The Finite Element (FE) modeling of Reinforced Concrete (RC) under seismic loading has a sensitive impact in terms of getting good contribution compared to experimental results. Several idealized model types for simulating the nonlinear response have been developed based on the plasticity distribution alone the model. The Continuum Models are the most used category of modeling, to understand the seismic behavior of structural elements in terms of their components, cracking patterns, hysteretic response, and failure mechanisms. However, the material modeling, contact and nonlinear analysis strategy are highly complex due to the joint operation of concrete and steel. This paper presents a numerical simulation of a chosen RC column under monotonic and cyclic loading using the FE Abaqus, to assessthe hysteretic response and failure mechanisms in the RC columns, where the perfect bonding option is used for the contact between concrete and steel. While results of the numerical study under cyclic loading compared to experimental tests might be unsuccessful due to the lack of bond-slip modeling. The monotonic loading shows a good estimation of the envelope response and deformation components. In addition, this work further demonstrates the advantage and efficiency of the damage distributions since the obtained damage distributions fit the expected results.
In this paper, we present an alternative seismic design strategy for cable stayed bridges with concrete pylons when subjected to strong ground motions. The comparison of conventional seismic design using supplemental dampers (strategy A) and the new strategy using nonlinear seismic design of pylon columns (strategy B) is exemplified by one typical medium span cable stayed bridge subjected to strong ground motions from 1999 Taiwan Chi-Chi earthquake and 2008 China Wenchuan earthquake. We first conducted the optimization of damper parameters according to strategy A in response to the distinct features that strong ground motions contain. And then we adopted strategy B to carry out seismic analysis by introducing the elastic-plastic elements that allowing plasticity development in the pylon columns. The numerical results show that via strategy A, the earthquake induced structural responses can be kept in the desired range provided with the proper damping parameters, however, the extra cost of unusual dampers will be inevitable. For strategy B, the pylon columns may not remain elastic and certain plasticity developed, but the seismic responses of the foundation will be greatly decreased, meanwhile, the displacement at the top of pylon seems to be not affected much by the yielding of pylon columns, which indicates the pylon nonlinear design can be an alternative design strategy when strong ground motions have to be considered for the bridge.
The inelastic earthquake response of existing, reinforced concrete buildings with an open ground story, designed according to the old Greek codes, is investigated before and after their seismic strengthening with steel braces restricted to the open ground stories. The seismic performance evaluation is based on Part 3 of Eurocode 8 for assessment and retrofitting of buildings. Three and five-story, symmetric and non-symmetric buildings are subjected to a set of seven pairs of synthetic accelerograms, compatible with the design spectrum, and conclusions are drawn regarding the effectiveness of the strengthening solutions. Seismic behavior of the selected models confirms results of previous work regarding the insufficient capacity of the open ground stories for design level earthquakes. It is also shown that strengthening only the weak ground story, a choice having the substantial advantage of low cost and continued usage of the building during its seismic retrofitting, can remove the inherent weakness without shifting the problem to the stories above and thus making such buildings at least as strong as those without a weak first story. This partial strengthening is possible for symmetric as well as eccentric buildings, in which torsion plays a further detrimental role.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.2
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pp.15-22
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2020
In this paper, seismic ground motion generation method based on the observbation data from the Korea Meteorological Administration is proposed to predict the acceleration time history at an arbitrary location after earthquake. The proposed method assumes that the magnitude of the seismic accelrations obtained from the near stations decreases linearly with the distance from the epicenter to the corresponding station and the accelerations measured at the adjacent stations are assumed to have similar maximum acceleration and time shape functions. These two assumptions allow for the prediction of seismic acceleartion motion without geotechnical information where no seismic accelerometer is installed. This study verified the applicability of the prediction method using seismic observation data from Gyeongju Earthquake (2016), Pohang Earthquake (2017) and Sangju Earthuqkae (2019). The comparison results show that the proposed method is effective for predicting the seismic acceleration response spectrum and time history at arbitary locations.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.25
no.2
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pp.149-154
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2012
While the Earthquake Resistant Design Part of Korean Roadway Bridge Design Code provides design procedures for the No Collapse Requirement, requirements for the Serviceability Limit State are not clearly provided. The basic design method to meet the No Collapse Requirement is the spectrum analysis method using response modification factors and the Serviceability Limit State is determined by both the importance factor and the response modification factor applied in the design procedure. The importance factor can be simply applied according to the bridge importance category, however, in moderate/low seismic regions the application of the response modification factor may bring different result according to design conditions. In this study, for a typical bridge in the moderate/low seismic regions, determination procedures for the Serviceability Limit State are reviewed by carrying out earthquake resistant design and supplementary provisions for the Earthquake Resistant Design Part are identified based on the study results.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.44
no.1
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pp.41-48
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2024
In 2017, the Ministry of the Interior and Safety conducted research for the revision of seismic design standards and performed studies on standard design response spectra. As a result, the Common Application Guidelines for Seismic Design Standards were introduced, and these guidelines have been implemented in the national design standards of the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport for practical use. However, it should be noted that the research for proposing standard design response spectra during the 2017 revision was conducted before the occurrence of the significant seismic events in South Korea, such as the 2016 Gyeongju Earthquake and the 2017 Pohang Earthquake. To account for these recent major earthquakes, this study adjusted the standard design spectra based on the records of the 2016 Gyeongju Earthquake and the 2017 Pohang Earthquake and conducted ground response analyses accordingly. The results revealed variations in peak ground acceleration (PGA) at the ground surface even within the same ground classification. It was confirmed that this variation can lead to overestimation or underestimation of seismic loads.
