In current seismic design codes, various elastic design acceleration spectra are defined considering different seismological and soil characteristics and are widely used tool for calculation of seismic loads acting on structures. Response spectrum analyses directly use the elastic design acceleration spectra whereas time history analyses use acceleration records of earthquakes whose acceleration spectra fit the design spectra of seismic codes. Due to the fact that obtaining coherent structural response quantities with the seismic design code considerations is a desired circumstance in dynamic analyses, the response spectra of earthquake records used in time history analyses had better fit to the design acceleration spectra of seismic codes. This paper evaluates structural response distributions of multi-story reinforced concrete frames obtained from nonlinear time history analyses which are performed by using the scaled earthquake records compatible with various elastic design spectra. Time domain scaling procedure is used while processing the response spectrum of real accelerograms to fit the design acceleration spectra. The elastic acceleration design spectra of Turkish Seismic Design Code 2007, Uniform Building Code 1997 and Eurocode 8 are considered as target spectra in the scaling procedure. Soil classes in different seismic codes are appropriately matched up with each other according to $V_{S30}$ values. The maximum roof displacements and the total base shears of considered frame structures are determined from nonlinear time history analyses using the scaled earthquake records and the results are presented by graphs and tables. Coherent structural response quantities reflecting the influence of elastic design spectra of various seismic codes are obtained.
Acceleration time history used in the seismic analysis of nuclear porter plant structure should envelop a target power spectral density (PSD) function in addition to design response spectrum. Current regulation guide defines the target PSD function only for the U.S. URC RG 1.60 Design Response Spectrum. This paper proposes a technical scheme to obtain the target PSD function compatible with generally defined design response spectrum. The scheme includes the methodology for design-spectrum compatible motion history in order to minimize the variation of the derived target PSD function. The PSD calculation procedure follows simple and practical methods allowed within regulation. Effectiveness of the proposed scheme is identified through an example problem. The design response spectrum In the example is based on U.S. NRC RG 1.60 but amplifies the spectral acceleration amplitudes above 9Hz. The target PSD function with little variation can be constructed with the reduced time history ensemble.
The seismic damage of non-structural components, such as communication facilities, causes direct economic losses as well as indirect losses which result from social chaos occurring with downtime of communication and financial management network systems. The current Korean seismic code, KBC2009, prescribes the design criteria and requirements of non-structural components based on their elastic response. However, it is difficult for KBC to reflect the dynamic characteristics of structures where non-structural components exist. In this study, both linear and nonlinear time history analyses of structures with various analysis parameters were carried out and floor acceleration spectra obtained from analyses were compared with both ground acceleration spectra used for input records of the analyses and the design floor acceleration spectrum proposed by National Radio Research Agency. Also, this study investigates to find out the influence of structural dynamic characteristics on the floor acceleration spectra. The analysis results show that the acceleration amplification is observed due to the resonance phenomenon and such amplification increases with the increase of building heights and with the decrease of structure's energy dissipation capacities.
Two types of numerical modeling techniques were considered for the dynamic response of a structure subjected to a ground acceleration. One technique is based on the equation of motion relative to ground motion, and the other is based on the equation of absolute motion of the structure and the ground. The analytic background of the former is well established while the latter has not yet been extensively verified. The latter is called a large mass method, which allocates an appropriate large mass to the ground so that it causes the ground to move according to a given acceleration time history. In this paper, through the use of a single degree-of-freedom spring-mass system, the equations of motion of the two techniques were analyzed and useful theorems are provided on the large mass method. Using simple examples, the numerical results of the two modeling techniques were compared with analytic solutions. It is shown that the theorems provide a clear insight on the large mass method.
The mode superposition time history analysis method is commonly used in a seismic analysis. The maximum response in the time history analysis can be derived by combining the responses of individual modes. The residual mode response is the response of the modes which are not considered in the time history analysis. In this paper, the residual vector method to consider the residual mode response in the time history analysis is introduced and evaluated. Seismic analyses for a sample structure model and a reactor vessel model are performed to evaluate the residual vector method. The analysis results show that residual mode response is well calculated when the residual vector method is used. It is confirmed that the residual vector method is useful and acceptable to consider the residual mode response in a seismic analysis of the nuclear power plant equipment.
