The cyclic behavior and energy dissipation mechanism of short coupling beams with various reinforcement layouts were studied. For numerical analysis of coupling beams, nonlinear truss model was used. The results of numerical analysis showed that the coupling beams with conventional reinforcement layout showed pinched cyclic behavior without significant energy dissipation, whereas the coupling beams with diagonal reinforcement exhibited stable cyclic behavior without pinching. The energy dissipation of the coupling beams was developed mainly by diagonal reinforcing bars developing large plastic strains rather than concrete which is a brittle material Based on this result, simplified equations for evaluating the energy dissipation of coupling beams were developed. For verification, the predicted energy dissipation was compared with the test results. The results showed that the simplified equations can predict the energy dissipation of short coupling beams with shear span-to-depth ratio less than 1.25 with reasonable precision, addressing various design parameters such as reinforcement layout, shear span-to-depth ratio, and the magnitude of inelastic displacement. The proposed energy equations can be easily applied to performance-based seismic evaluation and design of reinforced concrete structures and members.
Jin-Soo Kim;Jae-Bong Park;Kwang-Rim Park;Dong-Uk Park;Sung-Wan Kim
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.5
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pp.120-129
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2023
Hanger cable tension is a major response that can determine the integrity and safety of suspension bridges. In general, the vibration method is used to estimate hanger cable tension on operational suspension bridges. It measures natural frequencies from hanger cables and indirectly estimates tension using the geometry conditions of the hanger cables. This study estimated the hanger cable tension of the Palyeong Bridge using a vision-based system. The vision-based system used digital camcorders and tripods considering the convenience and economic efficiency of measurement. Measuring the natural frequencies for high-order modes required for the vibration method is difficult because the hanger cable response measured using the vision-based system is displacement-based. Therefore, this study proposed a back analysis technique for estimating tension using the natural frequencies of low-order modes. Optimization for the back analysis technique was performed by defining the difference between the natural frequencies of hanger cables measured in the field and those calculated using finite element analysis as the objective function. The direct search method that does not require the partial derivatives of the objective function was applied as the optimization method. The reliability and accuracy of the back analysis technique were verified by comparing the tension calculated using the method with that estimated using the vibration method. Tension was accurately estimated using the natural frequencies of low-order modes by applying the back analysis technique.
Park, Kiwoong;Prasanajit, Naik Sambit;Gwon, Ohsang;Shin, Hyeon-Cho;Kim, Young-Seog
Journal of the Korean earth science society
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v.43
no.1
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pp.151-164
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2022
According to the records of historical and instrumental earthquakes, the southeastern part of the Korean Peninsula is considered the highest seismic activity area. Owing to recent reports of numerous Quaternary faults along the Yangsan and Ulsan fault zones, paleoseismological studies are being actively conducted in these areas. The study area is located in the central part of the Ulsan fault zone, where the largest number of active faults have been reported. Based on lineament and geomorphic analysis using LiDAR images and aerial photographs, fault-related landforms showing topographic relief were observed and a trench survey was conducted. The trench length 20 m, width 5 m, depth 5 m is located approximately 300 m away to the northeast from the previously reported Malbang fault. From the trench section, we interpreted the geometric and kinematic characteristics of the fault based on the deformed features of the Quaternary sedimentary layers. The attitude of the reverse fault, N26°W/33°NE, is similar to those of the reported faults distributed along the Ulsan fault zone. Although a single apparent displacement of approximately 40 cm has been observed, the true displacement could not be calculated due to the absence of the slickenline on the fault plane. Based on the geochronological results of the cryogenic structure proposed in a previous study, the most recent faulting event has been estimated as being earlier than the late Wurm glaciation. We interpreted the thrust fault system of the study area as an imbrication structure based on the previous studies and the fault geometry obtained in this additional trench. Although several previous investigations including many trench surveys have been conducted, they found limited success in obtaining the information on fault parameters, which could be due to complex characteristics of the reverse fault system. Additional paleoseismic studies will contribute to solving the mentioned problems and the comprehensive fault evolution.
The velocity horizontal response spectra using the observed ground motions from the recent 5 macro earthquakes, equal to or larger than 4.8 in magnitude, around Korean Peninsula were analysed and then were compared to the acceleration horizontal response spectra, seismic design response spectra (Reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and finally the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings. 102 velocity horizontal ground motions, including NS and EW components, were used for velocity horizontal response spectra and then normalized with respect to the peak velocity value of each ground motion. First, the results showed that velocity horizontal response spectra have larger values at the range of medium natural period, but acceleration horizontal response spectra have larger values at the range of short natural periods. Secondly, the results also showed that velocity horizontal response spectra exceed Reg. Guide 1.60 for longer natural periods bands less than 6-7 Hz. Finally, the results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum for the 3 different soil types(SC, SD, and SE soil type) and showed that velocity horizontal response spectra revealed much higher values for the frequency bands below 1.5(SC), 2.0(SD), and 3.0(SE) seconds, respectively, than the Korean Standard Response Spectrum. The results suggest that the fact that acceleration, velocity, and displacement horizontal response spectra have larger values at the range of short, medium, and long natural periods, respectively, can be applied consistently to those form domestic ground motion, especially, the velocity ground motion. Information on response spectrum at such medium range periods can be very important since the domestic design of buildings and structures emphasizes recently medium and long natural periods than short one due to increased super high-rise buildings.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.1
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pp.73-80
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2022
In this study, details of NRC beam-column connections were developed in which beam and columns pre-assembled in factories using steel angles were bolted on site. The developed joint details are NRC-J type and NRC-JD type. NRC-J type is a method of tensile joining with TS bolts to the side and lower surfaces of the side plate of the NRC column and the end plate of the NRC beam. NRC-JD type has a rigid joint with high-strength bolts between the NRC beam and the side of the NRC column for shear, and with lap splices of reinforcing bar penetrating the joint and the beam main reinforcement for bending. For the seismic performance evaluation of the joint, three specimens were tested: an NRC-J specimen and NRC-JD specimen with NRC beam-column joint details, and an RC-J specimen with RC beam-column joint detail. As a result of the repeated lateral load test, the final failure mode of all specimens was the bending fracture of the beam at the beam-column interface. Compared to the RC-J specimen, the maximum strength of the specimen by the positive force was 10.1% and 29.6% higher in the NRC-J specimen and the NRC-JD specimen, respectively. Both NRC joint details were evaluated to secure ductility of 0.03 rad or more, the minimum total inter-story displacement angle required for the composite intermediate moment frame according to the KDS standard (KDS 41 31 00). At the slope by relative storey displacemet of 5.7%, the NRC-J specimen and the NRC-JD specimen had about 34.8% and 61.1% greater cumulative energy dissipation capacity than the RC specimen. The experimental strength of the NRC beam-column connection was evaluated to be 30% to 53% greater than the theoretical strength according to the KDS standard formula, and the standard formula evaluated the joint performance as a safety side.
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