Fortney, Patrick J.;Shahrooz, Bahram M.;Rassati, Gian A.
Steel and Composite Structures
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v.7
no.4
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pp.279-301
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2007
When coupling beams are proportioned appropriately in coupled core wall (CCW) systems, the input energy from ground motions is dissipated primarily through inelastic deformations in plastic hinge regions at the ends of the coupling beams. It is desirable that the plastic hinges form at the beam ends while the base wall piers remain elastic. The strength and stiffness of the coupling beams are, therefore, crucial if the desired global behavior of the CCW system is to be achieved. This paper presents the results of nonlinear response history analysis of two 20-story CCW buildings. Both buildings have the same geometric dimensions, and the components of the buildings are designed based on the equivalent lateral force procedure. However, one building is fitted with steel coupling beams while the other is fitted with diagonally reinforced concrete coupling beams. The force-deflection relationships of both beams are based on experimental data, while the moment-curvature and axial load-moment relationships of the wall piers are analytically generated from cross-sectional fiber analyses. Using the aforementioned beam and wall properties, nonlinear response history analyses are performed. Superiority of the steel coupling beams is demonstrated through detailed evaluations of local and global responses computed for a number of recorded and artificially generated ground motions.
This study pertains to damping device to reduce vibrational responses and shocks in multi-directions. To enhance the capability of disk spring damper which works for vertical vibration and shock, a multi-directional damper is proposed, which contains wedge system as well as disk spring stack. Wedge system converts horizontal load into vertical load. A mathematical model is proposed and investigated for the nonlinear behaviors of the disc spring damper containing wedge system. The results accord with the experimental results. Equivalent viscous damping in vertical and horizontal directions are found based upon energy dissipated.
Park, Jai Woo;Kim, Jin Ho;Hong, Young Kyun;Hong, Gi Soup
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.19
no.4
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pp.403-411
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2007
CFT (Concrete filled steel tube) column has become popular for building construction due to not only its composite effect but also economic effect. However, the conventional CFT column also has its own disadvantages having plastic buckling at the end of column followed by the reduction of strength by yielding of steel tube. An experiment on TR-CFT (Transversely reinforced CFT) column are conducted for making up for conventional CFT column's disadvantages. The experiment parameters are strength of concrete, the layer numbers of carbon fiber sheet. In this study, hysteretic curve, initial stiffness, strength, plastic deformation capacity, and dissipated energy are compared and analyzed between CFT and TR-CFT columns.
In this paper, pounding tuned mass dampers (PTMDs) were designed to mitigate the multi-mode vortex-induced vibration (VIV) of stay cable utilizing the viscous-elastic material's energy-dissipated ability. The PTMD device consists of a cantilever metal rod beam, a metal mass block and a specially designed damping element covered with viscous-elastic material layer. Wind-tunnel experiment on VIV of stay cable model was set up to validate the effectiveness of the PTMD on multi-mode VIV mitigation of stay cable. By analyzing and comparing testing results of all testing cases, it could be verified that the PTMD with viscous-elastic pounding boundary can obviously mitigate the VIV amplitude of the stay cable. Moreover, the installed location and the design parameters of the PTMD device based on the controlled modes of the primary stay cable, would have a certain extent suppression on the other modal vibration of the stay cable, which means that the designed PTMDs are effective among a large band of frequency for the multi-mode VIV control of the stay cable.
The flooding and overtopping due to unexpected large ocean wave may occur serious problems to environments and structures. Generally fixed wave breakers and several structures were installed to prevent such damages, however, they may affect to environments and charted path of ships badly. In this regard, new type of initial wave breaker was investigated in both of experimentally and numerically. For the experiments, conceptual devices were built by authors with stereo vision system. The moving particle semi-implicit method was adopted for simulation. It is revealed that the initial wave breaker reduce the damages from ocean waves by energy dissipated earlier. Furthermore, the effects of position of the initial wave breaker was also considered.
This study investigated the effect of the strengthening efficiency of unbonded steel-bar truss system on the out-of-plane behavior of perforated masonry walls. Four full-scale unreinforced masonry (URM) walls with two different planes were prepared using the unbonded steel-bar truss system and a URM walls without strengthening. All masonry walls were tested under constant axial and cyclic lateral loads. The obtained test results indicated that the pinching effect in the out-plane behavior of masonry walls tends to decrease in the in- and out-of-plane strengthened URM walls using the unbonded steel-bar truss system with the higher prestressing force ratio (Rp) of vertical reinforcing bars in the unbonded steel-bar truss system, regardless of the perforated type of the masonry wall. Consequently, the highest maximum shear resistance and cumulative dissipated energy at peak load in the post-peak behavior were observed in the in- and out-plane strengthened URM walls with the highest Rp values, which are 2.7 and 6.0 times higher than those of URM. In particular, the strengthening efficiency of the unbonded steel-bar truss system was primarily attributed to the vertical prestressed steel-bars rather than the diagonal steel-bars, which indicates that the strains in the vertical prestressed steel-bars at the peak load were approximately 1.6 times higher than those in the diagonal steel-bars.