The purpose of this study is to evaluate compatability of seismic source characteristics of the Kern County earthquake to those of Korean Peninsula seismotectonics. The compatability could be used to make Korean type response spectrum from the strong ground motions observed from the assingned earthquake. The July 21, 1952, Kern County, California, earthquake is the largest earthquake to occur in the western U.S. since 1906, and the repeat of this event poses a significant seismic hazard. The Kern County event was a complex thrusting event, with a surface rupture pattern that varied from pure leftlateral strike-slip to pure dip-slip. A time dependent moment tensor inversion was applied to ten observed teleseismic long-period body waves to investigate the source complexity. Since a conventional moment tensor inversion(constant geometry through time) returns a non-double-couple source when the seismic source changes(fault orientation and direction of slip) with time, we are required to use the time dependent moment tensor which allows a first-order mapping of the geometric and temporal complexity. From the moment tensor inversion, a two-point seismic source model with significant overlap for the White Wolf fault, which propagates upward(20 km to 5 km) from SW to NE, fits most of the observed seismic waveforms in the least squares sense. Comparison of P, T and B axes of focal mechanisms and focal depths suggests that seismic source characteristics of the Kern County earthquake is consistant with those of Korean Peninsula Seismotectonics.
Using vertical links in eccentric braced frames is one of the best passive structural control approaches due to its effectiveness and practicality advantages. However, in spite of the subject importance there are limited studies which evaluate the seismic reliability and response reduction factor (R-factor) in this system. Therefore, the present study has been conducted to improve the current understanding about failure mechanism in the structural systems equipped with vertical links. For this purpose, following definition of demand and capacity response reduction factors, these parameters are computed for three different buildings (4, 8 and 12 stories) equipped with this system. In this regards, pushover and incremental dynamic analysis have been employed, and seismic reliability as well as multi-level response reduction factor according to the seismic demand and capacity of the frames have been derived. Based on the results, this system demonstrates high ductility and seismic energy dissipation capacity, and using the response reduction factor as high as 8 also provides acceptable reliability for the frame in the moderate and high earthquake intensities. This system can be used in original buildings as lateral load resisting system in addition to seismic rehabilitation of the existing buildings.
This paper presents an analytical study aimed at evaluating the effectiveness of using buckling-restrained braces (BRBs) in mitigating the seismic response of a case study 6 storey reinforced concrete (RC) building. In the design of the BRBs with non-prismatic cross-sections, twelve combinations of ${\alpha}$ and ${\beta}$ design parameters that influence the strength and stiffness of the BRBs, respectively, were considered. The response of the structure with and without BRBs under earthquake ground accelerations were evaluated through nonlinear dynamic analysis. Two sets of ground motions representative of the design earthquake with 10% and 50% exceedance probability in fifty years were taken into account. By comparing the structural performance of the original and buckling restrained braced structures, it was observed that the use of the BRBs were very effective in mitigating the seismic response as a retrofit scheme. However, the selection of the strength and stiffness parameters of the BRBs had considerable effect on the response characteristics of RC structures. For instance, by increasing the value of ${\alpha}$ and by decreasing the value of ${\beta}$ of the buckling-restrained braces, the maximum deformation demand of the structures increased.
Using the nonlinear static procedures has become very common in seismic codes to achieve the nonlinear response of the structure during an earthquake. The capacity spectrum method (CSM) adopted in ATC-40 is considered as one of the most known and useful procedures. For this procedure the seismic demand can be approximated from the maximum deformation of an equivalent linear elastic Single-Degree-of-Freedom system (SDOF) that has an equivalent damping ratio and period by using an iterative procedure. Data from the results of this procedure are plotted in acceleration- displacement response spectrum (ADRS) format. Different improvements have been made in order to have more accurate results compared to the Non Linear Time History Analysis (NL-THA). A new procedure is presented in this paper where the iteration process shall not be required. This will be done by estimation the ductility demand response spectrum (DDRS) and the corresponding effective damping of the bilinear system based on a new parameter of control, called normalized yield strength coefficient (η), while retaining the attraction of graphical implementation of the improved procedure of the FEMA-440. The proposed procedure accuracy should be verified with the NL-THA analysis results as a first implementation. The comparison shows that the new procedure provided a good estimation of the nonlinear response of the structure compared with those obtained when using the NL-THA analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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