It is main objective of this approach to present a method to analyse stochastic design sensitivity for problems of structural dynamics with randomness in design parameters. A combination of the adjoint variable approach and the second order perturbation method is used in the finite element approach. An alternative form of the constant functional that holds for all times is introduced to consider the time response of dynamic sensitivity. The terminal problem of the adjoint system is solved using equivalent homogeneous equations excited by initial velocities. The numerical procedures are shown to be much more efficient when based on the fold superposition method: the generalized co-ordinates are normalized and the correlated random variables are transformed to uncorrelated variables, whereas the secularities are eliminated by the fast Fourier transform of complex valued sequences. Numerical algorithms have been worked out and proved to be accurate and efficient : they can be readily adapted to fit into the existing finite element codes whose element derivative matrices can be explicitly generated. The numerical results of two cases -2 dimensional portal frame for the comparison with reference and 3-dimensional frame structure - for the deterministic sensitivity analysis are presented.
There have been many packages that can be employed to analyze plane frames. However, because most structural analysis packages suffer from closeness of system, it is very difficult to integrate it with an optimization package. To overcome the difficulty, we proposed a possible alternative, DAMDO, which integrate Design, Analysis, Modeling, Definition, and Optimization phases into an integrative environment. The DAMDO methodology employs neural networks to integrate structural analysis package and optimization package so as not to need directly to integrate these two packages. The key problem of the DAMDO approach is how to generate a set of reasonable random designs in the first phase. According to the characteristics of optimized plane frames, we proposed the ratio variable approach to generate them. The empirical results show that the ratio variable approach can greatly improve the accuracy of the neural networks, and the plane frame optimization problems can be solved by the DAMDO methodology.
Under the huge seismic loads, there are too many risks about which high-rise buildings lost their lateral stiffness caused by plasticity on frame members. Because of earthquake is important cause to bring the collapes countinue to human's life, many reports examined these phenomenons in various angles. And some of them reported the high possibility about building collapse by deformation concentrations under huge earthquakes. For preventing these phenomenons, researchers suggest some items-such as adding damping devices or strengthen their ductility or stifness. This report suggests choose the method of strengthen building stiffness and suggests the alternative designs using high strength steel-SM570TMC, and provides the results of time-history analysis about the alternative designs for investigation.
To solve structural optimization problems, it is necessary to integrate a structural analysis package and an optimization package. There have been many packages that can be employed to analyze reinforced concrete plane frames. However, because most structural analysis packages suffer from closeness of systems, it is very difficult to integrate them with optimization packages. To overcome the difficulty, we proposed a possible alternative, DAMDO, which integrates Design, Analysis, Modeling, Definition, and Optimization phases into an integration environment as follows. (1) Design: first generate many possible structural design alternatives. Each design alternative consists of many design variables X. (2) Analysis: employ the structural analysis software to analyze all structural design alternatives to obtain their internal forces and displacements. They are the response variables Y. (3) Modeling: employ artificial neural networks to build the models Y=f(X) to obtain the relationship functions between the design variables X and the response variables Y. (4) Definition: employ the design variables X and the response variables Y to define the objective function and constraint functions. (5) Optimization: employ the optimization software to solve the optimization problem consisting of the objective function and the constraint functions to produce the optimum design variables. The RC frame optimization problem was examined to evaluate the DAMDO approach, and the empirical results showed that it can be solved by the approach.
A Reinforced concrete (RC) shear wall system with coupling beams has been known as one of the most promising structural systems for high-rise buildings. However, significantly large flexural and/or shear stress demands induced in the coupling beams require special reinforcement details to avoid their undesirable brittle failure. In order to solve this problem, one of promising candidates is frictional hysteretic energy dissipating devices (HEDDs) as an alternative to the coupling beams. The introduction of frictional HEDDs into a RC shear wall system increases energy dissipation capacity and maintains the frame action after their yielding. This paper investigates the strength demands (specifically yield strength levels) with a maximum allowable ductility of frictional HEDDs based on comparative non-linear time-history analyses of a prototype RC shear wall system with traditional RC coupling beams and frictional HEDDs. Analysis results show that the RC shear wall systems coupled by frictional HEDDs with more than 50% yield strength of the RC coupling beams present better seismic performance compared to the RC shear wall systems with traditional RC coupling beams. This is due to the increased seismic energy dissipation capacity of the frictional HEDD. Also, it is found from the analysis results that the maximum allowable ductility demand of a frictional HEDD should increase as its yield strength decreases.
The main objective of seismic codes is to prevent structural collapse and ensure life safety. Collapse probability of a structure is usually assessed by making a series of analytical model assumptions. This paper investigates the effect of finite element modeling (FEM) assumptions on the estimated collapse capacity of a reinforced concrete (RC) frame building and points out the modeling limitations. Widely used element formulations and hysteresis models are considered in the analysis. A full-scale, three-story RC frame building was utilized as the experimental model. Alternative finite element models are established by adopting a range of different modeling strategies. Using each model, the collapse capacity of the structure is evaluated via Incremental Dynamic Analysis (IDA). Results indicate that the analytically estimated collapse capacities are significantly sensitive to the utilized modeling approaches. Furthermore, results also show that models that represent stiffness degradation lead to a better correlation between the actual and analytical responses. Results of this study are expected to be useful for in developing proper models for assessing the collapse probability of RC frame structures.
