This study investigates the effects of soft story, short columns, heavy overhangs, pounding, and construction and workmanship quality parameters on seismic response of reinforced concrete buildings through nonlinear static and dynamic procedures. The accounted parameters are selected for their common use in rapid screening of RC buildings. The 4- and 7-story buildings designed according to pre-modern codes are used to reflect majority of the existing building stock. The relative penalty scores are employed in this study to evaluate relative importance of certain irregularities in the existing rapid seismic assessment procedures. Comparison of relative scores for the irregularities considered in this study show that the overall trend is similar. The relatively small differences may be accounted for regional construction practices. It is concluded that initial-phase seismic assessment procedures based on architectural features yield in somewhat similar results independent of their bases. However, the differences in the scores emphasize the proper selection of the method based on the regional structure characteristics.
Small-size buildings are not designed by professional structural engineers in Korea. Therefore, their seismic performance can not be exactly estimated because their member sizes and reinforcement may be over- or under-designed. A prescriptive design criteria for the small-size buildings exists, but it also provides over-designed structural members since structural analysis is not incorporated, so it is necessary to revise the prescriptive criteria. The goal of this study was to provide an information for the revision, which is seismic performance and capability of small-size reinforced concrete moment frame buildings. For the study, the state of existing small-size reinforce-concrete buildings such as member size and reinforcement was identified by investigating their structural drawings. Then, over-strength, ductility and response modification factor of the small-size reinforced concrete moment frame buildings were estimated by analytical approach along with seismic performance check. The result showed that they possess moderate over-strength and ductility, and may use slightly increased response modification factor.
Isil Sanri Karapinar;Ayse E. Ozsoy Ozbay;Emin Ciftci
Structural Engineering and Mechanics
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제91권3호
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pp.279-289
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2024
The purpose of this study is to represent a useful alternative for the preliminary seismic vulnerability assessment of existing reinforced concrete buildings by introducing a statistical approach employing the binary logistic regression technique. Two different predictive statistical models, namely full and reduced models, were generated utilizing building characteristics obtained from the damage database compiled after 1999 Düzce earthquake. Among the inspected building parameters, number of stories, overhang ratio, priority index, soft story index, normalized redundancy ratio and normalized lateral stiffness index were specifically selected as the predictor variables for vulnerability classification. As a result, normalized redundancy ratio and soft story index were identified as the most significant predictors affecting seismic vulnerability in terms of life safety performance level. In conclusion, it is revealed that both models are capable of classifying the set of buildings being severely damaged or collapsed with a balanced accuracy of 73%, hence, both are able to filter out high-priority buildings for life safety performance assessment. Thus, in this study, having the same high accuracy as the full model, the reduced model using fewer predictors is proposed as a simple and viable classifier for determining life safety levels of reinforced concrete buildings in the preliminary seismic risk assessment.
The objective of this study is to reveal the sufficiency of neural networks (NN) as a securer, quicker, more robust and reliable method to be used in seismic assessment of existing reinforced concrete buildings. The NN based approach is applied as an alternative method to determine the seismic performance of each existing RC buildings, in terms of damage level. In the application of the NN, a multilayer perceptron (MLP) with a back-propagation (BP) algorithm is employed using a scaled conjugate gradient. NN based model wasd eveloped, trained and tested through a based MATLAB program. The database of this model was developed by using a statistical procedure called P25 method. The NN based model was also proved by verification set constituting of real existing RC buildings exposed to 2003 Bingol earthquake. It is demonstrated that the NN based approach is highly successful and can be used as an alternative method to determine the seismic performance of each existing RC buildings.
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.
Many school buildings are vulnerable to earthquakes because they were built before mandatory seismic design was applied. This study uses machine learning to develop an algorithm that rapidly constructs an optimal reinforcement scheme with simple information for non-ductile reinforced concrete school buildings built according to standard design drawings in the 1980s. We utilize a decision tree (DT) model that can conservatively predict the failure type of reinforced concrete columns through machine learning that rapidly determines the failure type of reinforced concrete columns with simple information, and through this, a methodology is developed to construct an optimal reinforcement scheme for the confinement ratio (CR) for ductility enhancement and the stiffness ratio (SR) for stiffness enhancement. By examining the failure types of columns according to changes in confinement ratio and stiffness ratio, we propose a retrofit scheme for school buildings with masonry walls and present the maximum applicable stiffness ratio and the allowable range of stiffness ratio increase for the minimum and maximum values of confinement ratio. This retrofit scheme construction methodology allows for faster construction than existing analysis methods.
