When the centers of mass and stiffness of a building do not coincide, the structure experiences torsional responses. Such systems can consist of the underlying soil and the super-structure. The underlying soil may modify the earthquake input motion and change structural responses. Specific effects of the input motion shall also not be ignored. In this study, seismic demands of asymmetric buildings considering soil-structure interaction (SSI) under near-fault ground motions are evaluated. The building is modeled as an idealized single-story structure. The soil beneath the building is modeled by non-linear finite elements in the two states of loose and dense sands both compared with the fixed-base state. The infinite boundary conditions are modelled using viscous boundary elements. The effects of traditional and yield displacement-based (YDB) approaches of strength and stiffness distributions are considered on seismic demands. In the YDB approach, the stiffness considered in seismic design depends on the strength. The results show that the decrease in the base shear considering soft soil induced SSI when the YDB approach is assumed results only in the center of rigidity to control torsional responses. However, for fixed-base structures and those on dense soils both centers of strength and rigidity are controlling.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.2
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pp.259-266
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2009
An experimental study was conducted to investigate the effects of forcing amplitude on the flow structure near the nozzle exit of forced jet diffusion flames. The jet was excited up to the blowout occurrence by a considerable large amplitude with a periodic velocity fluctuation at the tube resonating frequency. In the attached flame regime, we disclosed the very interesting result newly that adding of a moderate forcing amplitude caused the jet flame to become longer in spite of being forced. Particular attention is focused on the turnabout mechanism of vortex roll-up around the elongated flame, which has not been reported previously, and on the inner coherent structure of the forced jet in the attached flame regime. From the velocity and flow visualization results, it was ascertained that the surrounding air due to the occurrence of negative velocity parts was suck into the fuel nozzle. To aid in understanding the rotating phenomenon of coherent structure, we present a schematic diagram of the turnabout mechanism of vortex roll-up. The mechanism of vortex turnabout phenomenon can be easily understood by considering the positive and negative velocity amplitudes about the instantaneous velocity of the forcing flow, as shown in this diagram.
This paper presents a new strength method of underground box structures under additional surface load. An L-bracing using pre-flexed steel member threads called the "Pre-flex strength method" is used to improve capacity of the RC box structure under earth pressure due to additional surface load. The pre-flexed steel member is fixed the top and bottom of the structure after chemical anchor was installed by drilling hole on the box structure. The structural performance was evaluated analytically. 3 types of underground RC box structure were used; $2.0m{\times}2.0m$, $3.0m{\times}3.0m$ and $4.0m{\times}4.0m$. For the performance evaluation, structure analysis were performed on moment and shear resisting structures with and without pre-flex strength method. Numerical results confirmed that the proposed strength member system installed on underground RC box structures enhanced the strength capacity. The feasible region of the proposed pre-flex strength method in accordance with the earth pressure due to additional surface depth was evaluated.
This paper addresses a sliding mode control of vibration in a flexible structure using ER(electro-rheological) dampers. A clamped-clamped flexible structure system supported by two short columns is considered. Three ER dampers to be operated in shear mode are designed on the basis of Bingham model of the arabic gum-based ER fluid, and attached to the flexible beam structure. After deriving the governing equation of motion and associated boundary conditions, a sliding mode controller is formulated to effectively suppress the vibration of the beam structure caused by sinusoidal and random excitations. In the formulation of the controller, parameter variations such as natural frequency deviation are treated to take into account the robustness of control system. The effectiveness of the proposed control system is confirmed by both simulation and experimental results.
Shooshtari, Ahmad;Moghaddam, Sina Heyrani;Masoodi, Amir R.
Steel and Composite Structures
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v.18
no.6
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pp.1557-1568
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2015
The nonlinear static analysis of structure, which is under the effect of lateral loads and provides the capacity curve of the structure, is defined as a push-over analysis. Ordinarily, by using base shear and the lateral displacement of target point, the capacity curve is obtained. The speed and ease of results interpretation in this method is more than that of the NRHA responses. In this study, the nonlinear static analysis is applied on the semi-rigid steel gabled frames. It should be noted that the members of this structure are analyzed as a prismatic beam-column element in two states of semi-rigid connections and supports. The gabled frame is modeled in the OpenSees software and analyzed based on the displacement control at the target point. The lateral displacement results, calculated in the top level of columns, are reported. Furthermore, responses of the structure are obtained for various support conditions and the rigidity of nodal connections. Ultimately, the effect of semi-rigid connections and supports on the capacity and the performance point of the structure are presented in separated graphs.
