Asgarian, Behrouz;Shokrgozar, Hamed Rahman;Shahcheraghi, Davoud;Ghasemzadeh, Hasan
Coupled systems mechanics
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v.1
no.4
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pp.381-395
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2012
Dynamic response of Pile Supported Structures is highly depended on Soil Pile Structure Interaction. In this paper, by comparison of experimental and numerical dynamic responses of a prototype jacket offshore platform for both hinge based and pile supported boundary conditions, effect of soil-pile-structure interaction on dynamic characteristics of this platform is studied. Jacket and deck of a prototype platform is installed on a hinge-based case first and then platform is installed on eight skirt piles embedded on continuum monolayer sand. Dynamic characteristics of platform in term of natural frequencies, mode shapes and modal damping are compared for both cases. Effects of adding and removing vertical bracing members in top bay of jacket on dynamic characteristics of platform for both boundary conditions are also studied. Numerical simulation of responses for the studied platform is also performed for both mentioned cases using capability of ABAQUS and SACS software. The 3D model using ABAQUS software is created using solid elements for soil and beam elements for jacket, deck and pile members. Mohr-Coulomb failure criterion and pile-soil interface element are used for considering nonlinear pile soil structure interaction. Simplified modeling of soil-pile-structure interaction effect is also studied using SACS software. It is observed that dynamic characteristics of the system changes significantly due to soil-pile-structure interaction. Meanwhile, both of complex and simplified (ABAQUS and SACS, respectively) models can predict this effect accurately for such platforms subjected to dynamic loading in small range of deformation.
Fenollosa, Ernesto;Gil, Enrique;Cabrera, Ivan;Vercher, Jose
Steel and Composite Structures
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v.19
no.4
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pp.861-876
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2015
Composite sections design consists on checking that the point defined by axial load and bending moment keeps included within the surface enclosed by the section interaction curve. Eurocode 4 suggests a method for tracing this diagram based on the plastic stress distribution method. However curves obtained according to this criterion overvalue concrete encased sections bearing capacity, especially when axial force comes with high bending moment values, so a correction factor is required. This article proposes a method for tracing this diagram based on the strain compatibility method. When stresses on the section are integrated by considering the Navier hypothesis, the use of the materials nonlinear constitutive equations provides curves much more adjusted to reality. This process requires the use of rather complex software which might reveal as too complex for practitioners. Preserving the same criteria of an elastic-plastic stress distribution, this article presents alternative expressions to obtain the failure internal forces in five significant points of the interaction diagram having considered five different positions of the neutral axis. These expressions are simply enough for their practical application. Concordance of curves traced strictly relying on these five points with those obtained by computer assisted stress integration considering the strain compatibility method and even with Eurocode 4 weighted curves will be presented for three different cross-sections and two different concrete strengths, revealing very good results.
The progressive collapse phenomenon is generally regarded as dynamic. Due to the impracticality of nonlinear dynamic computations for practitioners, an interest arises for the development of equivalent static pushover procedures. The present paper proposes a methodology to identify such a procedure for sudden column removals, using energetic evaluations to determine the pushover loads to apply. In a dynamic context, equality between the cumulated external and internal works indicates a vanishing kinetic energy. If such a state is reached, the structure is sometimes assumed able to withstand the column removal. Approximations of these works can be estimated using a static computation, leading to an estimate of the displacements at the zero kinetic energy configuration. In comparison with other available procedures based on such criteria, the present contribution identifies loading patterns to associate with the zero-kinetic energy criterion to avoid a single-degree-of-freedom idealisation. A parametric study over a family of regular steel structures of varying sizes uses non-linear dynamic computations to assess the proposed pushover loading pattern for the cases of central and lateral ground floor column failure. The identified quasi-static loading schemes are shown to allow detecting nearly all dynamically detected plastic hinges, so that the various beams are provided with sufficient resistance during the design process. A proper accuracy is obtained for the plastic rotations of the most plastified hinges almost independently of the design parameters (loads, geometry, robustness), indicating that the methodology could be extended to provide estimates of the required ductility for the beams, columns, and beam-column connections.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.6
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pp.2804-2811
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2012
In this study, It is developed a retrofitting procedure of RC column with rectangular section to archive the target displacement at failure. Nonlinear behavior of the column is considered as the equivalent linear system. First, target displacement is determined, and then elastic displacement spectrum is constructed to estimate the equivalent natural vibration period of the SDOF system. After natural vibration period is determined, required strength is calculated using secant stiffness based on the mass of system. In accordance with, obtained force-displacement relationship through non-linear fiber based section analysis, retrofit design was carried out to meet required strength. As a result, retrofitted RC column can confirm that the improved seismic performance. It is observed that the proposed design procedure can be applicable to seismic retrofitting design of columns.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.2
no.4
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pp.35-43
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2011
This study examined the structural behaviors of foam insulated concrete sandwich panels subjected to uniform pressure. Finite element models were used to simulate the detailed shear resistance of connectors and the nonlinear behaviors of concrete, foam and rebar components. The models were then validated using data from static tests performed at the University of Missouri. Both composite and non-composite action had a significant effect on the response of the foam insulated concrete sandwich panels, indicating that the simulated shear tie resistance should indeed be incorporated in numerical analyses. The modeling approach used here conveniently simulated the structural behaviors during all loading stages (elastic, yielding, ultimate and post-failure) and was compatible with the American Concrete Institute (ACI) Code and existing design practices. The results of this study will therefore provide useful guidelines for the analysis and design of foam insulated sandwich panels under both static and dynamic loadings.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.3
