The seismic responses of a base Isolated Pressurized Water Reactor(PWR) are investigated using a mathematical model which expresses the superstructure as a linear lumped mass-spring and the seismic Isolator as an equivalent spring-damper. Time history analyses are performed for the 1940 El Centre earthquake with linear amplification. In the analysis 5% of structural damping is used for the superstructure. The effects of high damping rubber bearing on seismic response of the superstructure in base isolated system are evaluated for four stiffness model types. The acceleration responses in base isolated PWR superstructure with high damping rubber bearings are much smaller than those in fixed base structure. In the higher strain region where stiffness behaves non-linearly, the acceleration responses modelled by one equivalent stiffness are smaller than those in nonlinear spring model, and the higher stiffness spring model of isolator exhibits larger peak acceleration response at superstructure in the frequency range above 2.0 Hz. when subjected to linearly amplified 1940 El Centre earthquake.
In this paper, the effects of mass eccentricity of superstructure as well as stiffness eccentricity of isolators on the amplification of seismic responses of base-isolated structures are investigated by using mathematical near-fault pulse models. Superstructures with 3, 6 and 9 stories and aspect ratios equal to 1, 2 and 3 are mounted on a reasonable variety of Triple Concave Friction Pendulum (TCFP) bearings considering different period and damping ratio. Three-dimensional linear superstructure mounted on nonlinear isolators are subjected to simplified pulses including fling step and forward directivity while various pulse period ($T_p$) and Peak Ground Velocity (PGV) amounts as two crucial parameters of these pulses are scrutinized. Maximum isolator displacement and base shear as well as peak superstructure acceleration and drift are selected as the main engineering demand parameters. The results indicate that the torsional intensification of different demand parameters caused by superstructure mass eccentricity is more significant than isolator stiffness eccentricity. The torsion due to mass eccentricity has intensified the base shear of asymmetric 6-story model 2.55 times comparing to symmetric one. In similar circumstances, the isolator displacement and roof acceleration are increased 49 and 116 percent respectively in the presence of mass eccentricity. Furthermore, it is demonstrated that torsional effects of mass eccentricity can force the drift to reach the allowable limit of ASCE 7 standard in the presence of forward directivity pulses.
The present paper deals with the optimum performance of the passive hybrid control system for the benchmark highway bridge under the six earthquakes ground motion. The investigation is carried out on a simplified finite element model of the 91/5 highway overcrossing located in Southern California. A viscous fluid damper (known as VFD) or non-linear fluid viscous spring damper has been used as a passive supplement device associated with polynomial friction pendulum isolator (known as PFPI) to form a passive hybrid control system. A parametric study is considered to find out the optimum parameters of the PFPI system for the optimal response of the bridge. The effect of the velocity exponent of the VFD and non-linear FV spring damper on the response of the bridge is carried out by considering different values of velocity exponent. Further, the influences of damping coefficient and vibration period of the dampers are also examined on the response of the bridge. To study the effectiveness of the passive hybrid system on the response of the isolated bridge, it is compared with the corresponding PFPI isolated bridges. The investigation showed that passive supplement damper such as VFD or non-linear FV spring damper associated with PFPI system is significantly reducing the seismic response of the benchmark highway bridge. Further, it is also observed that non-linear FV spring damper hybrid system is a more promising strategy in reducing the response of the bridge compared to the VFD associated hybrid system.
As a relatively new type of multi-layered rubber-based seismic isolators, fiber-reinforced elastomeric isolators (FREIs) are composed of several thin rubber layers reinforced with flexible fiber sheets. Limited analytical studies in literature have pointed out that "warping" (distortion) of reinforcing sheets has significant influence on buckling behavior of FREIs. However, none of these studies, to the best knowledge of authors, has investigated their warping behavior, thoroughly. This study aims to investigate, in detail, the warping behavior of strip-shaped FREIs by deriving advanced analytical solutions without utilizing the commonly used "pressure", incompressibility, inextensibility and the "linear axial displacement variation through the thickness" assumptions. Studies show that the warping behavior of FREIs mainly depends on the (i) aspect ratio (shape factor) of the interior elastomer layers, (ii) Poisson's ratio of the elastomer and (iii) extensibility of the fiber sheets. The basic assumptions of the "pressure" method as well as the commonly used incompressibility assumption are valid only for isolators with relatively large shape factors, strictly incompressible elastomeric material and nearly inextensible fiber reinforcement.
