Elwardany, Hytham;Mosa, Beshoy;Khedr, M. Diaa Eldin;Seleemah, Ayman
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.2
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pp.153-166
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2022
Structural pounding due to strong seismic excitations can result in severe damage or even collapse of colliding structures. Many researchers focused on studying the mutual pounding between two adjacent structures while very few researches were concerned with the pounding of a series of structures. This paper aims to study the pounding effect on a series of four buildings having different natural frequencies. The paper also investigates the effect of different arrangements of the four buildings on their pounding response. For this, a mathematical model was constructed using Matlab code where, pounding was modeled using a contact force-based approach. A Non-Linear viscoelastic (Hertzdamp) contact element was used and activated only during the approach period of collision. The mathematical model was validated by comparing its prediction versus experimental results on three adjacent buildings. Then the model was used to study the pounding between four adjacent structures arranged in different sequences according to their natural frequencies. The results revealed that increasing the gap distance generally led to decrease the peak responses of the towers. Such response is somehow different from that predicted earlier by the authors for the case of three adjacent buildings. Moreover, the arrangement of towers has a significant effect on their pounding response. Significant difference between the natural frequencies of adjacent structures increases the pounding forces especially when the more flexible buildings are located at the outer edge of the series. The study points out the need for further researches on buildings in series to gain a better understanding of such complex phenomena.
The last 30 years have seen a rapid growth in the number of supertall buildings across the world, with newly completed buildings continuing to rank among the tallest 100 every year. Chinese projects notably play a pivotal role in these constant updates. It is caused by the interweaving of population and urbanization, economic considerations, and further, a series of accompanying urban problems. This paper focuses on the world's 100 tallest buildings in the last 30 years, and compares this collection of projects across five years via the dimensions of height, distribution, function and structural material. The intention is to discuss and interpret the influence factors and developing trends, some of which have been apparent over a dozen years, while others are just beginning to take shape, thus to provide an opportunity to preview the types of supertall buildings in the future.
In this paper the vulnerability of the confined masonry buildings is evaluated analytically. The proposed approach includes the nonlinear dynamic analysis of the two-story confined masonry buildings with common plan as a reference structure. In this approach the damage level is calculated based on the probability of exceedance of loss vs a specified ground motion in the form of fragility curves. The fragility curves of confined masonry wall buildings are presented in two levels of limit states corresponding to elastic and maximum strength versus PGA based on analytical method. In this regard the randomness of parameters indicating the characteristics of the building structure as well as ground motion is considered as likely uncertainties. In order to develop the analytical fragility curves the proposed analytical models of confined masonry walls in a previous investigation of the authors, are used to specify the damage indices and responses of the structure. In order to obtain damage indices a series of pushover analyses are performed, and to identify the seismic demand a series of nonlinear dynamic analysis are conducted. Finally by considering various mechanical and geometric parameters of masonry walls and numerous accelerograms, the fragility curves with assuming a log normal distribution of data are derived based on capacity and demand of building structures in a probabilistic approach.
Numerous urban seismic vulnerability studies have recognized pounding as one of the main risks due to the restricted separation distance between neighboring structures. The pounding effects on the adjacent buildings could extend from slight non-structural to serious structural damage that could even head to a total collapse of buildings. Therefore, an assessment of the seismic pounding hazard to the adjacent buildings is superficial in future building code calibrations. Thus, this study targets are to draw useful recommendations and set up guidelines for potential pounding damage evaluation for code calibration through a numerical simulation approach for the evaluation of the pounding risks on adjacent buildings. A numerical simulation is formulated to estimate the seismic pounding effects on the seismic response demands of adjacent buildings for different design parameters that include: number of stories, separation distances; alignment configurations, and then compared with nominal model without pounding. Based on the obtained results, it has been concluded that the severity of the pounding effects depends on the dynamic characteristics of the adjacent buildings and the input excitation characteristics, and whether the building is exposed to one or two-sided impacts. Seismic pounding among adjacent buildings produces greater acceleration and shear force response demands at different story levels compared to the no pounding case response demands.
