Lu Sui;Hanheng Wu;Menglong Tao;Zhichao Jia;Tianhua Zhou
Steel and Composite Structures
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v.47
no.5
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pp.663-677
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2023
The self-centering energy-dissipating coupled wall panels (SECWs) possess a dual capacity of resiliency and energy dissipation. Used in steel frames, the SECWs can localize the damage of structures and reduce residual drifts. Based on OpenSEES, the nonlinear models were established and validated by experimental results. The seismic design procedure of steel frame with SECW structures (SF-SECW) was proposed in accordance with four-level seismic fortification objectives. Nonlinear time-history response analyses were carried out to validate the reasonability of seismic design procedure for 6-story and 12-story structures. Results show that the inter-story drifts of designed structures are less than drift limits. According to incremental dynamic analyses (IDA), the fragility curves of mentioned-above structure models under different limit states were obtained. The results indicate that designed structures have good seismic performance and meet the seismic fortification objectives.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2006.03a
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pp.445-452
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2006
A new Energy-Dissipating Sacrificial Device(EDSD) is proposed, which can effectively dissipate the energy stored in the structures during seismic actions. A mathematical 3-D bridge models and analysis techniques are developed to represent the non-linear behavior of the EDSD, various seismic responses of a sample bridge with the EDSD are analyzed in terms of energy, member forces and deformation using the developed analysis method. And the EDSD is tested and certified it's behavior and stability to apply on exiting bridges. The EDSD can be able to dissipate a large amount of energy and therefore it can prevent the pier's excessive forces under seismic excitations and EDSD and its connected members are also stable. Additionally, the method and guidelines of an optimum EDSD design are proposed in terms of installation method and decision of number of EDSD. The Proposed EDSD under seismic excitations can significantly decrease the excessive storing energy in the bridge structures and reduce the relative displacements of each superstructure to the ground. The EDSD is also found to function as a structural fuse under strong ground motions, sacrificing itself to absorb the excessive energy. Consequently, economical enhancement of the seismic performance of bridges can be achieved by employing the newly developed energy dissipation sacrificial device(EDSD).
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.23
no.4
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pp.285-291
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2011
In this study the mechanical performance of the new wave dissipating block is evaluated through experiment and numerical analysis. Also, by selecting adequate reinforcement, the improvement of the structural performance is examined. The reinforcement is designed by predicting the amount of tensile force and the location where the tensile stress develops in the new wave dissipating block through numerical analysis. The new wave dissipating block is reinforced with the ordinary steel bars and the fiber reinforced plastic(FRP) bars which have advantages in ocean environment in terms of corrosion and fatigue. The test result shows that the fracture resistance of the un-reinforced concrete block is 350 kN which is about 6.2 times that of the weight of the block. All the test blocks which are reinforced by either steel of FRP bars show strength capacity of over 900 kN which is the maximum load of the test equipment. Although the single reinforcement with larger-diameter bars has advantage in terms of construction convenience, it is recommended to use multiple number of smaller-diameter bars in order to reduce the crack width.
Modern earthquake-resistant design aims to isolate architectural precast concrete panels from the structural system so as to reduce the interaction with the supporting structure and hence minimize damage. The present study seeks to maximize the cladding-structure interaction by developing an energy-dissipating cladding system (EDCS) that is capable of functioning both as a structural brace, as well as a source of energy dissipation. The EDCS is designed to provide added stiffness and damping to buildings with steel moment resisting frames with the goal of favorably modifying the building response to earthquake-induced forces without demanding any inelastic action and ductility from the basic lateral force resisting system. Because many modern building facades typically have continuous and large openings on top of the precast cladding panels at each floor level for window system, the present study focuses on spandrel type precast concrete cladding panel. The preliminary design of the EDCS was based on existing guidelines and research data on architectural precast concrete cladding and supplemental energy dissipation devices. For the component-level study, the preliminary design was validated and further refined based on the results of nonlinear finite element analyses. The stiffness and strength characteristics of the EDCS were established from a series of nonlinear finite element analyses and are discussed in detail in this paper.
Shear wall structures have been widely used in high-rise buildings during the past decades, mainly due to their good overall performance, large lateral stiffness, and high load-carrying capacity. However, traditional reinforced concrete wall structures are prone to brittle failure under seismic actions. In order to improve the seismic behavior of traditional shear walls, this paper presents three different metal energy-dissipation shear wall systems, including coupled shear wall with energy-dissipating steel link beams, frame with buckling-restrained steel plate shear wall structure, and coupled shear wall with buckling-restrained steel plate shear wall. Constructional details, experimental studies, and calculation analyses are also introduced in this paper.
