Rithy Prak;Ji Ho Park;Sanggi Jeong;Arum Jang;Min Jae Park;Thomas H.-K. Kang;Young K. Ju
Computers and Concrete
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제31권5호
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pp.457-468
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2023
Buildings, bridges, and dams are examples of civil infrastructure that play an important role in public life. These structures are prone to structural variations over time as a result of external forces that might disrupt the operation of the structures, cause structural integrity issues, and raise safety concerns for the occupants. Therefore, monitoring the state of a structure, also known as structural health monitoring (SHM), is essential. Owing to the emergence of the fourth industrial revolution, next-generation sensors, such as wireless sensors, UAVs, and video cameras, have recently been utilized to improve the quality and efficiency of building forensics. This study presents a method that uses a target-based system to estimate the dynamic displacement and its corresponding dynamic properties of structures using UAV-based video. A laboratory experiment was performed to verify the tracking technique using a shaking table to excite an SDOF specimen and comparing the results between a laser distance sensor, accelerometer, and fixed camera. Then a field test was conducted to validate the proposed framework. One target marker is placed on the specimen, and another marker is attached to the ground, which serves as a stationary reference to account for the undesired UAV movement. The results from the UAV and stationary camera displayed a root mean square (RMS) error of 2.02% for the displacement, and after post-processing the displacement data using an OMA method, the identified natural frequency and damping ratio showed significant accuracy and similarities. The findings illustrate the capabilities and reliabilities of the methodology using UAV to evaluate the dynamic properties of structures.
Structural Health Monitoring (SHM) gradually becomes a technique for ensuring the health and safety of civil infrastructures and is also an important approach for the research of the damage accumulation and disaster evolving characteristics of civil infrastructures. It is attracting prodigious research interests and the active development interests of scientists and engineers because a great number of civil infrastructures are planned and built every year in mainland China. In a SHM system the sheer number of accompanying wires, fiber optic cables, and other physical transmission medium is usually prohibitive, particularly for such structures as offshore platforms and long-span structures. Fortunately, with recent advances in technologies in sensing, wireless communication, and micro electro mechanical systems (MEMS), wireless sensor technique has been developing rapidly and is being used gradually in the SHM of civil engineering structures. In this paper, some recent advances in the research, development, and implementation of wireless sensors for the SHM of civil infrastructures in mainland China, especially in Dalian University of Technology (DUT) and Harbin Institute of Technology (HIT), are introduced. Firstly, a kind of wireless digital acceleration sensors for structural global monitoring is designed and validated in an offshore structure model. Secondly, wireless inclination sensor systems based on Frequency-hopping techniques are developed and applied successfully to swing monitoring of large-scale hook structures. Thirdly, wireless acquisition systems integrating with different sensing materials, such as Polyvinylidene Fluoride(PVDF), strain gauge, piezoresistive stress/strain sensors fabricated by using the nickel powder-filled cement-based composite, are proposed for structural local monitoring, and validating the characteristics of the above materials. Finally, solutions to the key problem of finite energy for wireless sensors networks are discussed, with future works also being introduced, for example, the wireless sensor networks powered by corrosion signal for corrosion monitoring and rapid diagnosis for large structures.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제11권2호
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pp.819-827
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2019
Bragg reflection of water waves by three kinds of surface-piercing fixed structures with rectangular, cosinoidal and triangular shapes is studied. Boundary element method is used to analyze the wave scattering by these structures based on the linear wave theory. Results of reflection and transmission coefficients are validated by comparing with those available in literature. These structures with proper configurations are proved to be effective in attenuating waves by using Bragg reflection, and the triangular structures are found to be the best choices among the structures with same width and same area. Systematic calculations are then carried out for the triangular structures by varying the number, the draft, the width, the gap and the combination of width and gap of the structures to analyze their influences on the characteristics of Bragg reflection. The results are of reference values for design of the structures to attenuate waves based on the Bragg reflection.
When a underground structure is constructed at the site composed of soft soil, the behavior of a underground structure Is much affected by the motion of soft soil. Therefore, the effect of soil-structure interaction is an important consideration in the design of a underground structure such as tunnel at the site composed of soft soil. This paper presents the results of the study on dynamic response of tunnel structures and soil-structure interaction effects. The computer program SASSI was used in seismic analysis of tunnel structures because it is more capable of analyzing dynamic response or structures considering soil-structure interaction. As regards the results, the flexibility of surrounding soil affects dynamic response characteristics of tunnel structures and response of tunnel structures can be amplified.
