A new hybrid meta-heuristic optimization algorithm is presented for design of structures. The algorithm is based on the concepts of the charged system search (CSS) and the particle swarm optimization (PSO) algorithms. The CSS is inspired by the Coulomb and Gauss's laws of electrostatics in physics, the governing laws of motion from the Newtonian mechanics, and the PSO is based on the swarm intelligence and utilizes the information of the best fitness historically achieved by the particles (local best) and by the best among all the particles (global best). In the new hybrid algorithm, each agent is affected by local and global best positions stored in the charged memory considering the governing laws of electrical physics. Three different types of structures are optimized as the numerical examples with the new algorithm. Comparison of the results of the hybrid algorithm with those of other meta-heuristic algorithms proves the robustness of the new algorithm.
Hybrid simulation is increasingly being recognized as a powerful technique for laboratory testing. It offers the opportunity for global system evaluation of civil infrastructure systems subject to extreme dynamic loading, often with a significant reduction in time and cost. In this approach, a reference structure/system is partitioned into two or more substructures. The portion of the structural system designated as 'physical' or 'experimental' is tested in the laboratory, while other portions are replaced with a computational model. Many researchers have quite effectively used hybrid simulation (HS) and real-time hybrid simulation (RTHS) methods for examination and verification of existing and new design concepts and proposed structural systems or devices. This paper provides a detailed perspective of the enabling role that HS and RTHS methods have played in advancing the practice of earthquake engineering. Herein, our focus is on investigations related to earthquake engineering, those with CURATED data available in their entirety in the NEES Data Repository.
A hybrid control system is presented for seismic-resistant building structures with and without soil-structure interaction (SSI). The hybrid control is a damper-actuator-bracing control system composed of passive and active controllers. An intelligent algorithm is developed for the hybrid system, in which the passive damper is designed for minor and moderate earthquakes and the active control is designed to activate when the structural response is greater than a given threshold quantity. Thus, the external energy for active controller can be optimally utilized. In the control of a multistory building, the controller placement is determined by evaluating the optimal location index (OLI) calculated from six earthquake sources. In the study, the soil-structure interaction is considered both in frequency domain and time domain analyses. It is found that the interaction can significantly affect the control effectiveness. In the hybrid control algorithm with intelligent strategy, the working stages of passive and active controllers can be different for a building with and without considering SSI. Thus SSI is essential to be included in predicting the response history of a controlled structure.
An experimental investigation of composite beams composed of wide flange steel and precast concrete is presented. The bottom flange of the steel section is encased in precast concrete. The composite beams tested in this study were designed to reduce the depth of the slab and beam. The slabs are constructed on top of the edges of the Structural Composite Hybrid System, instead of on top of the steel flange, decreasing the depth of the beams. When concrete is cast on the metal deck plate located on the edges of the precast concrete, the weight of the concrete slabs and other construction loads must be supported by the contacts between the steel and the precast concrete. This interface must not exhibit bearing failures, shear failures, and failures caused by torque due to the loading of the precast concrete. When the contact area between the concrete and the bottom flange of the steel beam is small, these failures of the concrete are likely and must be prevented. The premature failure of precast concrete must not also be present when the weight of the concrete slabs and other construction loads is loaded. This paper presents a load carrying capacity of Structural Composite Hybrid System in order to observe the failure mode. The symmetrically distributed loading that caused the failure of the composite beam was found. The paper also provides design recommendations of such type of composite structure.
Park, Wan Shin;Yun, Hyun Do;Kim, Sun Woong;Jang, Young Il
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.3
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pp.128-137
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2012
In high multistory buildings, hybrid coupled shear walls can provide an efficient structural system to resist horizontal force due to wind and seismic loads. Hybrid coupled shear walls are usually built over the whole height of the building and are laid out either as a series of walls coupled by steel beams with openings to accommodate doors, elevator walls, windows and corridors. In this paper, the behavior characteristics of hybrid coupled shear wall system considering connection details is examined through results of an experimental research program where 5 two-thirds scale specimens were tested under cyclic loading. Such connections details are typically employed in hybrid coupling wall system consisting of steel coupling beams and reinforced concrete shear wall. The test variables of this study are embedment length of steel coupling beam and wall thickness of concrete shear wall. The results and discussion presented in this paper provide fundamental data for seismic behavior of hybrid coupled shear wall systems.