One problem with base isolators of the sliding type is that their dynamic responses are nonlinear, which cannot be solved in an easy manner, as distinction must be made between the sliding and non-sliding phases. The lack of a simple method for analyzing structures installed with base isolators is one of the obstacles encountered in application of these devices. As an initial effort toward simplification of the analysis procedure for base-isolated structures, an approach will be proposed in this paper for computing the equivalent damping for the resilient-friction base isolators (R-FBI), based on the condition that the sum of the least squares of errors of the linearized response with reference to the original nonlinear one is a minimum. With the aid of equivalent damping, the original nonlinear system can be replaced by a linear one, which can then be solved by methods readily available. In this paper, equivalent damping curves are established for all ranges of the parameters that characterize the R-FBI for some design spectra.
본 논문에서는 직접 변환 방식인 six-port의 RF 출력 신호를 검파하고 요구 대역폭에서 입력 주파수 신호에 대한 진폭 및 위상차를 선형적으로 출력하는 광역 power detector를 설계 제작한다. Six-port 출력단에 접속되는 power detector는 높은 정합도를 갖고 반사파로 인한 Six-port 간 위상 불일치를 방지하고, 넓은 대역폭에서 낮은 VSWR을 유지하여야 하는 광역 특성을 갖는 power detector 설계가 필요하다. L-band의 강제 정합 회로와 Ku-band의 정합 회로 그리고 isolator와 정합 회로를 갖는 power detector 회로를 구성하여 요구하는 Six-port 형 power detector 성능을 평가한다.
Near-field earthquake records including long-period high-amplitude velocity pulses can cause large isolation system displacements leading to buckling or rupture of isolators. In such cases, providing supplemental damping in the isolation system has been proposed as a solution. However, it is known that linear viscous dampers can reduce base displacements in case of near-field earthquakes but at the potential expense of increased superstructure response in case of far-field earthquakes. But can non-linear dampers with different levels of non-linearity offer a superior seismic performance? In order to answer this question, the effectiveness of non-linear viscous dampers in reducing isolator displacements and its effects on the superstructure response are investigated. A comparison with linear viscous dampers via time history analysis is done using a base-isolated benchmark building model under historical near-field and far-field earthquake records for a wide range of different levels of non-linearity and supplemental damping. The results show that the non-linearity level and the amount of supplemental damping play important roles in reducing base displacements effectively. Although use of non-linear supplemental dampers may cause superstructure response amplification in case of far-field earthquakes, this negative effect may be avoided or even reduced by using appropriate combinations of non-linearity level and supplemental damping.
To alleviate the vibration problem or to satisfy the required criteria for manifesting the guaranteed performance of precise equipment, various vibration isolation materials or apparatus, such as viscoelastic material, air and coil spring, have been developed and applied. Among them, a wire mesh material is regarded as one of the good candidate for reducing the vibration in terms of moderate material price, easy shape machining and long life cycle without the property deterioration induced by the aging or environmental effects. In this paper, prior to wire mesh isolator design, the static and dynamic elastic modulus of wire mesh materials are extracted from the experiment by the simple shaped cylindrical specimens and their characteristics for applying to vibration isolator design are examined. The simple shaped specimens were made as considering the design parameters of a wire mesh mount; i.e. the density, wire diameter and wire mesh slope, and the sensitivity analysis were also performed from a view point of the extracted elastic modulus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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