The response of a plate-column system having five-degree-of-freedom supported by an elastic foundation and subjected to static lateral load, harmonic ground motion and earthquake motion is studied. Two Winkler foundation models are assumed: a conventional model which supports compression and tension and a tensionless model which supports compression only. The governing equations of the problem are obtained, solved numerically and the results are presented in figures to demonstrate the behavior of the system for various values of the system parameters comparatively for the conventional and the tensionless Winkler foundation models.
In the present paper a new Neuro-Wavelet control algorithm is proposed based on a cost function to actively control the vibrations of structures under earthquake loads. A wavelet neural network (WNN) was developed to train the control algorithm. This algorithm is designed to control multi-degree-of-freedom (MDOF) structures which consider the geometric and material non-linearity, structural irregularity, and the incident direction of an earthquake load. The training process of the algorithm was performed by using the El-Centro 1940 earthquake record. A numerical model of a three dimensional (3D) three story building was used to accredit the control algorithm under three different seismic loads. Displacement responses and hysteretic behavior of the structure before and after the application of the controller showed that the proposed strategy can be applied effectively to suppress the structural vibrations.
An integrated optimal structural design method for a diagrid structure and control device was developed. A multi-objective genetic algorithm was used and a 60-story diagrid building structure was developed as an example structure. Artificial wind and earthquake loads were generated to assess the wind-induced and seismic responses. A smart tuned mass damper (TMD) was used as a structural control system and an MR (magnetorheological) damper was employed to develop a smart TMD (STMD). The multi-objective genetic algorithm used five objectives including a reduction of the dynamic responses, additional stiffness and damping, mass of STMD, capacity of the MR damper for the integrated optimization of a diagrid structure and a STMD. From the proposed method, integrated optimal designs for the diagrid structure and STMD were obtained. The numerical simulation also showed that the STMD provided good control performance for reducing the wind-induced and seismic responses of a tall diagrid building structure.
This paper proposes a simplified elastic-plastic analysis procedure using the penalty factors presented in the Code Case N-779 for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under severe seismic loads such as safety shutdown earthquake and beyond design-basis earthquake. First, a simplified elastic-plastic analysis procedure for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under the severe seismic loads was proposed based on the analysis result for the simplified elastic-plastic analysis procedure in the Code Case N-779 and the stress categories corresponding to normal operation and seismic loads. Second, total strain amplitude was calculated directly by performing finite element cyclic elastic-plastic seismic analysis for a hot leg nozzle in pressurizer surge line subject to combined loading including deadweight, pressure, seismic inertia load, and seismic anchor motion, as well as was derived indirectly by applying the proposed analysis procedure to the finite element elastic stress analysis result for each load. Third, strain-based fatigue assessment was implemented by applying the strain-based fatigue acceptance criteria in the ASME B&PV Code, Sec. III, Subsec. NB, Article NB-3200 and by using the total strain amplitude values calculated. Last, the total strain amplitude and the fatigue assessment result corresponding to the simplified elastic-plastic analysis were compared with those using the finite element elastic-plastic seismic analysis results. As a result of the comparison, it was identified that the proposed analysis procedure can derive reasonable and conservative results.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.5
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pp.139-145
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2018
An outrigger system is used widely to increase the lateral stiffness of high-rise buildings, resulting in reduced dynamic responses to seismic or wind loads. Because the dynamic characteristics of earthquake or wind loads are quite different, a smart vibration control system associated with an outrigger system can be used effectively for both seismic and wind excitation. In this study, an adaptive smart structural control system based on an outrigger damper system was investigated for the response reduction of multi-hazards, including seismic and wind loads. A MR damper was employed to develop the smart outrigger damper system. Three cities in the U.S., L.A., Charleston, and Anchorage, were used to generate multi-hazard earthquake and wind loads. Parametric studies on the MR damper capacity were performed to investigate the optimal design of the smart outrigger damper system. A smart control algorithm was developed using a fuzzy controller optimized by a genetic algorithm. The analytical results showed that an adaptive smart structural control system based on an outrigger damper system can provide good control performance for multi-hazards of earthquake and wind loads.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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1998.04a
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pp.98-105
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1998
