Son, Jin Gwan;Lee, Jae Han;Kim, Hoe Woong;Kim, Sung Kyun;Kim, Jong Bum
Nuclear Engineering and Technology
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제51권3호
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pp.922-929
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2019
This paper presents the drop performance test of the control rod assembly which is one of the main components strongly related to the safety of the prototype generation IV sodium-cooled fast reactor. To investigate the drop performance, a real-sized control rod assembly that was recently modified based on the drop analysis results was newly fabricated, and several free drop tests under different flow rate conditions were carried out. Then the results were compared with those obtained from the previous tests conducted on the conceptually designed control rod assembly to demonstrate the improvement in performance. Moreover, the drop performance tests under several types and magnitudes of seismic loadings were also conducted to investigate the effect of the seismic loading on the drop performance of the modified control rod assembly. The results showed that the effects of the type and magnitude of the seismic loading on the drop performance of the modified control rod assembly were not significant. Also, the drop time requirement was successfully satisfied, even under the seismic loading conditions.
The relative displacement of a piping system installed between isolated and nonisolated structures in a severe earthquake might be larger when without a seismic isolation system. As a result of the relative displacement, the seismic risks of some components in the building could increase. The possibility of an increase in seismic risks is especially high in the crossover piping system in the buildings. Previous studies found that an elbow which could be ruptured by low-cycle ratcheting fatigue is one of the weakest elements. Fatigue curves for elbows were suggested based on component tests. However, it is hard to find a quantitative evaluation of the ultimate state of piping elbows. Generally, the energy dissipation of a solid structure can be calculated from the relation between displacement and force. Therefore, in this study, the ultimate state of the pipe elbow, normally considered as failure of the pipe elbow, is defined as leakage under in-plane cyclic loading tests, and a failure estimation method is proposed using a damage index based on energy dissipation.
The optimum design of reinforced concrete cantilever retaining walls subjected to seismic loads is an extremely important challenge in structural and geotechnical engineering, especially in seismic zones. This study proposes an adaptive sperm swarm optimization algorithm (ASSO) for economic design of retaining structure under static and seismic loading. The proposed ASSO algorithm utilizes a time-varying velocity damping factor to provide a fine balance between the explorative and exploitative behavior of the original method. In addition, the new method considers a reasonable velocity limitation to avoid the divergence of the sperm movement. The proposed algorithm is benchmarked with a set of test functions and the results are compared with the standard sperm swarm optimization (SSO) and some other robust metaheuristic from the literature. For seismic optimization of retaining structures, Mononobe-Okabe method is employed for dynamic loading conditions and total construction cost of the structure is considered as the single objective function. The optimization constraints include both geotechnical and structural restrictions and the design variables are the geometrical dimensions of the wall and the amount of steel reinforcement. Finally, optimization of two benchmark retaining structures under static and seismic loads using the ASSO algorithm is presented. According to the numerical results, the ASSO may provide better optimal solutions, and the designs obtained by ASSO have a lower cost by up to 20% compared with some other methods from the literature.
곡선교량의 복잡한 동적거동을 이해하고, 내진해석시 합리적인 해석방법을 선정할 수 있는 기초적인 연구를 수행하기 위하여 ??자유도를 포함한 절점당 7자유도를 갖는 곡선보요소와 직선보요소를 갖는 동적유한 요소해석 프로그램을 사용하여 곡선교량의 내진해석을 수행하였다. 자유진동해석 결과로부터 곡선교량의 모드특성을 직선교량과 비교하여 분석하였다. 또한, 동일지간장을 갖는 직선교와 곡선교의 지진시 거동특성을 분석하고, AASHTO의 정규교량으로 분류된 곡선교량의 내진해석방법에 대해 비교하였다. 또한, 지진하중작용방향과 곡선교량의 내부중심각을 변화시켜 곡선교량의 동적거동을 파악하였다.
The use of non-linear analysis of structures in a functional way for evaluating the structural seismic behavior has attracted the attention of the engineering community in recent years. The most commonly used functional method for analysis is a non-linear static method known as the "pushover method". In this study, for the first time, a cyclic pushover analysis with different loading protocols was used for seismic investigation of curved bridges. The finite element model of 8-span curved bridges in plan created by the ZEUS-NL software was used for evaluating different pushover methods. In order to identify the optimal loading protocol for use in astatic non-linear cyclic analysis of curved bridges, four loading protocols (suggested by valid references) were used. Along with cyclic analysis, conventional analysis as well as adaptive pushover analysis, with proven capabilities in seismic evaluation of buildings and bridges, have been studied. The non-linear incremental dynamic analysis (IDA) method has been used to examine and compare the results of pushover analyses. To conduct IDA, the time history of 20 far-field earthquake records was used and the 50% fractile values of the demand given the ground motion intensity were computed. After analysis, the base shear vs displacement at the top of the piers were drawn. Obtained graphs represented the ability of a cyclic pushover analysis to estimate seismic capacity of the concrete piers of curved bridges. Based on results, the cyclic pushover method with ISO loading protocol provided better results for evaluating the seismic investigation of concrete piers of curved bridges in plan.
