In this paper, a simplified seismic design method for low-rise dual frame-steel plate shear wall (SPSW) structures is proposed in the framework of performance-based seismic design. The dynamic response of a low-rise structure is mainly dominated by the first-mode and the structural system can be simplified to an equivalent single degree-of-freedom (SDOF) oscillator. The dual frame-SPSW structure was decomposed into a frame system and a SPSW system and they were simplified to an equivalent F-SDOF (SDOF for frame) oscillator and an equivalent S-SDOF (SDOF for SPSW) oscillator, respectively. The analytical models of F-SDOF and S-SDOF oscillators were constructed based on the OpenSees platform. The equivalent SDOF oscillator (D-SDOF, dual SDOF) for the frame-SPSW system was developed by combining the F-SDOF and S-SDOF oscillators in parallel. By employing the lateral force resistance coefficients and seismic demands of D-SDOF oscillator, the design approach of SPSW systems was developed. A 7-story frame-SPSW system was adopted to verify the feasibility and demonstrate the design process of the simplified method. The results also show the seismic demands derived by the equivalent dual SDOF oscillator have a good consistence with that by the frame-SPSW structure.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.5
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pp.91-100
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2018
The new seismic retrofit system in study propose is the Dual system, which aims to be applied to the seismically vulnerable low-story buildings. The Dual system is composed of existing structure, external retrofit frame and hysteretic steel dampers installed between former two components. The Dual system dissipates the energy by plastic deformation of steel damper caused by relative displacement due to the differences in stiffness, weight, and eigenperiod of each components. The dynamic test with shaking table was performed to verify the seismic performance of the proposed Dual system. As a result of the dynamic test, it is expected that the Dual system will improve the seismic performance due to the reduction of strain of 56% and the damage reduction of 93%, even though the energy is 1.84 times higher than that of the dual system. And the results of the study are presented as basic data of the study for setting the design range of the dual system.
In this study, the authors aim to evaluate a structural and fatigue safety of a new type anti-loose nut system with dual nuts composed of main nut and outer nut to enhance the long-term workability and durability so as to improve the performance of conventional anti-loose nut system. Also, a three-dimensional finite-element method analysis was performed to consider the actual geometry and material property of anti-loose nut system with dual nuts and the effect of static and dynamic loads and loading directions. The analytical results showed that the overall static and dynamic stress of the components of the anti-loose nut system with dual nuts were found to be less than that of the fatigue limit of Goodman-smith diagram and allowable stress of each materials, therefore the anti-loose nut system with dual nuts was sufficient to ensure a structural and fatigue safety.
This paper deals with the aerodynamic analysis and structural test under estimated loading condition for small composite blade, which is utilized in dual rotor wind turbine system. Firstly, the front and rear blades of dual rotor wind turbine system were modeled using reverse engineering method. And using finite volume method, the aerodynamic forces were analyzed at the rated and cutout wind speed to identify the pressure distribution on blades. And then, the full scale structural tests were conducted according to load and strength based methodology in IEC 61400-2 to identify the structural integrity of composite blade.
Computational Structural Engineering : An International Journal
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v.1
no.2
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pp.137-137
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2001
The reliability/redundancy of structural system has become a serious concern among engineers and researchers after structural failures in Northridge and Kobe earthquakes. The reliability/redundancy factor, ρ, in current codes considers only member force and floor area and has received much criticism from dissatisfied engineers. Within a reliability framework. the redundancy is investigated for dual systems of primary shear walls and secondary moment frames and steel moment frame systems. Probabilistic performance analyses are carried out baled on nonlinear responses under SAC ground motion. The effects of structural configuration, ductilily capacity, 3-D motion, and uncertainty of demand verses capacity are investigated. Important redundancy-contributing factors are identified and a uniform-risk redundancy factor is developed for design. The result are compared with the p factor and its inconsistency is pointed out.
