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Instability and Complete Failure of Steel Columns Subjected to Cyclic Loading / Nakashima, Masayoshi in Journal of engineering mechanics, Vol.131, N°6 (Juin 2005)

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol.131, N°6 (Juin 2005) . - 559-567 p. Titre : Instability and Complete Failure of Steel Columns Subjected to Cyclic Loading Titre original : Instabilité et Echec Complet des Colonnes en Acier Soumises au Chargement Cyclique Type de document : texte imprimé Auteurs : Nakashima, Masayoshi, Auteur ; Liu, Dawei, Auteur Article en page(s) : 559-567 p. Note générale : Génie Civil, Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Steel  columns  Failures  Cyclic  loads  Static  tests  Colonnes  en  acier  Pannes  Echecs  d'acier  Charges  cycliques  Essais  statiques Résumé : In a testing system design for large deformations, structural columns were loaded to complete failure, defined as either complete separation of the column or inability to sustain the prescribed axial load. The Test system consists of very large stroke quasistatic jacks, digital displacement transducers that can ensure accurate measurement of large deformations, hydraulic pump units capable of controlling the oil flow, controllers that control the jack motion, and separate personal computers for operating the jack controllers and for supervising and measurementdata. These Components are connected on-line for date and signal operations, which enables automatic and accurate load control for tests that lead specimens to complete failure. Six columns having a ssquare tube cross section are tested in cyclic loading condition, with the axial load and column lenght as major parameters. The Load-deformation relationship obtained from the tests are presented in detail, and relationship among the deformation capacity, failure mode, slenderness, and axial load are discussed. Intermediate axial load (30% of the yield axial load) is effective in retarding the occurrence and growth of cracks, resulting in larger deformation capacity to complete failure. Finite element analysis accurately duplicates the experimental behavior up to a large inelastic range including material yielding, strain hardening, and local buckling. It fals to simulate the experimental data is strongly needed for the behavior of structural systems and elements at and near complete failure. Dans une conception d'essai de système pour de grandes déformations, des colonnes structurales ont été chargées pour accomplir l'échec, défini en tant que la séparation complète de la colonne ou incapacité de soutenir la charge axiale prescrite. Le système d'essai se compose des crics quasistatiques de course très grande, les capteurs numériques de déplacement qui peuvent assurer la mesure précise de grandes déformations, unités de pompe hydraulique capables de commander l'écoulement d'huile, les contrôleurs qui commandent le mouvement de cric, et séparent des PC pour actionner les contrôleurs de cric et pour la surveillance et le measurementdata. Ces composants sont reliés en ligne pour des opérations de date et de signal, qui permet la commande automatique et précise de charge pour les essais qui mènent des spécimens à accomplir l'échec. Six colonnes ayant une coupe de tube de ssquare sont examinées en condition de charge cyclique, avec le lenght axial de charge et de colonne en tant que paramètres principaux. Le rapport de Charge-déformation obtenu à partir des essais sont présentés en détail, et le rapport parmi la capacité de déformation, le mode de défaillance, le slenderness, et la charge axiale sont discutés. La charge axiale intermédiaire (30% de la charge axiale de rendement) est efficace en retardant l'occurrence et la croissance des fissures, ayant pour résultat une plus grande capacité de déformation d'accomplir l'échec. L'analyse finie d'élément reproduit exactement le comportement expérimental jusqu'à une gamme non élastique étendue comprenant le rendement matériel, l'écrouissage, et la boucle locale. Elle des fals pour simuler les données expérimentales est fortement nécessaire pour le comportement des systèmes et des éléments structuraux et près derrière l'échec complet. [article] Instability and Complete Failure of Steel Columns Subjected to Cyclic Loading = Instabilité et Echec Complet des Colonnes en Acier Soumises au Chargement Cyclique [texte imprimé] / Nakashima, Masayoshi, Auteur ; Liu, Dawei, Auteur . - 559-567 p. Génie Civil, Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol.131, N°6 (Juin 2005) . - 559-567 p. Mots-clés : Steel  columns  Failures  Cyclic  loads  Static  tests  Colonnes  en  acier  Pannes  Echecs  d'acier  Charges  cycliques  Essais  statiques Résumé : In a testing system design for large deformations, structural columns were loaded to complete failure, defined as either complete separation of the column or inability to sustain the prescribed axial load. The Test system consists of very large stroke quasistatic jacks, digital displacement transducers that can ensure accurate measurement of large deformations, hydraulic pump units