Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2003.04a
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pp.211-218
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2003
Most structures are expected to deform beyond the limit of linearly elastic behavior when subjected to strong ground motion. Seismic evaluation of structure requires an estimation of the structural performance in terms of displacement demand imposed by earthquakes on the structure. Nonlinear response history analysis(NRHA) is the most rigorous procedure to compute seismic performance among various inelastic analysis methods. But nonlinear analysis procedures necessitate more practical and reliable tools for predicting seismic behavior of structures. This paper presents a nonlinear direct spectrum method(NDSM) to evaluate seismic performance of structures, without iterative computations, given by the structural initial elastic period and yield strength from the pushover analysis, especially for MDF(multi degree of freedom) system. The purpose of this paper is to investigate the accuracy and reliability of this method from a point of view of various earthquakes and structure parameters.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2001.09a
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pp.235-242
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2001
Inelastic seismic response of steel moment frame structures, which are usually quite gravity load and subject to large displacement under severe earthquake, may be severly influenced by the structure P-Δ effects. The P-Δ effect may have an important impact on the dynamic behavior of the structure in the nonlinear seismic analysis. In multi degree of freedom systems P-Δ effects may significantly affect only a subset of stories or a single story alone. Therefore, a story drift amplification of structure is happened by P-Δeffects and such nonlinear dynamic behaviors are very difficult to evaluate in the structures. In this study, two systems having different design methods of steel moment frame structures are investigated to evaluate the P-Δ effects due to gravity load. The plastic hinge formations, maximum rotational ductility demands, and energy distribution will be compared and evaluated following whether the P-Δ effects are considered or not. And design methods are proposed for the prevention of the instability of structures which due to the P-Δ effects.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.04a
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pp.763-768
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2000
The purpose of this paper is to predict the flexural strengthening of reinforced concrete beams by the external bonding of carbon fiber reinforced plate(CFRP) to the tension face of the beam. Used computational equation is derived by relation of stress an strain. This equation is applied to four-nondamage beam and tow-preloading beam. Six scale beams were tested to evaluate the strength enhancement provided by the CFRP. And describes the strength enhancement provided to the flexural capacity of reinforced concrete beam by the external bonding of CFRP. An inelastic section analysis procedure was developed that accurately predicts the load displacement response of the retrofitted beams.
Hadigheh, S. Ali;Mahini, S. Saeed;Setunge, Sujeeva;Mahin, Stephen A.
Earthquakes and Structures
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v.11
no.6
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pp.967-982
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2016
Current codes design the buildings based on life safety criteria. In a performance-based design (PBD) approach, decisions are made based on demands, such as target displacement and performance of structure in use. This type of design prevents loss of life but does not limit damages or maintain functionality. As a newly developed method, resilience-based design (RBD) aims to maintain functionality of buildings and provide liveable conditions after strong ground movement. In this paper, the seismic performance of plain and strengthened RC frames (an eight-story and two low-rise) is evaluated. In order to evaluate earthquake performance of the frames, the performance points of the frames are calculated by the capacity spectrum method (CSM) of ATC-40. This method estimates earthquake-induced deformation of an inelastic system using a reduced response spectrum. Finally, the seismic performances of the frames are evaluated and the results are compared with a resilience-based design criterion.
Rukavina, Ivan;Ibrahimbegovic, Adnan;Do, Xuan Nam;Markovic, Damijan
Coupled systems mechanics
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v.8
no.2
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pp.111-127
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2019
In this paper, we present a 2D multi-scale coupling computation procedure for localized failure. When modeling the behavior of a structure by a multi-scale method, the macro-scale is used to describe the homogenized response of the structure, and the micro-scale to describe the details of the behavior on the smaller scale of the material where some inelastic mechanisms, like damage or plasticity, can be defined. The micro-scale mesh is defined for each multi-scale element in a way to fit entirely inside it. The two scales are coupled by imposing the constraint on the displacement field over their interface. An embedded discontinuity is implemented in the macro-scale element to capture the softening behavior happening on the micro-scale. The computation is performed using the operator split solution procedure on both scales.
