Response variability of reinforced concrete frame subjected to material property randomness has been evaluated with the aid of the finite element method. The spatial variation of Young's modulus is assumed to be a two-dimensional homogeneous stochastic process. Young's Modulus of concrete material has been investigated based on the uiaxial strength of concrete cylinder. Direct Monte Carlo simulation method is used to investigate the response of reinforced concrete frame due to the variation of Young's modulus with the Neumann expansion method and the pertubation method. The results by three analytic methods are compared with those by deterministic finite element analysis. These stochastic technique may be an efficient tool for evaluating the structural safety and reliability of reinforced concrete structures.
Singh, Balvir;Chidambaram, R. Siva;Sharma, Shruti;Kwatra, Naveen
Structural Engineering and Mechanics
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제64권5호
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pp.557-566
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2017
Fiber reinforced polymer (FRP) sheets are the most efficient structural materials in terms of strength to weight ratio and its application in strengthening and retrofitting of a structure or structural elements are inevitable. The performance enhancement of structural elements without increasing the cross sectional area and flexible nature are the major advantages of FRP in retrofitting/strengthening work. This research article presents a detailed study on the inelastic response of conventional and retrofitted Reinforced Concrete (RC) frames using Carbon Fibre Reinforced Polymers (CFRP) and Glass Fiber Reinforced Polymers (GFRP) subjected to quasi-static loading. The hysteretic behaviour, stiffness degradation, energy dissipation and damage index are the parameters employed to analyse the efficacy of FRP strengthening of brick in-filled RC frames. Repair and retrofitting of brick infilled RC frame shows an improved load carrying and damage tolerance capacity than control frame.
A series of dynamic and static tests were conducted to observe the actual responses of a 1:5 scale 3-story reinforced concrete(RC) frame which was designed only for gravity loads. One of the major objectives of these experiments is to provide the calibration to the available static and dynamic inelastic analysis techniques. In this study, the experimental results were simulated by using a nonlinear analysis program for reinforced concrete frame, IDARC-2D. The evaluation of the degree of the simulation leads to the conclusion that while the global behaviors such as story drifts and shears can be in general simulated with the limited accuracy in the dynamic nonlinear analysis, it is rather easy and simple to get the fairly high level of accuracy in the prediction of global and local behaviors in the static nonlinear analysis by using IDARC-2D.
RC frames built prior to the advent of the philosophy of ductile concrete is one type of existing construction susceptible to damage. Strengthening and stiffening of such frames has been accomplished by infilled frames with cast-in-place, reinforced concrete walls. Placement of CIP shear walls within strategic bays of a structure appears to be a logical and economical method to strengthen a reinforced concrete frame and to stiffen a building in order to reduce architectural and mechanical damage. This study investigates the seismic performance of cast-in place infilled shear wall within existing frames. The object of this study is to clarify the seismic capacity and characteristics in the hysteretic behavior of bare frame, CIP infilled shear wall and CIP infilled wall reinforced diagonal bars.
Genetic Algorithms (GAs) have found the best design for reinforced concrete frames. The design of the optimum beam sections by GAs has been unified. The process of the optimum-design sections has satisfied axial, flexural, shear and torsion necessities based on the designing code. The frames' function has contained the function of both concrete and reinforced steel besides the function of the frames' formwork. The results have revealed that limiting the dimension of frame-beam with the dimension of frame-column have increased the optimum function of the structure, thereby reducing the reanalysis requirement for checking the optimum-designed structures through GAs.
