In this study, a new structural bracing system named 'Hat Knee Bracing' (HKB) is presented. In this structural system, a special form of diagonal braces, which is connected to the knee elements instead of beam-column joints, is investigated. The diagonal elements provide lateral stiffness during moderate earthquakes. However the knee elements, which is a fuse-like component, is designed to have one plastic joint in the knee elements for dissipation of the energy caused by strong earthquake. First, a suitable shape for brace and knee elements is proposed through elastic studying of the system and several practical parameters are established. Afterward, by developing applicable and highly accurate models in Drain-2DX, the inelastic behavior of the system is carefully considered. In addition, with inelastic study of the new bracing system and comparison with the prevalent Knee Bracing Frame system (KBF model) in nonlinear static and dynamic analysis, the seismic behavior of the new bracing system is reasonably evaluated.
Highly over-expanded nozzle of the rocket engines will be excited by non-axial forces due to flow separation at sea level operations. Since rocket engines are designed to produce axial thrust to power the vehicle, non-axial static and/or dynamic forces are not desirable. Several engine failures were attributed to the side loads. Present work investigate the unsteady flow in an over-expanded rocket nozzle in order to estimate side load during a shutdown/starting. Numerical computations has been carried out with density based solver on multi-block structured grid. Present solver is explicit in time and unsteady time step is calculated using dual time step approach. AUSMDV is considered as a numerical scheme for the flux calculations. One equation Spalart-Allmaras turbulence model is selected. Results presented here is for two nozzle pressure ratio i.e. 100 and 20. At 100 NPR, restricted shock separation (RSS) pattern is observed while, 20 NPR shows free shock separation (FSS) pattern. Side load is observed during the transition of separation pattern at different NPR.
Recently, many high-rise reinforced concrete (RC) bearing wall structures of multiple occupancy have been constructed, which have the irregularities of weak (or soft) story and torsion at the lower stories simultaneously. The study compared the eccentricity of such a building predicted by design codes, EC 8, IBC 2000 and UBC 97, and by the test results through a series of shaking table tests of 1:12 model. Based on the comparison of the predicted eccentricity and the test result, the conclusions are drawn as follow: Accidental torsion due to the uncertainty on the properties of structure can be reasonably predicted by using the dynamic analysis with the center of mass being shifted by 5 percent of the dimension of the building perpendicular to the direction of the excitations than by using equivalent lateral force procedure
The SUV has a risk of rollover because of the highness of center of mass. In this paper the roll-behavior of a SUV in turning motion is analyzed. Dynamic model of the vehicle on the slope is developed and simulation is carried out using the software ADAMS/Car. The results show that the relational expression between the ground force acting on the tire and the roll motion is well established. It is also identified that the driving state of the vehicle becomes unstable at the lower or upper position of the slope.
This paper presents a simple but effective DYC algorithm which enhances vehicle lateral stability by using an anti=lock brake system (ABS). In the proposed algorithm, only the front outer wheel is controlled during cornering maneuver instead of controlling all four wheels because the wheel has the largest role in DYC and it is easy and simple to control the only one wheel. An ABS Hardware - In -The -Loop Simulation ( HILS) system that may be used to realistically test real vehicle dynamic behavior in a lab is used for evaluating the proposed DYC algorithm in severe situations where a vehicle is destabilized without DYC . The HILS results show that the proposed DYC algorithm has the potential of maintaining vehicle stability in some dangerous situations.
Recently, the trend is emerging a variety of irregular tall buildings. It is important to design the building for lateral load according to this trend. Fluid Structure Interaction(FSI) simulation can be performed to understand the vibrations of the structure against dynamic wind loads. In order to make the physical characteristics of the actual structure and the analytical model the same, we studied core inserting equivalent stiffness modeling method. As a result of this analysis, the stiffness of the structure can be set similar to that of the two axes of the structure, and turbulence can be reproduced through the acceleration tendency.