The main purpose of this paper is to develop seismic fragility curves for existing reinforced concrete, RC, buildings based on the post earthquake field survey and the seismic performance using capacity design. Existing RC buildings constitute approximately 65% of the total stock in Algiers. This type of buildings, RC, was widely used in the past and chosen as the structural type for the future construction program of more than 2 millions apartments all over Algeria. These buildings, suffered moderate to extensive damage after the 2003 Boumerdes earthquake, on May 21st. The determination of analytical seismic fragility curves for low-rise and mid-rise existing RC buildings was carried out based on the consistent and complete post earthquake survey after that event. The information on the damaged existing RC buildings was investigated and evaluated by experts. Thirty four (34) communes (districts) of fifty seven (57), the most populated and affected by earthquake damage were considered in this study. Utilizing the field observed damage data and the Japanese Seismic Index Methodology, based on the capacity design method. Seismic fragility curves were developed for those buildings with a large number data in order to get a statistically significant sample size. According to the construction period and the code design, four types of existing RC buildings were considered. Buildings designed with pre-code (very poor structural behavior before 1955), Buildings designed with low code (poor structural behavior, between 1955-1981), buildings designed with medium code (moderate structural behavior, between 1981-1999) and buildings designed with high code (good structural behavior, after 1999).
Massumi, Ali;Mahboubi, Behnam;Ameri, Mohammad Reza
Earthquakes and Structures
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제8권6호
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pp.1435-1452
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2015
The performance of masonry infilled frames during the past earthquakes shows that the infill panels play a major role as earthquake-resistant elements. Experimental observations regarding the influence of infill panels on increasing stiffness and strength of reinforced concrete structures reveal that such panels can be used in order to strengthen reinforced concrete frames. The present study examines the influence of infill panels on seismic behavior of RC frame structures. For this purpose, several low- and mid-rise RC frames (two-, four-, seven-, and ten story) were numerically investigated. Reinforced masonry infill panels were then placed within the frames and the models were subjected to several nonlinear incremental static and dynamic analyses. In order to determine the acceptance criteria and modeling parameters for frames as well as reinforced masonry panels, the Iranian Guideline for Seismic Rehabilitation of Existing Masonry Buildings (Issue No. 376), the Iranian Guideline for Seismic Rehabilitation of Existing Structures (Issue No. 360) and FEMA Guidelines (FEMA 273 and 356) were used. The results of analyses showed that the use of reinforced masonry infill panels in RC frame structures can have beneficial effects on structural performance. It was confirmed that the use of masonry infill panels results in an increment in strength and stiffness of the framed buildings, followed by a reduction in displacement demand for the structural systems.
This study aims to evaluate seismic performance of existing low and mid-rise reinforced concrete buildings by comparing their displacement capacities and displacement demands under selected ground motions experienced in Turkey as well as demand spectrum provided in 2007 Turkish Earthquake Code for design earthquake with 10% probability of exceedance in 50 years for soil class Z3. It should be noted that typical residential buildings are designed according to demand spectrum of 10% probability of exceedance in 50 years. Three RC building sets as 2-, 4- and 7-story, are selected to represent reference low-and mid-rise buildings located in the high seismicity region of Turkey. The selected buildings are typical beam-column RC frame buildings with no shear walls. The outcomes of detailed field and archive investigation including approximately 500 real residential RC buildings established building models to reflect existing building stock. Total of 72 3-D building models are constructed from the reference buildings to include the effects of some properties such as structural irregularities, concrete strength, seismic codes, structural deficiencies, transverse reinforcement detailing, and number of story on seismic performance of low and mid-rise RC buildings. Capacity curves of building sets are obtained by nonlinear static analyses conducted in two principal directions, resulting in 144 models. The inelastic dynamic characteristics are represented by "equivalent" Single-Degree-of- Freedom (ESDOF) systems using obtained capacity curves of buildings. Nonlinear time history analysis is used to estimate displacement demands of representative building models idealized with (ESDOF) systems subjected to the selected ground motion records from past earthquakes in Turkey. The results show that the significant number of pre-modern code 4- and 7-story buildings exceeds LS performance level while the modern code 4- and 7-story buildings have better performances. The findings obviously indicate the existence of destructive earthquakes especially for 4- and 7-story buildings. Significant improvements in the performance of the buildings per modern code are also obvious in the study. Almost one third of pre-modern code buildings is exceeding LS level during records in the past earthquakes. This observation also supports the building damages experienced in the past earthquake events in Turkey.
Reinforced concrete shear walls and X-type steel braces were applied in seismic retrofit techniques for seismic performance evaluation of school buildings constructed in accordance with standard design announced by the ordinance of the ministry of construction in 1980s. Seismic performance evaluation was based on FEMA 356 using response spectrum as elastic analysis and conducted to pushover analysis with nonlinear static analysis. The maximum displacement ratio between floors in 4th and 3rd floors of the existing school buildings was less than 1.0%, which was functioning level in FEMA 356. However, because plastic hinge occurs somewhat in structural members according to the results of pushover analysis, partial reinforcement will be required. X-direction of the maximum lateral displacement of reinforced concrete shear walls than X-type steel braces was 45% and 32% in 4th and 3rd floors of school buildings, and Y-direction was 18% and 17%, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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