Lou, Menglin;Zong, Gang;Niu, Weixin;Chen, Genda;Cheng, Franklin Y.
Structural Engineering and Mechanics
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v.24
no.3
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pp.275-290
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2006
In this paper, the performance of a tuned liquid damper (TLD) in suppressing the seismic response of buildings is investigated with shake table testing of a four-story steel frame model that rests on pile foundation. The model tests were performed in three phases with the steel frame structure alone, the soil and pile foundation system, and the soil-foundation-structure system, respectively. The test results from different phases were compared to study the effect of soil-structure interaction on the efficiency of a TLD in reducing the peak response of the structure. The influence of a TLD on the dynamic response of the pile foundation was investigated as well. Three types of earthquake excitations were considered with different frequency characteristics. Test results indicated that TLD can suppress the peak response of the structure up to 20% regardless of the presence of soils. TLD is also effective in reducing the dynamic responses of pile foundation.
This study focuses on demonstrating the effectiveness of vibration control of tuned rotary mass damper (TRMD) for reducing the bidirectional and torsional response of the irregular asymmetric structure with voided slabs under earthquake excitations. The TRMD arranged in plane of one-story eccentric structure is proposed as a distributed tuned rotary mass damper (DTRMD) system. Lagrange's equation is used to derive the equations of motion of the controlled system. The optimum position and number of TRMD are numerically investigated under harmonic excitation and the control effects of different distributions are discussed. Furthermore, a shaking table test is conducted under different excitation cases, including free vibration, forced vibration and seismic wave to investigate the absorption performance of the device. The numerical simulations of different distributions of the TRMDs show that the DTRMDs are more effective in reduction of the displacement response of the asymmetric structure under the same mass ratio, even when the degree of eccentricity becomes large. However, with small degree of eccentricity, the unreasonable asymmetrical arrangement may cause the increase of the peak value of the rotational angular displacement. Finally, the experimental investigations exhibit similar results of translational displacement of the structure. It is concluded that the vibration of the irregular asymmetric structure can be controlled more economically and effectively by reducing the mass ratio through reducing the quantity of TRMDs at the high stiffness end.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.1
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pp.23-29
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2017
In this study, a post-correlation analysis for shaking table test of square water storage tank is presented for the use of advances in earthquake-resistant design of liquid storage tank. For this purpose, the ANSYS CFX program is selected for the CFD analysis. Sensitivity analysis for resonant sloshing motion in terms of grid size and turbulence model suggested that (1) horizontal grid size as well as vertical grid size is a key variable in the sloshing analysis, and (2) the SST turbulence model is best for the sloshing analysis. Finally, correlation analyses for a non-resonant harmonic input and scaled earthquake excitation of the El Centro (1940) NS component are carried out using the grid and turbulence model established through the post-correlation analysis for the resonant motion. As a result, sloshing time histories by the CFD analysis agreed very well with the test results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.3
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pp.99-105
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2011
When a certain magnitude earthquake occurs, serious damage for human and properties is a major concern for most of the subway stations which were not applied for earthquake resistant design. Consideration and experimental verification for ground and structural behavior based on soil-structure interaction relation are required to evaluate seismic performance of the subway station as embedded structures. For 1/60 scaled subway station model, centrifuge modeling shaking table test is performed using Kobe and Northridge earthquakes. Compare to displacements and moments of the underground and structure obtained by soil response analysis and response displacement method based on experimental results, this paper shows how to evaluate seismic performance of subway station.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.1
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pp.39-48
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2022
In earthquake situations, broadcasting and communication services are directly linked to rapid on-site rescue and effective restoration works. Recently, a variety of base isolation devices are widely introduced on building floors to avoid critical seismic damages of telecommunication facilities. However, in buildings with long fundamental periods, those devices may have undesirable amplification of seismic responses due to resonance effect between the building floors and base isolation devices. This study performs the seismic safety evaluation of two types of base isolation devices deployed for telecommunication facilities in mid- and high-rise buildings through numerical and experimental approaches. It is found that mid- and high-rise buildings can have low-frequency dynamic responses at the top floor when being subjected to design basis earthquake loading. Furthermore, bi-directional shake table testing demonstrated that the selected base isolation devices can exhibit unstable dynamic behaviors under such low-frequency excitations of the floor.
