Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.19
no.4
s.74
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pp.357-367
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2006
Drift design methods using resizing algorithms have been presented as a practical drift design method since the resizing algorithms proposed easily find drift contribution of each member, called member displacement participation factor, to lateral drift to be designed without calculation of sensitivity coefficient or re-analysis. Weight of material to be redistributed for minimization of the lateral drift is determined according to the member displacement participation factors. However, resizing algorithms based on energy theorem must consider loading conditions because they have different displacement contribution according to different loading conditions. Furthermore, to improve practicality of resizing algorithms, structural member grouping is required in application of resizing algorithms to drift control of high-rise buildings. In this study, three resizing algorithms on considering load condition and structural member grouping are developed and applied to drift design of a 20-story steel-frame shear-wall structure and a 50-story frame shear-wall system with outriggers.
The passive energy dissipation technology has been proven to be reliable and robust for recent practical applications. Various dampers or energy dissipation devices have been widely used in building structures for enhancing their performances during earthquakes, windstorm and other severe loading scenarios. This paper presents a simplified seismic design procedure for retrofitting earthquake-damaged frames with viscous dampers. With the scheme of designing the main frame and the supplemental viscous dampers respectively, the seismic analysis model of damped structure with viscous dampers and braces was studied. The specific analysis process was described and approach to parameter design of energy dissipation components was also proposed. The expected damping forces for damped frame were first obtained based on storey shear forces; and then they were optimized to meet different storey drift requirements. A retrofit project of a RC frame school building damaged in the 2008 Wenchuan earthquake was introduced as a case study. This building was retrofitted by using viscous dampers designed through the simplified design procedure proposed in this paper. Based on the case study, it is concluded that this simplified design procedure can be effectively used to make seismic retrofit design of earthquake-damaged RC frames with viscous dampers, so as to achieve structural performance objectives under different earthquake risk levels.
The objective of this experiment is to observe the elastic and inelastic behaviors of high-rise reinforced concrete frames having non-seismic details. To do this, a building frame designed according to Korean seismic code and detailed in the Korean conventional practice was selected. A 1:12 scale plane frame model was manufactured according to similitude law. A reversed lateral load test and a monotonic pushover test were performed under the displacement control. To simulate the earthquake effects, the lateral force distribution was maintained to be an inverse triangle by using a whiffle tree. From the tests, base shears, crack pattern, local rotations in the ends of critical members and the relations between interstory drift versus story shear are obtained. Based on test results, conclusions are drawn on the implications of the elastic and inelastic behaviors of a high-rise reinforced concrete frame having non-seismic details.
The purpose of this study is to investigate the inelastic behavior and ductility capacity of reinforced concrete frame subjected to cyclic lateral load and to provide result for developing improved seismic design criteria. A computer program named RCAHEST(Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology) for the analysis of reinforced concrete structures was used. Material nonlinearity is taken into account by comprising tensile, compressive and shear models of cracked concrete and a model of reinforcing steel. The smeared crack approach is incorporated. The strength increase of concrete due to the lateral confining reinforcement has been taken into account to model the confined concrete. In boundary plane at which each member with different thickness is connected local discontinuous deformation due to the abrupt change in their stiffness can be taken into account by introducing interface element. The effect of number of load reversals with the same displacement amplitude has been also taken into account to model the reinforcing steel. The proposed numerical method for the inelastic behavior and ductility capacity of reinforced concrete frame subjected to cyclic lateral load is verified by comparison with reliable experimental results.
Biao Liu;Zhengzhong Wang;Bo Zhang;Ningjun Du;Mingxia Gao;Guoliang Bai
Steel and Composite Structures
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v.46
no.2
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pp.221-236
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2023
In order to study the seismic response of the main plant of steel reinforced concrete (SRC) structure of the CAP1400 nuclear power plant under the influence of different high-mode vibration, the 1/7 model structure was manufactured and its dynamic characteristics was tested. Secondly, the finite element model of SRC frame-bent structure was established, the seismic response was analyzed by mode-superposition response spectrum method. Taking the combination result of the 500 vibration modes as the standard, the error of the base reactions, inter-story drift, bending moment and shear of different modes were calculated. Then, based on the results, the influence of high-mode vibration on the seismic response of the SRC frame-bent structure of the main plant was analyzed. The results show that when the 34 vibration modes were intercepted, the mass participation coefficient of the vertical and horizontal vibration mode was above 90%, which can meet the requirements of design code. There is a large error between the seismic response calculated by the 34 and 500 vibration modes, and the error decreases as the number of modes increases. When 60 modes were selected, the error can be reduced to about 1%. The error of the maximum bottom moment of the bottom column appeared in the position of the bent column. Finally, according to the characteristics of the seismic influence coefficient αj of each mode, the mode contribution coefficient γj•Xji was defined to reflect the contribution of each mode to the seismic action.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.28
no.2
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pp.85-92
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2024
This study presents code-compliant seismic details by addressing dry mechanical splices for precast concrete (PC) beam-column connections in the ACI 318-19 code. To this end, critical observations of previous test results on precast beam-column connection specimens with the proposed seismic detail are briefly reported in this study, along with a typical reinforced concrete (RC) monolithic connection. On this basis, nonlinear dynamic models were developed to verify seismic responses of the PC emulative moment-resisting frame systems. As the current design code allows only the emulative design approach, this study aims at identifying the seismic performances of PC moment frame systems depending on their emulative levels, for which two extreme cases were intentionally chosen as the non-emulative (unbonded self-centering with marginal energy dissipation) and fully-emulative connection details. Their corresponding hysteresis models were set by using commercial finite element analysis software. According to the current seismic design provisions, a typical five-story building was designed as a target PC building. Subsequently, nonlinear dynamic time history analyses were performed with seven ground motions to investigate the impact of emulation level or hysteresis models (i.e., energy dissipation performance) on system responses between the emulative and non-emulative PC moment frames. The analytical results showed that both the base shear and story drift ratio were substantially reduced in the emulative system compared to that of the non-emulative one, and it indicates the importance of the code-compliant (i.e., emulative) connection details on the seismic performance of the precast building.
