Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.5
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pp.611-617
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2018
The application of health monitoring, including a fault detection technique, is needed to secure the structural safety of large structures. A 2-step crack identification method for detecting the crack location and size of the beam structure is presented. First, a crack occurrence region was estimated using the modified Laplacian operator for the strain mode shape obtained from the distributed local strain data. The crack location and size were then identified based on the natural frequencies obtained from the acceleration data and the neural network technique for the pre-estimated crack occurrence region. The natural frequencies of a cracked beam were calculated based on an equivalent bending stiffness induced by the energy method, and used to generate the training patterns of the neural network. An experimental study was carried out on an aluminum cantilever beam to verify the present method for crack identification. Cracks were produced on the beam, and free vibration tests were performed. A crack occurrence region was estimated using the modified Laplacian operator for the strain mode shape, and the crack location and size were assessed using the natural frequencies and neural network technique. The identified crack occurrence region agrees well with the exact one, and the accuracy of the estimation results for the crack location and size could be enhanced considerably for 3 damage cases. The presented method could be applied effectively to the structural health monitoring of large structures.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.12
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pp.730-736
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2016
In a previous study, the impact factor response spectrum and corresponding method for evaluating the load carrying capacity of bridges was suggested to improve the existing evaluation method. To verify the applicability of the suggested method, which is based on the frequency of bridges, the dynamic characteristic test for an actual single span simply-supported bridge was conducted. Through a field test under ambient traffic conditions, the dynamic response of the bridge was obtained using wireless accelometers and its fundamental frequency was identified. The peak impact factor was determined from the identified frequency and the impact factor response spectrum. The load carrying performance variation of the bridge was estimated considering the performance reduction factor, which was calculated using the current and previous natural frequency and impact factor. From the result, the load carrying capacity of the bridge was decreased, but the capacity was still enough because its value is greater than the design live load. Through the overall procedures and technical details presented in this paper, the suggested evaluation method can be applied to actual bridges with the acceleration data measured under ambient traffic conditions and the impact factor response spectrum.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.12
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pp.301-306
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2016
In bridge performance assessments, a new load carrying capacity evaluation model of simple bridges was proposed, which is based on the developed simple support impact factor spectrum. In this paper, a conservative assumption that the inner span with the both ends fixed boundary condition is ideal for applying the impact factor response spectrum for continuous bridges. The impact factor response spectrum has been proposed based on this assumption. The response spectrum by comparing the numerical analysis result and actual measurement data verified the applicability. The analysis was loading the moving load of DB-24 in a six-span continuous bridge, which was the same as the actual measurement data, the dynamic response was measured in the fourth span. The frequency of the bridge was obtained by FFT on the acceleration response and the span-frequency of sample bridge was calculated by the frequency. The impact factor of the sample bridge was determined by applying the span-frequency of the bridge to the proposed response spectrum; it was similar to the result of comparing the actual measured impact factor. Therefore, the method using the impact factor response spectrum based on the frequency response of both ends-fixed beam was found to be applicable to an actual continuous bridge.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.9
no.3
s.43
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pp.1-8
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2005
This paper describes a new objective methodology of seismic building damage assessment which is called Advanced Component Method(ACM). ACM is a major attempt to replace the conventional loss estimation procedure, which is based on subjective measures and the opinions of experts, with one that objectively measures both earthquake intensity and the response ol buildings. First, response of typical buildings is obtained analytically by nonlinear seismic static analysis, push-over analyses. The spectral displacement Is used as a measure of earthquake intensity in order to use Capacity Spectrum Method and the damage functions for each building component, both structural and non-structural, are developed as a function of component deformation. Examples of components Include columns, beams, floors, partitions, glazing, etc. A repair/replacement cost model is developed that maps the physical damage to monetary damage for each component. Finally, building response, component damage functions, and cost model were combined probabilistically, using Wonte Carlo simulation techniques, to develop the final damage functions for each building type. Uncertainties in building response resulting from variability in material properties and load assumptions were incorporated in the Latin Hypercube sampling technique. The paper also presents and compares ACM and conventional building loss estimation based on historical damage data and reported loss data.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.2
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pp.199-208
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2010
A friction damper installed at a building shows nonlinear behavior since its stick and slip states are occurred repeatedly depending on the amplitude of external loadings to dissipate input energy. Friction damping is existed for the building with a friction damper. In additionally viscous one is inherently included. Therefore, the building installed in such combined damping is quite involved to find the analytical solution. In this study, first, displacement and acceleration characteristics are identified based on the exact solution for a single-degree-freedom building with a friction damper having both friction and viscous damping. Second, in free vibration, the equivalent viscous damping ratio is obtained by the energy dissipation. Third, numerical analysis is carried out to find response configuration with various friction force ratios. Fourth, corresponding equivalent viscous damping ratio is derived with the finding that the response reaches into steady-state for both friction and viscous damped structure. It is deduced using balance of input external energy and output dissipation energy for steady-state response. Finally, the equivalent viscous damping ratios of free or harmonic vibration are verified through nonlinear analysis.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.1
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pp.25-34
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2010
A method is presented for evaluating the seismic failure probability of bridge structures which show a nonlinear hysteretic dynamic behavior. Bridge structures are modeled as a bilinear dynamic system with a single degree of freedom. We regarded that the failure of bridges will occur when the displacement response of a deck level firstly crosses the predefined limit state during a duration of strong motion. For the estimation of the first-crossing probability of a nonlinear structural system excited by earthquake motion, we computed the average frequency of crossings of the limit state. We presented the non-Gaussian closure method for the approximation of the joint probability density function of response and its derivative, which is required for the estimation of the average frequency of crossings. The failure probabilities are estimated according to the various artificial earthquake acceleration sets representing specific seismic characteristics. For the verification of the accuracy and efficiency of presented method, we compared the estimated failure probabilities with the results evaluated from previous methods and the exact values estimated with the crude Monte-Carlo simulation method.
