• 제목/요약/키워드: rocking behavior

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2차원 정현파 가진을 받는 강체블록의 록킹진동에 있어서의 카오스 (미끄럼이 없는 경우에 대하여) (Chaos on the Rocking Vibration of Rigid Block Under Two Dimensional Sinusodial Excitation (In the Case of No Sliding Occurrence))

  • 정만용;김정호;김지훈;양광영;양인영
    • 한국안전학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.42-51
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    • 1999
  • This research deals with the non-linearities associated with impact and sliding for the rocking behavior of rigid block subjected to two dimensional excitation of horizontal and vertical direction. The non-linearities examined of impact between block and base: The transition of two governing rocking equations, the abrupt reduction in kinetic energy associated with impact. In this study, the rocking vibration system of two types are considered for several friction condition. One is the undamped rocking vibration system, disregarding energy dissipation at impact and the other is the damped rocking system, including energy dissipation at impact. The response analysis by non-dimensional rocking equation is carried out for the change of excitation amplitude. The chaos responses were discovered in the wide response region, particularly, in the case of high vertical excitation and their chaos characteristics are examined by Poincare map, power spectra and Lyapunov Exponent. The complex behavior of chaos response, in the phase space, were illustrated by Poincare map. Therefore, Poincare map will be a significant material in order to understand chaos of rocking system.

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Rocking behavior of bridge piers with spread footings under cyclic loading and earthquake excitation

  • Hung, Hsiao-Hui;Liu, Kuang-Yen;Chang, Kuo-Chun
    • Earthquakes and Structures
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    • 제7권6호
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    • pp.1001-1024
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    • 2014
  • The size of spread footings was found to be unnecessarily large from some actual engineering practices constructed in Taiwan, due to the strict design provisions related to footing uplift. According to the earlier design code in Taiwan, the footing uplift involving separation of footing from subsoil was permitted to be only up to one-half of the foundation base area, as the applied moment reaches the value of plastic moment capacity of the column. The reason for this provision was that rocking of spread footings was not a favorable mechanism. However, recent research has indicated that rocking itself may not be detrimental to seismic performance and, in fact, may act as a form of seismic isolation mechanism. In order to clarify the effects of the relative strength between column and foundation on the rocking behavior of a column, six circular reinforced concrete (RC) columns were designed and constructed and a series of rocking experiments were performed. During the tests, columns rested on a rubber pad to allow rocking to take place. Experimental variables included the dimensions of the footings, the strength and ductility capacity of the columns and the intensity of the applied earthquake. Experimental data for the six circular RC columns subjected to quasi-static and pseudo-dynamic loading are presented. Results of each cyclic loading test are compared against the benchmark test with fixed-base conditions. By comparing the experimental responses of the specimens with different design details, a key parameter of rocking behavior related to footing size and column strength is identified. For a properly designed column with the parameter higher than 1, the beneficial effects of rocking in reducing ductility and the strength demand of columns is verified.

면진 원전구조물의 전도거동과 면진시스템 특성에 대한 샘플링 기법이 정지거리에 미치는 영향 (Effect of Rocking Behavior of Isolated Nuclear Structures and Sampling Technique for Isolation-System Properties on Clearance-to-stop)

  • 한민수;홍기증;조성국
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제19권6호
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    • pp.293-302
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    • 2015
  • ASCE 4 requires that a hard stop be built around the seismic isolation system in nuclear power plants. In order to maintain the function of the isolation system, this hard stop is required to have clearance-to-stop, which should be no less than the 90th-percentile displacements for 150% Design Basis Earthquake (DBE) shaking. Huang et al. calculated clearance-to-stop by using a Latin Hypercube Sampling technique, without considering the rocking behavior of the isolated structure. This paper investigates the effects on estimation of clearance-to-stop due to 1) rocking behavior of the isolated structure and 2) sampling technique for considering the uncertainties of isolation system. This paper explains the simplified analysis model to consider the rocking behavior of the isolated structure, and the input earthquakes recorded at Diablo Canyon in the western United States. In order to more accurately approximate the distribution tail of the horizontal displacement in the isolated structure, a modified Latin Hypercube Sampling technique is proposed, and then this technique was applied to consider the uncertainty of the isolation system. Through the use of this technique, it was found that rocking behavior has no significant effect on horizontal displacement (and thus clearance-to-stop) of the isolated structure, and the modified Latin Hypercube Sampling technique more accurately approximates the distribution tail of the horizontal displacement than the existing Latin Hypercube Sampling technique.

