Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.8
no.5
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pp.83-93
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2008
Space truss is a rational system which forming large span in spatial structure and the steel tube is used well as a structure member in truss system. This study includes coupon test and Stub-column compression test on the structural steel tube. The compression test of Stub-column was performed to characterize and quantify the material characteristic and strength of column. In this study, we also researched the matter of compatibility, in which we compared the experiment formula and the abstract formula by the application of the LSD standard formula, SSRC and ECCS multiple column curve.
Conceptual configuration and seismic performance of high-rise steel frame-brace structure are studied. First, the topology optimization problem of minimum volume based on truss-like material model under earthquake action is presented, which is solved by full-stress method. Further, conceptual configurations of 20-storey and 40-storey steel frame-brace structure are formed. Next, the 40-storeystructure model is developed in Opensees. Two common configurations are utilized for comparison. Last, seismic performance of 40-storey structure is derived using nonlinear static analysis and nonlinear dynamic analysis. Results indicate that structural lateral stiffness and maximum roof displacement can be improved using brace. Meanwhile seismic damage can also be decreased. Moreover, frame-brace structure using topology optimization is most favorable to enhance lateral stiffness and mitigate seismic damage. Thus, topology optimization is an available way to form initial conceptual configuration in high-rise steel frame-brace structure.
Recently the study related to life cycle cost analysis of railway structure consisted of a complex is proceeded covering several range, which is considering the methodology of efficiency and rationalization for maintenance and analysing long-time behavior of the structure of looking at standpoint from asset management and safety. But LCCA(life cycle cost analysis) of railway structure was almost impossible as there were not anything datum for maintenance plan, such as maintenance periods related to each of components(painting and corrosion of steel, and cracking of elements, etc)and maintenance proportion, despite of its 100-year history. According, for collecting data related to railway truss bridge, bridge record cards and testing safety papers, and researching question, etc are surveyed and classified for LCC Analysis. Especially, LCC assessment on the side of assets-maintenance considering about initial cost, maintenance cost, and indirect cost is constructed. Maintenance period and complementary measure rate are very important in maintenance. To decide maintenance period, Baysian updating method is applied.
Damage detection using structural classical deflection flexibility has received considerable attention due to the unique features of the flexibility in the last two decades. However, for relatively complex structures, most methods based on classical deflection flexibility fail to locate damage sites to the exact members. In this study, for structures whose members are dominated by axial forces, such as truss structures, a more feasible flexibility for damage detection is proposed, which is called the Axial Strain (AS) flexibility. It is synthesized from measured modal frequencies and axial strain mode shapes which are expressed in terms of translational mode shapes. A damage indicator based on AS flexibility is proposed. In addition, how to integrate the AS flexibility into the Damage Location Vector (DLV) approach (Bernal and Gunes 2004) to improve its performance of damage localization is presented. The methods based on AS flexbility localize multiple damages to the exact members and they are suitable for the cases where the baseline data of the intact structure is not available. The proposed methods are demonstrated by numerical simulations of a 14-bay planar truss and a five-story steel frame and experiments on a five-story steel frame.
In this study, on-site testing was carried out to investigate the vibration serviceability of a composite steel-bar truss slab with steel girder system. Impulse excitations (heel-drop and jumping) and steady-state motion (walking and running) were performed to capture the primary vibration parameters (natural frequency and damping ratio) and distribution of peak acceleration. The composite floor possesses low frequency (<8.3Hz) and damping ratio (<2.47%). Based on experimental, theoretical, and numerical analyses on fundamental natural frequency, the boundary condition of SCSS (i.e., three edges simply supported and one edge clamped) is deemed more comparable substitutive for the investigated composite floor. Walking and running excitations by one person (single excitation) were considered to evaluate the vibration serviceability of the composite floor. The measured acceleration results show a satisfactory vibration perceptibility. For design convenience and safety, a crest factor βrp describing the ratio of peak acceleration to root-mean-square acceleration induced from the walking and running excitations is proposed. The comparisons of the modal parameters determined by walking and running tests reveal the interaction effect between the human excitation and the composite floor.