no.3
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pp.75-86
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1999
An analysis model is developed to evaluate the dynamic responses of a bridge system under seismic excitations, in which pounding actions between girders are considered in addition to other phenomena such as nonlinear pier motion, rotational and translational motions of foundations. The model also considers the abutment and restrainers connecting adjacent girders to prevent the unseating failures. Using the developed model, the longitudinal dynamic behaviors of a bridge system are examined for various peak ground accelerations, and the effects of the applied restrainers are investigated. It is found that the restrainers reduce the relative displacement with the shorter clearance length as well as the higher stiffness of the restrainers for moderate excitations. However, in the region with strong excitations the restrainers may yield due to the large relative displacement. Therefore, the extension of support length in addition to restrainers may need to prevent the unseating failure more effectively.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.2
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pp.227-234
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2010
To investigate the flexural behavior of RC beams strengthened with carbon fiber sheets, 1 control beam and 8 strengthened beams(4 NU-beams without U-shaped band and 4 U-beams with U-shaped band) are tested. The variables of experiment are composed of the number of carbon fiber sheets and the existence of U-shaped band, etc. The experimental results showed that the strengthening system with U-shaped band controls the premature debonding and provides a more ductile failure mode than the strengthening system without U-shaped band. It can be found from the load-deflection curves that as the number of fiber sheets is increased, the maximum strength and the flexural rigidity is increased. The experimental results are compared with the analytical results of nonlinear flexural behaviors for strengthened RC beam. The proposed analytical method for strengthened beams is proved to be accurate by an experimental investigation of load-deflection curve, yield load, maximum load, and flexural rigidities in the pre- and post-yielding stages.
The ultimate behavior of a reinforced concrete hyperbolic paraboloid saddle shell under uniformly distributed vertical load is investigated using an inelastic, large displacement finite-element program originally developed at North Carolina State University. Unlike with the author's previous study which shows that the saddle shell possesses a tremendous capacity to redistribute the stresses, introducing tension stiffening in the model the cracks developed are no longer through cracks and formed as primarily bending cracks. Even though with small tension stiffening effect, the behavior of the shell is changed markedly from the one without tension stiffening effect. The load-deflection curves are straight and the slope of the curves is quite steep and remains unchanged with varying the tension stiffening parameters. The failure of the shell took place quite suddenly in a cantilever mode initiated by a formation of yield lines in a direction parallel to the support-to-support diagonal. The higher the tension stiffening parameters the higher is the ultimate load. The present study shows that the ultimate behavior of the shell primarily depends on the concrete tensile characteristics, such as tensile strength (before cracking) and the effective tension stiffening (after cracking). As the concrete characteristics would vary over the life of the shell, a degree of uncertainty is involved in deciding a specified ultimate strength of the saddle shell studied. By the present study, however, the overload factors based on ACI 318-95 are larger than unity for all the cases studied except that the tension stiffening parameter is weak by 3 with and without the large displacement effect, which shows that the Lin-Scordelis saddle shell studied here is at least safe.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.12
no.4
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pp.11-17
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2008
This study evaluates the seismic performance of post-tensioned flat plate structures with or without slab bottom reinforcement. For this purpose, 3 and 9 story frames were designed only considering gravity loads. This study conducts a nonlinear static pushover analysis. This study was an analytical model that is able to represent punching shear failure and fracture mechanism. The analytical results showed that the seismic performance of a post-tension flat plate is strongly influenced by the existence of slab bottom reinforcement through column. By placing slab bottom reinforcement in a PT flat plate frame, lateral strength and max drift capacity are significantly increased.
Han, Sang Whan;Ha, Sung Jin;Moon, Ki Hoon;Shin, Myoungsu
Earthquakes and Structures
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v.7
no.4
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pp.587-607
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2014
Progressive collapse, which is referred to as the collapse of the entire building under local damages, is a common failure mode happened by earthquakes. The collapse process highly depends on the whole structural system. Since, asymmetry of the building plan leads to the local damage concentration; it may intensify the progressive collapse mechanism of asymmetric buildings. In this research the progressive collapse of regular and irregular 6-story RC ordinary moment resisting frame buildings are studied in the presence of the earthquake loads. Collapse process and collapse propagation are investigated using nonlinear time history analyses (NLTHA) in buildings with 5%, 15% and 25% mass asymmetry with respect to the number of collapsed hinges and story drifts criteria. Results show that increasing the value of mass eccentricity makes the asymmetric buildings become unstable earlier and in the early stages with lower number of the collapsed hinges. So, with increasing the mass eccentricity in building, instability and collapse of the entire building occurs earlier, with lower potential of the progressive collapse. It is also demonstrated that with increasing the mass asymmetry the decreasing trend of the number of collapsed beam and column hinges is approximately similar to the decreasing trend in the average story drifts of the mass centers and stiff edges. So, as an alternative to a much difficult-to-calculate local response parameter of the number of collapsed hinges, the story drift, as a global response parameter, measures the potential of progressive collapse more easily.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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