In this study, the boundary element analysis in dynamics for the multilayered semi-infinite plane is developed using the fundamental solution for moving loads. Also the indirect method and superposition method are introduced to consider the multilayered systems and moving loads. At each layer the fundamental solution can be obtained by solving the governing equation which is transformed by the Fourier transform. The governing equation can be solved by three conditions; continuity conditions of displacement and stress, the traction free condition at the surface and the radiation condition at the surface and the radiation condition at the infinite distance. To verify the solution and the developed algorithm, the theoretical solution for the homogeneous layer and commercial FEM program is compared with the results of this study.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.1
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pp.21-29
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2001
주차장, 버스터미널, 스타디움, 집회공간과 같은 낮은 고유진동수를 갖는 장경간 건축물에서는 저속 차량의 이동하중이나 보행자의 보행하중과 같은 동적하중에 의해 과도한 바닥판 진동이 발생할 수 있으며 이러한 진동은 건축물의 이용자에게 불쾌감을 일으켜 건축물의 사용성에 심각한 영향을 주게된다. 구조물에 가해지는 보행하중의 일반적인 적용방법은 분할된 요소의 절점을 따라 절점하중으로 가하는 것이다. 그러나 이러한 해석모델은 보행하중을 절점에만 가해야하는 제한적인 문제점을 가지고 있어 보폭 수만큼 절점을 생성시켜야 하며 보폭이 변하거나 절점이외에 하중이 작용할 경우 해석모델을 수정해야하는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 보행하중에 대한 계측과 분석을 통하여 보행하중의 동적특성을 분석하였으며 계측한 보행하중을 예제구조물에 적용하였다. 그리고 보행하중에 의한 구조물 진동의 효율적인 해석을 위하여 구조물에 가해지는 보행하중을 등가의 절점하중으로 치환하는 방법을 제안하였으며 제안된 등가절점 하중의 타당성을 검증하기 위하여 예제구조물의 진동해석을 수행하였다.
This paper presents an optimization process using Harmony Search Algorithm for minimum weight of steel space frames under earthquake effects according to Turkish Earthquake Code (2007) specifications. The optimum designs are carried out by selecting suitable sections from a specified list including W profiles taken from American Institute of Steel Construction (AISC). The stress constraints obeying AISC-Load and Resistance Factor Design (LRFD) specifications, lateral displacement constraints and geometric constraints are considered in the optimum designs. A computer program is coded in MATLAB for the purpose to incorporate with SAP2000 OAPI (Open Application Programming Interface) to perform structural analysis of the frames under earthquake loads. Three different steel space frames are carried out for four different seismic earthquake zones defined in Turkish Earthquake Code (2007). Results obtained from the examples show the applicability and robustness of the method.
Chang, Seongkyu;Kim, Dookie;Raman, Mohammad Sabbir;Kim, Hyung Seong
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.20
no.5
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pp.295-300
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2016
In this study, Stockbridge damper was adopted to reduce the reponses of structures under earthquakes. A finite element analysis software, SAP2000, was used to simulate the structural response and the control device under dynamic loads. A 3 story frame model and the proposed control device, Stockbridge damper, were designed under laboratory conditions. In this research, a pendulum type tuned mass damper (PTMD) was also adopted in order to compare with the Stockbridge damper. Harmonic loads were applied to verity the control performance of both control devices in each mode. In results, it has been found that the Stockbirdge damper decreases significantly the responses of the structure more than the PTMD under the harmonic loadings. The El Centro and Northridge earthquakes were also applied in order to investigate the performance by both control devices. The responses of the building demonstrate that the Stockbridge damper reduces the response of the building structure during earthquakes more effectively than the PTMD.
Karimiyan, Somayyeh;Kashan, Ali Husseinzadeh;Karimiyan, Morteza
Earthquakes and Structures
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v.6
no.5
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pp.473-494
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2014
Progressive collapse, which is referred to as the collapse of the entire building under local damages, is a common failure mode happened by earthquakes. The collapse process highly depends on the whole structural system. Since, asymmetry of the building plan leads to the local damage concentration; it may intensify the progressive collapse mechanism of asymmetric buildings. In this research the progressive collapse of regular and irregular 6-story RC ordinary moment resisting frame buildings are studied in the presence of the earthquake loads. Collapse process and collapse propagation are investigated using nonlinear time history analyses (NLTHA) in buildings with 5%, 15% and 25% mass asymmetry with respect to the number of collapsed hinges and story drifts criteria. Results show that increasing the value of mass eccentricity makes the asymmetric buildings become unstable earlier and in the early stages with lower number of the collapsed hinges. So, with increasing the mass eccentricity in building, instability and collapse of the entire building occurs earlier, with lower potential of the progressive collapse. It is also demonstrated that with increasing the mass asymmetry the decreasing trend of the number of collapsed beam and column hinges is approximately similar to the decreasing trend in the average story drifts of the mass centers and stiff edges. So, as an alternative to a much difficult-to-calculate local response parameter of the number of collapsed hinges, the story drift, as a global response parameter, measures the potential of progressive collapse more easily.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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