Steel Plate Shear Walls (SPSWs) have been accepted widely as an effective lateral load resisting system. For seismic performance evaluation of a multi-story building with SPSWs, detailed finite element models or a strip model can be used to represent the SPSW components. However, such models often require significant effort for tall or medium height buildings. In order to simplify the analysis process, discrete elements for the framing members can be used. This paper presents development of a simplified equivalent braced model to study the behavior of the SPSWs. The proposed model is expected to facilitate a simplification to the structural modeling of large buildings with SPSWs in order to evaluate the seismic performance using regular structural analysis tools. It is observed that the proposed model can capture the global behavior of the structures quite accurately and potentially aid in the performance-based seismic design of SPSW buildings.
The seismic behavior of PRC coupling beam-hybrid coupled shear wall system is analyzed by using the finite element software ABAQUS. The stress distribution of steel plate, reinforcing bar in coupling beam, reinforcing bar in slab and concrete is investigated. Meanwhile, the plastic hinges developing law of this hybrid coupled shear wall system is also studied. Further, the effect of coupling ratio, section dimensions of coupling beam, aspect ratio of single shear wall, total height of structure and the role of slab on the seismic behavior of the new structural system. A fitting formula of plate characteristic values for PRC coupling beams based on different displacement requirements is proposed through the experimental date regression analysis of PRC coupling beams at home and abroad. The seismic behavior control method for PRC coupling beam-hybrid coupled shear wall system is proposed based on the continuous connection method and through controlling the coupling ratio, the roof displacement, story drift angle of hybrid coupled shear wall system, displacement ductility of coupling beam.
Significant structural damages due to earthquakes reveal the importance of seismic design provisions. This paper presents a comparison between the seismic design provisions of Albania, Croatia, Iran, and Turkey for the design of mid-rise reinforced-concrete (RC) frames. Information on the historical development of the considered provisions are given. The code provisions are compared, illustrating the main differences in the minimum requirements for column and beam detailing and analysis for mid-rise RC frames. 4-story, 5-story, and 6-story buildings are designed according to each design code, and their performance is evaluated comparatively by using a displacement-based adaptive pushover procedure and eigenvalue analysis. It is observed that recent Turkish code has the highest and Albanian code has the lowest level of requirements in terms of member size and reinforcement detailing. The considered models indicate 15%, 20% and 50%, lower period values than the Croatia, Iran and Albania buildings, respectively. Additionally, building models per Croatia, Iran and Albania codes have 30%, 35% and 65% less base shear capacity when compared to Turkish building codes. Building models per Croatia and Iran codes indicate similar properties both in terms of strength and stiffness.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2002.03a
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pp.349-356
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2002
There has been an increasing trend toward the use of pushover analysis as a tool for evaluating the seismic resistant and safety of a building structure in the performance based earthquake engineering field. The ATC-40 document proposed a nonlinear static procedure based on the Capacity Spectrum Method to determine earthquake-induced demand given the structure pushover curve, which a curve representing base shear versus roof displacement. However, the procedure is conceptually simple, iterative and time consuming method and may sometimes lead to no solution or multiple solutions. A new improved method of seismic performance evaluation for moment frame building, which take into account the previously mentioned deficiencies of currently used elastic design procedures, is presented in this paper. The results of nonlinear static and nonlinear time history analysis of an example high-rise steel moment frame designed by the proposed method are presented and discussed.
Supplemental passive dampers are widely employed to improve the structural performance of buildings under seismic excitations. Nevertheless, the added damping could be counter-productive if the axial forces induced by the damper reaction forces are not routed properly in the columns. A few researchers engaged to optimize the width-wise damper arrangement to improve the delivered path of the axial column forces. However, most of these studies are limited under the design-based seismic level and few of them has evaluated the collapse performance of buildings under strong earthquakes. In this paper, the strategic width-wise placement method of viscous dampers is explored regarding the building performance under collapse state. Two realistic steel buildings with different storeys are modelled and compared to explore higher mode effects. Each building is designed with four different damper arrangement scenarios based on a classic damper distribution method. Both a far-fault and a near-fault seismic environment are considered for the buildings. Incremental Dynamic Analysis (IDA) is performed to evaluate the probability of collapse and the plastic mechanism of the retrofitted steel buildings.
Kim, Kyeong-Min;Lee, Su-Young;Kim, Geon-Woo;Kwon, MinHo;Kim, JinSup
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.3
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pp.48-56
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2021
Due to the recent earthquake that has occurred worldwide, interest in seismic reinforcement of structures is increasing. In order to improve the seismic performance of the structure, the seismic reinforcement of the column should be made. Various seismic retrofit methods are being developed to improve the seismic performance of columns. In this study, in order to improve the seismic performance of RC columns, an numerical study was conducted to evaluate the seismic performance of the columns by applying a surface constrained pressure. For the numerical study, the experimental study on the column was used, and the failure shape and behavior characteristics of the experimental results and the numerical results were compared. As a result of the numerical study, the ductile behavior of the RC columns occurred according to the strength of the surface constraining stress. In addition, ductile behavior occurred almost constant above a certain surface constrained pressure. Compared with the numerical results and the experimental results, he reinforcing effect of the used seismic reinforcement of the column in experimental study was compared with the value of the surface constrained pressure for the RC column, and the seismic reinforcing effect was examined as the surface constrained pressure value for the RC column. In conclusion, in this work, surface constrained stress and constrained strength for ductile behavior of RC columns are derived. Based on the results derived, it is believed that it can be used as basic data on the review of seismic design methods and seismic performance complementary effects using ductile behavior induction of RC columns.
