Marano, Giuseppe Carlo;Trentadue, Francesco;Greco, Rita
Structural Engineering and Mechanics
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v.25
no.1
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pp.21-37
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2007
In this study a stochastic approach for linear viscous dampers design adopted for seismic protection of buildings is developed. Devices optimal placement into the main structure and their mechanical parameters are attained by means of a reliability-based optimum design criterion, in which an objective function (O.F.) is minimized, subject to a stochastic constraint. The seismic input is modelled by a non stationary modulated Kanai Tajimi filtered stochastic process. Building is represented by means of a plane shear type frame model. The selected criterion for the optimization searches the minimum of the O.F., here assumed to be the cost of the seismic protection, i.e., assumed proportional to the sum of added dampings of each device. The stochastic constraint limits a suitable approximated measure of the structure failure probability, here associated to the maximum interstorey drift crossing over a given threshold limit, related, according with modern Technical Codes, to the required damage control.
This paper presents results from a study to extend a performance-based shearwall selection procedure to take into account the contributions of nonstructural finish materials (such as stucco and gypsum wallboard), construction quality issues, and their effects on the displacement performance of engineered wood shearwalls subject to seismic loading. Shearwall performance is evaluated in terms of peak displacements under seismic loading (characterized by a suite of ordinary ground motion records) considering different combinations of performance levels (drift limits) and seismic hazard. Shearwalls are analyzed using nonlinear dynamic time-history analysis with global assembly hysteretic parameters determined by fitting to actual shearwall test data. Peak displacement distributions, determined from sets of analyses using each of the ground motion records taken to characterize the seismic hazard, are postprocessed into performance curves, design charts, and fragility curves which can be used for risk-based design and assessment applications.
A two-level displacement-based design procedure is developed. To obtain the displacement demands, elastic spectra for occasional earthquakes and inelastic spectra for rare earthquakes are used. Minimum global stiffness and strength to be supplied to the structure are based on specified maximum permissible drift limits and on the condition that the structure responds within the elastic range for occasional earthquakes. The performance of the structure may be assessed by an inelastic push-over analysis to the required displacement and the evaluation of damage indices. The approach is applied to the design of a five-story reinforced concrete coupled wall structure located in the most hazardous seismic region of Argentina. The inelastic dynamic response of the structure subjected to real and artificially generated acceleration time histories is also analyzed. Finally, advantages and limitations of the proposed procedure from the conceptual point of view and practical application are discussed.
Lu Sui;Hanheng Wu;Menglong Tao;Zhichao Jia;Tianhua Zhou
Steel and Composite Structures
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v.47
no.5
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pp.663-677
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2023
The self-centering energy-dissipating coupled wall panels (SECWs) possess a dual capacity of resiliency and energy dissipation. Used in steel frames, the SECWs can localize the damage of structures and reduce residual drifts. Based on OpenSEES, the nonlinear models were established and validated by experimental results. The seismic design procedure of steel frame with SECW structures (SF-SECW) was proposed in accordance with four-level seismic fortification objectives. Nonlinear time-history response analyses were carried out to validate the reasonability of seismic design procedure for 6-story and 12-story structures. Results show that the inter-story drifts of designed structures are less than drift limits. According to incremental dynamic analyses (IDA), the fragility curves of mentioned-above structure models under different limit states were obtained. The results indicate that designed structures have good seismic performance and meet the seismic fortification objectives.
In this study, a new recentering friction device (RFD) to retrofit steel moment frame structures is introduced. The device provides both self-centering and energy dissipation capabilities for the retrofitted structure. A hybrid performance-based seismic design procedure considering multiple limit states is proposed for designing the device and the retrofitted structure. The design of the RFD is achieved by modifying the conventional performance-based seismic design (PBSD) procedure using computational intelligence techniques, namely, genetic algorithm (GA) and artificial neural network (ANN). Numerous nonlinear time-history response analyses (NLTHAs) are conducted on multi-degree of freedom (MDOF) and single-degree of freedom (SDOF) systems to train and validate the ANN to achieve high prediction accuracy. The proposed procedure and the new RFD are assessed using 2D and 3D models globally and locally. Globally, the effectiveness of the proposed device is assessed by conducting NLTHAs to check the maximum inter-story drift ratio (MIDR). Seismic fragilities of the retrofitted models are investigated by constructing fragility curves of the models for different limit states. After that, seismic life cycle cost (LCC) is estimated for the models with and without the retrofit. Locally, the stress concentration at the contact point of the RFD and the existing steel frame is checked being within acceptable limits using finite element modeling (FEM). The RFD showed its effectiveness in minimizing MIDR and eliminating residual drift for low to mid-rise steel frames models tested. GA and ANN proved to be crucial integrated parts in the modified PBSD to achieve the required seismic performance at different limit states with reasonable computational cost. ANN showed a very high prediction accuracy for transformation between MDOF and SDOF systems. Also, the proposed retrofit showed its efficiency in enhancing the seismic fragility and reducing the LCC significantly compared to the un-retrofitted models.
