• Earthquakes and Structures
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• 제9권1호
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• pp.73-91
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• 2015

The effectiveness of tuned mass dampers (TMDs) in reducing the seismic response of civil structures is still a debated issue. The few studies regarding TMDs on inelastic structures indicate that they would perform well under moderate earthquake loading, when the structure remains linear or weakly nonlinear, while tending to fail under severe ground shaking, when the structure experiences strong nonlinearities. TMD seismic efficiency should be therefore rationally assessed by considering to which extent moderate and severe earthquakes respectively contribute to the expected cost of damages and losses over the lifespan of the structure. In this paper, a method for evaluating, in a life-cycle cost (LCC) perspective, the seismic effectiveness of TMDs on inelastic building structures is presented and exemplified on the SAC LA 9-storey steel moment-resisting frame benchmark building. Results show that the LCC concept may provide an appropriate alternative to traditional performance criteria for the evaluation of the effectiveness of TMDs and that TMD installation on typical existing middle-rise buildings in high seismic hazard regions may significantly reduce building lifetime cost despite the poor control performance observed under the most severe seismic events.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.87-100
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• 2022

Limiting the displacement of seismic isolators causes a pounding phenomenon under severe earthquakes. Therefore, the ASCE 7-16 has provided minimum criteria for the design of the isolated building. In this research the seismic response of isolated buildings by Triple Friction Pendulum Isolator (TFPI) under the impact, expected, and unexpected mass eccentricity was evaluated. Also, the effect of different design parameters on the seismic behavior of structural and nonstructural elements was found. For this, a special steel moment frame structure with a surrounding moat wall was designed according to the criteria, by considering different response modification coefficients (RI), and 20% mass eccentricity in one direction. Then, different values of these parameters and the damping of the base isolation were evaluated. The results show that the structural elements have acceptable behavior after impact, but the nonstructural components are placed in a moderate damage range after impact and the used improved methods could not ameliorate the level of damage. The reduction in the RI and the enhancement of the isolator's damping are beneficial up to a certain point for improving the seismic response after impact. The moat wall reduces torque and maximum absolute acceleration (MAA) due to unexpected enhancement of mass eccentricity. However, drifts of some stories increase. Also, the difference between the response of story drift by expected and unexpected mass eccentricity is less. This indicates that the minimum requirement displacement according to ASCE 7-16 criteria lead to acceptable results under the unexpected enhancement of mass eccentricity.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.263-269
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• 2013

본 논문에서는 건물의 횡방향 구조반응을 평가하기 위한 변형률 기반의 모니터링 기법이 제시되고, 이에 대한 기초 연구로써, 구조해석을 통해 제안된 기법을 검증한다. 광섬유 격자 센서(fiber Bragg grating, FBG)는 일반 변형률 센서와 비교하여 내구성이 뛰어날 뿐 아니라 높은 샘플링 수와 여러 지점을 동시에 계측할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특성 때문에 FBG 센서는 구조 모니터링을 위해 많은 센서가 요구되는 건물의 모니터링에 적합하다. 본 연구에서 FBG 센서는 수직 부재의 변형률을 계측하며, 이는 해당 부재의 곡률을 평가한다. 이러한 곡률은 횡변위와 횡가속도를 평가하는데 사용된다. 추가적으로 횡방향 가속도는 frequency domain decomposition(FDD) 기법을 이용하여 구조물의 고유진동수와 모드형상을 추정하는데 사용된다. 9층 철골모멘트 골조 예제의 적용을 통해, 제시된 기법이 건물의 다양한 횡방향 구조 반응과 동적 특성을 평가하는데 적절함을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.147-165
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• 2023

The paper contrasts conventional seismic design with a design that incorporates buckling-restrained bracing in three-dimensional reinforced concrete buildings (BRBs). The suboptimal structures may be found using the multi-objective chimp optimization algorithm (MEN-ChOA). Given the constraints and dimensions, ChOA suffers from a slow convergence rate and tends to become stuck in local minima. Therefore, the ChOA is improved by niching and evolutionary operators to overcome the aforementioned problems. In addition, a new technique is presented to compute seismic and dead loads that include all of a structure's parts in an algorithm for three-dimensional frame design rather than only using structural elements. The performance of the constructed multi-objective model is evaluated using 12 standard multi-objective benchmarks proposed in IEEE congress on evolutionary computation. Second, MEN-ChOA is employed in constructing several reinforced concrete structures by the Mexico City building code. The variety of Pareto optimum fronts of these criteria enables a thorough performance examination of the MEN-ChOA. The results also reveal that BRB frames with comparable structural performance to conventional moment-resistant reinforced concrete framed buildings are more cost-effective when reinforced concrete building height rises. Structural performance and building cost may improve by using a nature-inspired strategy based on MEN-ChOA in structural design work.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.