콘크리트 회전형 기둥의 비선형 횡방향 거동 및 단면응력 분포 분석 (Nonlinear Lateral Behavior and Cross-Sectional Stress Distribution of Concrete Rocking Columns)

  • 노화성;황웅익;이후석;이종세
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.285-292
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    • 2012
  • 일반적으로 콘크리트 구조물은 보와 기둥이 서로 강결되어 있으며, 이러한 경우 강진에 의해 연결부에서 심각한 손상이 발생할 수 있다. 이를 저감시키면서 내진성능을 향상시키기 위한 다양한 연결 형태가 연구되어지고 있다. 그 한 예로 연결부에서의 회전을 허용하는 연결형식이 있으며 보나 기둥, 그리고 전단벽에 응용되고 있다. 이러한 회전형 구조요소들은 횡방향 거동시 비선형 힘-변위 관계를 나타내는데, 그 원인은 연결부의 회전으로 인한 접촉면의 깊이(contact depth)가 줄어듦과 동시에 요소의 각 단면에서의 응력이 비선형적으로 분포되는 탄성힌지 구간이 존재하기 때문이다. 이 연구에서는 축방향 하중(공칭강도의 5%와 10%)과 경계조건(양단구속 형식, 캔틸레버 형식), 세장비(L/d = 5, 7, 10) 등의 변수를 고려한 유한요소해석을 통해 회전형 기둥의 탄성힌지 구간 또는 길이를 분석하였다. 그 결과 이 세가지 변수는 탄성힌지길이 변화에는 직접적인 영향을 주지 않았으며 다만 접촉면의 깊이에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 이 탄성힌지길이는 opening state부터 발생하기 시작하여 rocking point까지(pre-rocking 구간) 증가하였으나 그 이후(post-rocking 구간)에서는 일정한 값을 보였다. 탄성힌지길이에 대한 유한요소해석 결과를 이론적 예측식인 반무한모델(half space model)의 결과와 비교하였다.

A half-century of rocking isolation

  • Makris, Nicos
    • Earthquakes and Structures
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    • 제7권6호
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    • pp.1187-1221
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    • 2014
  • The uplifting and rocking of slender, free-standing structures when subjected to ground shaking may limit appreciably the seismic moments and shears that develop at their base. This high-performance seismic behavior is inherent in the design of ancient temples with emblematic peristyles that consist of slender, free-standing columns which support freely heavy epistyles together with the even heavier frieze atop. While the ample seismic performance of rocking isolation has been documented with the through-the-centuries survival of several free-standing ancient temples; and careful post-earthquake observations in Japan during the 1940's suggested that the increasing size of slender free-standing tombstones enhances their seismic stability; it was George Housner who 50 years ago elucidated a size-frequency scale effect that explained the "counter intuitive" seismic stability of tall, slender rocking structures. Housner's 1963 seminal paper marks the beginning of a series of systematic studies on the dynamic response and stability of rocking structures which gradually led to the development of rocking isolation-an attractive practical alternative for the seismic protection of tall, slender structures. This paper builds upon selected contributions published during this last half-century in an effort to bring forward the major advances together with the unique advantages of rocking isolation. The paper concludes that the concept of rocking isolation by intentionally designing a hinging mechanism that its seismic resistance originates primarily from the mobilization of the rotational inertia of its members is a unique seismic protection strategy for large, slender structures not just at the limit-state but also at the operational state.

수평반복하중 실험을 이용한 근입된 얕은 기초의 회전거동 메커니즘 평가 (Evaluation of Rocking Mechanism for Embedded Shallow Foundation via Horizontal Slow Cyclic Tests)

  • 고길완;하정곤;박헌준;김동수
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제32권8호
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    • pp.47-59
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    • 2016
  • 얕은 기초의 회전거동은 지진 시 상부 구조물의 지진하중을 줄이는 효과적인 방법으로 대두되고 있다. 그러나 회전거동의 메커니즘에 대한 이해부족과 항복거동으로 인한 지반변형 때문에 시공에 적용되지 못하고 있다. 본 연구에서는 원심모형실험을 이용한 수평반복하중 실험을 통해 세장비가 다른 시스템의 근입된 얕은 기초의 회전거동 특성을 평가하였다. 실험결과를 통해 기초의 회전거동으로 인한 하부지반면의 원형현상을 관찰하였으며, 이로 인해 기초의 최대 전도모멘트가 기초의 극한 모멘트 지지력과 같아지는 것을 알 수 있었다. 기초 저면에서 관측된 토압변화를 통해 항복거동으로 인한 수평거동과 회전거동의 연결(coupling)과 분리(decoupling)현상을 볼 수 있었다. 또한 기초의 회전각이 증가할수록 지반의 비선형성과 에너지 감쇠가 커짐을 알 수 있었고, 근입된 기초의 극한 모멘트 지지력이 지표면에 놓인 기초의 극한 모멘트 지지력보다 더 커지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 기초의 회전거동을 이용한 내진 설계 시 보다 정확하고 적절한 기초의 극한 모멘트 지지력을 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