The research investigates experimentally the effect of confinement on structural behavior at the ends of beam-column in reinforced concrete (RC) frames. In the experimental study, five specimens consisting of 1/3-scaled RC frames having single-bay, representing the traditional deficiencies of existing buildings constructed without receiving proper engineering service is investigated. The RC frame specimens were produced to represent most of the existing buildings in Turkey that have damage potential. To decrease the probable damage to the existing buildings exposed to earthquakes, the carbon Textile Reinforced Mortar (TRM) strengthening technique (fully wrapping) was used on the ends of the RC frame elements to increase the energy dissipation and deformation capacity. The specimens were tested under reversed cyclic lateral loading with constant axial loads. They were constructed satisfying the weak column-strong beam condition and consisting of low-strength concrete, such as compressive strength of 15 MPa. The test results were compared and evaluated considering stiffness, strength, energy dissipation capacity, structural damping, ductility, and damage propagation in detail. Comprehensive investigations of these experimental results reveal that the strengthening of a brittle frame with fully-TRM wrapping with non-anchored was effective in increasing the stiffness, ductility, and energy dissipation capacities of RC bare frames. It was also observed that the frame-only-retrofitting with an infill wall is not enough to increase the ductility capacity. In this case, both the frame and infill wall must be retrofitted with TRM composite to increase the stiffness, lateral load carrying, ductility and energy dissipation capacities of RC frames. The presented strengthening method can be an alternative strengthening technique to enhance the seismic performance of existing or moderately damaged RC buildings.
Costa, Ricardo;Providencia, Paulo;Ferreira, Miguel
Structural Engineering and Mechanics
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제64권5호
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pp.641-652
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2017
In general, conventional analysis and design of reinforced concrete (RC) frame structures overlook the role of beam-column (RCBC) joints. Nowadays, the rigid joint model is one of the most common for RCBC joints: the joint is assumed to be rigid (unable to deform) and stronger than the adjacent beams and columns (does not fail before them). This model is popular because (i) the application of the capacity design principles excludes the possibility of the joint failing before the adjacent beams and (ii) many believe that the actual behaviour of RCBC joints designed according to the seismic codes produced mainly after the 1980s can be assumed to be nominally rigid. This study investigates the relevance of the deformation of RCBC joints in a standard pushover analysis at several levels: frame, storey, element and cross-section. Accordingly, a RC frame designed according to preliminary versions of EN 1992-1-1 and EN 1998-1 was analysed, considering the nonlinear behaviour of beams and columns by means of a standard sectional fibre model. Two alternative models were used for the RCBC joints: the rigid model and an explicit component based nonlinear model. The effect of RCBC joints modelling was found to be twofold: (i) the flexibility of the joints substantially increases the frame lateral deformation for a given load (30 to 50%), and (ii) in terms of seismic performance, it was found that joint flexibility (ii-1) appears to have a minor effect on the force and displacement corresponding to the performance point (seismic demand assessed at frame level), but (ii-2) has a major influence on the seismic demand when assessed at storey, element and cross-section levels.
본 연구는 전북지역 방송3사가 버스파업이라는 사회적 갈등을 어떤 방식으로 보도하였으며, 방송사 간의 보도의 차이는 무엇인지 프레임분석을 통해 알아보았다. 분석결과 형식적 프레임에 있어 방송 3사 모두 일화 중심적 프레임의 비율이 상대적으로 높게 나타나, 뉴스보도가 과격시위와 강경투쟁 등 사건중심에 초점을 맞추고 있으며 노사 갈등 사안에 관한 근본원인에 대한 심층적인 보도가 부족함을 알 수 있다. 내용적 프레임에서는 파업의 해결과정이나 대안을 제시하는 민주적 절차프레임이나 제도개선 프레임은 부각되지 못하고 갈등대치 프레임이 강하게 나타났다. 결과적으로 버스파업에 대한 뉴스보도는 파업이 발생하게 된 근본원인과 배경에 대한 심도 깊은 접근과 대안적인 해결방안이 부족했으며, 이슈에 대한 부정적인 시각 이외에 다양한 목소리와 현상을 보다 심층적으로 접근하기 위한 노력이 필요한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 예비 중등교사들을 대상으로 '계절 변화의 설명'에 대한 대안 개념과 그 개념에 영향을 주는 요소들을 조사하였다. 본 연구에 참여한 예비교사는 대학교 과학교육학부 2학년 23명, 3학년 23명, 그리고 4학년 28명으로 총 74명이다. 자료 수집은 지필 검사와 개별 면담을 통해 이루어졌다. 연구 결과, 예비 중등교사들은 계절변화 설명에 대한 과학적 개념과 불일치하는 대안 개념들을 가지고 있었으며, '거리 이론'이 그들의 설명에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 예비 중등교사들이 갖는 '계절변화'의 대안개념의 구조와 근원을 알아보기 위하여 그 개념들을 형성하는 틀 이론과 특정 이론을 집중적으로 탐색하였다. 끝으로 연구 결과와 관련된 예비 교사교육에의 시사점을 논하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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