capable of controlling the oil flow, controllers that control the jack motion, and separate personal computers for operating the jack controllers and for supervising and measurementdata. These Components are connected on-line for date and signal operations, which enables automatic and accurate load control for tests that lead specimens to complete failure. Six columns having a ssquare tube cross section are tested in cyclic loading condition, with the axial load and column lenght as major parameters. The Load-deformation relationship obtained from the tests are presented in detail, and relationship among the deformation capacity, failure mode, slenderness, and axial load are discussed. Intermediate axial load (30% of the yield axial load) is effective in retarding the occurrence and growth of cracks, resulting in larger deformation capacity to complete failure. Finite element analysis accurately duplicates the experimental behavior up to a large inelastic range including material yielding, strain hardening, and local buckling. It fals to simulate the experimental data is strongly needed for the behavior of structural systems and elements at and near complete failure. Dans une conception d'essai de système pour de grandes déformations, des colonnes structurales ont été chargées pour accomplir l'échec, défini en tant que la séparation complète de la colonne ou incapacité de soutenir la charge axiale prescrite. Le système d'essai se compose des crics quasistatiques de course très grande, les capteurs numériques de déplacement qui peuvent assurer la mesure précise de grandes déformations, unités de pompe hydraulique capables de commander l'écoulement d'huile, les contrôleurs qui commandent le mouvement de cric, et séparent des PC pour actionner les contrôleurs de cric et pour la surveillance et le measurementdata. Ces composants sont reliés en ligne pour des opérations de date et de signal, qui permet la commande automatique et précise de charge pour les essais qui mènent des spécimens à accomplir l'échec. Six colonnes ayant une coupe de tube de ssquare sont examinées en condition de charge cyclique, avec le lenght axial de charge et de colonne en tant que paramètres principaux. Le rapport de Charge-déformation obtenu à partir des essais sont présentés en détail, et le rapport parmi la capacité de déformation, le mode de défaillance, le slenderness, et la charge axiale sont discutés. La charge axiale intermédiaire (30% de la charge axiale de rendement) est efficace en retardant l'occurrence et la croissance des fissures, ayant pour résultat une plus grande capacité de déformation d'accomplir l'échec. L'analyse finie d'élément reproduit exactement le comportement expérimental jusqu'à une gamme non élastique étendue comprenant le rendement matériel, l'écrouissage, et la boucle locale. Elle des fals pour simuler les données expérimentales est fortement nécessaire pour le comportement des systèmes et des éléments structuraux et près derrière l'échec complet.

Numerical characteristics of peer-to-peer (P2P) internet online hybrid test system and its application to seismic simulation of SRC structure / Wang, Tao in Earthquake engineering structural dynamics, Vol. 37 N°2 (Fevrier 2008) 

Public ISBD [article]  in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 37 N°2 (Fevrier 2008) . - 265 - 282 p. Titre : Numerical characteristics of peer-to-peer (P2P) internet online hybrid test system and its application to seismic simulation of SRC structure Type de document : texte imprimé Auteurs : Wang, Tao, Auteur ; Yoshitake, Nobuya, Auteur ; Pan, Peng, Auteur ; Lee, Tae-Hyung, Auteur ; Nakashima, Masayoshi, Auteur Article en page(s) : 265 - 282 p. Note générale : Génie civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : P2P  Internet  online  hybrid  test  stability  Finite  element  method  Steel-encased  reinforced  concrete  (SRC  Quasi-static  loading  Chargement  quasistatique  Essai  hybride  en  ligne  d'Internet  de  P2P  Stabilité  Méthode  d'élément  finie  Béton  armé  Acier-emballé  (SRC) Index. décimale : 624.151 Résumé : The peer-to-peer (P2P) Internet online hybrid test system has been developed for the seismic simulation of a structure. In this study, the stability and accuracy of the system are investigated analytically by studying the spectral radius of the recursive matrix of the test scheme featuring a two-round quasi-Newton test scheme. The applicability of the system is further examined by exploring the seismic responses of a complex structure, a steel-encased reinforced concrete (SRC) structure with a steel tower on the top. The structure is divided into two numerical substructures and one tested part for hybrid test. The numerical substructures are simulated by sophisticated finite element method (FEM) models with material nonlinearities to capture local plastifications. Two types of FEM programs, namely OpenSEES and ABAQUS, which are suitable for the SRC part and the steel tower, respectively, are employed. The results demonstrate that the P2P system is able to simulate complex structures with significant nonlinearities. As compared with