The effects of vertical component of earthquakes on torsional amplification due to mass eccentricity in seismic responses of base-isolated structures subjected to near-field ground motions are studied in this paper. 3-, 6- and 9-story superstructures and aspect ratios of 1, 2 and 3 have been modeled as steel special moment frames mounted on Triple Concave Friction Pendulum (TCFP) bearings considering different period and damping ratios. Three-dimensional linear superstructures resting on nonlinear isolators are subjected to both 2 and 3 component near-field ground motions. Effects of mass eccentricity and vertical component of 25 near-field earthquakes on the seismic responses including maximum isolator displacement and base shear as well as peak superstructure acceleration are studied. The results indicate that the effect of vertical component on the responses of asymmetric structures, especially on the base shear is significant. Therefore, it can be claimed that in the absence of the vertical component, mass eccentricity has a little effect on the base shear increase. Additionally, the impact of this component on acceleration is remarkable so the roof acceleration of a nine-story structure has been increased 1.67 times, compared to the case that the structure is subjected to only horizontal components of earthquakes.
Torsional response of buildings is attributed to poor structural configurations in plan, which arises due to two factors - torsional eccentricity and torsional flexibility. Usually, building codes address effects due to the former. This study examines both of these effects. Buildings with torsional eccentricity (e.g., those with large eccentricity) and with torsional flexibility (those with torsional mode as a fundamental mode) demand large deformations of vertical elements resisting lateral loads, especially those along the building perimeter in plan. Lateral-torsional responses are studied of unsymmetrical buildings through elastic and inelastic analyses using idealised single-storey building models (with two degrees of freedom). Displacement demands on vertical elements distributed in plan are non-uniform and sensitive to characteristics of both structure and earthquake ground motion. Limits are proposed to mitigate lateral-torsional effects, which guides in proportioning vertical elements and restricts amplification of lateral displacement in them and to avoid torsional mode as the first mode. Nonlinear static and dynamic analyses of multi-storey buildings are used to validate the limits proposed.
Investigation on ignition and flame propagation of pyrolyzing fuel in a cylindrical enclosure is accomplished. The pyrolyzing fuel of cylindrical shape is located in an outer cylinder sustained at high-temperature. Due to gravity, the buoyancy motion is inevitably incurred in the enclosure and this affects the flame initiation and propagation behavior. The radiative heat transfer plays an important role since a high temperature difference is involved in the problem. Numerical studies have been performed over overheat ratio, and vertical fuel eccentricity. The location of flame onset is affected by the vertical eccentricity of inner pyrolyzing fuel as well as thermal conditions applied.
Badaoui, M.;Chateauneuf, A.;Fournely, E.;Bourahla, N.;Bensaibi, M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.41
no.4
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pp.527-538
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2012
In seismic analyses of structures, additional eccentricity is introduced to take account for oscillations of random and unknown origins. In many codes of practice, the torsion about the vertical axis is considered through empirical accidental eccentricity formulation. Due to the random nature of structural systems, it is very difficult to evaluate the accidental eccentricity in a deterministic way and to specify its effect on the overall seismic response of structures. The aim of this study is to develop a procedure for the evaluation of the accidental eccentricity induced by uncertainties in stiffness and mass of structural members, using the neural network techniques coupled with Monte Carlo simulations. This method gives very interesting results for single story structures. For real structures, this method can be used as a tool to determine the accidental eccentricity in the seismic vulnerability studies of buildings.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2010.09a
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pp.3-25
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2010
The paper deals with two bearing capacity problems of shallow footing under combined loading. The first is a FEM study of shallow strip footing on two-layer clay deposits subjected to a vertical, horizontal and moment combined loading, while the second is a centrifuge study of shallow rectangular footing on dry sand under double eccentricity. The FEM results revealed that the existence of top soft layer sensitively affects more on horizontal and moment capacity than vertical capacity for cases of footing on soft clay overlying stiff clay. Practical design charts are presented to evaluate bearing capacities of footing for various combinations of the ratio of the depth of the upper layer to the footing width and the ratio of undrained strength of the upper layer to that of the lower. The centrifuge tests indicated that current design practice of calculating failure load of rectangular surface footing under double eccentricity underestimates the centrifuge loading test data. This trend is more marked when the eccentricity becomes larger. The decreasing trend in failure load with an increase of double eccentricity is rather uniquely expressed by a single curve, using a newly defined resultant eccentricity and the diagonal length of the footing base.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.25
no.1
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pp.133-142
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2001
Investigation on ignition and flame propagation of pyrolyzing fuel in a cylindrical enclosure is accomplished. The pyrolyzing fuel of cylindrical shape is located in an outer cylinder sustained at high-temperature. Due to gravity, the buoyancy motion is inevitably incurred in the enclosure and this affects the flame initiation and propagation behavior. The radiative heat transfer plays an important role since a high temperature difference is involved in the problem. Therefore in all cases presented here, the intrinsic radiation effects are considered. Numerical studies have been performed over various governing parameters, such as Grashof number, overheat ratio, and vertical fuel eccentricity. Depending on the Grashof number, the flame behavior is found to be totally different: a separated visible flame appears as the Grashof number reaches 10(sup)7. The location of flame onset is also affected by the vertical eccentricity of inner pyrolyzing fuel as well as thermal conditions applied.
