Direct displacement-based design (DDBD) represents an innovative philosophy for seismic design of structures. When structural considerations are more critical, DDBD design should be carried on the basis of limiting material strains since structural damage is always strain related. In this case, the outcome of DDBD is strongly influenced by the displacement demand of the structural element for the target limit strains. Experimental studies have shown that anchorage slip may contribute significantly to the total displacement capacity of R/C column elements. However, in the previous studies, anchorage slip effect is either ignored or lumped into flexural deformations by applying the equivalent strain penetration length. In the light of the above, an attempt is made in this paper to include explicitly anchorage slip effect in DDBD of R/C column elements. For this purpose, a new computer program named RCCOLA-DBD is developed for the DDBD of single R/C elements for limiting material strains. By applying this program, more than 300 parametric designs are conducted to investigate the influence of anchorage slip effect as well as of numerous other parameters on the seismic design of R/C members according to this methodology.
Previous long-term measurements of the Uldolmok tidal current power plant showed that the structure's natural frequencies fluctuate with a constant cycle-i.e., twice a day with changes in tidal height and tidal current velocity. This study aims to improve structural health monitoring (SHM) techniques for offshore structures under a harsh tidal environment like the Uldolmok Strait. In this study, lab-scale experiments on a simplified offshore structure as a lab-scale test structure were conducted in a circulating water channel to thoroughly investigate the causes of fluctuation of the natural frequencies and to validate the displacement estimation method using multimetric data fusion. To this end, the numerical study was additionally carried out on the simplified offshore structure with damage scenarios, and the corresponding change in the natural frequency was analyzed to support the experimental results. In conclusion, (1) the damage that occurred at the foundation resulted in a more significant change in natural frequencies compared with the effect of added mass; moreover, the structural system became nonlinear when the damage was severe; (2) the proposed damage index was able to indicate an approximate level of damage and the nonlinearity of the lab-scale test structure; (3) displacement estimation using data fusion was valid compared with the reference displacement using the vision-based method.
Estimation of damage probability of buildings under a future earthquake is an essential issue to ensure the seismic reliability. Fragility curves are useful tools for showing the probability of structural damage due to earthquakes as a function of ground motion indices. The purpose of this study is to compare the damage probability of R/C buildings with low and high level of strength and ductility through fragility analysis. Two different types of sample buildings have been considered which represent the building types mentioned above. The first one was designed according to TEC-2007 and the latter was designed according to TEC-1975. The pushover curves of sample buildings were obtained via pushover analyses. Using 60 ground motion records, nonlinear time-history analyses of equivalent single degree of freedom systems were performed using bilinear hysteretic model and peak-oriented hysteretic model with stiffness - strength deterioration for each scaled elastic spectral displacement. The damage measure is maximum inter-story drift ratio and each performance level considered in this study has an assumed limit value of damage measure. Discrete damage probabilities were calculated using statistical methods for each considered performance level and elastic spectral displacement. Consequently, continuous fragility curves have been constructed based on the lognormal distribution assumption. Furthermore, the effect of hysteresis model parameters on the damage probability is investigated.
Jeremy Gunawan;Jessica Rikanti Tawekal;Ricky Lukman Tawekal;Eko Charnius Ilman
Ocean Systems Engineering
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제13권4호
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pp.385-399
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2023
A collision between a ship and an offshore platform may result in structural damage and closure; therefore, damage analysis is required to ensure the platform's integrity. This paper presents a damage assessment of a three-legged jacket platform subjected to ship collisions using the industrial finite element program Bentley SACS. This study considers two ships with displacements of 2,000 and 5,000 tons and forward speeds of 2 and 6.17 meters per second. Ship collision loads are applied as a simplified point load on the center of the platform's legs at inclinations of 1/7 and 1/8; diagonal bracing is also included. The jacket platform is modelled as beam elements, with the exception of the impacted jacket members, which are modelled as nonlinear shell elements with elasto-plastic material and constant isotropic hardening to provide realistic dented behavior due to ship collision load. The structural response is investigated, including kinetic energy transfer, stress distribution, and denting damage. The simulation results revealed that the difference in leg inclination has no effect on the level of localized denting damage. However, it was discovered that a leg with a greater inclination (1/8) resists structural displacement more effectively and absorbs less kinetic energy. In this instance, the three-legged platform collapses due to the absorption of 27.30 MJ of energy. These results provide crucial insights for enhancing offshore platform resilience and safety in high-traffic maritime regions, with implications for design and collision mitigation strategies.
