An analyical method is proposed to construct a clamp jointed structure as an equivalent stiffness matrix element in the finite element modal analysis of a complex beam structure. Static structural analysis was first made for the detail finite element model of the clamp joint. Utilizing the results of this analysis, the equivalent stiffness matrix element was buildup by using the flexibility influence coefficient method and Guyan condensation. The proposed method was applied to finite element modal analysis of a clamp jointed cantilever beam. And the finite element analysis results were compared to those experimental modal analysis. Comparison shows doog agreement each other Furthermore the effects of normal contact(or clamping) load on the equivalent stiffness matrix was also examined. The equivalent stiffness matrix showed little change in spite of the remakable increase in the contact load on the clamp joint.
This paper introduces an improved modal pushover analysis (IMPA) which can effectively evaluate the seismic response of multi-span continuous bridge structures on the basis of modal pushover analysis (MPA). Differently from previous modal pushover analyses which cause the numerical unstability because of the occurrence of reversed relation between the pushover load and displacement, the proposed method eliminates this numerical instability and, in advance the coupling effects induced from the direct application of modal decomposition by introducing an identical stiffness ratio for each dynamic mode at the post-yielding stage together with an approximate elastic deformation. In addition to these two introductions, the use of an effective seismic load, calculated from the modal spatial force and applied as the distributed load, makes it possible to predict the dynamic responses of all bridge structures through a simpler analysis procedure than those in conventional modal pushover analyses. Finally, in order to establish validity and applicability of the proposed method, correlation studies between a rigorous nonlinear time history analysis and the proposed method were conducted for multi-span continuous bridges.
All the loads in the real world act dynamically on structures. Since dynamic loads are extremely difficult to handle in analysis and design, static loads are utilized with dynamic factors. The dyna mic factors are generally determined based on experiences. Therefore, the static loads can cause problems in precise analysis and design. An analytical method based on modal analysis has been proposed for the transformation of dynamic loads into equivalent static load sets. Equivalent static load sets are calculated to generate an identical displacement field in a structure with that from dynamic loads at a certain time. The process is derived and evaluated mathematically. The method is verified through numerical tests. Various characteristics are identified to match the dynamic and the static behaviors. For example, the opposite direction of a dynamic load should be considered due to the vibration response. A dynamic bad is transformed to multiple equivalent static loads according to the number of the critical times. The places of the equivalent static load can be different from those of the dynamic load. An optimization method is defined to use the equivalent static loads. The developed optimization process has the same effect as the dynamic optimization which uses the dynamic loads directly. Standard examples are solved and the results are discussed
In current practice of earthquake resistant design the equivalent lateral force procedure is widely used for its simplicity and convenience. But the equivalent lateral force procedure is derived based on the assumption that the dynamic behavior of the structure is governed primarily by the fundamental vibration mode. Therefore proper prediction of dynamic responses of the structure is unreliable using the equivalent lateral force procedure when the effect of higher vibration modes on the dynamic behavior is negligible. In this study design seismic load which can reflect the effect of higher vibration modes is proposed from the point of view of proper assessment of story shears which have the major influence on the design moment of beams and columns. To evaluate the effect of higher modes, differences between the story force based on the equivalent lateral force procedure specified in current earthquake resistance building code and the one based on modal analysis using design spectrum are examined. From these results improved design seismic load for the equivalent lateral force procedure which can reflect the effect of higher vibration modes is proposed.
한국지진공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2001
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pp.268-275
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2001
Modal analysis does well predict the elastic dynamic response of the torsionally unbalanced structure. But modal analysis overestimates the rotation of the structure in inelastic range, so one side members require ductility too much and the others require ductility too small in comparison with torsionally balanced structure. In this paper, in order to reduce difference of ductility demand between both side members of the torsionally unbalanced structure, design eccentricity of seismic load is evaluated and the method determining the strength center of structure is proposed using modal analysis. For several cases, the ductility demand of stucture is compared to investigate the propriety of the proposed approach.
