High performance fiber reinforced cement composites(HPFRCCs) is a class of high ductile fiber reinforced cementitious composites developed for applications in the sensitive construction industry. HPFRCCs has undergone major evolution in both materials development and the range of emerging applications. This paper is to evaluate structural strengthening performance of LRCF(Lightly reinforced concrete frame) using the HPFRCCs. The experimental results, as expected, show that the crack load, yield load, and limited load are superior for specimen with HPFRCCs infill wall due to crosslink effect of fibers in concrete.
Different types of moment resisting connections are commonly used to transfer the induced seismic moments between frame elements in an earthquake resisting structure. The local connection behavior may drastically affect the global seismic response of the structure. In this study, the finite element and experimental seismic investigations are implemented on two frequently used connection type to evaluate the local behavior and to reveal the failure modes. An alternative connection type is then proposed to eliminate the unfavorable brittle fracture modes resulted from probable poor welding quality. This will develop a reliable predefined ductile plastic mechanism forming away from the critical locations. Employing this technique, the structural reliability of the moment resisting connections shall be improved by achieving a controllable energy dissipation source in form of yielding of the cover plates.
The seismic performance of moment frames could vary according to the rotation capacity of their connections. The minimum rotation capacity of moment connections for steel intermediate moment frames (IMF) was defined as 0.02 radian in AISC 341-10. This study evaluated the seismic performance of IMF frames with connections having a rotation capacity of 0.02 radian. For this purpose, thirty IMFs were designed according to current seismic design provisions considering different design parameters such as the number of stories, span length, and seismic design categories. The procedure specified in FEMA P695 was used for conducting seismic performance evaluation. It was observed that the rotation capacity of 0.02 radian could not guarantee the satisfactory seismic performance of IMFs. This study also conducted seismic performance evaluation for IMFs with connections having the rotation capacity of 3% and ductile connections for proposing the minimum rotation capacity of IMF connections.
Mansouri, Iman;Shahbazi, Shahrokh;Hu, Jong Wan;Moghaddam, Salar Arian
Earthquakes and Structures
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제17권1호
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pp.1-15
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2019
In the structures with high level of ductility, the earthquake energy dissipation in structural components is an important factor that describes their seismic behavior. Since the connection details play a major role in the ductile behavior of structure, in this paper, the seismic response of 3-, 5- and 8-story steel special moment frames (SMFs) is investigated by considering the effects of panel zone modeling and the influence of forward-directivity near-field ground motions. To provide a reasonable comparison, selected records of both near and far-field are used in the nonlinear time-history analysis of models. The results of the comparison of the median maximum inter-story drift under excitation by near-field (NF) records and the far-field (FF) ground motions show that the inter-story drift demands can be obtained 3.47, 4.86 and 5.92 times in 3-, 5- and 8-story structures, respectively, undergoing near-field earthquakes.
Shape memory alloys (SMAs) have emerged as a novel functional material that is being increasingly applied in diverse fields including medical, aeronautical and structural engineering to be used in the active, passive and semi-active structural control devices. This paper is mainly aimed at evaluating the ductility and response modification factor of the steel plate shear wall (SPSW) frames with and without the Ni-Ti shape memory alloys. To this end, different configurations were utilized, in which the walls were used in the first, third, middle, and all stories. The models were numerically analyzed using OpenSees Software. The obtained results indicate that improving the shape memory properties of alloys can greatly enhance the ductility and response modification factor. Furthermore, the model whose first and third stories are equipped with the SMA shear wall was found to be 290% more ductile, with a greater response modification factor compared to the unequipped frame.
Energy dissipation systems increase the energy dissipation capacity of buildings considerably. In this study, the effect of dampers on a typical 10-storey reinforced concrete structure with a ductile moment-resisting frame was investigated. In this context, 5 different models were created according to the calculation of the slip load and the positions of the dampers in the structure. Nonlinear time-history analyzes using 11 different earthquake acceleration records were performed on the models using the ETABS program. As a result of the analyses, storey displacements, energy dissipation ratios, drift ratios, storey accelerations, storey shears, and hysteretic curves of the dampers on the first and last storey and overturning moments are presented. In the study, it was determined that friction dampers increased the energy dissipation capacities of all models. In addition, it has been determined that positioning the dampers in the outer region of the structures and taking the base shear as a basis in the slip load calculation will be more effective.