The paper presents a simplified force-based seismic design procedure for the preliminary design of steel haunch retrofitting for the seismic upgrade of deficient RC frames. The procedure involved constructing a site-specific seismic design spectrum for the site, which is transformed into seismic base shear coefficient demand, using an applicable response modification factor, that defines base shear force for seismic analysis of the structure. Recent experimental campaign; involving shake table testing of ten (10), and quasi-static cyclic testing of two (02), 1:3 reduced scale RC frame models, carried out for the seismic performance assessment of both deficient and retrofitted structures has provided the basis to calculate retrofit-specific response modification factor Rretrofitted. The haunch retrofitting technique enhanced the structural stiffness, strength, and ductility, hence, increased the structural response modification factor, which is mainly dependent on the applied retrofit scheme. An additional retrofit effectiveness factor (ΩR) is proposed for the deficient structure's response modification factor Rdeficient, representing the retrofit effectiveness (ΩR=Rretrofitted /Rdeficient), to calculate components' moment and shear demands for the retrofitted structure. The experimental campaign revealed that regardless of the deficient structures' characteristics, the ΩR factor remains fairly the unchanged, which is encouraging to generalize the design procedure. Haunch configuration is finalized that avoid brittle hinging of beam-column joints and ensure ductile beam yielding. Example case study for the seismic retrofit designs of RC frames are presented, which were validated through equivalent lateral load analysis using elastic model and response history analysis of finite-element based inelastic model, showing reasonable performance of the proposed design procedure. The proposed design has the advantage to provide a seismic zone-specific design solution, and also, to suggest if any additional measure is required to enhance the strength/deformability of beams and columns.
This paper proposes a new approach to model the screw joints of integrated ceilings via the finite element method (FEM). The simulation models consist of the beam elements. The screw joints used in the main bars and cross bars and in the W bars and cross bars are assumed to be rotation springs. The stiffness of the rotation springs is defined according to the technical standards proposed by the National Institute for Land and Infrastructure Management of Japan. By comparing the results of the sheer tests and the simulation models, the effectiveness and efficiency of the simulation models proposed in this paper are verified. This paper indicates the possibility that the seismic performance of suspended ceilings can be confirmed directly via beam element models using FEM if the stiffnesses of the screw joints of the ceiling substrates are appropriately defined. Because cross-sectional shapes, physical properties, and other variables of the ceiling substrates can be easily changed in the models, it is expected that suspended ceiling manufactures will be able to design and confirm the seismic performance of suspended ceilings with different cross-sectional shapes or materials via computers, instead of spending large amounts of time and money on shake table tests.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.4
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pp.13-21
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2011
Seismic structure pounding between adjacent superstructures may induce the destruction of pier and bridge superstructures and cause local damage that leads to the collapse of the whole bridge system. The pounding problem is related to the expansion of joints, gap distance and seismic response of the abutments. In this research, methods of the contact element approach, the linear spring model, the Kelvin-Voigt model and the Hertz model were studied to analyse the pounding characteristics. The shaking table test for a model specimen such as a bridge superstructure with elastomeric bearings was performed to evaluate the contact element approach methods. Relationships between the time history response from the numerical analysis results and the measured response from the shaking table test are compared. The experimental results were not well matched with the numerical analysis results using the existing pounding stiffness models. Therefore, in this study, coefficients are proposed to calculate the appropriate pounding stiffness ratio.
Park, Chae-Rin;Heo, Gwang-Hee;Kim, Chung-Gil;Park, Jin-Yong;Ko, Byeong-Chan
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.3
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pp.68-76
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2021
Storage racks have suffered huge losses due to earthquakes, but related research and regulations are relatively insufficient non-structural elements compared to the structural elements. In this study, we tried to experimentally analyze the behavioral characteristics of storage racks due to external force according to the fixing conditions of the column-foundations connection of storage racks. In general, the column-foundations connection of storage racks is installed according to the user's convenience without installation standards and regulations. For this reason, this study conducted a behavior analysis test on four full-scale storage racks with the condition of column-foundations connection of four typical storage racks. The behavior characteristics analysis test was performed by two-direction of the shake table with El-Centro seismic wave. To confirm the behavior characteristics according to the magnitude of the seismic load, 50% ~ 150% of the seismic waves were increased by 50% for each test. In addition, a resonance search test was conducted to confirm the natural frequency of each storage racks foundations fixing condition. Among the data obtained through the test, the displacement of the top layer and the permanent displacement after the test were compared for each condition to analyze the behavior characteristics of the column-foundations fixed conditions of the storage racks. As a result, the change of natural frequency was small in storage racks due to the change of the conditions of the foundations, and the behavior characteristics were changed due to the difference of the restoring force due to the change of the storage racks foundations condition rather than the influence of the natural frequency of the input load.
Despite its success and wide application, base isolation system has been challenged for its passive nature, i.e., incapable of working with versatile external loadings. This is particularly exaggerated during near-source earthquakes and earthquakes with dominate low-frequency components. To address this issue, many efforts have been explored, including active base isolation system and hybrid base isolation system (with added controllable damping). Active base isolation system requires extra energy input which is not economical and the power supply may not be available during earthquakes. Although with tunable energy dissipation ability, hybrid base isolation systems are not able to alter its fundamental natural frequency to cope with varying external loadings. This paper reports an overview of new adventure with aim to develop adaptive base isolation system with controllable stiffness (thus adaptive natural frequency). With assistance of the feedback control system and the use of smart material technology, the proposed smart base isolation system is able to realize real-time decoupling of external loading and hence provides effective seismic protection against different types of earthquakes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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