동적 원심모형실험을 이용한 풍화토 지반에 놓인 얕은기초 시스템의 지진 시 회전 거동 특성 평가 (Evaluation of Rocking Behaviors During Earthquake for the Shallow Foundation System on the Weathered Soil Using Dynamic Centrifuge Test)

  • 하정곤;조성배;박헌준;김동수
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제33권6호
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    • pp.5-16
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    • 2017
  • 얕은기초의 회전거동은 지진 시 기초 위 상부 구조물의 지진 하중을 줄여주는 장점이 있어 새로운 기초 내진설계개념으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 현장 채취한 시료를 다짐하여 조성된 풍화토 지반에서 얕은기초의 회전거동을 평가하기 위하여 동적 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험 모형은 풍화토 지반, 얕은기초, 단자유도 구조물로 이루어져 있으며, 지진 시 지반, 기초, 구조물의 가속도 응답과 기초의 침하 등 얕은기초 시스템의 거동을 관찰하였다. 입력 지진 하중이 클 경우 상부 구조물의 지진하중은 풍화토 지반에 놓인 기초 들뜸에 의한 회전거동으로 인해 줄어들었으며, 기초의 침하도 최대 기초폭의 0.5%이하로 작게 발현되었다. 이를 통하여 향후 추가적인 연구 및 검증을 바탕으로 국내 풍화토 지반에서 회전 거동 개념을 이용한 기초 설계 가능성을 확인하였다.

강재 댐퍼의 스트럿 형상과 높이에 따른 록킹 거동 (Rocking Behavior of Steel Dampers according to Strut Shapes and Heights of Steel dampers)

  • 이현호
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.45-52
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    • 2019
  • 본 연구에서는 벽체의 록킹 거동을 고려한 내진보강 기법을 개발하였다. 록킹 거동은 벽체 수직 축을 중심으로 좌우로 회전하는 것으로, 개발 시스템은 변위 큰 부분에 댐퍼 등을 설치하여 에너지를 소산 시키는 방법이다. 댐퍼는 강재댐퍼를 사용하였으며, 스트럿 형상 및 높이를 변수로 선정하였다. 실험결과 스트럿 높이가 짧을수록 강도 능력이, 길수록 변형능력이 우수한 것으로 평가되었다. I형과 S형 스트럿 능력을 평가한 결과, S형이 우수한 내진 성능을 보유한 것으로 평가되었다.

강재댐퍼 형상에 따른 록킹거동 (Rocking Behavior of Steel Damper Shape)

  • 이현호
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제20권4호
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    • pp.45-52
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    • 2020
  • In this study, performance experiments were performed on the shape of steel dampers that affect the rocking behavior. Three types of strut shapes of SI type, SV type and SS type were considered as experimental variables. As a result of the experiment, the capacity to resist the moment and drift ratio according to the strut shape of the steel damper was evaluated as very close. Finally, it was evaluated that the SV type steel damper has stable deformation and energy dissipation capability. As a result of the evaluation of the proposed damper transmission force, it is considered that the damper transmission force is evaluated larger than the applied horizontal force, and it is necessary to supplement it.

캐비닛내부응답스펙트럼을 위한 전기캐비닛 전도강성 (Rocking Stiffness of Electrical Cabinet for In-Cabinet Response Spectrum)

  • 정연하;홍기증;조성국
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제24권2호
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    • pp.95-102
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    • 2020
  • Electrical instruments and devices contained in cabinets for controlling nuclear power plants require seismic qualification; likewise, in-cabinet response spectrum (ICRS) is necessary. Gupta et al. (1999) suggested the Ritz method, where rocking, frame bending, and plate bending behaviors of cabinets are considered, as a method for determining ICRS. This research proposes a method to determine the rocking stiffness of cabinets, which represents its rocking behavior. The cabinet is fixed on mounting frames and is connected to the base concrete by anchors. When horizontal excitation is applied to the cabinet, the mounting frames at anchors are locally deformed, the mounting frames are bent, and then rocking in the cabinet becomes evident. A method to determine equivalent vertical spring stiffness representing the local deformation of the mounting frames at anchors is then proposed. Subsequently, the rocking stiffness of this mounting frame is calculated upon assumption of the mounting frame as an indeterminate beam.