic response using piezoelectric layer and nanotechnology. The results indicate that reinforcing the pipeline by CNTs leads to a reduction in the displacement of the structure during an earthquake. Also the negative voltage applied to the piezoelectric layer reduces the dynamic displacement.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.3
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pp.121-128
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2021
Piloti-type buildings in Korea are usually composed of lower frames and upper shear wall structures. Piloti-type buildings have been seriously damaged during earthquakes because of the construction of soft and weak stories. Piloti-type buildings with edge cores are two-way unsymmetric planes. This paper analyzed and obtained the dynamic response for structures modeled using a multistory two-way asymmetric system. The numerical results, obtained using the Newmark-β method, show the time-history responses and trends of maximum displacements and shear forces. The purpose of this study is to evaluate the effect of reinforcement on dynamic response when a shear wall or brace is reinforced in the corner opposite the piloti.
During the last thirty years many structural control concepts have been proposed for the reduction of the structural response caused by earthquake excitations. Their research and implementation in practice have shown that seismic control of structures has a lot of potential but also many limitations. In this paper the importance of two practical issues, time delay and saturation effect, on the performance of controlled structures, is discussed. Their influence, both separately and in interaction, on the response of structures controlled by a modified pole placement algorithm is investigated. Characteristic buildings controlled by this algorithm and subjected to dynamic loads, such as harmonic signals and actual seismic events, are analyzed for a range of levels of time delay and saturation capacity of the control devices. The response reduction surfaces for the combined influence of time delay and force saturation of the controlled buildings are obtained. Conclusions regarding the choice of the control system and the desired properties of the control devices are drawn.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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1999.10a
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pp.203-211
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1999
Threr are several methods in protecting the building structures from dynamic loads such as an earthquake and a wind. Among them applying a control force to the building structure is one of the methods to decrease the vibration. The most important and difficult problem in the active control is to obtain the mathematical model of the building structure with a controller. the effective active controller can be designed from the exact model of the system In this paper the three story test building with an active mass driver is identified experimentally. the system matrices corresponding to the experimental building are found and verified with the experimentally-obtained transfer functions and responses efficiently.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.11a
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pp.268-275
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2000
A hybrid mass damper that combines a tuned mass damper and an actuator has been recognized to be one of the most promising devices for vibration control of a tall building subjected to dynamic loads such as wind and earthquake. In this paper, in order to reduce vibration levels of a 5-story test structure, a hybrid mass damper using AC-servomotor was designed and developed. And control performances using HMD and TMD under random and earthquake excitations are compared through experimental test. It is confirmed that it is more effective to reduce the vibration levels of the test structure using HMD especially for earthquake excitation.
In current seismic design codes, various elastic design acceleration spectra are defined considering different seismological and soil characteristics and are widely used tool for calculation of seismic loads acting on structures. Response spectrum analyses directly use the elastic design acceleration spectra whereas time history analyses use acceleration records of earthquakes whose acceleration spectra fit the design spectra of seismic codes. Due to the fact that obtaining coherent structural response quantities with the seismic design code considerations is a desired circumstance in dynamic analyses, the response spectra of earthquake records used in time history analyses had better fit to the design acceleration spectra of seismic codes. This paper evaluates structural response distributions of multi-story reinforced concrete frames obtained from nonlinear time history analyses which are performed by using the scaled earthquake records compatible with various elastic design spectra. Time domain scaling procedure is used while processing the response spectrum of real accelerograms to fit the design acceleration spectra. The elastic acceleration design spectra of Turkish Seismic Design Code 2007, Uniform Building Code 1997 and Eurocode 8 are considered as target spectra in the scaling procedure. Soil classes in different seismic codes are appropriately matched up with each other according to $V_{S30}$ values. The maximum roof displacements and the total base shears of considered frame structures are determined from nonlinear time history analyses using the scaled earthquake records and the results are presented by graphs and tables. Coherent structural response quantities reflecting the influence of elastic design spectra of various seismic codes are obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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