In this paper, an analytical study was carried out to propose an optimum base-isolated system for the design of steel structures equipped with lead rubber bearings (LRB). For this, 5 and 10-storey steel moment resisting frames (MRFs) were designed as Special Moment Frame (SMF). These two-dimensional and three-bay frames equipped with a set of isolation systems within a predefined range that minimizes the response of the base-isolated frames subjected to a series of earthquakes. In the design of LRB, two main parameters, namely, isolation period (T) and the ratio of strength to weight (Q/W) supported by isolators were considered as 2.25, 2.5, 2.75 and 3 s, 0.05, 0.10 and 0.15, respectively. The Force-deformation behavior of the isolators was modelled by the bi-linear behavior which could reflect the nonlinear characteristics of the lead-plug bearings. The base-isolated frames were modelled using a finite element program and those performances were evaluated in the light of the nonlinear time history analyses by six natural accelerograms compatible with seismic hazard levels of 2% probability of exceedance in 50 years. The performance of the isolated frames was assessed in terms of roof displacement, relative displacement, interstorey drift, absolute acceleration, base shear and hysteretic curve.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.3
s.96
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pp.354-363
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2005
Squeeze film dampers (SFDs) have been commonly used to effectively enhance the dynamic behavior of the rotating shaft supported by rolling element bearings. However, due to the recent trends of high operating speed, high load capacity and light weight in rotating machinery, it is becoming increasingly important to change the dynamic characteristics of rotating machines in operation so that the excessive vibrations, which may occurparticularly when passing through critical speeds or unstable regions, can be avoided. Semi-active type SFDs using magneto-rheological fluid (MR fluid), which responds to an applied magnetic field with a change in rheological behavior, are introduced in order to find its applications to rotating machinery as an effective device attenuating unbalance responses. In this paper, a semi-active SFD using MR fluid is designed, tested, and identified to investigate the capability of changing its dynamic properties such as damping and stiffness.In order to apply the MR-SFD to the vibration attenuation of a rotor, a systematic approach for determining the damper's optimal location is investigated, and also, a control algorithm that could improve the unbalance response characteristics of a flexible rotor is proposed and its control performance is validated with a numerical example.
Raheem, Shehata E. Abdel;Aal, Elsayed M. Abdel;AbdelShafy, Aly G.A.;Mansour, Mahmoud H.;Omar, Mohamed
Coupled systems mechanics
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v.9
no.5
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pp.433-454
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2020
In-place analysis for offshore platforms is essentially required to make proper design for new structures and true assessment for existing structures. The structural integrity of platform components under the maximum and minimum operating loads of environmental conditions is required for risk assessment and inspection plan development. In-place analyses have been executed to check that the structural member with all appurtenances robustness and capability to support the applied loads in either storm condition or operating condition. A nonlinear finite element analysis is adopted for the platform structure above the seabed and the pile-soil interaction to estimate the in-place behavior of a typical fixed offshore platform. The analysis includes interpretation of dynamic design parameters based on the available site-specific data, together with foundation design recommendations for in-place loading conditions. The SACS software is utilized to calculate the natural frequencies of the model and to obtain the response of platform joints according to in-place analysis then the stresses at selected members, as well as their nodal displacements. The directions of environmental loads and water depth variations have important effects on the results of the in-place analysis behavior. The result shows that the in-place analysis is quite crucial for safe design and operation of offshore platform and assessment for existing offshore structures.
Dar, M. Adil;Subramanian, N.;Pande, Sumeet;Dar, A.R.;Raju, J.
Structural Engineering and Mechanics
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v.74
no.2
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pp.243-254
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2020
Devastating RC structural failures in the past have identified that the behavior of beam-column joints is more critical and significantly governs the global structural response under seismic loading. The congestion of reinforcement at the beam-column joints with other constructional difficulties has escalated the attention required for strengthening RC beam-column joints. In this context, numerous studies have been carried out in the past, which mainly focused on jacketing the joints with different materials. However, there is no comparative study of different approaches used to strengthen RC beam-column joints, from efficiency and cost perspective. This paper presents a detailed investigation carried out to study the various strengthening schemes of exterior RC beam-column joints, viz., steel fiber reinforcement, carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strengthening, steel haunch strengthening, and confining joint reinforcement. The effectiveness of each scheme was evaluated experimentally. These specimens were tested under horizontal loading that produced opening moments on the joints and their behavior was studied with emphasis on strength, displacement ductility, stiffness, and failure mechanism. Special attention was given to the study of crack-width.
Kim Seong Hwan;Kim Dong Ho;Choi Sung Yong;Yun Kyung Ku
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.11a
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pp.61-64
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2005
Recently to repair the structure of deteriorated concrete, LMC rehabilitation method is introduced. however, this method has the possible risks of brittle failure depending on bond performance of the interface. the prediction of interfacial behavior becomes essential to protect the failure. all of the studies which have been done about this field are only about material property such as strength, durability, bond. there is not enough data and studies about structural behavior and numerical analysis. therefore, in this study A flexural nonlinear analysis model of ABAQUS was proposed to predict the load-deflection response, interfacial stress, and ultimate strength. The parameter study showed that overlay thickness was a main influencing factor to the behavior of RC beam overlayed by LMC.