This paper presents a methodology for spatial extrapolation of wind-induced pressure time series from a corner bay to roof locations on a low building away from the corner through the application of proper orthogonal decomposition (POD). The approach is based on the concept that pressure time series in the far field can be approximated as a linear combination of a series of modes and principal coordinates, where the modes are extracted from the full roof pressure field of an aerodynamically similar building and the principal coordinates are calculated from data at the leading corner bay only. The reliability of the extrapolation for uplift time series in nine bays for a cornering wind direction was examined. It is shown that POD can extrapolate reasonably accurately to bays near the leading corner, given the first three modes, but the extrapolation degrades further from the corner bay as the spatial correlations decrease.
Wind-induced mean and dynamic interference effects of tall buildings are studied in detail by a series of wind tunnel tests in this paper. Interference excitations of several types of upwind structures of different sizes in different upwind terrains are considered. Comprehensive interference characteristics are investigated by artificial neural networks and correlation analysis. Mechanism of the wakes vortex-induced resonance is discussed, too. Measured results show significant correlations exist in the distributions of the interference factors of different configurations and upwind terrains and, therefore, a series of relevant regression equations are proposed to simplify the complexity of the multi-parameter wind induced interference effects between two tall buildings.
This study analytically evaluated the seismic performance of wind-designed diagrid tall steel buildings in regions of moderate/low seismicity and strong winds. To this end, diagrid tall steel buildings with varying wind exposure and slenderness ratio (building height-to-width ratio) conditions were designed to satisfy the wind serviceability criteria specified in the Korean Building Code and the National Building Code of Canada. A series of seismic analyses were then performed for earthquakes having 43- and 2475- year return periods utilizing the design guidelines of tall buildings. The analyses demonstrated the good seismic performance of these wind-designed diagrid tall steel buildings, which arises because significant overstrength of the diagrid system occurs in the wind design procedure. Also, analysis showed that the elastic seismic design process of diagrid tall steel buildings might be accepted based on some wind exposures and slenderness ratios.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.34
no.12
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pp.11-20
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2018
The purpose of this study is to investigate the seismic performance of exposed column-base plate strong-axis connections for small-sized steel buildings. Even though the seismic design for small-sized buildings became mandatory since Dec.2017, the arbitrary connection details in steel structure have been applied at the construction site, which is considered to be very insufficient to secure structural safety and stability considering the increased seismic risk. Therefore, a series of experimental test programs had been carried out to develop enhanced connection details in order to ensue the adequate seismic safety of small buildings. The hysteretic behavior of the exposed column-base plate connections commonly used in Korea seem to be very pure poor due to the "Rocking" phenomena between anchor plate and concrete by the residual plastic deformation of anchor bolts. A series of hysteretic tests were conducted to find the solution to overcome the "Rocking" phenomena of the exposed column-base plate connections, finally the stable seismic behavior was obtained by uisng at least 8 anchor bolts with good bonding strength to the protptype specimen.
The across-wind dynamic loads on L-shaped tall buildings with various geometric dimensions were investigated through a series of wind tunnel testing. The lift coefficients, power spectral densities and vertical correlation coefficients of the across-wind loads were analyzed and discussed in details. Taking the side ratio and terrain category as key variables, empirical formulas for estimating the across-wind dynamic loads on L-shaped tall buildings were proposed on the basis of the wind tunnel testing results. Comparisons between the predictions by the empirical formulas and the wind tunnel test results were made to verify the accuracy and applicability of the proposed formulas. Moreover, a simplified procedure to evaluate the across-wind dynamic loads on L-shaped tall buildings was derived from the proposed formulas. This study aims to provide a simple and reliable way for the estimation of across-wind dynamic loads on L-shaped tall buildings.
Journal of the Korean Institute of Educational Facilities
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v.19
no.3
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pp.33-40
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2012
At present, the problem to secure seismic resistance capacity is one of the most important issue in school buildings. However, the range of facilities to consider retrofit or the proper direction of seismic retrofit haven't provided in details. Therefore in this study, a series of school buildings were chosen as established time, and the structure composition and the seismic performance of the school buildings were investigated to get the comprehensive features of seismic resistance capacity in school buildings. At result, it was presented that the member capacities were less than criteria and structure system was showed the brittle behavior at the collapse prevention level at the school buildings before 1990 year. At the school buildings after 1990 year, though it is hard to get general features for various compositions, it was presented that they have problems for seismic performance evaluation in some buildings at life safety level, specially in the direction of X axis. So, considering the introduction process of seismic criteria in Korea, the school buildings before 2005 year should be examined for seismic resistance capacity and the seismic performance should be examined as well as member capacity to resist seismic.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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