In this paper, post-earthquake capacity evaluation method of reinforced concrete buildings was studied. Substructure pseudo-dynamic test and static loading test of first story column in a four-story R/C building was carried out in order to investigate the validity of the evaluation method proposed in the Damage Assessment Guideline (JBDPA 2001). In pseudo-dynamic test, different levels of damage were induced in the specimens by pre-loading, and input levels of seismic motion, at which the specimens reached to the ultimate stage, were examined. From the experimental result, no significant difference in damage levels such as residual crack width between the specimens under static and pseudo-dynamic loading was found. It is shown that the seismic capacity reduction factors ${\eta}$ can provide a reasonable estimation of post-earthquake seismic capacity of R/C buildings suffered earthquakes.
Li, Mo;Luu, Hieu C.;Wu, Chang;Mo, Y.L.;Hsu, Thomas T.C.
Earthquakes and Structures
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제7권5호
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pp.691-704
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2014
Reinforced concrete (RC) shear walls are commonly used for building structures to resist seismic loading. While the RC shear walls can have a high load-carrying capacity, they tend to fail in a brittle mode under shear, accompanied by forming large diagonal cracks and bond splitting between concrete and steel reinforcement. Improving seismic performance of shear walls has remained a challenge for researchers all over the world. Engineered Cementitious Composite (ECC), featuring incredible ductility under tension, can be a promising material to replace concrete in shear walls with improved performance. Currently, the application of ECC to large structures is limited due to the lack of the proper constitutive models especially under shear. In this paper, a new Cyclic Softening Membrane Model for reinforced ECC is proposed. The model was built upon the Cyclic Softening Membrane Model for reinforced concrete by (Hsu and Mo 2010). The model was then implemented in the OpenSees program to perform analysis on several cases of shear walls under seismic loading. The seismic response of reinforced ECC compared with RC shear walls under monotonic and cyclic loading, their difference in pinching effect and energy dissipation capacity were studied. The modeling results revealed that reinforced ECC shear walls can have superior seismic performance to traditional RC shear walls.
This paper presents an experimental study on a 1/2 scale steel frame with archaized-style under the pseudo-dynamic loading. Four seismic waves, including El Centro wave, Taft wave, Lanzhou wave and Wenchuan wave, were input during the test. The hysteresis characteristic, energy dissipation acceleration response, displacement response, strength, stiffness and strain were analyzed. Based on the experiment, the elastoplastic dynamic time-history analysis was carried out with the software ABAQUS. The stress distribution and failure mode were obtained. The results indicate that the steel frame with archaized-style was in elastic stage when the peak acceleration of input wave was no more than 400 gal. Under Wenchuan wave with peak acceleration of 620 gal, the steel frame enters into the elastoplastic stage, the maximum inter-story drift was 1/203 and the bearing capacity still tended to increase. During the loading process, Dou-Gong yielded first and played the role of the first seismic fortification line, and then beam ends and column bottom ends yielded in turn. The steel frame with archaized-style has good seismic performance and meets the seismic design requirement of Chinese code.
The vertical reinforcement connection between the precast reinforced concrete shear wall and the cast-in-place reinforced concrete member is vital to the performance of shear walls under seismic loading. This paper investigated the structural behavior of three precast reinforced concrete shear walls, with different levels of connection (i.e., full connection, partial connection, and no connection), subjected to quasi-static lateral loading. The specimens were subjected to a constant vertical load, resulting in an axial load ratio of 0.4. The crack pattern, failure modes, load-displacement relationships, ductility, and energy dissipation characteristics are presented and discussed. The resultant seismic performances of the three tested specimens were compared in terms of skeleton curve, load-bearing capacity, stiffness, ductility, energy dissipation capacity, and viscous damping. The seismic performance of the partially connected shear wall was found to be comparable to that of the fully connected shear wall, exhibiting 1.7% and 3.5% higher yield and peak load capacities, 9.2% higher deformability, and similar variation in stiffness, energy dissipation capacity and viscous damping at increasing load levels. In comparison, the seismic performance of the non-connected shear wall was inferior, exhibiting 12.8% and 16.4% lower loads at the yield and peak load stages, 3.6% lower deformability, and significantly lower energy dissipation capacity at lower displacement and lower viscous damping.
This paper presents an experimental study of three two-dimensional (2D/planar) steel reinforced concrete (SRC) T-shaped column-RC beam hybrid joints and six 3D SRC T-shaped column-steel beam hybrid joints under low cyclic reversed loads. Considering different categories of steel configuration types in column cross section and horizontal loading angles for the specimens were selected, and a reliable structural testing system for the spatial loading was employed in the tests. The load-displacement curves, carrying capacity, energy dissipation capacity, ductility and deformation characteristics of the test subassemblies were analyzed. Especially, the seismic performance discrepancies between planar hybrid joints and 3D hybrid joints were intensively compared. The failure modes for planar loading and spatial loading observed in the tests showed that the shear-diagonal compressive failure was the dominating failure mode for all the specimens. In addition, the 3D hybrid joints illustrated plumper hysteretic loops for the columns configured with solid-web steel, but a little more pinched hysteretic loops for the columns configured with T-shaped steel or channel-shaped steel, better energy dissipation capacity & ductility, and larger interlayer deformation capacity than those of the planar hybrid joints. Furthermore, it was revealed that the hysteretic loops for the specimens under $45^{\circ}$ loading angle are generally plumper than those for the specimens under $30^{\circ}$ loading angle. Finally, the effects of steel configuration type and loading angle on the seismic damage for the specimens were analyzed by means of the Park-Ang model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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