Excessive vibrations induced by earthquake excitation and wind load are an obstacle in design and construction of tall and super tall buildings. An innovative vibration control structure system (Mega-Sub Controlled Structure System-MSCSS) was recently proposed to further improve humans comfort and their safeties during natural disasters. Preliminary investigations were performed using a two dimensional equivalent simplified model, composed by 3 mega-stories. In this paper, a more reasonable and realistic scaled model is design to investigate the dynamical characteristics and controlling performances of this structure when subjected to strong earthquake motion. The control parameters of the structure system, such as the modulated sub-structures disposition; the damping coefficient ratio (RC); the stiffness ratio (RD); the mass ratio of the mega-structure and sub-structure (RM) are investigated and their optimal values (matched values) are obtained. The MSCSS is also compared with the so-called Mega-Sub Structure (MSS) regarding their displacement and acceleration responses when subjected to the same load conditions. Through the nonlinear time history analysis, the effectiveness and the feasibility of the proposed mega-sub controlled structure system (MSCSS) is demonstrated in reducing the displacement and acceleration responses and also improving human comfort under earthquake loads.
Recently, in proportion to the increase of earthquake occurrence-frequency and its strength in the countries within the circum-pan Pacific earthquake belt, a concept of earthquake-proof design for huge structures containing liquid has been growing up. This study deals with the refinement of classical numerical approaches for the free vibration analysis of separated structure and liquid motions. According to the liquid-structure interaction, LNG-storage tanks exhibit two distinguished eigenmodes, the sloshing mode and the bulging mode. For the sloshing -mode analysis, we refine the classical rigid-tank model by reflecting the container flexibility. While, for the bulging-mode analysis, we refine the classical uncoupled structural vibration system by taking the liquid free-surface fluctuation into consideration. We first construct the refined dynamic models for both problems, and present the refined numerical procedures. Furthermore, in order for the efficient treatment of large-scale matrices, we employ the Lanczos iteration scheme and the frontal-solver for our test FEM program. With the developed program we carry out numerical experiments illustrating the theoretical results.
According to the structure characteristics of the non-uniform beam bridge, a practical model for calculating the vibration equation of the non-uniform beam bridge is given and the application scope of the model includes not only the beam bridge structure but also the non-uniform beam with added masses and elastic supports. Based on the Bernoulli-Euler beam theory, extending the application of the modal perturbation method and establishment of a semi-analytical method for solving the vibration equation of the non-uniform beam with added masses and elastic supports based is able to be made. In the modal subspace of the uniform beam with the elastic supports, the variable coefficient differential equation that describes the dynamic behavior of the non-uniform beam is converted to nonlinear algebraic equations. Extending the application of the modal perturbation method is suitable for solving the vibration equation of the simply supported and continuous non-uniform beam with its arbitrary added masses and elastic supports. The examples, that are analyzed, demonstrate the high precision and fast convergence speed of the method. Further study of the timesaving method for the dynamic characteristics of symmetrical beam and the symmetry of mode shape should be developed. Eventually, the effects of elastic supports and added masses on dynamic characteristics of the three-span non-uniform beam bridge are reported.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.21
no.7
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pp.599-608
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2011
FPS(friction pendulum system) is an isolation system which is possible to isolate structures from earthquake by pendulum characteristic. Natural frequencies of the structures could be determined by designing the radius of curvature of FPS. Thus, response vibration could be reduced by changing natural frequency of structures from FPS. But effective periods of recorded seismic wave were various and estimation of earthquake characteristic could be difficult. If effective periods of seismic wave correspond to natural frequency of structures with FPS, resonance can be occurred. Therefore, CFPBS(cone-type friction pendulum bearing system) was developed for controlling the acceleration and displacement of structure by the slope of friction surfaces. Structural natural frequency with CFPBS can be changed according to position of ball on the friction surface which was designed cone-type. Therefore, superstructures on CFPBS could be isolated from earthquake. In this study, seismic performance of CFPBS was evaluated by numerical analysis and shaking table test.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.26
no.3
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pp.117-125
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2022
In this study, centrifuge model tests were performed to evaluate the seismic response of multi-DOF structures with shallow foundations. Also, elastic time history analysis on the fixed-base model was performed and compared with the experimental results. As a result of the centrifuge model test, earthquake amplification at the fundamental vibration frequency of the soil (= 2.44 Hz) affected the third vibration mode frequency (= 2.50 Hz) of the long-period structure and the first vibration mode (= 2.27 Hz) of the short-period structure. The shallow foundation lengthened the periods of the structures by 14-20% compared to the fixed base condition. The response spectrum of acceleration measured at the shallow foundation was smaller than that of free-field motion due to the foundation damping effect. The ultimate moment capacity of the soil-foundation system limited the dynamic responses of the multi-DOF structures. Therefore, the considerations on period lengthening, foundation damping, and ultimate moment capacity of the soil-foundation system might improve the seismic design of the multi-DOF building structures.