The free vibration of stiffened and damaged coupled shear walls is investigated using the mixed finite element method. The anisotropic damage model is adopted to describe the damage extent of the reinforced concrete shear wall element. The internal energy of a locally damaged shear wall element is derived. Polynomial shape functions established by Kwan are used to present the component of displacements vector on each point within the wall element. The principle of virtual work is employed to deduce the stiffness matrix of a damaged shear wall element. The stiffened system is reinforced by an additional stiffening beam at some level of the structure. This induces additional axial forces, and thus reduces the bending moments in the walls and the lateral deflection, and increases the natural frequencies. The effects of the damage extent and the stiffening beam on the free vibration characteristics of the structure are studied. The optimal location of the stiffening beam for increasing as far as possible the first natural frequency of vibration is presented.
Cantilever retaining wall movements generally depend on the intensity and duration of ground motion, the response of the soil underlying the wall, the response of the backfill, the structural rigidity, and soil-structure interaction (SSI). This paper investigates the effect of material properties on seismic response of backfill-cantilever retaining wall-soil/foundation interaction system considering SSI. The material properties varied include the modulus of elasticity, Poisson's ratio, and mass density of the wall material. A series of nonlinear time history analyses with variation of material properties of the cantilever retaining wall are carried out by using the suggested finite element model (FEM). The backfill and foundation soil are modelled as an elastoplastic medium obeying the Drucker-Prager yield criterion, and the backfill-wall interface behavior is taken into consideration by using interface elements between the wall and soil to allow for de-bonding. The viscous boundary model is used in three dimensions to consider radiational effect of the seismic waves through the soil medium. In the seismic analyses, North-South component of the ground motion recorded during August 17, 1999 Kocaeli Earthquake in Yarimca station is used. Dynamic equations of motions are solved by using Newmark's direct step-by-step integration method. The response quantities incorporate the lateral displacements of the wall relative to the moving base and the stresses in the wall in all directions. The results show that while the modulus of elasticity has a considerable effect on seismic behavior of cantilever retaining wall, the Poisson's ratio and mass density of the wall material have negligible effects on seismic response.
The behavior of moment resistant steel structures depends on both the beam-column connections and columns foundations connections. Obviously, if the connections can meet the adequate ductility and resistance against lateral loads, the seismic capacity of these structures will be linked practically to the performance of these connections. The shape memory alloys (SMAs) have been most recently used as a means of energy dissipation in buildings. The main approach adopted by researchers in the use of such alloys is firstly bracing, and secondly connecting the beams to columns. Additionally, the behavior of these alloys is modeled in software applications rarely involving equivalent torsional springs and column-foundation connections. This paper attempts to introduce the shape memory alloys and their applications in steel structural connections, proposing a new steel column-foundation connection, not merely a theoretical model but practically a realistic and applicable model in structures. Moreover, it entails the same functionality as macro modeling software based on real behavior, which can use different materials to establish a connection between the columns and foundations. In this paper, the suggested steel column-foundation connection was introduced. Moreover, exploring the seismic dynamic behavior under cyclic loading protocols and the famous earthquake records with different materials such as steel and interconnection equipment by superelastic shape memory alloys have been investigated. Then, the results were compared to demonstrate that such connections are ideal against the seismic behavior and energy dissipation.
The effects of past earthquakes have demonstrated the seismic vulnerability of confined masonry structures (CMSs) to earthquakes. The results of experimental analysis indicate that damage to these structures depends on lateral displacement applied to the walls. Seismic evaluation lacks an analytical approach because of the complexity of the behavior of this type of structure; an empirical approach is often used for this purpose. Seismic assessment and risk analysis of CMSs, especially in area have a large number of such buildings is difficult and could be riddled with error. The present study used analytical and numerical models to develop a simplified nonlinear displacement-based approach for seismic assessment of a CMS. The methodology is based on the concept of ESDOF and displacement demand and is compared with displacement capacity at the characteristic period of vibration according to performance level. Displacement demand was identified using the nonlinear displacement spectrum for a specified limit state. This approach is based on a macro model and nonlinear incremental dynamic analysis of a 3D prototype structure taking into account uncertainty of the mechanical properties and results in a simple, precise method for seismic assessment of a CMS. To validate the approach, a case study was considered in the form of an analytical fragility curve which was then compared with the precise method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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