The beam-column assembly in a ductile reinforced concrete (RC) frames subjected to seismic loading are generally controlled by shear and bond mechanisms, both of which exhibit poor hysteretic properties. Hence the response of joints is restricted essentially to the elastic domain. The usual earthquake resistant design philosophy of ductile frame buildings allows the beams to form plastic hinges adjacent to beam-column assembly. Increased strain in these plastic hinge regions affect on joint strain to be increased. Thus bond and shear joint strength are decreased. The research reported in this paper presents the test results of five RC beam-column assembly after developing plastic hinges in beams. Main parameter of the test Joints was the amount of the longitudinal tensile reinforcement of the beams. Test results indicted that the ductile capacity of joints increased as the longitudinal tensile reinforcement of the beams decreased. In addition, both the tensile strain of the longitudinal reinforcement bars in the joint and the ductile ratio of the beam-column assemblages increased due to the yielding of steel bars in the plastic hinge regions.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.4
no.2
s.12
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pp.53-61
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2004
Recently, most of residential-commercial buildings and apartment houses which are being constructed in the downtown area mainly adopt hybrid structural systems to compose various spaces. Especially, column-supported wall system which is one of the hybrid systems includes shear wall and rigid frame structure and these structures are connected by the transfer floor. But this system is very disadvantageous from the viewpoint of structural safety and is difficult to find out the stress distribution at the transfer floor. Therefore, this study analyzes the behavior and stress distribution according to the shear wall layout of transfer girder system subject to vertical and static lateral loads. Also, this study recognizes load paths and stress concentration based on the analysis results nearby the transfer floor and presents guidelines for the effective design of wall and transfer girder.
Nowadays computers can perform symbolic computations in addition to mere number crunching operations for which they were originally designed. Symbolic computation opens up exciting possibilities in Structural Mechanics and engineering. Classical areas have been increasingly neglected due to the advent of computers as well as general purpose finite element software. But now, classical analysis has reemerged as an attractive computer option due to the capabilities of symbolic computation. The repetitive cycles of simultaneous - equation sets required by the finite element technique can be eliminated by solving a single set in symbolic form, thus generating a truly closed-form solution. This consequently saves in data preparation, storage and execution time. The power of Symbolic computation is demonstrated by six examples by applying symbolic computation 1) to solve coupled shear wall 2) to generate beam element matrices 3) to find the natural frequency of a shear frame using transfer matrix method 4) to find the stresses of a plate subjected to in-plane loading using Levy's approach 5) to draw the influence surface for deflection of an isotropic plate simply supported on all sides 6) to get dynamic equilibrium equations from Lagrange equation. This paper also presents yet another computationally efficient and accurate numerical method which is based on the concept of derivative of a function expressed as a weighted linear sum of the function values at all the mesh points. Again this method is applied to solve the problems of 1) coupled shear wall 2) lateral buckling of thin-walled beams due to moment gradient 3) buckling of a column and 4) static and buckling analysis of circular plates of uniform or non-uniform thickness. The numerical results obtained are compared with those available in existing literature in order to verify their accuracy.
This paper presented equations on the stress evaluation of steel frame pier connections that were composed of a box beam and a circular column. The existing equations, which transformed the circular column into an equivalent box column had some problems; they underestimated a shear lag stress as the joint angle decreased, and overestimated a shear stress as the joint angel increased. Therefore, FE analyses were performed with various parameters, such as joint angle(${\alpha}$), span length-width ratio(L/B), and circular column-to-box beam stiffness ratio(${\alpha}$), and new equations on stress evaluation were proposed based on FE analyses. Furthermore, material and geometric nonlinear analyses were performed to estimate ultimate strength and to confirm the validity of the proposed equations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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