Lin, Wei;Wang, Qiuzhang;Li, Jun;Chen, Shanghong;Qi, Ai
Computers and Concrete
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v.20
no.5
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pp.545-553
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2017
A pounding tuned mass damper (PTMD) can be considered as a passive device, which combines the merits of a traditional tuned mass damper (TMD) and a collision damper. A recent analytical study by the authors demonstrated that the PTMD base on the energy dissipation during impact is able to achieve better control effectiveness over the traditional TMD. In this paper, a PTMD prototype is manufactured and applied for seismic response reduction to examine its efficacy. A series of shaking table tests is conducted in a three-story building frame model under single-dimensional and two-dimensional broadband earthquake excitations with different excitation intensities. The ability of the PTMD to reduce the structural responses is experimentally investigated. The results show that the traditional TMD is sensitive to input excitations, while the PTMD mostly has improved control performance over the TMD to remarkably reduce both the peak and root-mean-square (RMS) structural responses under single-dimensional earthquake excitation. Unlike the TMD, the PTMD is found to have the merit of maintaining a stable performance when subjected to different earthquake loadings. In addition, it is also indicated that the performance of the PTMD can be enhanced by adjusting the initial gap value, and the control effectiveness improves with the increasing excitation intensity. Under two-dimensional earthquake inputs, the PTMD controls remain outperform the TMD controls; however, the oscillation of the added mass is observed during the test, which may induce torsional vibration modes of the structure, and hence, result in poor control performance especially after a strong earthquake period.
In the architectural design process, the selection and configuration of the structural system significantly affect the earthquake behaviours of the reinforced concrete buildings. The main purpose of this study, the effects on the earthquake performances and the rough construction cost of the buildings of the slab type in reinforced concrete buildings are to examine comparatively for different local soil classes. The results obtained from this study have been determined that the building model having slabs with beams is safer compared to other types of slabs, especially when considering the vertical bearing structural elements (columns). It also shows that other types of slab, except for slab with beams, reduce the earthquake performances of reinforced concrete buildings, increase the displacement values, 1st natural vibration period values and the cost of rough construction. This matter reveals that slab type is quite important and the preference of beamed slabs in reinforced concrete buildings to be constructed in earthquake zones would be more appropriate in terms of safety and cost.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2000.10a
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pp.509-514
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2000
A structural control algorithm using CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller) neural network is proposed Learning rule for CMAC is derived based on cost function. Learning convergence of CMAC is compared with MLNN(Multilayer Neural Network). Numerical examples are shown to verify the proposed control algorithm. Examples show that CMAC can be applicable to structural control with fast learning speed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1990.04a
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pp.66-71
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1990
The prediction and estimation of R/C structure behavior subjected to earthquake type loading is partly based on the experimental results of the monotonically increased cyclic loading, rather than that of the irregularly increased cyclic loading. However, actual earthquake is typical random vibration. In this respect, comparing and analysing experimental test results of R/C specimens subjected to monotonically increased cyclic loading and irregularly increased cyclic loading, this study proposes the research direction of irregularly increased cyclic loading during earthquake.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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1998.04a
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pp.188-195
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1998
The main objective of this study is to observe the effect of visco-elastic damper on seismic behavior of structure. A small shaking table was designed and manufactured using the materials and machinery available in the market by the authors. Also, two small-scale models with and without visco-elastic dampers were made. Dynamic characteristics, such as natural periods and damping ratios, were measured with free vibration tests. Finally, the earthquake simulations tests by using this shaking table were performed to these models. Based on the test results, the effect of visco-elastic damper on the seismic response of models is evaluated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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