The earthquake responses are studied for the tall flexible structures such as TV towers when the vertical eccentricities between the discrete nodes and the corresponding centroids of investigated lumps are considered. In practical analyses, the tall flexible structures can be made into a spatial-discrete system of some certain length of beam elements with different lengths and cross-sectional areas. These elements are used to construct the investigated lumps in this paper. The different cross-sectional areas and the different lengths of two adjacent elements lead to the appearance of vertical eccentricity between the discrete node and the centroid of investigated lump within the same investigated lump. Firstly, the governing equations are established for a typical investigated lump. Secondly, the calculating formulae of the forces and moments acting on the investigated lump are derived and provided. Finally the new dynamic equilibrium equations with modified mass matrix and assemblage of stiffness matrix have been derived for the stick MDOF model based on beam theory when the existing vertical eccentricities are considered. Numerical results demonstrate that these vertical eccentricities should be considered in order to obtain the accurate earthquake responses for the tall flexible structures.
In vertical hydro/hydraulic power turbine-generator applications, traditionally, cylindrical turbine guide bearings (TGBs) are widely used to provide turbine runner shafts with smooth rotation guides and supports. All existing cylindrical TGBs with simple plain pads have drawbacks such as having no pressure generation and film stiffness at the no-load condition and in addition, at the low-load/low-eccentricity condition, having very low film stiffness values and lacking design credibility in the stiffness values themselves. In this paper, in order to fundamentally improve the low-load/low-eccentricity performance of conventional cylindrical TGBs and thus enhance their design-application availability and usefulness, we propose to introduce a rotation-directional leading-edge taper to each partitioned pad, i.e., a pad leading-edge taper. We perform a design analysis of lubrication performance on $4-Pad{\times}4-Row$ cylindrical TGBs to verify an engineering/technical usefulness of the proposed pad leading-edge taper. Analysis results show that by introducing the leading-edge taper to each pad of the cylindrical TGB one can expect a constant high average direct stiffness with a high degree of design credibility, regardless of load value, even at the low-load/low-eccentricity condition and also control the average direct stiffness value by exploring the taper height as a design parameter. Therefore, we conclude that the proposed pad leading-edge tapers are greatly effective in more accurately predicting and controlling rotordynamic characteristics of vertical hydro-power turbine-generator rotor-bearing systems to which cylindrical TGBs are applied.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.145-150
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2003
The objective of this study is to investigate the effect of torsional eccentricity on the seismic response of high-rise RC bearing-wall structures with vertical irregularity. For this purpose, two 1:12 scale 17-story RC model structures, the one has concentric shear wall and the other has eccentric shear wall, were constructed and then subjected to a series of earthquake excitations. The test result shows the followings: 1) the layout of shear wall has the negligible effect on the natural period and the base shear coefficient, 2) the eccentric model behaves in the first and second mode while the concentric model has the first mode predominantly, 3) the stiff frame in the eccentric model resists most of overturning moment in the severe earthquake though both frames (the stiff and flexible frames) resist almost equally in the design earthquake.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.16
no.5
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pp.33-40
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2012
To reduce the vulnerability of torsional irregular buildings caused by seismic loads, the torsional amplification factor was introduced by the seismic code. This factor has been applied differently in a variety of seismic codes. In this study, the final static eccentricity, and the lateral and torsional stiffness ratios of buildings designed with different design eccentricities were compared. The increment of the torsional amplification factor resulted in a decrement of the final static eccentricity of the building. However, after reaching the maximum value of this factor, the final static eccentricity of the building increased again. The final static eccentricity of the building designed by multiplying the sum of the inherent and accidental eccentricity by the torsional amplification factor was zero or had a minus value, depending to the position of the vertical element.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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