the previous study in which two elastic numerical substructures were considered, increase in the number of iterations in this study is not significant, because the associated nonlinearities are limited due to the small time interval adopted in the test. Le système hybride en ligne d'essai d'Internet du pair-à-pair (P2P) a été développé pour la simulation séismique d'une structure. Dans cette étude, la stabilité et l'exactitude du système sont étudiées analytiquement en étudiant le rayon spectral de la matrice récursive de l'arrangement d'essai comportant un arrangement quasi-newtonien deux-rond d'essai. L'applicabilité du système plus plus loin est examinée en explorant les réponses séismiques d'une structure complexe, une structure (SRC) en béton renforcée acier-emballée avec une tour en acier sur le dessus. La structure est divisée en deux sous-structures numériques et une part examinée pour l'essai hybride. Les sous-structures numériques sont simulées par les modèles sophistiqués de la méthode d'élément fini (FEM) avec des non-linéarités matérielles pour capturer des plastifications locaux. Deux types de programmes de FEM, à savoir OpenSEES et ABAQUS, qui conviennent à la pièce de SRC et à la tour en acier, respectivement, sont utilisés. Les résultats démontrent que le système de P2P peut simuler les structures complexes avec des non-linéarités significatives. Par rapport à l'étude précédente dans laquelle deux sous-structures numériques élastiques ont été considérées, l'augmentation du nombre d'itérations dans cette étude n'est pas significative, parce que les non-linéarités associées sont dues limité au petit intervalle de temps adopté dans l'essai. DEWEY : 551.2 ISSN : 0098-8847 RAMEAU : Elément fini -- Béton armé -- Acier En ligne : http://www3.interscience.wiley.com/journal [article] Numerical characteristics of peer-to-peer (P2P) internet online hybrid test system and its application to seismic simulation of SRC structure [texte imprimé] / Wang, Tao, Auteur ; Yoshitake, Nobuya, Auteur ; Pan, Peng, Auteur ; Lee, Tae-Hyung, Auteur ; Nakashima, Masayoshi, Auteur . - 265 - 282 p. Génie civil Langues : Anglais (eng) in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 37 N°2 (Fevrier 2008) . - 265 - 282 p. Mots-clés : P2P  Internet  online  hybrid  test  stability  Finite  element  method  Steel-encased  reinforced  concrete  (SRC  Quasi-static  loading  Chargement  quasistatique  Essai  hybride  en  ligne  d'Internet  de  P2P  Stabilité  Méthode  d'élément  finie  Béton  armé  Acier-emballé  (SRC) Index. décimale : 624.151 Résumé : The peer-to-peer (P2P) Internet online hybrid test system has been developed for the seismic simulation of a structure. In this study, the stability and accuracy of the system are investigated analytically by studying the spectral radius of the recursive matrix of the test scheme featuring a two-round quasi-Newton test scheme. The applicability of the system is further examined by exploring the seismic responses of a complex structure, a steel-encased reinforced concrete (SRC) structure with a steel tower on the top. The structure is divided into two numerical substructures and one tested part for hybrid test. The numerical substructures are simulated by sophisticated finite element method (FEM) models with material nonlinearities to capture local plastifications. Two types of FEM programs, namely OpenSEES and ABAQUS, which are suitable for the SRC part and the steel tower, respectively, are employed. The results demonstrate that the P2P system is able to simulate complex structures with significant nonlinearities. As compared with the previous study in which two elastic numerical substructures were considered, increase in the number of iterations in this study is not significant, because the associated nonlinearities are limited due to the small time interval adopted in the test. Le système hybride en ligne d'essai d'Internet du pair-à-pair (P2P) a été développé pour la simulation séismique d'une structure. Dans cette étude, la stabilité et l'exactitude du système sont étudiées analytiquement en étudiant le rayon spectral de la matrice récursive de l'arrangement d'essai comportant un arrangement quasi-newtonien deux-rond d'essai. L'applicabilité du système plus plus loin est examinée en explorant les réponses séismiques d'une structure complexe, une structure (SRC) en béton renforcée acier-emballée avec une tour en acier sur le dessus. La structure est divisée en deux sous-structures numériques et une part examinée pour l'essai hybride. Les sous-structures numériques sont simulées par les modèles sophistiqués de la méthode d'élément fini (FEM) avec des non-linéarités matérielles pour capturer des plastifications locaux. Deux types de programmes de FEM, à savoir OpenSEES et ABAQUS, qui conviennent à la pièce de SRC et à la tour en acier, respectivement, sont utilisés. Les résultats démontrent que le système de P2P peut simuler les structures complexes avec des non-linéarités significatives. Par rapport à l'étude précédente dans laquelle deux sous-structures numériques élastiques ont été considérées, l'augmentation du nombre d'itérations dans cette étude n'est pas significative, parce que les non-linéarités associées sont dues limité au petit intervalle de temps adopté dans l'essai. DEWEY : 551.2 ISSN : 0098-8847 RAMEAU : Elément fini -- Béton armé -- Acier En ligne : http://www3.interscience.wiley.com/journal

