Since the isolation bearings undergo large displacements in base-isolated structures, impact with adjacent structures is inevitable. Therefore, in this investigation, the effect of impact on seismic response of isolated structures mounted on double concave friction pendulum (DCFP) bearings subjected to near field ground motions is considered. A non-linear viscoelastic model of collision is used to simulate structural pounding more accurately. 2-, 4- and 8-story base-isolated buildings adjacent to fixed-base structures are modeled and the coupled differential equations of motion related to these isolated systems are solved in the MATLAB environment using the SIMULINK toolbox. The variation of seismic responses such as base shear, displacement in the isolation system and superstructure (top floor) is computed to study the impact condition. Also, the effects of variation of system parameters: isolation period, superstructure period, size of seismic gap between two structures, radius of curvature of the sliding surface and friction coefficient of isolator are contemplated in this study. It is concluded that the normalized base shear, bearing and top floor displacement increase due to impact with adjacent structure. When the distance between two structures decreases, the base shear and displacement increase comparing to no impact condition. Besides, the increase in friction coefficient difference also causes the normalized base shear and displacement in isolation system and superstructure increase in comparison with bi-linear hysteretic behavior of base isolation system. Totally, the comparison of results indicates that the changes in values of friction coefficient have more significant effects on 2-story building than 4- and 8-story buildings.
A shared tuned mass damper (STMD) was proposed in previous research for reduction of dynamic responses of the adjacent buildings subjected to earthquake loads. A single STMD can provide similar control performance in comparison with two traditional TMDs. In previous research, a passive damper was used to connect the STMD with adjacent buildings. In this study, a smart magnetorheological (MR) damper was used instead of a passive damper to compose an adaptive smart STMD (ASTMD). Control performance of the ASTMD was investigated by numerical analyses. For this purpose, two 8-story buildings were used as example structures. Multi-input multi-output (MIMO) fuzzy logic controller (FLC) was used to control the command voltages sent to two MR dampers. The MIMO FLC was optimized by a multi-objective genetic algorithm. Numerical analyses showed that the ASTMD can effectively control dynamic responses of adjacent buildings subjected to earthquake excitations in comparison with a passive STMD.
This study deals with new application method of the connecting tuned mass damper (CTMD) system for efficient vibration control of adjacent twin structures which have the same dynamic properties such as natural frequency and damping characteristics to each other. In the existing research, the vibration control of the twin structures has a limit to the application of the conventional damper-connection method of the twin structures. Due to the same frequency characteristics leading to the equally vibrating behaviors, it is impossible to apply the conventional connection method of the adjacent structures. In order to overcome these limitations induced by the symmetry of the dynamic characteristics, we propose a new CTMD-based control system that adopts the conventional connection configuration but unbalances the symmetric system by arranging the control device asymmetrically and then can finally achieve the efficient control performance. In order to demonstrate the applicability of the proposed system, numerical simulations of the optimally designed proposed system have been performed in comparison with the optimal design results of the existing independent single tuned mass damper (STMD) control system and the another optimal control system previously proposed by the same author, hereafter called CTMD-OsTMD. The comparative results of the control performances among STMD, CTMD-OsTMD and the proposed CTMD systems verified that the newly proposed control system can be a control-efficient and cost-effective system for vibration suppression of the two adjacent twin structures.
A smart connective control system was invented recently for coupling control of adjacent buildings. Previous studies on this topic focused on development of control algorithm for the smart connective control system and design method of control device. Usually, a smart control devices are applied to building structures after structural design. However, because structural characteristics of building structure with control devices changes, a iterative design is required for optimal design. To defeat this problem, an integrated optimal design method for a smart connective control system and connected buildings was proposed. For this purpose, an artificial seismic load was generated for control performance evaluation of the smart coupling control system. 20-story and 12-story adjacent buildings were used as example structures and an MR (magnetorheological) damper was used as a smart control device to connect adjacent two buildings. NSGA-II was used for multi-objective integrated optimization of structure-smart control device. Numerical simulation results show the integrated optimal design method proposed in this study can provide various optimal designs for smart connective control system and connected buildings presenting good control performance.
Raheem, Shehata E Abdel;Alazrak, Tarek M.A.;AbdelShafy, Aly G.A.;Ahmed, Mohamed M.;Gamal, Yasser A.S.
Earthquakes and Structures
/
제20권1호
/
pp.55-70
/
2021
In urban cities, buildings were built in the neighborhood, these buildings influence each other through structure-soilstructure interaction (SSSI) and seismic pounding due to limited separation distance in-between. Generally, the effects of the interaction between soil and structure are disregarded during seismic design and analysis of superstructure. However, the system of soil-base adversely changes structural behavior and response demands. Thus, the vibration characteristics plus the seismic response of a building are not able to be independent of those in adjacent buildings. The interaction between structure, soil, and structure investigates the action of the attendance of adjacent buildings to the others by the interaction effect of the sub-soil under dynamic disturbances. The main purpose of this research is to analyze the effects of SSSI and seismic pounding on the behavior of adjacent buildings. The response of a single structure or two adjacent structures with shallow raft base lying on soft soil are studied. Three dimensions finite element models are developed to investigate the effects of pounding; gap distance; conditions of soil; stories number; a mass of adjacent building and ground excitation frequency on the seismic responses and vibration characteristics of the structures. The variation in the story displacement, story shear, and story moment responses demands are studied to evaluate the presence effect of the adjacent buildings. Numerical results acquired using conditions of soil models are compared with the condition of fixed support and adjacent building models to a single building model. The peak responses of story displacement, story moment, and story shear are studied.