Zhang, Dichuan;Fleischman, Robert B.;Lee, Deuckhang
Computers and Concrete
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제25권3호
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pp.273-282
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2020
A new seismic design methodology for precast concrete diaphragms has been developed and incorporated into the current American seismic design code. This design methodology recognizes that diaphragm inertial forces during earthquakes are highly influenced by higher dynamic vibration modes and incorporates the higher mode effect into the diaphragm seismic design acceleration determination using a first mode reduced method, which applies the response modification coefficient only to the first mode response but keeps the higher mode response unreduced. However the first mode reduced method does not consider effects of diaphragm flexibility, which plays an important role on the diaphragm seismic response especially for the precast concrete diaphragm. Therefore this paper investigated the effect of diaphragm flexibility on the diaphragm seismic design acceleration for precast concrete shear wall structures through parametric studies. Several design parameters were considered including number of stories, diaphragm geometries and stiffness. It was found that the diaphragm flexibility can change the structural dynamic properties and amplify the diaphragm acceleration during earthquakes. Design equations for mode contribution factors considering the diaphragm flexibility were first established through modal analyses to modify the first mode reduced method in the current code. The modified first mode reduced method has then been verified through nonlinear time history analyses.
본 논문에서는 지진발생 후 임의 위치에서 발생된 지진가속도 시간이력을 추정하기 위하여 기상청 지진관측소 계측자료를 활용하는 방법을 제안하였으며, 국내에서 발생한 지진기록을 이용하여 제안한 응답스펙트럼 및 시간이력 추정 방법의 적용성을 평가하였다. 임의 관측소에서 계측된 결과를 인근 관측소 자료를 이용하여 추정하는 방법으로 제안방법을 검증한 결과, 지반정보 없이도 해당 관측소 위치의 지진가속도 응답스펙트럼 및 시간이력을 낮은 수준의 오차로 추정할 수 있었으며, 특히 시간이력의 경우 형상 및 위상의 변화에 큰 차이가 없음을 확인할 수 있는 등 제안된 방법이 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 추정하는데 유효함을 확인할 수 있었다.
Non-structural elements are vulnerable to earthquake ground motion. In this study, an experimental study for the electrical non-structural element was performed using tri-axial shaking table tests. A 100kVA UPS(Uninterruptible Power Supply system) was used as the test specimen. The test specimen was anchored to the concrete slab using the conventional installation detail. The input acceleration were generated in accordance with ICC-ES AC156 code. Scale factors of the input acceleration with respect to the required response spectrum defined in ICC-ES AC156 were from 25% to 600%. Based on the test results, damage and dynamic characteristics of UPS were evaluated and analyzed including natural frequency, damping ratio, acceleration time history response, dynamic amplification factor and relative displacement.
The use of energy concepts in seismic analysis and design of structures requires the understanding of the input energy response of multi-degree-of-freedom (MDOF) systems subjected to strong ground motions. For design purposes and non-time consuming analysis, however, it would be beneficial to associate the input energy response of MDOF systems with those of single-degree-of-freedom (SDOF) systems. In this paper, the theoretical formulation of energy input to MDOF systems is developed on the basis that only a particular portion of the total mass distributed among floor levels is effective in the nth-mode response. The input energy response histories of several reinforced concrete frames subjected to a set of eleven horizontal acceleration histories selected from actual recorded events and scaled in time domain are obtained. The contribution of the fundamental mode to the total input energy response of MDOF frames is demonstrated both graphically and numerically. The input energy of the fundamental mode is found to be a good indicator of the total energy input to two-dimensional regular MDOF structures. The numerical results computed by the proposed formulation are verified with relative input energy time histories directly computed from linear time history analysis. Finally, the elastic input energies are compared with those computed from time history analysis of nonlinear MDOF systems.
This paper describes shock waveform synthesis methods for a shock response spectnlm over a short time interval with which intereference between parts within a test item is increased to perform a sufficient shock test for damage or malfunction which may be caused by the interference between parts, and a digital filter for obtaining a shock response history required for the shock waveform synthesis and a digital inverse filter for restoration by inversely using the digital filter. The time at which the maximax value occurs in the response history is detected in order to establish a delay time which is one of the parameters in the wavelet, on the condition that the natural frequency of SDOF system with a Q (quality factor) of 10 equals to the wavelet frequency of the zero delay wavelet input. A shock response spectrum over a short time interval and an abrupt change in the acceleration for an instant are illustrated as features of the synthesized waveform.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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