Irshidat, Mohammad R.;Haddad, Rami H.;Almahmoud, Hanadi
Structural Engineering and Mechanics
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v.53
no.6
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pp.1253-1269
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2015
The present paper investigates the post heating behavior of concrete beams reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars, namely carbon fiber reinforced polymer (CFRP) bars and glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars. Thirty rectangular concrete beams were prepared and cured for 28 days. Then, beams were either subjected (in duplicates) to elevated temperatures in the range (100 to $500^{\circ}C$) or left at room temperature before tested under four point loading for flexural response. Experimental results showed that beams, reinforced with CFRP and GFRP bars and subjected to temperatures below $300^{\circ}C$, showed better mechanical performance than that of corresponding ones with conventional reinforcing steel bars. The results also revealed that ultimate load capacity and stiffness pertaining to beams with FRP reinforcement decreased, yet their ultimate deflection and toughness increased with higher temperatures. All beams reinforced with FRP materials, except those post-heated to $500^{\circ}C$, failed by concrete crushing followed by tension failure of FRP bars.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.5
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pp.339-349
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2020
Double-leaf blast-resistant doors consisting of steel box and slab are application-specific structures installed at the entrances of protective facilities. In these structural systems, certain spacing is provided between the door and wall. However, variation in the boundary condition and structural behavior due to this spacing are not properly considered in the explosion analysis and design. In this study, the structural response and failure behavior based on two variables such as the spacing and blast pressure were analyzed using the finite element method. The results revealed that the two variables affected the overall structural behavior such as the maximum and permanent deflections. The degree of contact due to collision between the door and wall and the impact force applied to the door varied according to the spacing. Hence, the shear-failure behavior of the concrete slab was affected by this impact force. Doors with spacing of less than 10 mm were vulnerable to shear failure, and the case of approximately 15-mm spacing was more reasonable for increasing the flexural performance. For further study, tests and numerical research on the structural behavior are needed by considering other variables such as specifications of the structural members and details of the slab shear design.
In this paper, a numerical simulation study was conducted on the seismic behavior and ductility demand of single-degree-of-freedom (SDOF) systems with partially self-centering hysteresis. Unlike fully self-centering systems, partially self-centering systems display noticeable residual displacement after unloading is completed. Such partially self-centering behavior has been observed in a number of recently researched self-centering structural systems with energy dissipation devices. It is thus of interest to examine the seismic performance such as ductility demand of partially self-centering systems. In this study, a modified flag-shaped hysteresis model with residual displacement is proposed to represent the hysteretic behavior of partially self-centering structural systems. A parametric study considering the effect of variations in post-yield stiffness ratio, energy dissipation coefficient, and residual displacement ratio on the displacement ductility demand of partially self-centering systems was conducted using a suite of 192 scaled ground motions. The results of this parametric study reveal that increasing the post-yield stiffness, energy dissipation coefficient or residual displacement ratio of the partially self-centering systems generally leads to reduced ductility demand, especially for systems with lower yield strength.
Mondal, Tarutal Ghosh;Kothamuthyala, Sriharsha R.;Prakash, S. Suriya
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.1
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pp.11-21
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2017
It has been observed in the past that, the reinforced concrete (RC) bridge columns are very often subjected to torsional moment in addition to flexure and shear during seismic vibration. Ignoring torsion in the design can trigger unexpected shear failure of the columns (Farhey et al. 1993). Performance based seismic design is a popular design philosophy which calls for accurate prediction of the hysteresis behavior of structural elements to ensure safe and economical design under earthquake loading. However, very few investigations in the past focused on the development of analytical models to accurately predict the response of RC members under cyclic torsion. Previously developed hysteresis models are not readily applicable for torsional loading owing to significant pinching and stiffness degradation associated with torsion (Wang et al. 2014). The present study proposes an improved polygonal hysteresis model which can accurately predict the hysteretic behavior of RC circular and square columns under torsion. The primary curve is obtained from mechanics based softened truss model for torsion. The proposed model is validated with test data of two circular and two square columns. A good correlation is observed between the predicted and measured torque-twist behavior and dissipated energy.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.6
no.1
s.19
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pp.101-109
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2006
An initial member sections of steel structures is selected by experience of expert building structural designers. And appropriate member section is designed by repeat calculation through structural analysis. Therefore an initial assumption of member section is necessary for saving the time for structural design and is important to acquire safety of building structures. Also brace damper are generally used to prevent or decrease stuctural damage by its hysteretic behavior in building structures subjected to strong earthquake. Based on plastic design, the initial section of members for architectural steel structures with hysteretic damper braces is presented and seismic effect of structural behavior by the ratio of damper stiffness to structural story stiffness is estimated in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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