Energy-based methodology is utilized to design novel timber-steel hybrid core wall system. The timber-steel core wall system consists of cross laminated timber (CLT), steel columns, angled brackets and t-stub connections. The CLT wall panels are stiff and strong, and ductility is provided through the steel t-stub connections. The structural system was modelled in SAP2000 finite element program. The hybrid system is explained in detail and validated using first principles. To evaluate performance of the hybrid core system, a 7-story building was designed using both forced-based design and energy based design (EBD) approaches. Performance of the structure was evaluated using 10 earthquakes records selected for 2500 return period and seismicity of Vancouver. The results clearly served as a good example of the benefits of EBD compared to conventional forced based design approaches.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.30
no.11
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pp.1139-1145
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2013
Machine tools are the cores of industrial development in recent period. It is difficult to develop a system which can do cutting and grinding process in the one system. Hybrid Vertical Grinding System is capable of processing in a single apparatus cutting or grinding. The modal analysis and structural analysis for the development of Hybrid Vertical Grinding System is the first time of domestic work. This paper describes the technologies of Hybrid Vertical grinding machine and intend to introduce the studies in the development of the Hybrid Vertical Grinding System.
This paper presents seismic performance and reliability evaluation on steel-timber hybrid shear wall systems composed of steel moment resisting frames and infill light frame wood shear walls. Based on experimental observations, damage assessment was conducted to determine the appropriate damage-related performance objectives for the hybrid shear wall systems. Incremental time-history dynamic analyses were conducted to establish a database of seismic responses for the hybrid systems with various structural configurations. The associated reliability indices and failure probabilities were calculated by two reliability methods (i.e., fragility analysis and response surface method). Both methods yielded similar estimations of failure probabilities. This study indicated the greatly improved seismic performance of the steel-timber hybrid shear wall systems with stronger infill wood shear walls. From a probabilistic perspective, the presented results give some insights on quantifying the seismic performance of the hybrid system under different seismic hazard levels. The reliability-based approaches also serve as efficient tools to assess the performance-based seismic design methodology and calibration of relative code provisions for the proposed steel-timber hybrid shear wall systems.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.5
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pp.391-401
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2009
The hybrid approach for structural experiments decomposes a structure into independent substructures that can be tested or simulated. The results from the decomposed substructures are combined to predict the behaviors of the entires structure. The hybrid approach is especially useful for the hybrid pseudo-dynamic tests that overcome the limitations of size of a test structure present in a shaking table test. The development of a computer system for the hybrid experiment requires a data model that formally organizes the information involved in the hybrid experiments. This paper provides the data model for representing the information involved in the hybrid experiments, by modifying the classes and attributes for the hybrid experiments in the Lehigh Model that is one of the data models for structural experiments. The data model for the hybrid experiments includes the classes for the physical substructures being tested and the analytical substructures being analyzed, and the simulation coordinator managing the overall experiments. Some objects for classes are implemented as an example to show the links among the classes. The data model presented in this paper can be applied for developing a computer system that helps structural engineers and researchers store, share, and access the information for the hybrid experiments.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.201-208
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2005
Neuro-Fuzzy modeling approach is proposed to predict the dynamic behavior of a single-degree-of-freedom structure that is equipped with hybrid base isolation system. Hybrid base isolation system consists of friction pendulum systems (FPS) and a magnetorheological (MR) damper. Fuzzy model of the M damper is trained by ANFIS using various displacement, velocity, and voltage combinations that are obtained from a series of performance tests. Modelling of the FPS is carried out with a nonlinear analytical equation that is derived in this study and neuro-fuzzy training. Fuzzy logic controller is employed to control the command voltage that is sent to MR damper. The dynamic responses or experimental structure subjected to various earthquake excitations are compared with numerically simulated results using neuro-fuzzy modeling method. Numerical simulation using neuro-fuzzy models of the MR damper and FPS predict response of the hybrid base isolation system very well.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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