Suspension bridges are critical to urban transportation, but those in earthquake-prone areas face unique challenges. In the event of a moderate or strong earthquake, conventional linear theory-based approaches for detecting bridge damage become inadequate. This study presents an efficient method for identifying damage in suspension bridges using time history nonlinear inelastic analysis. A practical advanced analysis program is employed to model cable-supported bridges with low computational cost, generating a dataset for four hybrid models: PSO-DT, PSO-RF, PSO-XGB, and PSO-CGB. These models combine decision tree (DT), random forest (RF), extreme gradient boosting (XGB), and categorical gradient boosting (CGB) with particle swarm optimization (PSO) to capture nonlinear correlations between displacement response and damage. Principal component analysis reduces dataset dimensions, and PSO selects the optimal model. A numerical case study of a suspension bridge under simulated earthquake conditions identifies PSO-XGB as the best model for predicting stiffness reduction. The results demonstrate the method's robustness for nonlinear damage detection in suspension bridges under earthquake excitation.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.11
no.4
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pp.53-63
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2007
Seismic design codes are developed mainly based on the observation of the behavior of structures in the high seismicity regions where structures may experience significant amount of inelastic deformations and major earthquakes may result in structural damages in a vast area. Therefore, seismic loads are reduced in current design codes for building structures using response modification factors which depend on the ductility capacity and overstrength of a structural system. However, structures in low seismicity regions, subjected to a minor earthquake, will behave almost elastically because of the larger overstrength of structures in low seismicity regions such as Korea. Structures in low seismicity regions may have longer periods since they are designed to smaller seismic loads and main target of design will be minor or moderate earthquakes occurring nearby. Ground accelerations recorded at stations near the epicenter may have somewhat different response spectra from those of distant station records. Therefore, it is necessary to verify if the seismic design methods based on high seismicity would he applicable to low seismicity regions. In this study, the adequacy of design spectra, period estimation and response modification factors are discussed for the seismic design in low seismicity regions. The response modification factors are verified based on the ductility and overstrength of building structures estimated from the farce-displacement relationship. For the same response modification factor, the ductility demand in low seismicity regions may be smaller than that of high seismicity regions because the overstrength of structures may be larger in low seismicity regions. The ductility demands in example structures designed to UBC97 for high, moderate and low seismicity regions were compared. Demands of plastic rotation in connections were much lower in low seismicity regions compared to those of high seismicity regions when the structures are designed with the same response modification factor. Therefore, in low seismicity regions, it would be not required to use connection details with large ductility capacity even for structures designed with a large response modification factor.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.1
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pp.43-53
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2002
Current torsional provisions focus n restricting torsional effect of asymmetric wall structures by proportioning strength of wall based on the traditional assumption that stiffness and strength are independent. Recent studies have pointed out that stiffness of structural wall is dependent on the strength. This implies that actual stiffness of walls can be determined only after torsional design is finished and current torsional provisions may result in significant errors. To overcome this shortcoming, this paper proposes deformation based torsional design for asymmetric wall structures. Contrary to the current torsional provisions, deformation-based torsional design uses displacement and rotation angle as design parameters and calculates base shear for inelastic torsional response directly. Main purpose of deformation based torsional design is not to restrict torsional response but to ensure intended torsional mechanism according to the capacity design concept. Because displacement and rotation angle can be used as performance criteria indicating performance level of asymmetric structures, this method can be applied to the performance based seismic design effectively.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.85-88
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2008
Performance evaluation of RC bridge piers repaired by CFRP has been investigated. For this purpose, simplified CFRP stress-strain relationship has been proposed and use is made of inelastic time-dependent element developed by authors. Static time-history analysis has been carried out for a RC bridge pier repaired with CFRP. Analytical predictions shows a relatively good correlation with experimental results. In addition, in case of dynamic time-history analysis, effect of the CFRP repair intervention on shear has been evaluated. Comparative analysis reveals that a repaired member produces increased characteristics due to the repair intervention and may affect the overall response of a whole structure. Moreover, effect of shear significantly affect strength, stiffness and displacement response of the pier. In all, It is believed that the present analytical model and scheme enable a healthy evaluation of strength, stiffness and displacement capacities of a RC bridge pier being damaged and repaired.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.40
no.5
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pp.91-99
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1998
The widespread use of thin shell structures has created a need for a systematic method of analysis which can adequately account for arbitrary geometric form and boundary conditions as well as arbitrary general type of loading. Therefore, the stress and analysis of thin shell has been one of the more challenging areas of structural mechanics. A wide variety of numerical methods have been applied to the governing differential equations for spherical and cylindrical structures with a few results applicable to practice. The analysis of axisymmetric spherical shell is almost an every day occurrence in many industrial applications. A reliable and accurate finite element analysis procedure for such structures was needed. Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometry changes on the response is also significant in many cases. Therefore both material and geometric nonlinear effects should be considered. In general, the shell structures designed according to quasi-static analysis may fail under conditions of dynamic loading. For a more realistic prediction on the load carrying capacity of these shell, in addition to the dynamic effect, consideration should also include other factors such as nonlinearities in both material and geometry since these factors, in different manner, may also affect the magnitude of this capacity. The objective of this paper is to demonstrate the dynamic characteristics of spherical shell. For these purposes, the spherical shell subjected to uniformly distributed step load was analyzed for its large displacements elasto-viscoplastic static and dynamic response. Geometrically nonlinear behaviour is taken into account using a Total Lagrangian formulation and the material behaviour is assumed to elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behaviour of the material. The results for the dynamic characteristics of spherical shell in the cases under various conditions of base-radius/central height(a/H) and thickness/shell radius(t/R) were summarized as follows : The dynamic characteristics with a/H. 1) AS the a/H increases, the amplitude of displacement in creased. 2) The values of displacement dynamic magnification factor (DMF) were ranges from 2.9 to 6.3 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 1.8 to 2.6. 3) As the a/H increases, the values of DMF in the crown of shell is decreased rapidly but the values of DMF in mid-point shell is increased gradually. 4) The values of DMF of hoop-stresses were range from 3.6 to 6.8 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.3 to 2.6, and the values of DMF of stress were larger than that of displacement. The dynamic characteristics with t/R. 5) With the thickness of shell decreases, the amplitude of the displacement and the period increased. 6) The values of DMF of the displacement were ranged from 2.8 to 3.6 in the crown of shell and the values of factor in the mid-point of shell were ranged from 2.1 to 2.2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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