A substructure shaking table test for reproduction of earthquake responses of high-rise buildings / Ji, Xiaodong in Earthquake engineering structural dynamics, Vol. 38 N° 12 (Octobre 2009) 

Public ISBD [article]  in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 38 N° 12 (Octobre 2009) . - pp. 1381-1399 Titre : A substructure shaking table test for reproduction of earthquake responses of high-rise buildings Type de document : texte imprimé Auteurs : Ji, Xiaodong, Auteur ; Kajiwara, Kouichi, Auteur ; Nagae, Takuya, Auteur ; Ryuta Enokida ; Nakashima, Masayoshi Article en page(s) : pp. 1381-1399 Note générale : Génie Civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Shaking  table  test;  Substructure;  IDCS  algorithm;  Model  matching  method;  H  method;  high-rise  building Index. décimale : 624.1 Infrastructures.Ouvrages en terre. Fondations. Tunnels Résumé : When subjected to long-period ground motions, high-rise buildings' upper floors undergo large responses. Furniture and nonstructural components are susceptible to significant damage in such events. This paper proposes a full-scale substructure shaking table test to reproduce large floor responses of high-rise buildings. The response at the top floor of a virtual 30-story building model subjected to a synthesized long-period ground motion is taken as a target wave for reproduction. Since a shaking table has difficulties in directly reproducing such large responses due to various capacity limitations, a rubber-and-mass system is proposed to amplify the table motion. To achieve an accurate reproduction of the floor responses, a control algorithm called the open-loop inverse dynamics compensation via simulation (IDCS) algorithm is used to generate a special input wave for the shaking table. To implement the IDCS algorithm, the model matching method and the H method are adopted to construct the controller. A numerical example is presented to illustrate the open-loop IDCS algorithm and compare the performance of different methods of controller design. A series of full-scale substructure shaking table tests are conducted in E-Defense to verify the effectiveness of the proposed method and examine the seismic behavior of furniture. The test results demonstrate that the rubber-and-mass system is capable of amplifying the table motion by a factor of about 3.5 for the maximum velocity and displacement, and the substructure shaking table test can reproduce the large floor responses for a few minutes ISSN : 0098-8847 En ligne : www.interscience.wiley.com/journal/eqe [article] A substructure shaking table test for reproduction of earthquake responses of high-rise buildings [texte imprimé] / Ji, Xiaodong, Auteur ; Kajiwara, Kouichi, Auteur ; Nagae, Takuya, Auteur ; Ryuta Enokida ; Nakashima, Masayoshi . - pp. 1381-1399. Génie Civil Langues : Anglais (eng) in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 38 N° 12 (Octobre 2009) . - pp. 1381-1399 Mots-clés : Shaking  table  test;  Substructure;  IDCS  algorithm;  Model  matching  method;  H  method;  high-rise  building Index. décimale : 624.1 Infrastructures.Ouvrages en terre. Fondations. Tunnels Résumé : When subjected to long-period ground motions, high-rise buildings' upper floors undergo large responses. Furniture and nonstructural components are susceptible to significant damage in such events. This paper proposes a full-scale substructure shaking table test to reproduce large floor responses of high-rise buildings. The response at the top floor of a virtual 30-story building model subjected to a synthesized long-period ground motion is taken as a target wave for reproduction. Since a shaking table has difficulties in directly reproducing such large responses due to various capacity limitations, a rubber-and-mass system is proposed to amplify the table motion. To achieve an accurate reproduction of the floor responses, a control algorithm called the open-loop inverse dynamics compensation via simulation (IDCS) algorithm is used to generate a special input wave for the shaking table. To implement the IDCS algorithm, the model matching method and the H method are adopted to construct the controller. A numerical example is presented to illustrate the open-loop IDCS algorithm and compare the performance of different methods of controller design. A series of full-scale substructure shaking table tests are conducted in E-Defense to verify the effectiveness of the proposed method and examine the seismic behavior of furniture. The test results demonstrate that the rubber-and-mass system is capable of amplifying the table motion by a factor of about 3.5 for the maximum velocity and displacement, and the substructure shaking table test can reproduce the large floor responses for a few minutes ISSN : 0098-8847 En ligne : www.interscience.wiley.com/journal/eqe