The influence of normal stress perpendicular to the potential shear plane was always neglected in existing researches, which may lead to a serious deviation of the shear strength of concrete members in practice designs and numerical analyses. In this study, a series of experimental studies are carried out in this paper, which serves to investigate the shear behavior of concrete under compression shear loading. Based on the test results, a three-phase shear failure model for cohesive elements are developed, which is able to take into consideration the influence of normal stress on the shear strength of concrete. To identify the accuracy and applicability of the proposed model, numerical models of a double-noted concrete plate are developed and compared with experimental results. Results show that the proposed constitutive model is able to take into consideration the influence of normal stress on the shear strength of concrete materials, and is effective and accurate for describing the complex fracture of concrete, especially the failure modes under compression shear loadings.
Ercan Isik;Aydin Buyuksarac;Fatih Avcil;Enes Arkan;M.Cihan Aydin;Ali Emre Ulu
Earthquakes and Structures
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제25권3호
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pp.209-221
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2023
The Mw=7.7 (Pazarcık-Kahramanmaraş) and Mw=7.6 (Elbistan-Kahramanmaraş) earthquakes that occurred in Türkiye on 06.02.2023 with 9 hours' intervals, caused great losses of life and property as the biggest catastrophe in the instrumental period. The earthquakes affecting an area of 14% of the country were enormous and caused a great deal of loss of life and damage. Numerous buildings have collapsed or damaged at different levels, both in the city centers and in rural areas. Within the scope of this study, masonry structure damage built from different types of materials in the earthquake region was taken into consideration. In this study, the damage and causes of such masonry structures that do not generally receive engineering services were examined and explained in detail. Insufficient interlocking between wall-wall and wall-roof, inadequate masonry, lack of horizontal and vertical bond beams, usage of low-strength materials, poor workmanship, and heavy earthen roof are commonly caused to structural damages. Separation at the corner point and out-of-plane mechanism in structural walls, and heavy earthen roof damages are common types of damage in masonry structures.
The acceleration that the electrical equipment experiences on a structure can be several times the ground acceleration. Currently, substation support structures are being designed according to ASCE (Substation Structure Design Guide 2008), without any consideration about effects of these structures on dynamic behavior of mounted equipment. In this paper, a parametric study is implemented in order to improve seismic design of candlestick substation structures based on this design guide. To do this, dynamic amplification factor (DAF) of different candlestick support-equipment combinations is evaluated and compared to the target DAF presented in IEEE STD 693 (2006). Based on this procedure, a new criterion is developed to restrict maximum acceleration at support-equipment intersection.
Cha, Sang Lyul;Lee, Yun;An, Gyeong Hee;Kim, Jin Keun
Computers and Concrete
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제17권2호
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pp.173-188
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2016
Generally, thermal stress induced by hydration heat causes cracking in mass concrete structures, requiring a thorough control during the construction. The prediction of the thermal stress is currently undertaken by means of numerical analysis despite its lack of reliability due to the properties of concrete varying over time. In this paper, a method for the prediction of thermal stress in concrete structures by adjusting thermal stress measured by a thermal stress device according to the degree of restraint is proposed to improve the prediction accuracy. The ratio of stress in concrete structures to stress under complete restraint is used as the degree of restraint. To consider the history of the degree of restraint, incremental stress is predicted by comparing the degree of restraint and the incremental stress obtained by the thermal stress device. Furthermore, the thermal stresses of wall and foundation predicted by the proposed method are compared to those obtained by numerical analysis. The thermal stresses obtained by the proposed method are similar to those obtained by the analysis for structures with internally as well as externally strong restraint. It is therefore concluded that the prediction of thermal stress for concrete structures with various boundary conditions using the proposed method is suggested to be accurate.
Due to the large volume and generally as a public building, the damage of large-span space structures under various non-conventional loads will cause greater economic losses, casualties, and social impacts, etc. Therefore, it is particularly important to evaluate the seismic performance of large-span space structures. This paper taked a multipurpose sports center as an example and considered its synergistic deformation based on the method of equivalent damping ratio. Furthermore, The ABAQUS software was used to analyze the time-history and energy response of the multipurpose sports center under the action of rare earthquakes, and proposed a quantitative damage index to assess the overall damage of the structure. Finally, the research results indicated that the maximum inter-story drift ratio of the multipurpose sports center under the action of rare earthquakes was less than its limit value. The frame beams presented different degrees of damage, but the key members were basically in an elastic state. The bearing capacity did not reach the limit value, which satisfied the intended seismic performance target. This study taked an actual case as an example and proposed a relevant damage evaluation system, which provided some reference for the analysis of the seismic performance of large-span space structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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