A connected control method for the adjacent buildings has been studied to reduce dynamic responses. In these studies, seismic loads were generally used as an excitation. Recently, multi-hazards loads including earthquake and strong wind loads are employed to investigate control performance of various control systems. Accordingly, strong wind load as well as earthquake load was adopted to evaluate control performance of adaptive smart coupling control system against multi-hazard. To this end, an artificial seismic load in the region of strong seismicity and an artificial wind load in the region of strong winds were generated for control performance evaluation of the coupling control system. Artificial seismic and wind excitations were made by SIMQKE and Kaimal spectrum based on ASCE 7-10. As example buildings, two 20-story and 12-story adjacent buildings were used. An MR (magnetorheological) damper was used as an adaptive smart control device to connect adjacent two buildings. In oder to present nonlinear dynamic behavior of MR damper, Bouc-Wen model was employed in this study. After parametric studies on MR damper capacity, optimal command voltages for MR damper on each seismic and wind loads were investigated. Based on numerical analyses, it was shown that the adaptive smart coupling control system proposed in this study can provide very good control performance for Multi-hazards.
이 논문에서는 서로 다른층 높이를 갖는 인접한 두 빌딩의 내진성능을 효율적으로 향상시킬 수 있는 선형 점성 감쇠기의 최적 설계방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 층간 대각 브레이싱 형태의 에너지 소산장치 연결방법과 인접 구조물간 에너지 소산장치 연결방법을 고려하였으며, 두 가지 연결방법을 적용한 시스템에 대한 감쇠용량별 주파수응답함수 비교를 통하여 구조물간 연결방법의 효율성을 확인하였다. 아울러 구조물간 연결방법에서 주파수응답함수를 최소화하는 최적 감쇠용량이 존재하는 것을 보이고, 최적 설계된 시스템에 대하여 감쇠용량별 구조물의 고유주파수 및 등가감쇠비의 민감도를 분석하였다. 민감도 분석 결과로부터 고층부에 설치되는 에너지 소산장치가 구조물의 등가 감쇠비를 효율적으로 증가시키는 것을 확인하였다. 따라서 민감도에 비례하는 새로운 감쇠기 설계방법을 제시하고, 대각 브레이싱 연결방법과 구조물간 연결로서 균등분포 및 제시하는 민감도 기반 분포에 따른 연결방법을 적용한 시스템들의 내진성능을 비교 분석하였다. 지진응답의 비교결과, 제시하는 방법이 인접 구조물의 효과적인 내진설계방법이 될 수 있음을 입증하였다.
Jiang, Shan;Zhai, Changhai;Zhang, Chunwei;Ning, Ning
Earthquakes and Structures
/
제15권4호
/
pp.395-402
/
2018
Floor location of adjacent buildings may be different in terms of height elevation, and thus, the slab may hit on the columns of adjacent insufficiently separated buildings during severe ground motions. Such impacts, often referred to as mid-column pounding, can be catastrophic. Substantial pounding damage or even total collapse of structures was often observed in large amount of adjacent low rise buildings. The research on the mid-column pounding between low rise buildings is in urgency need. In present study, the responses of two adjacent low rise buildings with unequal heights and different dynamic properties have been analyzed. Parametric studies have also been conducted to assess the influence of story height difference, gap distance and input direction of ground motion on the effect of structural pounding response. Another emphasis of this study is to analyze the near-fault effect, which is important for the structures located in the near-fault area. The analysis results show that collisions exhibit significant influence on the local shear force response of the column suffering impact. Because of asymmetric configuration of systems, the structural seismic behavior is distinct by varying the incident directions of the ground motions. Results also show that near-fault earthquakes induced ground motions can cause more significant effect on the pounding responses.
This study lays emphasis on the development of efficient analytical models for a multistory structure with wings, including the in-plane deformation of floor slabs. For this purpose, a multistory structure with wings is regarded as the combination of multistory structures with rectangular plan and their junctions. In addition, a multistory structure with a rectangular plan is considered to be an assemblage of two-dimensional frames and floor slabs connecting two adjacent frames at each floor level. This modeling, concept can be easily applied to multistory structures with plans in the shape of L, T, Y, U, H, etc. To represent the in-plane deformation of floor slabs efficiently, a two-dimensional frame and the floor slab connecting two adjacent frames at each floor level are modeled as a stick model with two degrees of freedom per floor and a stiff beam with shear deformations, respectively. Three models are used to investigate the effect of in-plane deformation of the floor slab at the junction of wings on the seismic behavior of structures. Based on the comparison of dynamic analysis results obtained using the proposed models and three-dimensional finite element models, it could be concluded that the proposed models can be used as an efficient tool for an approximate analysis of a multistory structure with wings.
This study deals with the optimal design of a hybrid control system composed of a combination of active control system and passive control system for effective seismic performance improvement of two adjacent structures. The proposed hybrid control system adopts a configuration of installing an active control device in one building and connecting two adjacent structures with a passive control device so that the one-side active control force can be bi-directionally applied to both buildings through the passive connecting devices. In order to derive the optimal performance of the proposed system, the design parameters of the passive and active control systems were searched using the genetic algorithm. Numerical simulations of 10-story and 8-story buildings have been performed to verify the effectiveness of the proposed technique. For the purpose of comparison, the conventional independent control system with two identical active control systems being installed separately for each structure was also optimally designed and its seismic response has been evaluated as well. From the comparative results of the two control systems, it is demonstrated that the proposed hybrid control system requires larger control force for its one-side active control device than the conventional independent control system does for each of both-side active devices, but quite less than the total control force required for both-side devices of the independent control system, while maintaining similar seismic performance. Therefore, the proposed system is more economical and reliable than the conventional independent control system with two identical active devices.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.