본 논문에서는 구조물의 안전성과 경제성을 함께 도모하도록 하기 위하여 모드 해석법을 이용하여 비틀림 거동을 하는 구조물의 동적 거동을 정적 하중으로 치환할 경우에 대한 횡하중 중심점을 가정하고, 횡하중 중심점과 구조물의 강도 중심을 일치시키도록 구조물의 설계 편심을 조절하는 방법을 제안한다. 그리고 제안된 방법에 의해 구조물을 설계하였을 경우, 다른 내진 기준에 의해 설계된 구조물과 비교하여 지나친 추가 연성도를 요구하지 않는다는 것을 보여준다.
In this study, modal analysis and equivalent static load analysis for valve supports of 26" gas piping in gas stations were conducted and the existing straight and inclined types of valve supports were compared using seismic performance testing. Also, a new valve support shape was suggested by optimizing position of fastener holes, width and thickness of the support, and size of bracket. Improvement in seismic performance by design optimization was verified through equivalent static load analysis. The seismic performance of the newly proposed valve support was greatly improved and the maximum displacement and maximum stress of the seismic load was about 20% lower than those of the existing valve support.
In the previous study, a simple but effective analysis procedure, named as an Improved Modal Pushover Analysis (IMPA) was proposed to estimates the seismic capacities of multi-span continuous bridge structures, on the basis of the modal pushover analysis which considers all the dynamic modes of a structure. Differently from other previous studies, IMPA maintains the simplicity of the capacity-demand curve method and also gives a better estimation of the maximum dynamic response of a structure. Nevertheless, its applicability has never been approved for multi-span continuous bridges with large differences in the length of their adjacent piers. This paper, accordingly, concentrates on a parametric study to verify the efficiency and limitation in application of IMPA through a correlation study between various analytical models including the Equivalent Single Degree Of Freedom (ESDOF) and Modal Pushover Analysis (MPA) usually used in the seismic design of structures. Based on the obtained numerical results, this paper introduces a practical guidance and/or limitation for using IMPA to predict the seismic response of a bridge effectively.
본 논문에서는 구조물의 모든 진동모드를 고려하는 모드별 비탄성 정적 해석법을 바탕으로 하여 다경간 연속 교량 구조물의 내진 역량을 평가할 수 있는 간단하고 효율적인 해석 방법을 제시하였다. 동일한 항복 후 기울기비와 근사 탄성변형 형상의 개념을 새롭게 도입하여 비탄성 구조계에 모드별 중첩이론을 직접 적용함으로써 발생하던 기존의 간섭 효과를 소거시켰다. 나아가 앞서 언급한 두 가지 개념과 적절한 분포하중을 정적 해석에 사용함으로써 더욱 간편한 해석 과정을 통하여 모든 종류의 교량 구조물에 대한 동적 거동을 예측하는 것이 가능해 졌다. 마지막으로 제안한 방법의 효용성과 적용성을 확인하기 위하여 4가지의 교량 모델에 대한 비선형 시간이력 해석과 간편화된 비선형 정적 해석의 변위예측 결과를 비교 분석하였다.
일반적으로 구조물의 내진설계에 있어서는 등가정적해석법이 주로 사용되고 있다. 현재 사용되고 있는 등가정적해석법은 구조물의 거동이 주로 기본진동 모드에 의해 지배된다는 가정하에 유도되었으므로 기본진동 주기가 긴 구조물에 대해서는 구조물의 동적특성을 정확하게 예측하기가 어렵다. 본 연구에서는 구조물의 설계시 직접적인 영향을 미치게 되는 층전단력의 분포를 주요 관점으로하여 구조물의 동적특성에 미치는 고차모드의 영향을 정확히 고려할 수 있는 층지진하중에 대하여 연구했다. 층지진하중의 분포를 개선하기 위해 현행 내진설계 기준의 등가정적해석법에서 쓰이는 층지진하중과 모드해석을 이용하여 얻은 층지진하중의 차이를 파악하고 이로부터 고차모드의 영향이 고려된 층지진하중의 분포를 제안했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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