Reyes-Salazar, Alfredo;Ruiz, Sonia E.;Bojorquez, Eden;Bojorquez, Juan;Llanes-Tizoc, Mario D.
Earthquakes and Structures
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제11권2호
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pp.217-243
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2016
The linear and nonlinear seismic responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames and welded connections (WC) are estimated and compared with those of buildings with post-tensioned connections (PC). Two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) structural representations of the buildings as well as global and local response parameters are considered. The seismic responses and structural damage of steel buildings with PC may be significantly smaller than those of the buildings with typical WC. The reasons for this are that the PC buildings dissipate more hysteretic energy and attract smaller inertia forces. The response reduction is larger for global than for local response parameters. The reduction may significantly vary from one structural representation to another. One of the main reasons for this is that the energy dissipation characteristics are quite different for the 2D and 3D models. In addition, in the case of the 3D models, the contribution of each horizontal component to the axial load on an specific column may be in phase each other during some intervals of time, but for some others they may be out of phase. It is not possible to observe this effect on the 2D structural formulation. The implication of this is that 3D structural representation should be used while estimating the effect of the PC on the structural response. Thus, steel frames with post-tensioned bolted connections are a viable option in high seismicity areas due to the fact that brittle failure is prevented and also because of their reduced response and self-centering capacity.
Reyes-Salazar, Alfredo;Cervantes-Lugo, Jesus Alberto;Barraza, Arturo Lopez;Bojorquez, Eden;Bojorquez, Juan
Steel and Composite Structures
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제22권1호
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pp.113-139
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2016
The nonlinear seismic responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames (PMRF) and interior gravity frames (IGF) are estimated, modeling the interior connections first as perfectly pinned (PPC), and then as partially restrained (PRC). Two 3D steel building models, twenty strong motions and three levels of the PRC rigidity, which are represented by the Richard Model and the Beam Line Theory, are considered. The RUAUMOKO Computer Program is used for the required time history nonlinear dynamic analysis. The responses can be significantly reduced when interior connections are considered as PRC, confirming what observed in experimental investigations. The reduction significantly varies with the strong motion, story, model, structural deformation, response parameter, and location of the structural element. The reduction is larger for global than for local response parameters; average reductions larger than 30% are observed for shears and displacements while they are about 20% for bending moments. The reduction is much larger for medium- than for low-rise buildings indicating a considerable influence of the structural complexity. It can be concluded that, the effect of the dissipated energy at PRC should not be neglected. Even for connections with relative small stiffness, which are usually idealized as PPC, the reduction can be significant. Thus, PRC can be used at IGF of steel buildings with PMRF to get more economical construction, to reduce the seismic response and to make steel building more seismic load tolerant. Much more research is needed to consider other aspects of the problem to reach more general conclusions.
In this study, a novel systematic design procedure by Genetic Algorithm of a two stage relief valve is proposed. First of all, a mathematical model describing the dynamics of a balanced piston type relief valve has been derived. Governing equations such as dynamic equations for the main spool and the pilot spool and flow equations for each orifice are established. The mathematical model is verified by comparing the results of simulation with that of experiments. Furthermore, influences of the parameters on the dynamic characteristics of a relief valve have been investigated by simulation of the proposed model. Major design parameters on the valve response are determined, which affect the system response significantly. And then, using the determined parameters, the optimization of the two stage relief valve by Genetic Algorithm, which is a random search algorithm can find the global optimum without converging local optimum, is performed. The optimal design process of a two stage relief valve is presented to determine the major design parameters. Fitness function reflects the changing pressure according to parameters. It is shown that the genetic algorithms satisfactorily optimized the major design parameters of the two stage relief valve.
In this study, a novel systematic design procedure by Genetic Algorithm of a two stage relief valve is proposed. First of all. a mathematical model describing the dynamics of a balanced piston type relief valve has been derived. Governing equations such as dynamic equations for the main spool and the pilot spool and flow equations for each orifice are established. The mathematical model is verified by comparing the results of simulation with that of experiments. Furthermore, influences of the parameters on the dynamic characteristics of a relief valve have been investigated by simulation of the proposed model. Major design parameters on the valve response are determined, which affect the system response significantly. And then, using the determined parameters, the optimization of the two stage relief valve by Genetic Algorithm, which is a random search algorithm can find the global optimum without converging local optimum, is performed. The optimal design process of a two stage relief valve is presented to determine the major design parameters. Fitness function reflects the changing pressure according to parameters. It is shown that the genetic algorithms satisfactorily optimized the major design parameters of the two stage relief valve.
Reyes-Salazar, Alfredo;Soto-Lopez, Manuel E.;Gaxiola-Camacho, Jose R.;Bojorquez, Eden;Lopez-Barraza, Arturo
Steel and Composite Structures
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제17권4호
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pp.471-495
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2014
The responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames (PMRF) with medium size columns (W14) are estimated and compared with those of buildings with deep columns (W27), which are selected according to two criteria: equivalent resistance and equivalent weight. It is shown that buildings with W27 columns have no problems of lateral torsional, local or shear buckling in panel zone. Whether the response is larger for W14 or W27 columns, depends on the level of deformation, the response parameter and the structural modeling under consideration. Modeling buildings as two-dimensional structures result in an overestimation of the response. For multiple response parameters, the W14 columns produce larger responses for elastic behavior. The axial load on columns may be significantly larger for the buildings with W14 columns. The interstory displacements are always larger for W14 columns, particularly for equivalent weight and plane models, implying that using deep columns helps to reduce interstory displacements. This is particularly important for tall buildings where the design is usually controlled by the drift limit state. The interstory shears in interior gravity frames (GF) are significantly reduced when deep columns are used. This helps to counteract the no conservative effect that results in design practice, when lateral seismic loads are not considered in GF of steel buildings with PMRF. Thus, the behavior of steel buildings with deep columns, in general, may be superior to that of buildings with medium columns, using less weight and representing, therefore, a lower cost.