Gustavo Luz Xavier da Costa;Carlos Alberto Caldeira Brant;Magno Teixeira Mota;Rodolfo Giacomim Mendes de Andrade;Eduardo de Moraes Rego Fairbairn;Pierre Rossi
Computers and Concrete
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v.31
no.2
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pp.151-161
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2023
This paper presents an investigation of variables that cause spurious cracking in numerical modeling of concrete fracture. Spurious cracks appear due to the approximate nature of numerical modeling. They overestimate the dissipated energy, leading to divergent results with mesh refinement. This paper is limited to quasi-static loading regime, homogeneous models, cracking as the only nonlinear mode of deformation and cracking only due to tensile loading. Under these conditions, some variables that can be related to spurious cracking are: mesh alignment, ductility, crack band width, structure size, mesh refinement and load increment size. Case studies illustrate the effect of each variable and convergence analyses demonstrate that, after all, load-increment size is the most important variable. Theoretically, a sufficiently small load increment is able to eliminate or at least alleviate the detrimental influence of the other variables. Such load-increment size might be prohibitively small, rendering the simulation unfeasible. Hence, this paper proposes two alternatives. First, it is proposed an algorithm that automatically find such small load increment size automatically, which not necessarily avoid large computations. Then, it is proposed a double simulation technique, in which the crack is forced to propagate through the localization zone.
Jang Ju-wook;Hwang Yunil;Scrofano Ronald;Prasanna Viktor K.
The KIPS Transactions:PartA
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v.12A
no.4
s.94
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pp.305-312
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2005
In this paper, we present algorithm-level techniques for energy-efficient design at the algorithm level using FPGAs. We then use these techniques to create energy-efficient designs for two signal processing kernel applications: fast Fourier transform(FFT) and matrix multiplication. We evaluate the performance, in terms of both latency and energy efficiency, of FPGAs in performing these tasks. Using a Xilinx Virtex-II as the target FPGA, we compare the performance of our designs to those from the Xilinx library as well as to conventional algorithms run on the PowerPC core embedded in the Virtex-II Pro and the Texas Instruments TMS320C6415. Our evaluations are done both through estimation based on energy and latency equations on high-level and through low-level simulation. For FFT, our designs dissipated an average of $50\%$ less energy than the design from the Xilinx library and $56\%$ less than the DSP. Our designs showed an EAT factor of 10 times improvement over the embedded processor. These results provide a concrete evidence to substantiate the idea that FPGAs can outperform DSPs and embedded processors in signal processing. Further, they show that PFGAs can achieve this performance while still dissipating less energy than the other two types of devices.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.9
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pp.948-954
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2008
Membrane bioreactor(MBR) processes have been widely applied to wastewater treatment for last decades due to its excellent capability of solid-liquid separation. However, membrane fouling was considered as a limiting factor in wide application of the MBR process. Excess aeration into membrane surface is a common way to control membrane fouling in most MBR. However, the excessively supplied air is easily dissipated in the reactor, which results in consuming energy and thus, it should be modified for effective control of membrane fouling. In this study, cylindrical tube was introduced to MBR in order to use the supplied air effectively. Membrane fibers were immersed into the cylindrical tube. This makes the supplied air non-dissipated in the reactor so that membrane fouling could be controlled economically. Two different air supplying method was employed and compared each other; nozzle and porous diffuser which were located just beneath the membrane module. Transmembrane pressure(TMP) was monitored as a function of airflow rate, flux, and ratio of the tube area and cross-sectioned area of membrane fibers(A$_m$/A$_t$). Flow rate of air and liquid was regulated to obtain slug flow in the cylindrical tube. With the same flow of air supply, nozzle was more effective for controlling membrane fouling than porous diffuser. Accumulation of sludge was observed in the tube with the nozzle, if the air was not suppled sufficiently. Reduction of membrane fouling was dependent upon the ratio, A$_m$/A$_t$. For diffuser, membrane fouling was minimized when A$_m$/A$_t$ was 0.27, but 0.55 for nozzle.
Ji, Xiaodong;Zhang, Mingliang;Kang, Hongzhen;Qian, Jiaru;Hu, Hongsong
Earthquakes and Structures
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v.7
no.2
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pp.179-199
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2014
The steel tube-reinforced concrete (ST-RC) composite column is a novel type of composite column, consisting of a steel tube embedded in reinforced concrete. The objective of this paper is to investigate the effect of cumulative damage on the seismic behavior of ST-RC columns through experimental testing. Six large-scale ST-RC column specimens were subjected to high axial forces and cyclic lateral loading. The specimens included two groups, where Group I had a higher amount of transverse reinforcement than Group II. The test results indicate that all specimens failed in a flexural mode, characterized by buckling and yielding of longitudinal rebars, failure of transverse rebars, compressive crushing of concrete, and steel tube buckling at the base of the columns. The number of loading cycles was found to have minimal effect on the strength capacity of the specimens. The number of loading cycles had limited effect on the deformation capacity for the Group I specimens, while an obvious effect on the deformation capacity for the Group II specimens was observed. The Group I specimen showed significantly larger deformation and energy dissipation capacities than the corresponding Group II specimen, for the case where the lateral cyclic loads were repeated ten cycles at each drift level. The ultimate displacement of the Group I specimen was 25% larger than that of the Group II counterpart, and the cumulative energy dissipated by the former was 2.8 times that of the latter. Based on the test results, recommendations are made for the amount of transverse reinforcement required in seismic design of ST-RC columns for ensuring adequate deformation capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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