Safe blast criteria based on the concept of scaled distances can be obtained from the statistical analysis on measured peak particle velocity data of blast vibrations. Two types of scaled distance widely used in Korea are the square root scaled distance (SRSD) and cube root scaled distance (CRSD). In contrast to SRSD scheme, however, the function of maximum charge per delay for CRSD increases without bound after the intersection point of these two functions despite of the similar goodness of fits. To prevent structural damage that may be caused by the excessive charge in the case of CRSD, it is suggested that CRSD be used within a specified distance slightly beyond the intersection point. On the other hand, there are several attempts that predict vibration level(VL) from the peak particle velocity(PPV) or estimate VL based on the scaled distances without considering their frequency spectra. It appears that these attempts are conducted in blasting contracts only for the purpose of satisfying the environment-related law, which mainly deals with the annoyance aspects of noises and vibrations in human life. But, in principle there could no correlation between peaks of velocity and acceleration over entire frequency spectrum. Therefore, such correlations or estimations should be conducted only between the waves with the same or very similar frequency spectra. Finally, it is a known fact that structural damage due to ground vibration is related to PPV level, the safety level criteria for structures should be defined by allowable PPV levels together with their zero crossing frequencies (ZCF).
In this study, an unbraced five-story steel-framed structure was designed in accordance with KBC2005 to understand the features of structural behavior for the arrangement of semi-rigid connections. An inelastic time history analysis of structural models was performed, wherein all the connections were idealized as fully rigid and semi-rigid. Additionally, horizontal and vertical arrangements of semi-rigid connections were used for the models. A fiber model was utilized for the moment-curvature relationship of a steel beam and a column, a three-parameter power model for the moment-rotation angle of the semi-rigid connection, and a three-parameter model for the hysteretic behavior of a steel beam, column, and connection. The base-shear force, top displacement, story drift, required ductility for the connection, maximum bending moment of the column, beam, and connection, and distribution of the plastic hinge were investigated using four earthquake excitations with peak ground acceleration for a mean return period of 2,400 years and for the maximum base-shear force in the pushover analysis of a 5% story drift. The maximum base-shear force and story drift decreased with the outer vertical distribution of the semi-rigid connection, and the required ductility for the connection decreased with the higher horizontal distribution of the semi-rigid connection. The location of the maximum story drift differed in the pushover analysis and the time history analysis, and the magnitude was overestimated in the pushover analysis. The outer vertical distribution of the semi-rigid connection was recommended for the base-shear force, story drift, and required ductility for the connection.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.4
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pp.107-115
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2011
In this study, the vibration analysis of the underground box structures induced train movement is studied. In order to perform these analysis, dynamic data, which was measured when subway is in service, are gained by attaching accelerometers on the structure such as lower beam, lateral wall and upper slab. Also, accelerometers are attached on the lower beams and side walls of the gravel ballast and concrete ballast sections in order to compare vibration due to ballast materials. The vibration results of upper slabs and lower beams reveal that the vibration on the upper slabs is greater than the lower beams. Also, the results of the crack gauge on the upper slab show that crack width dose not change due to vibration, These means that the effect of the vibration on the structure is very limited. In order to evaluate the vibration of the structure, acceleration unit is converted to velocity unit comparing with the existing velocity data gained from the platforms.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.3
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pp.84-92
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2014
In this study, vibrational tendon tension measurement methods are applied to estimate tension of external tendons used in segmental post-tensioned bridges. The acceleration of various length type of tendons is measured and natural frequencies are obtained using FFT (Fast Fourier Transform). The obtained natural frequencies are within 1% error regardless of sensor direction and location. On the basis of natural frequency of tendon, estimation of the tendon tension is performed by using many types of solutions such as string theory equation, multi mode estimation, practical formula estimation and stiff string with clamped-clamped boundary conditions. The results are compared with each other and have shown that the flexural stiffness is not negligible in tendons of this type causing the vibration mode to be inharmonically related. The results have shown that the method using stiff string equation with clamped-clamped boundary conditions is more accurate than the other methods. Application example of in-service bridges has shown that force distribution effects from friction at deviation blocks can be effectively detected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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