본 논문에서는 면내하중을 받는 복합적층판의 저속충격거동과 손상을 해석하였다. 초기부터 존재하는 면내변형률을 고려하여 판의 변위장을 새롭게 가정하고, 이 가정된 변위장에 따른 적층판의 구조거동에 대한 유한요소방정식을 유도하였으며, 유한요소해석 프로그램을 코딩하였다. 유한요소해석을 수행하여 참고문헌의 수치해석 결과와 비교하였으며, 충격에너지는 동일하나 충격체의 질량과 속도가 다른 조건에 대해서도 해석하여 초기 면내하중의 영향을 분석하였다. 바닥으로부터 첫 번째 층간면에서의 잠재적인 층간분리 파손영역을 추정하여 초기 인내하중 및 충격조건에 따른 크기의 변화를 고찰하였다.
This study is analyzed by the simulation of automotive steering system. The maximum equivalent stress of $2.2418{\times}109Pa$ and the maximum total displacement of 0.014929m are shown at the universal joint and its lower part respectively. As the minimum cycle of 34.047 is shown at the universal joint in case of fatigue analysis, it is possible to have greatest damage at this part. In case of natural frequency analysis at vibration, its frequency of 47 to 59Hz is occurred generally. The maximum total displacement of 0.5m is shown at handle on the natural frequency of 57 to 58Hz. And the displacement over 2m is shown at the lower part of universal joint on the natural frequency of 58 to 59Hz. As the basis of the simulation analysis of steering system, passenger's comfort of car body can be improved in the design of practical part and the design effect necessary to safe driving can be promoted.
Specimens of stainless steel reactor internals were irradiated with 240 keV protons and 6 MeV Xe ions at room temperature. Nanoindentation constant stiffness measurement tests were carried out to study the hardness variations. An irradiation hardening effect was observed in proton- and Xe-irradiated specimens and more irradiation damage causes a larger hardness increment. The Nix-Gao model was used to extract the bulk-equivalent hardness of irradiation-damaged region and critical indentation depth. A different hardening level under H and Xe irradiation was obtained and the discrepancies of displacement damage rate and ion species may be the probable reasons. It was observed that the hardness of Xe-irradiated specimens saturate at about 2 displacement/atom (dpa), whereas in the case of proton irradiation, the saturation hardness may be more than 7 dpa. This discrepancy may be due to the different damage distributions.
In the present paper computational simulation of a concrete dam is performed to determine the effect of vertical ground motions on earthquake response of concrete dams. Cyclic and dynamic versions of the plastic-damage model proposed by Lee and Fenves are used to represent micro-crack development and crack opening/closing, which is important mechanism in nonlinear damage analysis of concrete structures subject to strong earthquake loading. The result shows that the vertical component of ground motion effects on final crack patterns and consequently, on displacement response.
Banuelos-Garcia, Francisco H.;Ayala, Gustavo;Lopez, Saul
Earthquakes and Structures
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제18권5호
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pp.609-623
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2020
This paper presents a displacement-based seismic design procedure for new structures with fluid viscous dampers and/or for existing structures, where these devices are required as a retrofit measure and damage control. To consider the non-proportional damping produced by these devices in a conventional modal spectral analysis, the effect of the fluid viscous dampers is approximated as the sum of a proportional damping matrix and a complementary matrix which is representative of non-proportional damping matrix. To illustrate the application of this procedure and evaluate the performance of structures designed with the procedure proposed, five regular plane frames: 8, 12, 17, 20 and 25-storey, and an 8-storey building are designed. The seismic demands used for design and validation were the records obtained at the SCT site during the 1985 Michoacan earthquake, and that of the 2017 Morelos - Puebla earthquake obtained at the Culhuacan site, both stations located on soft soil sites. To validate the procedure proposed, the performances and damage distributions used as design targets were compared with the corresponding results from the nonlinear step-by-step analyses of the designed structures subjected to the same seismic demands.
The aim of this study is to investigate the impact behavior and impact-induced damage of sandwich composites made of E-glass/epoxy face sheets and PVC foam. The studies were carried out on square flat and curved sandwich panels with two different radius of curvatures. Impact tests were performed under impact energies of 10 J, 25 J and 80 J using an instrumented drop-weight machine. Contact force and displacement versus time and contact force- displacement graphs of sandwich panels were presented to determine the panel response. Through these graphs, the energy absorbing capacity of the sandwich panels was determined. The impact responses and failure modes of flat and curved sandwich panels were compared and the effect of curvature on sandwich composite panel was demonstrated. Testing has shown that the maximum contact force decrease while displacement increases with increasing of panel curvature and curved panels exhibits mixed failure mode, with cylindrical and cone cracking.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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