Control algorithms are the most important aspects in successful control of structures against earthquakes. In recent years, intelligent control methods rather than classical control methods have been more considered by researchers, due to some specific capabilities such as handling nonlinear and complex systems, adaptability, and robustness to errors and uncertainties. However, due to lack of learning ability of fuzzy controller, it is used in combination with a genetic algorithm, which in turn suffers from some problems like premature convergence around an incorrect target. Therefore in this research, the introduction and design of the Fuzzy Cooperative Coevolution (Fuzzy CoCo) controller and Adaptive Neural-Fuzzy Inference System (ANFIS) have been innovatively presented for semi-active seismic control. In this research, in order to improve the seismic behavior of structures, a semi-active control of building using Magneto Rheological (MR) damper is proposed to determine input voltage of Magneto Rheological (MR) dampers using ANFIS and Fuzzy CoCo. Genetic Algorithm (GA) is used to optimize the performance of controllers. In this paper, the design of controllers is based on the reduction of the Park-Ang damage index. In order to assess the effectiveness of the designed control system, its function is numerically studied on a 9-story benchmark building, and is compared to those of a Wavelet Neural Network (WNN), fuzzy logic controller optimized by genetic algorithm (GAFLC), Linear Quadratic Gaussian (LQG) and Clipped Optimal Control (COC) systems in terms of seismic performance. The results showed desirable performance of the ANFIS and Fuzzy CoCo controllers in considerably reducing the structure responses under different earthquakes; for instance ANFIS and Fuzzy CoCo controllers showed respectively 38 and 46% reductions in peak inter-story drift ($J_1$) compared to the LQG controller; 30 and 39% reductions in $J_1$ compared to the COC controller and 3 and 16% reductions in $J_1$ compared to the GAFLC controller. When compared to other controllers, one can conclude that Fuzzy CoCo controller performs better.
The seismic analysis of structures without applying the effects of soil can undermine functional objectives of structure so that it can affect all the desired purposes at the design and control stages of the structure. In this research, employing OpenSees and MATLAB software simultaneously and developing a definite three-dimensional finite element model of a high-rise concrete structure, designed using performance-based plastic design approach, the performance of Tuned Mass Damper (TMD) and Active Mass Damper (AMD) is both examined and compared. Moreover some less noted aspects such as nonlinear interaction of soil and structure, uplift, nonlinear behavior of structure and structural torsion have received more attention. For this purpose, the analysis of time history on the structural model has been performed under 22 far-field accelerogram records. Examining a full range of all structural seismic responses, including lateral displacement, acceleration, inter-story drift, lost plastic energy, number of plastic hinges, story shear force and uplift. The results indicate that TMD performs better than AMD except for lateral displacement and inter-story drift to control other structural responses. Because on the one hand, nonlinear structural parameters and soil-structure interaction have been added and on the other hand, the restriction on the control force applied that leads up to saturation phenomenon in the active control system affect the performance of AMD. Moreover, the control force applied by structural control system has created undesirable acceleration and shear force in the structure.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.21
no.6
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pp.265-275
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2017
In order to improve the seismic performance of structures, friction pendulum system (FPS) is the most commonly used seismic isolation device in addition to lead rubber bearing (LRB) in high seismicity area. In a nuclear power plant (NPP) with a large self weight, it is necessary to install a large number of seismic isolation devices, and the position of the center of rigidity varies depending on the arrangement of the seismic isolation devices. Due to the increase in the eccentricity, which is the difference between the center of gravity of the nuclear structure and the center of stiffness of the seismic isolators, an excessive seismic response may occur which could not be considered at the design stage. Three different types of eccentricity models (CASE 1, CASE 2, and CASE 3) were used for seismic response evaluation of seismically isolated NPP due to the increase of eccentricity (0%, 5%, 10%, 15%). The analytical model of the seismic isolation system was compared using the equivalent linear model and the bilinear model. From the results of the seismic response of the seismically isolated NPP with increasing eccentricity, it can be observed that the effect of eccentricity on the seismic response for the equivalent linear model is larger than that for the bilinear model.
Rocking motion have been used for achieving the 'resilient buildings' against earthquakes in recent studies. Low-rise buildings, unlike the tall ones, because of their small aspect ratio tend to slide rather than move in rocking mode. However, since rocking is more effective in seismic response reduction than sliding, it is desired to create rocking motion in low-rise buildings too. One way for this purpose is making the building's structure rock on its internal bay(s) by reducing the number of bays at the lower part of the building's skeleton, giving it a mushroom form. In this study 'mushroom skeleton' has been used for creating multi-story rocking regular steel buildings with square plan to rock on its one-by-one bay central lowest story. To show if this idea is effective, a set of mushroom buildings have been considered, and their seismic responses have been compared with those of their conventional counterparts, designed based on a conventional code. Also, a set of similar buildings with skeleton stronger than code requirement, to have immediate occupancy (IO) performance level, have been considered for comparison. Seismic responses, obtained by nonlinear time history analyses, using scaled three-dimensional accelerograms of selected earthquakes, show that by using appropriate 'mushroom skeleton' the seismic performance of buildings is upgraded to mostly IO level, while all of the conventional buildings experience collapse prevention (CP) level or beyond. The strong-skeleton buildings mostly present IO performance level as well, however, their base shear and absolute acceleration responses are much higher than the mushroom buildings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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