In reality, masonry infill modifies the seismic response of reinforced concrete (r.c.) frame structures by increasing the overall rigidity of structure which results in: increasing of total seismic load value, decreasing of deformations and period of vibration, therefore masonry infill frame structures have larger capacity of absorbing and dissipating seismic energy. The aim of the paper is to explore and assess actual influence of masonry infill on seismic response of r.c. frame structures, to determine whether it's justified to disregard masonry infill influence and to determine appropriate way to consider infill influence by design. This was done by modeling different structures, bare frame structures as well as masonry infill frame structures, while varying masonry infill to r.c. frame stiffness ratio and seismic intensity. Further resistance envelope for those models were created and compared. Different structures analysis have shown that the seismic action on infilled r.c. frame structure is almost always twice as much as seismic action on the same structure with bare r.c. frames, regardless of the seismic intensity. Comparing different models resistance envelopes has shown that, in case of lower stiffness r.c. frame structure, masonry infill (both lower and higher stiffness) increased its lateral load capacity, in average, two times, but in case of higher stiffness r.c. frame structures, influence of masonry infill on lateral load capacity is insignificant. After all, it is to conclude that the optimal structure type depends on its exposure to seismic action and its masonry infill to r.c. frame stiffness ratio.
Experimental programs were accomplished to improve and evaluate the structural performance of test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation of and ductility etc. Test variables are restraining factors of frame, with or without masonry infilled wall, and masonry method Six reinforced concrete rigid frame and masonry infilled wall were tested and constructed in one-third scale size under vertical and cyclic loads simultaneously. Based on the test results, the following conclusions can be made. For masonry infilled wall with restraining factors of frame, maximum horizontal capacities were increased by 1.91~2.24 times in comparision with that of rigid frame. For masonry infilled wall with restraining factors of frame(IFWB-l~3), cumulated energy dissipation capacities wear increased by 1.35~l.60 times in comparision with that of masonry infilled wall(IFB-1) at final stage of testing.
In many parts of the world, reinforced concrete (RC) buildings, designed and built in accordance with older codes, have suffered severe damage or even collapse as a result of recent near-fault earthquakes. This is particularly due to the deficiencies of most of the older (and even some of the recent) codes in dealing with near fault events. In this study, a tested three-storey frame designed for gravity loads only was selected to represent those deficient buildings. Nonlinear time history analyses were performed, followed by damage assessment procedures. The results were compared with experimental observation of the same frame showing a good match. Damage and fragility analyses of the frame subjected to 204 pulse-type motions were then performed using a selected damage model and inter-storey drifts. The results showed that the frame located in near-fault regions is extremely vulnerable to ground motions. The results also showed that the damage model better captures the damage distribution in the frame than inter-storey drifts. The first storey was identified as the most fragile and the inner columns of the first storey suffered most damage as indicated by the damage index. The findings would be helpful in the decision making process prior to the strengthening of buildings in near-fault regions.
Dzolev, Igor M.;Cvetkovska, Meri J.;Ladinovic, Dorde Z.;Radonjanin, Vlastimir S.
Computers and Concrete
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제21권6호
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pp.637-647
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2018
Numerical approach using finite element method has been used to evaluate the behaviour of reinforced concrete frame structure subjected to fire. The structure is previously designed in accordance with Eurocode standards for the design of structures for earthquake resistance, for the ductility class M. Thermal and structural response are obtained using a commercially available software ANSYS. Temperature-dependent nonlinear thermal and mechanical properties are adopted according to Eurocode standards, with the application of constitutive model for the triaxial behaviour of concrete with a smeared crack approach. Discrete modelling of concrete and reinforcement has enabled monitoring of the behaviour at a global, as well as at a local level, providing information on the level of damage occurring during fire. Critical regions in frame structures are identified and assessed, based on temperatures, displacements, variations of internal forces magnitudes and achieved plastic deformations of main reinforcement bars. Parametric analyses are conducted for different fire scenarios and different types of concrete aggregate to determine their effect on global deformations of frame structures. According to analyses results, the three-dimensional finite element model can be used to evaluate the insulation and mechanical resistance criteria of reinforced concrete frame structures subjected to nominal fire curves.
In this dissertation, experimental research was carried out to study the hysteretic behavior of reinforced concrete frame designed by high performance techniques, using carbon fiber plate, diagonal bracing system with or without steel frame. Experimental programs were carried to evaluate the structural performance of such test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility etc. Specimens(RFCP, RFXB, RFXB-F), designed by the improvement of earthquake-resistant performance, were attained more load-carrying load-carrying capacity stable hysteretic behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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