In this paper, a numerical method is utilized to study the effect of a new vibration absorber on vibration response of the stiffened functionally graded (SFG) cylindrical shell under a couple of axial and transverse compressions. The material composition of the stiffeners and shell is continuously changed through the thickness. The vibration absorber consists of a mass-spring-damper system which is connected to the ground utilizing a linear local damper. To simplify, the spring element of the vibration absorber is called global potential. The von Kármán strain-displacement kinematic nonlinearity is employed in the constitutive laws of the shell and stiffeners. To consider the stiffeners in the model, the smeared stiffener technique is used. After obtaining the governing equations, the Galerkin method is applied to discretize the nonlinear dynamic equation of system. In order to find the nonlinear vibration responses, the fourth order Runge-Kutta method is utilized. The influence of the stiffeners, the dynamic absorber parameters on the vibration behavior of the SFG cylindrical shell is investigated. Also, the influences of material parameters of the system on the vibration response are examined.
Unbonded Post-Tensioned (UPT) precast concrete systems have been shown to provide excellent seismic resistance. In order to improve understanding of the dynamic response of UPT systems, a series of snap back tests on four UPT systems was undertaken consisting of one Single Rocking Wall (SRW) and three Precast Wall with End Columns (PreWEC) systems. The snap back tests provided both a static pushover and a nonlinear free vibration response of a system. As expected the SRW exhibited an approximate bi-linear inertia force-drift response during the free vibration decay and the PreWEC walls showed an inertia force-drift response with increased strength and energy dissipation due to the addition of steel O-connectors. All walls exhibited negligible residual drifts regardless of the number of O-connectors or the post-tensioning force. When PreWEC systems of the same strength were compared the inclusion of further energy dissipating O-connectors was found to decrease the measured peak wall acceleration. Both the local and global wall parameters measured at pseudo-static and dynamic loading rates showed similar behaviour, which demonstrates that the dynamic behaviour of UPT walls is well represented by pseudo-static tests. The SRW was found to have Equivalent Viscous Damping (EVD) between 0.9-3.8% and the three PreWEC walls were found to have maximum EVD of between 14.7-25.8%.
Thirumalaiselvi, A.;Verma, Mohit;Anandavalli, N.;Rajasankar, J.
Structural Engineering and Mechanics
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제66권3호
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pp.399-409
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2018
This paper demonstrates the potential application of machine learning algorithms for approximate prediction of the load and deflection capacities of the novel type of Laced Steel Concrete-Composite (LSCC) beams proposed by Anandavalli et al. (Engineering Structures 2012). Initially, global and local responses measured on LSCC beam specimen in an experiment are used to validate nonlinear FE model of the LSCC beams. The data for the machine learning algorithms is then generated using validated FE model for a range of values of the identified sensitive parameters. The performance of four well-known machine learning algorithms, viz., Support Vector Regression (SVR), Minimax Probability Machine Regression (MPMR), Relevance Vector Machine (RVM) and Multigene Genetic Programing (MGGP) for the approximate estimation of the load and deflection capacities are compared in terms of well-defined error indices. Through relative comparison of the estimated values, it is demonstrated that the algorithms explored in the present study provide a good alternative to expensive experimental testing and sophisticated numerical simulation of the response of LSCC beams. The load carrying and displacement capacity of the LSCC was predicted well by MGGP and MPMR, respectively.
The present work addresses the rotational capacity of steel-concrete composite beams, which is a key issue for the seismic design of composite frames. Several experimental tests from the literature are summarised, and the effects of various parameters on the available plastic rotation are discussed. Furthermore, a number of remarks are made regarding the need for supplementary experimental results. The authors carried out experimental tests on four composite beams in which the type, width and connection degree of the slab were varied. During the tests, the deflection and strains in the steel profiles and bars were measured and recorded, wherein the observed trends in the measured parameters indicated that the failure mode of the beam was influenced by global and local buckling. A comparison of the experimental results to the theoretical ultimate strengths and moment-curvature relationships confirms that buckling phenomena occurred after section yielding, even if a consistent plastic rotation developed. This rotational capacity is well evaluated by a formulation that is available in the literature.
The temporal and spatial relationship of the weather elements such as rainfall and temperature is closely linked to the streamflow simulation, especially, to the flood forecasting problems. For the study area, Imjin river basin, which has the specific characteristics in geography with river cross operation between North and South Korea, the meteorological information in the northern area is totally deficiency, lead to the inaccuracy of streamflow estimation. In the paper, this problem is solved by using the combination of global (such as soil moisture content, land use) and local hydrologic components data such as weather data (precipitation, evapotranspiration, humidity, etc.) for the model-driven runoff (surface flow, lateral flow and groundwater flow) data in each subbasin. To compute the streamflow in Imjin river basin, this study is applied the hydrologic model SURR (Sejong Univ. Rainfall-Runoff) which is the continuous rainfall-runoff model used physical foundations, originally based on Storage Function Model (SFM) to simulate the intercourse of the soil properties, weather factors and flow value. The result indicates the spatial variation in the runoff response of the different subbasins influenced by the input data. The dependancy of runoff simulation accuracy depending on the qualities of input data and model parameters is suggested in this study. The southern region with the dense of gauges and the adequate data shows the good results of the simulated discharge. Eventually, the application of SURR model in Imjin riverbasin gives the accurate consequence in simulation, and become the subsequent runoff for prediction in the future process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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