This paper presents an investigation on seismic behavior of out-of-code Q690 circular high-strength concrete-filled thin-walled steel tubular (HCFTST) columns made up of high-strength (HS) steel tubes (yield strength $f_y{\geq}690MPa$). Eight Q690 circular HCFTST columns with various diameter-to-thickness (D/t) ratios, concrete cylinder compressive strengths ($f_c$) and axial compression ratios (n) were tested under the constant axial loading and reversed cyclic lateral loading. The obtained lateral load-displacement hysteretic curves, energy dissipation, skeleton curves and ductility, and stiffness degradation were analyzed in detail to reflect the influences of tested parameters. Subsequently, a simplified shear strength model was derived and validated by the test results. Finally, a finite element analysis (FEA) model incorporating a stress triaxiality dependent fracture criterion was established to simulate the seismic behavior. The systematic investigation indicates the following: compared to the D/t ratio and axial compression ratio, improving the concrete compressive strength (e.g., the HS thin-walled steel tube filled with HS concrete) had a slight influence on the ductility but an obvious enhancement of energy dissipation and peak load; the simplified shear strength model based on truss mechanism accurately predicted the shear-resisting capacity; and the established FEA model incorporating steel fracture criterion simulated well the seismic behavior (e.g., hysteretic curve, local buckling and fracture), which can be applied to the seismic analysis and design of Q690 circular HCFTST columns.
This paper presents the experimental investigations on the seismic performance of a peculiar steel-concrete vertical hybrid structural system referred to as steel truss-RC tubular column hybrid structure. It is typically applied as the supporting structural system to house air-cooled condensers in thermal power plants (TPPs). Firstly, pseudo-dynamic tests (PDTs) are performed on a scaled substructure to investigate the seismic performance of this hybrid structure under different hazard levels. The deformation performance, deterioration behavior and energy dissipation characteristics are analyzed. Then, a cyclic loading test is conducted after the final loading case of PDTs to verify the ultimate seismic resistant capacity of this hybrid structure. Finally, the failure mechanism is discussed through mechanical analysis based on the test results. The research results indicate that the steel truss-RC tubular column hybrid structure is an anti-seismic structural system with single-fortification line. RC tubular columns are the main energy dissipated components. The truss-to-column connections are the structural weak parts. In general, it has good ductile performance to satisfy the seismic design requirements in high-intensity earthquake regions.
The academic research works about liquid storage tanks are reviewed for the purpose of providing valuable reference to the engineering practice on their aseismic design. A summary of the performance of tanks during past earthquakes is described in this paper. Next, the seismic response of tanks under unidirectional earthquake is reported, supplemented with the dynamic response under multidirectional motions. Then, researches on the influence of soil-structure interaction are brought out to help modify the seismic design approach of tanks in different areas with variable properties of soils. Afterwards, base isolation systems are reported to demonstrate their effectiveness for the earthquake-resistant design of liquid storage tanks. Further, researches about the liquid-structure interaction are reviewed with description of simplified models and numerical analytical methods, some of which consider the elastic effect of tank walls. Moreover, the liquid sloshing phenomenon on the hydrodynamic behaviors of tanks is presented by various algorithms including grid-based and meshfree method. And then the impact of baffles in changing the dynamic characteristics of the liquid-structure system is raised, which shows the energy dissipation by the vortex motion of liquid. In addition, uplifting effect is given to enhance the understanding on the capacity of unanchored tanks and some assessment of their development. At last, the concluding remarks and the aspects of extended research in the field of liquid storage tanks under seismic loads are provided, emphasizing the thermal stress analysis, the replaceable system for base isolation, the liquid-solid interaction and dynamic responses with stochastic excitations.
Seo, Ki-Young;Park, Jae-Hyun;Yang, Seong-Yeong;Kim, Nam-Sik
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2013.10a
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pp.132-138
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2013
Natural gas as a clean fuel of the world demand for the trend is gradually increasing demand for clean energy in the country and there is growing interest. Therefore, LNG storage tanks and related facilities in the country of the importance of leading a community-based facility has emerged. So common sense that an earthquake with a seismic isolation device LNG storage tank similar to the actual behavior of the analytical model which can describe the development and construction of storage tanks to enhance the safety and economic design techniques need to be developed. In this study, a base isolation system, seismic analysis procedure of LNG storage tanks, and Triple-FPB developed a mathematical model of the present crystallized and complexity factors to the sum over histories model simplifies the complex behavior of the LNG storage tank with base isolation system how to interpret the seismic isolation is proposed.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.11a
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pp.47-55
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2003
This paper Presents active control algorithm using probability density function of structural energy. It is assumed that the structural energy under excitation has Rayleigh probability distribution. This assumption is based on the fact that Rayleigh distribution satisfies the condition that the structural energy is always positive and the occurrence probability of minimum energy is zero. The magnitude of control force is determined by the probability that the structural energy exceeds the specified target critical energy, and the sign of control force is determined by Lyapunov controller design method. Proposed control algorithm shows much reduction of peak responses under seismic excitation compared to LQR controller, and it can consider control force limit in the controller design. Also, chattering problem which sometimes occurs in Lyapunov controller can be avoided.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.5
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pp.38-46
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2024
In Korea, more than 60% of the population lives in apartment buildings with wall structures that exhibit brittle behavior during earthquakes. Therefore, in recent performance-based seismic design, the selection of the energy dissipation coefficient for reinforced concrete (RC) walls in nonlinear dynamic analysis is very important. Previous experimental studies have reported that the main factors affecting the energy dissipation capacity of RC walls are the axial force ratio, the spacing of transverse reinforcement of boundary element, and the aspect ratio. The Architectural Institute of Korea and the Korea Concrete Institute proposed a concentrated plastic hinge model and the energy dissipation coefficient for each RC member in the guideline 「Nonlinear Analysis Model for Performance-Based Seismic Design of Reinforced Concrete Building Structures, 2021.」 The proposed equation for the energy dissipation coefficient does not include the factors of axial force ratio and spacing of transverse reinforcement of boundary element. The aspect ratio is applied to the flexural plastic model, despite considering shear-dominated behavior. Therefore, it is necessary to examine the effect of the aspect ratio according to the analysis model. In this study, the influence of each factor on the energy dissipation coefficient was analyzed by comparing the results of existing experimental research, nonlinear analysis using the fiber element model of a nonlinear analysis program(Perform 3D), and the energy dissipation coefficient proposed in the guideline. As the axial force ratio increased, the energy dissipation coefficient decreased, and as the spacing of transverse reinforcement of boundary element decreased, the energy dissipation coefficient increased. Additionally, as the aspect ratio increased, the energy dissipation coefficient tended to increase, with the aspect ratio showing the greatest influence.