Yangzhi Ren;Wenjing Guo;Xuechun Liu;Bin Wang;Piyong Yu;Xiaowen Ji
Structural Engineering and Mechanics
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v.86
no.4
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pp.461-472
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2023
This paper proposes a novel method for increasing the distortional frame rigidity of off-rail box girder bridges for cranes by reinforcing the diaphragm with staggered truss. The study starts by using the Matrix Displacement Method to determine the shear angle of the staggered truss diaphragm under two assumptions: hinge joint and rigid joint. To obtain closed-form solutions for the transversal and longitudinal deformations and warping stress of the crane girder, the study employs the Initial Parameter Method and considers the compatibility of shear deformation at joints between the diaphragms and the girder. The theoretical solutions are validated through finite element analysis, which also confirms that the hinge-joint assumption accurately represents the shear angle of the staggered truss diaphragm in girder distortion. Additionally, the study conducts extensive parameter analyses to examine the impact of staggered truss dimensions on distortional stress and deformation. Furthermore, the study compares the distortional warping stresses of crane girders reinforced with staggered truss diaphragms and those reinforced with perforated ones, emphasizing the importance of incorporating stagger truss in diaphragms. Overall, this paper provides a thorough evaluation of the proposed approach's effectiveness in enhancing the distortional frame rigidity of off-rail box girder bridges for cranes. The findings offer valuable insights into the design and reinforcement of diaphragms using staggered truss to enhance the structural performance of crane girders.
The Finite Element Method (FEM) was employed to demonstrate that accurate simulations of seismically repaired and retrofitted reinforced concrete shear walls can be achieved provided a good analysis program with comprehensive models for material and structural behaviour is used. Furthermore, the analysis tool should have the capability to retain residual damage experienced by the original structure and carry it forward in the repaired and retrofitted structure. The focus herein is to provide quick, simple, but reliable modelling procedures for repair and retrofitting strategies such as concrete replacement, addition of diagonal reinforcing bars, bolting of external steel plates, and bonding of external steel plates and fibre reinforced polymer sheets, thus illustrating versatility in the modelling. Slender, squat, and slender-squat shear walls were investigated. The modelling utilized simple rectangular membrane elements for the concrete, truss bar elements for the steel and FRP retrofitting materials, and bond-link elements for the bonding interface between steel or FRP to concrete. The analyses satisfactorily simulated seismic behaviour, including lateral load capacity, displacement capacity, energy dissipation, hysteretic response, and failure mode.
The post-buckling behavior of slender members, such as the chord of truss structures generally implies extreme strength degradation. The buckling strength is usually determined as the performance of the compressed steel members, so it is important to understand the exact buckling behavior of a member in order to design the entire structure. A target analytical model is usually divided by beam or shell element when we simulate the buckling behavior of a compressed steel member such as atruss member. In this case, it is possible to accurately obtain the behavior, but such would be expensive and would require experience inanalysis even in monotonic loading. In this paper, we propose a consistent and convenient method to analyze the post-buckling behavior of elastoplastic compression members. The present methods are formulated to satisfy the second law of thermodynamics. Three numerical examples were tested to determine the validity of the proposed model in cyclic loading with comparable F.E.M results.
TORANOMON HILLS is the main building of a large-scale re-development project located in the center of Tokyo. This high-rise building has a height of 247 m and 52 floors above ground, 5 floors below ground, and $62m{\times}80m$ in plan. It is used as hotel, residential facilities, offices, shops and conference facilities. The super structure is mainly a rigid steel frame with response-control devices, using concrete-filled steel tube columns. The underground section is a mixed structure composed of steel, steel-reinforced concrete and reinforced concrete framings. The piled-raft foundation type is used. The remarkable feature of this high-rise building is that the motorway runs through the basements of the building, which makes it stand just above the motorway. This condition is an important factor of the building design. The plan shape is designed to fit along the curve of the motorway. Special columns at the corners are required to avoid placing columns in the motorway. This special column is a single inclined column in the lower floors that branches into two columns in the mid-floors to suit the column location in the upper floors. The cast steel joint is used for the branching point of each special column to securely transfer the stress.
Nobahari, Mehdi;Ghasemi, Mohammad Reza;Shabakhty, Naser
Steel and Composite Structures
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v.25
no.4
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pp.485-496
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2017
In this paper, damage detection has been introduced as an optimization problem and a two-step method has been proposed that can detect the location and severity of damage in truss structures precisely and reduce the volume of computations considerably. In the first step, using the residual force vector concept, the suspected damaged members are detected which will result in a reduction in the number of variables and hence a decrease in the search space dimensions. In the second step, the precise location and severity of damage in the members are identified using the genetic algorithm and the results of the first step. Considering the reduced search space, the algorithm can find the optimal points (i.e. the solution for the damage detection problem) with less computation cost. In this step, the Efficient Correlation Based Index (ECBI), that considers the structure's first few frequencies in both damaged and healthy states, is used as the objective function and some examples have been provided to check the efficiency of the proposed method; results have shown that the method is innovatively capable of detecting damage in truss structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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