The purpose of this research was to analyze the connections of the seismic-performance values for domestic-performance-based designs. Basic research on the performance design method has been increasing of late, along with performance-based organization investigations. These investigations concern the performance level state of steel structure buildings. According to the performance limit state, seismic-performance values should be presented as appropriate steel structure engineering amounts. The first step, based on the full-scale steel structure experiments, involves researching on the making of a basic document. The moment-rotation angle relationship results of the experiment on the moment-frame connection were used to assort the functional and undamaged limits, which were assumed to be less than the yield moment. Moreover, the repairable and safety limits, which were assumed to exist between the yield and maximum moments, were assorted by investigating the accumulated plastic deformation ratio.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.10
no.4
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pp.461-478
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2016
This paper aims to provide guidelines for the numerical modeling of reinforced concrete (RC) frame elements in order to assess the seismic performance of structures. Several types of numerical models RC frame elements are available in nonlinear structural analysis packages. Since these numerical models are formulated based on different assumption and theories, the models accuracy, computing time, and applicability vary, which poses a great difficulty to practicing engineering and limits their confidence in the analysis resultants. In this study, the applicability of four representative numerical models of RC frame elements is evaluated through comparison with experimental results of four-storey bare frame available from European Laboratory for Structural Assessment. The accuracy of a numerical model is evaluated according to the top displacement, interstorey drift, Maximum storey shear, damage pattern and energy dissipation capacity of the frame structure. The results obtained allow a better understanding of the characteristics and potentialities of all procedures, helping the user to choose the best approach to perform nonlinear analysis.
In order to develop a good separation and simultaneous analysis of different sugar in an artificial mixed sugar solution, we analyzed 10 sugar components in an artificial mixed sugar solution composed of fructose, glucose, mannitol, sucrose, maltose, lactose, xylose, xylitol erythritol, and trehalose with using HPLC-ELSD or HPLC-RI. Separation and quantification by HPLC-ELSD was superior to those by HPLC-RI and detection sensitivity by HPLC-ELSD was higher then that by HPLC-RI as micorgram($\mu\textrm{g}$) level. 1. The units of minimal detectable limits were showed $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ and ng/$m\ell$ by the HPLC-RI and HPLC-ELSD, respectively. 2. The condition of ELSD was drift tube temperature $82^{\circ}C$, $N_2$ gas flow rate 2.10 SLPM, and colum oven temperature $30^{\circ}C$, respectively. Isolation and recovery rates of single sugar from the multiple sugar solution was higher at the condition (time: flow rate: D.W.:ACN MeOH, min : $m\ell$/min:v:v:v) of linear gradient elution of mobile phase as 0 : 1.00 : 15 : 85 : 0.1 : 1.00 : 6 : 90 : 4, 17 : 1.00 : 10 : 70 : 20, 28 : 1.00 : 15 : 85 : 0 an 35 : 1.00 : 15 : 85 : 0, in order.
Although the dual modulation wave method can solve the low-frequency neutral point potential (NPP) fluctuation problem for three-level neutral point clamped converters, it also increases the switching frequency and limits the zero-sequence voltage. That makes it harmful when dealing with the NPP drift problem if the converter suffers from a long dead time or asymmetric loads. By introducing two degrees of freedom (2-DOF), an NPP control based on a search optimization method can demonstrate its ability to cope with the above mentioned two types of NPP problems. However, the amount of calculations for obtaining an optimal 2-DOF is so large that the method cannot be applied to certain industrial applications with an inexpensive digital signal processor. In this paper, a novel optimal 2-DOF-based NPP control is proposed. The relationships between the NPP and the 2-DOF are analyzed and a method for directly determining the optimal 2-DOF is also discussed. Using a direct calculation method, the amount of calculations is significantly reduced. In addition, the proposed method is able to maintain the strongest control ability for the two types of NPP problems. Finally, some experimental results are given to confirm the validity and feasibility of the proposed method.
In this study, the weight and the connections type layout of low-rise eccentrically braced frame (EBF) have been optimized based on performance-based design method. For this purpose, two objective functions were defined based on two different aspects on rigid connections, in one of which minimization and in the other one, maximization of the number of rigid connections was considered. These two objective functions seek to increase the area under the pushover curve, in addition to the reduction of the weight and selection of the optimum connections type layout. The performance of these objective functions was investigated in optimal design of a three-story eccentrically braced frame, using two meta-heuristic algorithms: Enhanced Colliding Bodies Optimization (ECBO) and Enhanced Vibrating Particles System (EVPS). Then, the reliability indices of the optimal designs for both objective functions were calculated for the story lateral drift limits using Monte-Carlo Simulation (MCS) method. Based on the reliability assessment results of the optimal designs and taking the three levels of safety into account, the final designs were selected and their specifications were compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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