Seddighi, Mehdi;Barkhordari, Mohammad A.;Hosseinzadeh, S.A.A.
Steel and Composite Structures
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제33권5호
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pp.729-746
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2019
The nonlinear behavior of single- and multi-story steel plate shear walls (SPSWs) strengthened with three different patterns of fiber reinforced polymer (FRP) laminates (including single-strip, multi-strip and fully FRP-strengthened models) is studied using the finite element analysis. In the research, the effects of orientation, width, thickness and type (glass or carbon) of FRP sheets as well as the system aspect ratio and height are investigated. Results show that, despite an increase in the system strength using FRP sheets, ductility of reinforced SPSWs is decreased due to the delay in the initiation of yielding in the infill wall, while their initial stiffness does not change significantly. The content/type/reinforcement pattern of FRPs does affect the nonlinear behavior characteristics and also the mode and pattern of failure. In the case of multi-strip and fully FRP-strengthened models, the use of FPR sheets almost along the direction of the infill wall tension fields can maximize the effectiveness of reinforcement. In the case of single-strip pattern, the effectiveness of reinforcement is decreased for larger aspect ratios. Moreover, a relatively simplified and approximate theoretical procedure for estimating the strength of SPSWs reinforced with different patterns of FRP laminates is presented and compared with the analytical results.
The main objective of this study was to investigate the seismic behavior of damaged reinforced concrete frames rehabilitated by introducing cast in place reinforced concrete infills. Four bare and five infilled frames were constructed and tested. Each specimen consisted of two (twin) 1/3-scale, one-bay and two-story reinforced concrete frames. Test specimens were tested under reversed-cyclic lateral loading until considerable damage occurred. RC infills were then introduced to the damaged specimens. One bare specimen was infilled without being subjected to any damage. All infilled frames were then tested under reversed-cyclic lateral loading until failure. While some of the test frames were detailed properly according to the current Turkish seismic code, others were built with the common deficiencies observed in existing residential buildings. The variables investigated were the effects of the damage level and deficiencies in the bare frame on the seismic behavior of the infilled frame. The deficiencies in the frame were; low concrete strength, inadequate confinement at member ends, 90 degree hooks in column and beam ties and inadequate length of lapped splices in column longitudinal bars made above the floor levels. Test results revealed that both the lateral strength and lateral stiffness increased significantly with the introduction of reinforced concrete infills even when the frame had the deficiencies mentioned above. The deficiency which affected the behavior of infilled frames most adversely was the presence of lap splices in column longitudinal reinforcement.
This paper presents finite element (FE) based pushover analysis of a reinforced concrete structure with a two-leaf cavity wall (TLCW) to estimate the performance level of this structure. In addition to this, an unreinforced masonry (URM) model was selected for comparison. Simulations and analyses of these structures were performed using the DIANA FE program. The mentioned structures were selected as two storeys and two bays. The dimensions of the structures were scaled 1:1.5 according to the Cauchy Froude similitude law. A shake table experiment was implemented on the reinforced concrete structure with the two-leaf cavity wall (TLCW) at the National Civil Engineering Laboratory (LNEC) in Lisbon, Portugal. The model that simulates URM was not experimentally studied. This structure was modelled in the same manner as the TLCW. The purpose of this virtual model is to compare the respective performances. Two nonlinear analyses were performed and compared with the experimental test results. These analyses were carried out in two phases. The research addresses first the analysis of a structure with only reinforced concrete elements, and secondly the analysis of the same structure with reinforced concrete elements and infill walls. Both researches consider static loading and pushover analysis. The experimental pushover curve was plotted by the envelope of the experimental curve obtained on the basis of the shake table records. Crack patterns, failure modes and performance curves were plotted for both models. Finally, results were evaluated on the basis of the current regulation ASCE/SEI 41-06.
Despite the fact that the fundamental period appears to be one of the most critical parameters for the seismic design of structures according to the modal superposition method, the so far available in the literature proposals for its estimation are often conflicting with each other making their use uncertain. Furthermore, the majority of these proposals do not take into account the presence of infills walls into the structure despite the fact that infill walls increase the stiffness and mass of structure leading to significant changes in the fundamental period numerical value. Toward this end, this paper presents a detailed and indepth analytical investigation on the parameters that affect the fundamental period of reinforce concrete structure. The calculated values of the fundamental period are compared against those obtained from the seismic code and equations proposed by various researchers in the literature. From the analysis of the results it has been found that the number of storeys, the span length, the stiffness of the infill wall panels, the location of the soft storeys and the soil type are crucial parameters that influence the fundamental period of RC buildings.
Band windows are commonly used in reinforced concrete structures for the purpose of ventilation and lighting. These applications shorten the lengths of the columns and, consequently, they are subject to higher shear forces as compared with those of hollow frames. Such short columns may cause some damages during earthquakes. Hence, these effects of short columns should be minimized by choosing the dimensions of the band windows properly in order to prevent serious damages in the structure. This can be achieved by taking into account the parameters that are crucial in causing short column effect. Hence, in this study, the effects of those parameters such as the widths and heights of the band windows, the number of bays and storeys within the frame, and the heights of storeys are examined. The effects of the parameters are analyzed using time history analysis. One of the important results of these analyses, is that, the widths of the band windows should be less than 60% of the clear span between the columns, whereas, their heights should be greater than 35% of the clear storey height in order to decrease the short column effects substantially during the design of the reinforced concrete structures.
