The poor seismic performance of reinforced concrete buildings during the latest earthquakes has become a serious issue in the building industry in Turkey. This case, designing new buildings without structural irregularities against earthquake loads reveals to be quite significant. This study mainly is focused on the effects of different torsional irregularities on construction costs and earthquakes performance of reinforced concrete buildings. In that respect, structural torsional irregularities are investigated based on the Turkish Earthquake Code. The study consists of major eight main parametric models. In this models consist of totally 49 models together with the variations in the number of storey. With this purpose, the earthquake performances and construction costs (especially steel quantities) of reinforced concrete buildings which having different structural torsional irregularities were obtained with the help of Sta4-CAD program. Each model has been analyzed by both the methods of equivalent earthquake loading and dynamic analysis. The obtained results reveal that the model-1 which has lower torsional irregularity coefficient shows the best earthquake performance owing to its regular plan geometry. Also, economical comparisons on costs of the torsional irregularity are performed, and results-recommendations are given.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.35
no.12
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pp.137-148
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2019
Korean piloti-type buildings are comprised of pilotis in the first story and shear walls in the upper stories. This vertical irregularity causes excessive lateral plastic deformation on the first story while the upper stories stay elastic. Meanwhile, asymmetric position of structural components such as core walls and columns of RC piloti-type buildings tends to produce torsional irregularities of the structures. Korean Building Code(KBC2016) requires the special seismic load and torsional amplification factor to apply to the piloti-type buildings lower than six-story or 20m if it has vertical and torsional irregularities when the building corresponds to seismic design category C or D. Many Korean low-rised RC buildings fall into the class. Therefore, the special earthquake load and torsional amplification factor are often applied to a building simultaneously. However, it has not been studied enough how much influence each parameter has on buildings with vertical and torsional irregularities at the same time. The purpose of this study is to evaluate the effect of factor special seismic load and torsional amplification on seismic performance of irregular buildings. In this study, a damaged 4th story piloti-type building by the Pohang earthquake was selected and the earthquake response analysis was carried out with various seismic design methods by the KBC 2016. The effect of the design parameters on seismic performance was analyzed by the dynamic analysis of models with special seismic load and torsional amplification factor based on the selected building. It was concluded that the application of the torsional amplification factor to the reference model to which special seismic design was applied, does not significantly affect the seismic performance.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.23
no.2
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pp.37-44
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2023
In the case of a school building, even though it is a regular structure in terms of plan shape, if the masonry infill wall acts as a lateral load resisting element, it can be determined as a torsionally irregular building. As a result, the strength and ductility of the structure are reduced, which may cause additional earthquake damage to the structure. Therefore, in this study, a structure similar to a school building with torsional irregularity was selected as an example structure and the damping performance of the PC-BRB was analyzed by adjusting the eccentricity according to the amount of masonry infilled wall. As a result of nonlinear dynamic analysis after seismic reinforcement, the torsional irregularity of each floor was reduced compared to before reinforcement, and the beams and column members of the collapse level satisfied the performance level due to the reduction of shear force and the reinforcement of stiffness. The energy dissipation of PC-BRB was similar in the REC-10 ~ REC-20 analytical models with an eccentricity of 20% or less. REC-25 with an eccentricity of 25% was the largest, and it is judged that it is effective to combine and apply PC-BRB when it has an eccentricity of 25% or more to control the torsional behavior.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05a
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pp.219-222
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2005
Many RC building structures of multiple uses constructed in Korea have the irregularities of torsion and soft story at bottom stories. A typical irregular building was selected as prototype and shaking table tests were performed to investigate the seismic performance of this building. The objective of this study is to evaluate the correlation between the experimental and analytical responses of this irregular building structure subjected to the earthquake excitation by using OpenSees(Open System for Earthquake Engineering Simulation). The results of analyses simulate well the behavior of the building having torsional irregularity and weak stories.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.22
no.3
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pp.103-111
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2018
This study examines the seismic failure of RC low-rise building structures having irregularities at the ground story during the 15 November 2017 Pohang, Korea, earthquake, $M_w=5.4$, which is the second strongest since the government began monitoring them in 1978 in South Korea. Some 2,000 private houses were damaged or destroyed in this earthquake. Particularly, serious damage to the piloti story of RC low-rise residential building structures of fewer than five stories was observed within 3 km of the epicenter with brittle shear failure of columns and walls due to severe torsional behavior. Buildings below six stories constructed before 2005 did not have to comply with seismic design requirements, so confinement detailing of columns and walls also led to inadequate performance. However, some buildings constructed after 2005 were damaged at the flexible side of the piloti story due to the high torsional irregularity. Based on these results, this study focuses on the problems of the seismic torsion design approach in current building codes.