Structures consisting of concrete and steel parts, which are irregular in damping ratios are investigated. This investigation is a code-based seismic design of such structures. Several practical difficulties encountered, due to inherent differences in the nature of dynamic response of each part, and the different damping ratios of the two parts. These structures are irregular in damping ratios and have complex modes of vibration so that their analysis cannot be handled with the readily available commercial software. Therefore, this work aims to provide simple yet sufficiently accurate constant values of equivalent damping ratios applied to the whole structure for handling the damping irregularity of such structures. The results show that the equivalent damping ratio changes with the height of the building and the kind of the structural system, but it is constant for all accelerations values. Thus, available software SAP2000 applied for seismic analysis, design and the provisions of existing seismic codes. Finally, evaluation of different kinds of structural system used in this research to find the most energy dissipating one found by finding the best value of quality coefficient.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.8
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pp.5385-5392
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2014
Super typhoons develop as a result of meteorological changes. In 2012, Typhoons Bolaven and Denba reached Korea. The maximum instantaneous wind speed of the typhoons reached 60 m/sec. Harbor structures including sofa block sustained damage and loss by the abnormally high waves. In Korea, tetrapod blocks were installed the most for wave dissipating. Nevertheless, a structural evaluation of the tetrapod block has not been performed. This study examined the structural mechanism and weakness part of the tetrapod block under a range of boundary conditions. The block has weakness against a tensile force because it is plain concrete. The joint part of the legs is the most vulnerable to tensile stress. The weakest part can be reduced if the joint part is reinforced as a hunch.
Shaghaghian, Amir Hamzeh;Dehkordi, Morteza Raissi;Eghbali, Mahdi
Steel and Composite Structures
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v.28
no.6
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pp.691-708
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2018
An innovative Hybrid Passive Resistive configuration for Truss Girder Frames (HPR-TGFs) is introduced in the present study. The proposed system is principally consisting of Fluid Viscous Dampers (FVDs) and Buckling Restrained Braces (BRBs) as its seismic resistive components. Concurrent utilization of these devices will develop an efficient energy dissipating mechanism which is able to mitigate lateral displacements as well as the base shear, simultaneously. However, under certain circumstances which the presence of FVDs might not be essential, the proposed configuration has the potential to incorporate double BRBs in order to achieve the redundancy of alternative load bearing paths. This study is extending the modern Direct Displacement Based Design (DDBD) procedure as the design methodology for HPR-TGF systems. Based on a series of nonlinear time history analysis, it is demonstrated that the design outcomes are almost identical to the pre-assumed design criteria. This implies that the ultimate characteristics of HPR-TGFs such as lateral stiffness and inter-story drifts are well-proportioned through the proposed design procedure.
Despite the considerable lateral stiffness and strength of the Concentrically Braced Frame (CBF), it suffers from low ductility and low seismic dissipating energy capacity. The buckling of the diagonal members of the CBF systems under cyclic loading ended up to the shortcoming against seismic loading. Comprehensive researches have been performing to achieve helpful approaches to prevent the buckling of the diagonal member. Among the recommended ideas, metallic damper revealed a better success than other ideas to enhance the behavior of CBFs. While metallic dampers improve the behavior of the CBF system, they increase constructional costs. Therefore, in this paper, a new steel damper with flexural mechanism is proposed, which is investigated experimentally and numerically. Also, a parametrical revision was carried out to evaluate the effect of thickness, slenderness ratio, angle of the main plate, and height of the main plates on the proposed damper. For the parametrical study, 45 finite element models were analyzed and considered. Experimental results, as well as the numerical results, indicated that the proposed damper enjoys a stable hysteresis loop without any degradation up to a high rotation equal to around 31% that is significantly considerable. Moreover, it showed a suitable performance in case of ductility and energy dissipating. Besides, the necessary formulas to design the damper, the required relations were proposed to design the elements outside the damper to ensure the damper acts as a ductile fuse.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.10a
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pp.265-272
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2000
Unbond brace hysteretic dampers are generally used to prevent or decrease structural damage in buildings subjected to strong earthquake by its energy dissipating hysteretic behavior. According to a previous research, the optimum ratio of device yield strength to story yield strength of the combined system has been identified as the most important parameter for characterizing the performance of this device. In this research, the validity and the applicability of the previous research has been investigated and a new approach has been proposed through earthquake response analysis of a steel structure installed with unbond brace type hysteretic damper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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