Purpose: In this study, we developed a 4-way sway prevention brace that efficiently reduces the installation area and has excellent stability and seismic performance compared to the conventionl sway prevention brace used in existing firefighting facilities. The performance and reliability of the developed 4-way way prevention brace were analyzed by the tensile, compression tests and seismic tests. Method: As the static test, 4-way sway prevention braces were installed on the horizontal and vertical pipes to perform the tensile and compression tests based on the KFI certification standard and the maximum movement was measured at the rated load. As a dynamic test, 4-way sway prevention braces were installed in the pipes filled with water, and the test response spectrum to the input excitation wave were measured through the acceleration sensors. After the seismic tests, separation, failure, and local deformation of the pipes, and 4-way sway prevention braces were not observed. Result: The results of the tensile and compression tests indicated that the maximum movement of the pipe during tension and compression was 50% to 70% or less compared to the certification values, indicating that the performances of the 4-way sway prevention braces were very excellent. The results of the the seismic tests indicated that the test response spectrum of the 4-way sway prevention braces is within the required response spectrum. Conclusion: In this study, it was found that the 4-way sway prevention braces satisfied the KFI certification standard and were superior compared to the existing sway prevention brace in terms of the stability, cost, and installation area.
Near-fault ground motions can impose particularly high seismic demands on structures due to the pulses that are typically observed in the velocity time-histories. In this study it is empirically found that the critical response can be estimated from the directions corresponding to the maximum (max) or minimum (min) pulse-energy. Determination of the pulse-energy requires removing of the high-frequency content. For achieving this, the wavelet analysis and the least-square-fitting (LSF) algorithm are adopted. Results obtained by the two strategies are compared and differences between them are analyzed. Finally, the relationship between the critical response and the response derived from directions having the max or min pulse-energy confirms that using the pulse-energy for deriving the critical response of the building structures is reasonable.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.04b
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pp.177-186
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2000
An improved multi-level(IML) optimization algorithm using automatic differentiation (AD) for multi-objective optimum design of framed structures is proposed in this paper. In order to optimize the steel frames under seismic load, two main objective functions need to be considered for minimizing the structural weight and maximizing the strain energy. For the efficiency of the proposed algorithm, multi-level optimization techniques using decomposition method that separately utilizes both system-level and element-level optimizations and an artificial constraint deletion technique are incorporated in the algorithm. And also to save the numerical efforts, an efficient reanalysis technique through approximated structural responses such as moments, frequencies, and strain energy with respect to intermediate variables is proposed in the paper. Sensitivity analysis of dynamic structural response is executed by AD that is a powerful technique for computing complex or implicit derivatives accurately and efficiently with minimal human effort. The efficiency and robustness of the IML algorithm, compared with a plain multi-level (PML) algorithm, is successfully demonstrated in the numerical examples.
On October 23, 2011, an earthquake of magnitude 7.0 struck Van, Turkey. This powerful earthquake caused the deaths of 604 people, more than 2,000 injuries, and a considerable loss of property. After this devastating earthquake, on November 9, 2011, another earthquake of magnitude 5.7 occurred. This moderate earthquake caused the deaths of 40 people. Partial and total collapse of the masonry and adobe buildings occurred in the rural areas of Van. In this paper, the acceleration records and response spectrums of the earthquakes were given and the structural deficiencies and reasons of the failures of the rural buildings were evaluated according to the Turkish Seismic Code. The observed failures showed that low quality of structural materials, poor workmanship, lack of engineering services and insufficient detailing of the structural elements are the main reasons of damages.
Flexible structures may experience excessive levels of vibration under the action of wind, adversely affecting serviceability and occupant comfort. To ensure the functional performance of a structure, various design modifications are possible, ranging from alternative structural systems to the utilization of passive and active control devices. This paper presents an overview of state-of-the-art measures that reduce the structural response of buildings, including a summary of recent work in aerodynamic tailoring and a discussion of auxiliary damping devices for mitigating the wind-induced motion of structures. In addition, some discussion of the application of such devices to improve structural resistance to seismic events is also presented, concluding with detailed examples of the application of auxiliary damping devices in Australia, Canada, China, Japan, and the United States.