파형강관의 해석은 2차원 프레임 해석이나 압축링 모델에 의존하고 있다. 이는 흙-구조물 합성구조계의 거동을 고려하지 않은 해석이다. 파형강관 구조물은 토피고와 지간에 따라 하중저항시스템이 변화한다. 따라서, 흙-구조물 합성구조계의 작용을 고려한 유한요소해석을 통해 파형강관의 거동특성을 확인하였다. 적정토피고 이상 성토하면 파형강관은 연성관의 토압분포에 따른 거동과 유사하며, 차량하중의 영향은 적정토피고 이상 성토할수록 감소하였다. 그러나, 적정토피고 이하로 성토할 경우, 연직토압이 감소하고 파형강관 측면의 수동토압도 감소하여 완전한 연성관 거동을 나타내지 못했고, 성토 높이가 적정토피고 이하로 작아질수록 차량하중이 단면력에 미치는 영향이 커져, 파형강관 구조물의 거동을 지배하였다.
본 연구에서는 Welded Unreinforced Flange-Bolted web(WUF-B) 접합부로 설계된 골조의 내진 성능 평가를 수행 하였다. WUF-B 접합부의 설계는 FEMA 350에서 제시한 방법을 사용하였으며, FEMA 350에 따르면 WUF-B 접합부 골조를 보통모멘트 골조(Ordinary Moment Resisting Steel Frames: OMFSFs)로 사용을 제한하고 있다. 이를 위해 WUF-B 접합부 실험결과를 바탕으로 패널존 강도 비를 변수로 하여 Post-Northridge WUF-B 접합부 해석 모델을 제안하였다. 이 해석 접합부 모델을 이용하여 SAC Phase II에서 사용된 3층, 9층 골조를 모델링 하고 내진 해석을 수행하였다. 해석 방법 중 비선형 정적 푸쉬오버 해석을 통하여 Post-Northridge 접합부 골조의 연성능력과 최대 모멘트 강도비, 최대 층간변위비를 구하였고, Incremental Dynamic Analysis(IDA)를 통해 각 성능 레벨(IO, CP)지점에서의 최대 층간변위비를 구하였다. 해석 결과는 Pre-Northridge 접합부 골조와 ductile 접합부 골조의 성능과 비교 검토 하였으며 접합부 상세 보강이 이루어진 Post-Northridge 접합부 골조의 성능이 Pre-Northridige 접합부 골조보다 향상된 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구는 철근콘크리트 특수모멘트골조(SMF)내 보-기둥 접합부의 비탄성 회전능력에 대한 연구결과를 조사한 것이다. 모든 실험체들은 ACI 318-02에 정의된 설계 및 세부지침에 따라 특수모멘트골조로 분류되었다. AISC(2002)기준에서 모멘트골조의 접합부에 대한 내진성능의 만족 기준을 이용하여 보-기둥 접합부를 평가하였다. 총 39개의 실험체들에 대해 자세하게 조사되었다. 특수모멘트골조에 대한 내진설계기준을 만족하는 대부분의 접합부들은 3%의 소성회전까지 휨강도의 심각한 감소 없이 연성이 유지되었다. 이는 특수모멘트골조 접합부들에 대한 엄격한 콘크리트 내진설계 규정에 따른 것으로 조사되었다. 접합부내의 횡방향 보의 존재는 보-기둥 접합부의 구속력과 전단에 대한 저항성을 증가시킨 것으로 조사되었다 접합부 전단응력에 대한 ACI 328-02 제한조건을 만족하는 모든 특수모멘트골조의 접합부들은 요구되는 내진성능을 만족하는 것으로 나타났다.
비내진상세 골조는 낮은 횡저항성을 가지고 있어 큰 변형을 경험하게 되는 반면, 벽체는 높은 강성으로 인해 낮은 변형에서도 전단에 의해 파괴된다. 따라서 이러한 골조와 벽체가 동시에 거동할 경우 발생하는 거동 특성은 개개 부재에서의 거동특성과 매우 다르게 된다. 본 연구에서는 끼움벽에 노치를 둘 경우 내진거동특성을 평가하고자 배근상세를 변수로 하였다. 이 때 노치로 인해 벽체 중앙부에 손상이 집중되는 것을 방지하기 위하여 변형경화형 시멘트 복합체(SHCC)를 사용하였다. 실험결과, SHCC 끼움벽은 다수의 미세균열을 형성하였으나, 대각보강근을 갖는 PIW-ND 실험체가 PIW-NC 실험체에 비해 낮은 변형능력, 강성 및 에너지소산능력을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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