The present paper aims at evaluating damage and collapse behavior of low-rise buildings with unidirectional mass irregularities in plan (torsional buildings). In previous earthquake events, such buildings have been exposed to extensive damages and even total collapse in some cases. To investigate the performance and collapse behavior of such buildings from probabilistic points of view, three-dimensional three and six-story reinforced concrete models with unidirectional mass eccentricities ranging from 0% to 30% and designed with modern seismic design code provisions specific to intermediate ductility class were subjected to nonlinear static as well as extensive nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) under a set of far-field real ground motions containing 21 two-component records. Performance of each model was then examined by means of calculating conventional seismic design parameters including the response reduction (R), structural overstrength (${\Omega}$) and structural ductility (${\mu}$) factors, calculation of probability distribution of maximum inter-story drift responses in two orthogonal directions and calculation collapse margin ratio (CMR) as an indicator of performance. Results demonstrate that substantial differences exist between the behavior of regular and irregular buildings in terms of lateral load capacity and collapse margin ratio. Also, results indicate that current seismic design parameters could be non-conservative for buildings with high levels of plan eccentricity and such structures do not meet the target "life safety" performance level based on safety margin against collapse. The adverse effects of plan irregularity on collapse safety of structures are more pronounced as the number of stories increases.
Torsional irregularity is one of the most probable types of horizontal irregularity and existence of this irregularity in most of the structural loading codes is determined by calculating the ratio of the maximum to the average story drift. No specific method has been previously recommended by the codes to calculate the mentioned ratio in the response spectrum analyses. In the current investigation, nine steel building structures with different plan layouts and number of stories have been analyzed and designed in order to evaluate the efficiency of three methods for calculating the ratio of the maximum to the average story drift in the response spectrum analyses. It should be noted that one of these methods is the approach used by current version of ETABS software andother ones are proposed in this paper. The obtained results using the proposed methods are compared with the time history analysis results. The comparisons show that one of these methods underestimates the mentioned ratio in all studied models, however, the other two methods have shown similar results. It is also found that the plan layouts and irregularities can affect how these methods estimate the ratios compared to those obtained by the time history analysis. Generally, it can be concluded that all of these methods can properly predict the ratio with acceptable errors.
ASCE 7-10 defines the torsional irregular structure as the one that has large torsional responses caused by the eccentricity. The code requires that these structures should be designed abide by the torsional provisions. This study evaluates the influence of torsional provisions on the performance of the designed multiple steel moment frames with different eccentricity. In this study, 3D response history analyses are performed. The results show that the moment frame design according to the standard with torsional irregularity provisions showed larger performance as the eccentricity increased and the distribution of plastic hinges similarly to orthopedic structures.
Most fibers are irregular, and they are often subjected to combined loading conditions during processing and enduse. In this paper polyester and wool fibers under the combined tensile and torsional loads have been studied for the first time using the finite element method (FEM). The dimensional irregularities of these fibers are simulated with sine waves of different magnitude and frequency. The breaking load and breaking extension of the fibers at different twist or torsion levels are then calculated from the finite element model. The results indicate that twist and level of fiber irregularity have a major impact on the mechanical properties of the fiber and the effect of the frequency of irregularity is relatively small.
S.P. Akshara;M. Abdul Akbar;T.M. Madhavan Pillai;Renil Sabhadiya;Rakesh Pasunuti
Structural Monitoring and Maintenance
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v.11
no.2
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pp.101-126
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2024
To avoid irregularities in buildings, design codes worldwide have introduced detailed guidelines for their check and rectification. However, the criteria used to define and identify each of the plan and vertical irregularities are specific and may vary between codes of different countries, thus making their implementation difficult. This short communication paper proposes a novel approach for quantifying different types of structural irregularities using a common parameter named as unified identification factor, which is exclusively defined for the columns based on their axial loads and tributary areas. The calculation of the identification factor is demonstrated through the analysis of rectangular and circular reinforced concrete models using ETABS v18.0.2, which are further modified to generate plan irregular (torsional irregularity, cut-out in floor slab and non-parallel lateral force system) and vertical irregular (mass irregularity, vertical geometric irregularity and floating columns) models. The identification factor is calculated for all the columns of a building and the range within which the value lies is identified. The results indicate that the range will be very wide for an irregular building when compared to that with a regular configuration, thus implying a strong correlation of the identification factor with the structural irregularity. Further, the identification factor is compared for different columns within a floor and between floors for each building model. The findings suggest that the value will be abnormally high or low for a column in the vicinity of an irregularity. The proposed factor could thus be used in the preliminary structural design phase, so as to eliminate the complications that might arise due to the geometry of the structure when subjected to lateral loads. The unified approach could also be incorporated in future revisions of codes, as a replacement for the numerous criteria currently used for classifying different types of irregularities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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