Park, Hyo Seon;Kim, Doyoung;Lim, Su Ah;Oh, Byung Kwan
Smart Structures and Systems
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v.19
no.6
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pp.679-694
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2017
The complexity, enlargement and irregularity of structures and multi-directional dynamic loads acting on the structures can lead to unexpected structural behavior, such as torsion. Continuous torsion of the structure causes unexpected changes in the structure's stress distribution, reduces the performance of the structural members, and shortens the structure's lifespan. Therefore, a method of monitoring the torsional behavior is required to ensure structural safety. Structural torsion typically occurs accompanied by displacement, but no model has yet been developed to measure this type of structural response. This research proposes a model for measuring dynamic torsional response of structure accompanied by displacement and for identifying the torsional modal parameter using vision-based displacement measurement equipment, a motion capture system (MCS). In the present model, dynamic torsional responses including pure rotation and translation displacements are measured and used to calculate the torsional angle and displacements. To apply the proposed model, vibration tests for a shear-type structure were performed. The torsional responses were obtained from measured dynamic displacements. The torsional angle and displacements obtained by the proposed model using MCS were compared with the torsional response measured using laser displacement sensors (LDSs), which have been widely used for displacement measurement. In addition, torsional modal parameters were obtained using the dynamic torsional angle and displacements obtained from the tests.
In blood flow passing through the mechanical heart valve (MHV) and elastic blood vessel, hemolysis and platelet activation causing thrombus formation can be seen owing to the shear stress in the blood. Also, fracture and deformation of leaflets can be observed depending on the shape and material properties of the leaflets which is opened and closed in a cycle. Hence, comprehensive study is needed on the hemodynamics which is associated with the motion of leaflet and elastic blood vessel in terms of fluid-structure interaction. In this paper, a numerical analysis has been performed for a three-dimensional pulsatile blood flow associated with the elastic blood vessel and curved bileaflet for multiple cycles in light of fluid-structure interaction. From this analysis fluttering phenomenon and rebound of the leaflet have been observed and recirculation and regurgitation have been found in the flow fields of the blood. Also, the pressure distribution and the radial displacement of the elastic blood vessel have been obtained. The motion of the leaflet and flow fields of the blood have shown similar tendency compared with the previous experiments carried out in other studies. The present study can contribute to the design methodology for the curved bileaflet mechanical heart valve. Furthermore, the proposed fluid-structure interaction method will be effectively used in various fields where the interaction between fluid flow and structure are involved.
A relatively simple model of a buried structure response to a surface loading that can simulate a possible opening and closure of a gap between the soil and the structure is presented. Analysis of the response of small and medium scale buried roof slabs under surface impulsive loading shows that the model's predictions are in fairly good agreement with the experimental results. Application of the model to a study case shows the relative influence of system parameters such as, the depth of burial, the arching coefficient, and the roof thickness, on the interface pressure and on the roof displacement. This model demonstrates the effect of a gap between the structure and the soil. The relative importance of including a gap opening and closure in the analysis is examined by the application of the model to a study case. This study results show that the deeper the depth of burial, the longer the gap duration, and the shorter the duration of the initial interface impact, while the higher the soil's shear resistance, the higher the gap duration, and the shorter the initial interface impact duration.
Tiong, Patrick L.Y.;Adnan, Azlan;Rahman, Ahmad B.A.;Mirasa, Abdul K.
Earthquakes and Structures
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v.7
no.6
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pp.1141-1169
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2014
This study is aimed to investigate the seismic performance of low-rise precast wall system with base isolation. Three types of High Damping Rubber Bearing (HDRB) were designed to provide effective isolation period of 2.5 s for three different kinds of structure in terms of vertical loading. The real size HDRB was manufactured and tested to obtain the characteristic stiffness as well as damping ratio. In the vertical stiffness test, it was revealed that the HDRB was not an ideal selection to be used in isolating lightweight structure. Time history analysis using 33 real earthquake records classified with respective peak ground acceleration-to-velocity (a/v) ratio was performed for the remaining two types of HDRB with relatively higher vertical loading. HDRB was observed to show significant reduction in terms of base shear and floor acceleration demand in ground excitations having a/v ratio above $0.5g/ms^{-1}$, very much lower than the current classification of $0.8g/ms^{-1}$. In addition, this study also revealed that increasing the damping ratio of base isolation system did not guarantee better seismic performance particularly in isolation of lightweight structure or when the ground excitation was having lower a/v ratio.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.13
no.9
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pp.679-687
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2003
Shock wave reduction in electrorheological(ER) smart structures is studied. ER insert is a composite structure comprising two elastic outer layers between which is sandwiched layer of ER fluid. When a voltage is applied across the outer layers. the shear modulus and the loss factor of the ER fluid are enabled, and thus the dynamic properties of the composite structure is altered. For the shock wave reduction in a hull mount of a submerged structure, ER inserts are made on the hull mount structure. To investigate the ER insert shape. many types of ER insert pattern are considered. Modal test of ER insert structures is performed to obtain the mode shapes, natural frequencies and the acceleration transmissibility. The acceleration transmissibility is reduced at such a frequency region when an electric field is applied. It is observed that the natural frequencies and mode shapes can be tunable by applying electric field. The ER-inserted hull mount is installed in an integrated system and the overall performance of shock wave reduction is tested. The possibility of shock wave reduction in the hull mount is demonstrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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