Structural control through integration of passive damping devices within the building structure has been increasingly implemented internationally in the last years and has proven to be a most promising strategy for earthquake safety. In the present paper an alternative configuration of an innovative energy dissipation mechanism that consists of slender tension only bracing members with closed loop and a hysteretic damper is investigated in its dynamic behavior. The implementation of the adaptable dual control system, ADCS, in frame structures enables a dual function of the component members, leading to two practically uncoupled systems, i.e., the primary frame, responsible for the normal vertical and horizontal forces and the closed bracing-damper mechanism, for the earthquake forces and the necessary energy dissipation. Three representative international earthquake motions of differing frequency contents, duration and peak ground acceleration have been considered for the numerical verification of the effectiveness and properties of the SDOF systems with the proposed ADCS-configuration. The control mechanism may result in significant energy dissipation, when the geometrical and mechanical properties, i.e., stiffness and yield force of the integrated damper, are predefined. An optimum damper ratio, DR, defined as the ratio of the stiffness to the yield force of the hysteretic damper, is proposed to be used along with the stiffness factor of the damper's- to the primary frame's stiffness, in order for the control mechanism to achieve high energy dissipation and at the same time to prevent any increase of the system's maximum base shear and relative displacements. The results are summarized in a preliminary design methodology for ADCS.
In this study, two geometrically identical multi-storey steel buildings with different lateral load resisting systems are structurally analyzed under same earthquake conditions and they are compared with respect to their construction costs of their structural systems. One of the systems is a steel structure with eccentrically steel braced frames. The other one is a RC wall-steel frame system, that is a steel framed structure in combination with a reinforced concrete core and shear walls of minimum thickness that the national code allows. As earthquake resisting systems, steel braced frames and reinforced concrete shear walls, for both cases are located on identical places in either building. Floors of both buildings will be of reinforced concrete slabs of same thickness resting on composite beams. The façades are assumed to be covered identically with light-weight aluminum cladding with insulation. Purpose of use for both buildings is an office building of eight stories. When two systems are structurally analyzed by FEM (finite element method) and dimensionally compared, the dual one comes up with almost 34% less cost of construction with respect to their structural systems. This in turn means that, by using a dual system in earthquake zones such as Turkey, for multi-storey steel buildings with RC floors, more economical solutions can be achieved. In addition, slender steel columns and beams will add to that and consequently more space in rooms is achieved.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.7
no.2
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pp.135-153
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2013
This study investigates the direct displacement based design (DDBD) approach for different types of reinforced concrete structural systems including single moment-resisting, dual wall-frame and dual steel-braced systems. In this methodology, the displacement profile is calculated and the equivalent single degree of freedom system is then modeled considering the damping characteristics of each member. Having calculated the effective period and secant stiffness of the structure, the base shear is obtained, based on which the design process can be carried out. For each system three frames are designed using DDBD approach. The frames are then analyzed using nonlinear time-history analysis with 7 earthquake accelerograms and the damage index is investigated through lateral drift profile of the models. Results of the analyses and comparison of the nonlinear time-history analysis results indicate efficiency of the DDBD approach for different reinforced concrete structural systems.
Investigations on seismic performance of eccentrically braced frames equipped with dual vertical links have received little attention. Therefore, the main goal of this paper is to describe design steps for such frames and evaluate nonlinear performance of this system according to the reliability analysis. In this study, four and eight story frame structures are analyzed and the response modification factors for different intensity and damage levels are derived in a matrix form based on a new approach. According to the obtained results, the system has high ductility and acceptable seismic performance. Moreover, it is concluded that using response modification factor equal to 8 in the design of system provides desirable seismic reliability under the design and maximum probable hazard levels. Due to desirable performance and significant advantages of the dual vertical links, this system can be used as a main lateral load bearing system, in addition to its application for rehabilitation of damaged structures.
Kim, Dong Yeon;Cho, Jae Chul;Hwang, Sunwoo;Kim, Taejin;Kim, Jong Ho
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.22
no.1
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pp.33-43
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2018
'Seismic Performance Evaluation Method for Existing Buildings (2013)' developed in accordance with the overseas guidelines ASCE 41 - 06 is the most widely used procedure among domestic seismic performance evaluation guidelines in Korea. However, unlike ASCE 41 - 06, it stipulates that the final performance should be derived as the gravity load distribution ratio of the lateral force resistance system in the guideline. Therefore, in the case of a dual steel structure system with slender braces, where the internal moment frame is mostly responsible for the gravity load, the evaluation of slender braces based on gravity load distribution ratio is difficult to be achieved. In this research, we propose an objective evaluation process for such system by evaluating seismic performance for large-scale factory facilities as an example.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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