In the present paper a new Neuro-Wavelet control algorithm is proposed based on a cost function to actively control the vibrations of structures under earthquake loads. A wavelet neural network (WNN) was developed to train the control algorithm. This algorithm is designed to control multi-degree-of-freedom (MDOF) structures which consider the geometric and material non-linearity, structural irregularity, and the incident direction of an earthquake load. The training process of the algorithm was performed by using the El-Centro 1940 earthquake record. A numerical model of a three dimensional (3D) three story building was used to accredit the control algorithm under three different seismic loads. Displacement responses and hysteretic behavior of the structure before and after the application of the controller showed that the proposed strategy can be applied effectively to suppress the structural vibrations.
Baghaei, Keyvan Aghabalaei;Ghaffarzadeh, Hosein;Hadigheh, S. Ali;Dias-da-Costa, Daniel
Structural Engineering and Mechanics
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v.69
no.3
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pp.307-315
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2019
This paper proposes a chattering-free sliding mode control (CFSMC) method for seismically excited structures. The method is based on a fuzzy logic (FL) model applied to smooth the control force and eliminate chattering, where the switching part of the control law is replaced by an FL output. The CFSMC is robust and keeps the advantages of the conventional sliding mode control (SMC), whilst removing the chattering and avoiding the time-consuming process of generating fuzzy rule basis. The proposed method is tested on an 8-story shear frame equipped with an active tendon system. Results indicate that the new method not only can effectively enhance the seismic performance of the structural system compared to the SMC, but also ensure system stability and high accuracy with less computational cost. The CFSMC also requires less amount of energy from the active tendon system to produce the desired structural dynamic response.
Viscoelastic (VE) dampers have shown to be capable of providing structures with considerable additional damping to reduce the dynamic response of structures. However, the VE material appears to be sensitive to the variations in ambient temperature and vibration frequency. To minimize these effects, a new VE material has been developed. This new material shows less sensitivity to variations in vibration frequency and temperature. However, it is highly dependent on the shear strain. Experimental studies on the seismic behavior of a 2/5 scale five-story steel frame with these new VE dampers have been carried out. Test results show that the structural response can be effectively reduced due to the added stiffness and damping provided by the new type of VE dampers under both mild and strong earthquake ground motions. In addition, analytical studies have been carried out to describe the strain-dependent behavior of the VE damper. The dynamic properties and hysteresis behavior of the dampers can be simulated by a simple bilinear model based on the equivalent dissipated energy principle proposed in this study.
Investigated in this paper is the effect of fluid-structure interaction between reactor internal components due to their immersion in a confining fluid on the dynamic responses. A non-linear mathematical model is developed for the dynamic analysis of the reactor internals, which includes lumped masses, stiffnesses and hydrodynamic couplings. The hydrodynamic mass matrix which characterizes the fluid-structure interaction is calculated. Also, the equations of motion containing hydrodynamic mass matrix are presented. The responses of the reactor internals due to seismic and pipe break excitations are obtained for the case of with- and without-hydrodynamic couplings and the different response characteristics are investigated.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1991.10a
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pp.90-95
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1991
The Uniform Building Code (UBC) is the most widely used requirements for earthquake resistant design in the United States. In this paper, a mid-rise steel building is analyzed by applying 12 sets of actual strong-motion earthquake data that have been scaled to acne 2B levels. The simply extrapolated ground motion displacements are used for the dynamic loads. The results of dynamic analyses for a 10-story steel building are compared with the static and dynamic analysis requirements of UBC-88. It was found that computed lateral fortes using UBC-88 static procedure differed by about 60 percent depending on whether the natural period was computed using the UBC empirical method or the UBC recommended Rayleigh's method. The lateral fortes computed from the UBC response spectra were more than 10 times greater than those computed by UBC static procedures. The lateral forces obtained from both linear and nonlinear analyses using 1989 Loma Prieta ground mot ions compared very well with UBC response spectra results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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