An experimental investigation is conducted here to study the effects of applying frictional sliding fuses (FSF) in concrete infilled steel frames. Firstly, the influences of some parameters on the behavior of the sliding fuse are studied: Methods of adjusting the FSF for a certain sliding strength are explained and influences of time duration, welding and corrosion are investigated as well. Based on the results, time duration does not significantly affect the FSF, however influences of welding and corrosion of the constitutive plates are substantial. Then, the results of testing two 1/3 scale single-storey single-bay concrete infilled steel frames having FSF are presented. The specimens were similar, except for different regulations of their fuses, tested by displacement controlled cyclic loading. The results demonstrate that applying FSF improves infill behaviors in both perpendicular directions. The infilled frames with FSF have more appropriate hysteresis cycles, higher ductility, much lower deteriorations in strength and stiffness in comparison with regular ones. Consequently, the infills, provided with FSF, can be regarded as an engineered element, however, special consideration should be taken into the affecting parameters of their fuses.
The effects of infill panels on the response of r.c. frames subjected to seismic action are widely recognized. Numerous experimental investigations were effected and several analytical models were developed on this subject. This work, which is part of a larger project dealing with specific materials and structures commonly used in Italy, discusses experimental tests on masonry and samples of bare and infilled portals. The experimental activity includes tests on elemental materials, and 12 wall samples. Finally, three one-bay one-story reinforced concrete frames, designed according to the outdated Italian technical code D.M. 1996 without seismic details, were tested (bare and infilled) under constant vertical and cyclic lateral load. The first cracks observed on the framed walls occurred at a drift of about 0.3%, reaching its maximum capacity at a drift of 0.5% while retaining its capacity up to a drift of 0.6%. Infill contributed to both the stiffness and strength of the bare reinforced concrete frame at small drifts thus improving overall system behavior. In addition to the experimental activities, previously mentioned, the recalibration of a model proposed by Comberscue (1996) was evaluated. The accuracy of an OpenSees non linear fiber based model of the prototype tested, including a strut element was verified through a comparison with the final experimental results. This work has been partially supported by research grant DPC-ReLUIS 2014.
One of the most popular and commonly used strengthening techniques to protect against earthquakes is to infill the holes in reinforced concrete (RC) frames with fully reinforced concrete infills. In some cases, windows and door openings are left inside infill walls for architectural or functional reasons during the strengthening of reinforced concrete-framed buildings. However, the seismic performance of multistory, multibay, reinforced concrete frames that are strengthened by reinforced concrete wing walls is not well known. The main purpose of this study is to investigate the experimental behavior of vulnerable multistory, multibay, reinforced concrete frames that were strengthened by introducing wing walls under a lateral load. For this purpose, three 2-story, 2-bay, 1/3-scale test specimens were constructed and tested under reversed cyclic lateral loading. The total shear wall (including the column and wing walls) length and the location of the bent beam bars were the main parameters of the experimental study. According to the test results, the addition of wing walls to reinforced concrete frames provided significantly higher ultimate lateral load strength and higher initial stiffness than the bare frames did. While the total shear wall length was increased, the lateral load carrying capacity and stiffness increased significantly.
The corrugated steel plate shear walls have recently been proposed to address the seismic issues associated with simple steel plate shear walls; however, stiffness, strength, and ductility of the corrugated shear walls are significantly affected by varying the corrugation geometry under seismic loading. The present study investigates steel shear walls' models with corrugated or simple infill plates subjected to monotonic and cyclic loads. The performance of the corrugated steel plate is evaluated and then compared to that of the simple steel plates by evaluating the damping ratios and energy dissipation capability. The effect of corrugation profile angle, the existence of an opening, and the corrugation subpanel length are numerically investigated after validation of the finite element modeling methodology. The results demonstrate that incorporating corrugated plates would lead to better seismic damping ratios, specifically in the case of opening existence inside of the infill plate. Specifically, the corrugation angle of $30^{\circ}$ decreases the ultimate strength, while increasing the initial stiffness and ductility. In addition, the subpanel length of 100 mm is found to be able to improve the overall performance of shear wall by providing each subpanel appropriate support for the adjacent subpanel, leading to a sufficient buckling resistance performance.
Various problems regarding the wet floor method such as its complicated process and waste of thermal storage have been raised, but the usage of dry floor recommended for long-life housing has declined due to lack of confidence on the performance of dry floor. The purpose of this study is to secure the credibility of dry floor. Under this purpose, this study considered precedent studies and established directions to secure the performance of long-life housing infill, and thus, 9 performance items (Impact sound, Smoothness, thermal comfort, sensation hardness while walking, falling safety, impact resistance, local compression load, local strength and strain at heating) were drawn. In addition, the experiment was carried out for 5 performances except for legal performance, some dry floor performances and whole spatial performance. As a result, an appropriate result from all performances except was obtained. The performance of dry floor was verified for each item from these results and it is expected to use such results as basic data on dry floor in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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