This paper provides a methodology to analyze the seismic performance of different component designs in hybrid masonry structures (HMS). HMS, comprised of masonry panels, steel frames and plate connectors is a relatively new structural system with potential applications in high seismic areas. HMS dissipate earthquake energy through yielding in the steel components and damage in the masonry panels. Currently, there are no complete codes to assist with the design of the energy dissipation components of HMS and there have been no computational studies performed to aid in the understanding of the system energy dissipation mechanisms. This paper presents parametric studies based on calibrated computational models to extrapolate the test data to a wider range of connector strengths and more varied reinforcement patterns and reinforcement ratios of the masonry panels. The results of the numerical studies are used to provide a methodology to examine the effect of connector strength and masonry panel design on the energy dissipation in HMS systems. We use as test cases two story structures subjected to cyclic loading due to the availability of experimental data for these configurations. The methodology presented is however general and can be applied to arbitrary panel geometries, and column and story numbers.
Non-reactor nuclear facilities are increasing remarkably in Korea combined with advanced technologies such as life and space engineering, and the diversification of the nuclear industry. However, the absence of a basic classification guideline related to the design of non-reactor nuclear facilities has created confusion whenever related projects are carried out. In this paper, related domestic and international technical guidelines are reviewed to present the classification criteria of non-reactor nuclear facilities in Korea. Based on these criteria, the classification of structures, systems and components (SSCs) for safety controls is presented. Using the presented classification criteria, classification of a hot cell facility, a representative non-reactor nuclear facility, was performed. As a result of the classification, the hot cell facility is classified as the hazard category 3, accordingly, the safety class was classified as non-nuclear safety, the seismic category as non-seismic (RW-IIb), and the quality class as manufacturers' standards (S).
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.8
no.5
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pp.1-6
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2008
Most of seismic design code provisions provide the design response spectra for defining design earthquake ground motions. The design spectra in the code provisions generally come under the 5% of critical damping value, which corresponds to the responses of common structure under the design earthquake. Energy dissipation devices and seismic isolation systems became more popular and the design response spectra at higher damping levels are required. Damping coefficients can be effectively used in conversion of 5%-damped design spectra into other damping levels. These coefficients in the current seismic design code provisions are based on the strong ground motion records. Since the weak and moderate earthquake data have different characteristics from those of strong earthquake data, the application of these coefficients should be investigated in the weak and moderate earthquakes zones. In this study, damping coefficients based on the weak and moderate ground motions were developed and compared to those of current seismic design code provisions.
Low cyclic loading tests are conducted on the steel reinforced recycled concrete (SRRC) column-steel (S) beam composite frame joints. This research aims to evaluate the earthquake damage performance of composite frame joints by performing cyclic loading tests on eight specimens. The experimental failure process and failure modes, load-displacement hysteresis curves, characteristic loads and displacements, and ductility of the composite frame joints are presented and analyzed, which shows that the composite frame joints demonstrate good seismic performance. On the basis of this finding, seismic damage performance is examined by using the maximum displacement, energy absorbed in the hysteresis loops and Park-Ang model. However, the result of this analysis is inconsistent with the test failure process. Therefore, this paper proposes a modified Park-Ang seismic damage model that is based on maximum deformation and cumulative energy dissipation, and corrected by combination coefficient ${\alpha}$. Meanwhile, the effects of recycled coarse aggregate (RCA) replacement percentage and axial compression ratio on the seismic damage performance are analyzed comprehensively. Moreover, lateral displacement angle is used as the quantification index of the seismic performance level of joints. Considering the experimental study, the seismic performance level of composite frame joints is divided into five classes of normal use, temporary use, repair after use, life safety and collapse prevention. On this basis, the corresponding relationships among seismic damage degrees, seismic performance level and quantitative index are also established in this paper. The conclusions can provide a reference for the seismic performance design of composite frame joints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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