Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.2
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pp.37-47
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2010
In order to attain enhanced seismic performance of RC bridges, premature shear failure prior to the achievement of target ductilities of the piers should be prevented. For this purpose, a reliable shear strength evaluation is required. The shear strength of an RC column subjected to a lateral force decreases with an increase in ductility. Many empirical equations for the shear strength have been proposed by many researchers. However, there are many discrepancies in the initial shear strength in the low ductility range, and in the decrease rate according to the ductility. In this study, a new empirical equation of shear strength considering the displacement ductility effect has been proposed, in which the initial shear strength equation proposed by the authors was revised on the basis of the investigation of many other researchers' test results. The resulting improvement in accuracy is confirmed by comparison with other empirical equations.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.12
no.5
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pp.47-56
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2008
This study was performed to evaluate the effect of Response modification factors (R-factor) in 3-, 9- and 20- story steel Moment Resisting Frame (MRF) buildings. Each structure was designed using a R-factor of 8, as tabulated in the 2000 International Building Code provision (IBC 2000) and Korea Building Code (KBC) 2008. In order to evaluate the maximum and minimum performance expected for such structures, an upper bound and lower bound design were adopted for each model. Next, each analytical model was designed using different R-factors (8, 9, 10, 11, 12) and four different structural periods with the original fundamental period. For a detailed case study, a total of 150 analytical models were subjected to 20 ground motions representing a hazard level with a 2% probability of being exceeded in 50 years. In order to evaluate the performance of the structures, static push-over and non-linear time history analysis (NTHA) were performed, and displacement ductility demand was investigated to consider the ductility capacity of the structures. The results show that the dynamic behaviors for the 3- and 9-story buildings are relatively stable and conservative, while the 20-story buildings show a large displacement ductility demand due to dynamic instability factors. (e.g. P-delta effect and high mode effect)
In this study, an unbraced five-story steel-framed structure was designed in accordance with KBC2005 to understand the features of structural behavior for the arrangement of semi-rigid connections. An inelastic time history analysis of structural models was performed, wherein all the connections were idealized as fully rigid and semi-rigid. Additionally, horizontal and vertical arrangements of semi-rigid connections were used for the models. A fiber model was utilized for the moment-curvature relationship of a steel beam and a column, a three-parameter power model for the moment-rotation angle of the semi-rigid connection, and a three-parameter model for the hysteretic behavior of a steel beam, column, and connection. The base-shear force, top displacement, story drift, required ductility for the connection, maximum bending moment of the column, beam, and connection, and distribution of the plastic hinge were investigated using four earthquake excitations with peak ground acceleration for a mean return period of 2,400 years and for the maximum base-shear force in the pushover analysis of a 5% story drift. The maximum base-shear force and story drift decreased with the outer vertical distribution of the semi-rigid connection, and the required ductility for the connection decreased with the higher horizontal distribution of the semi-rigid connection. The location of the maximum story drift differed in the pushover analysis and the time history analysis, and the magnitude was overestimated in the pushover analysis. The outer vertical distribution of the semi-rigid connection was recommended for the base-shear force, story drift, and required ductility for the connection.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.4
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pp.63-69
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2003
In this study seismic design procedure for buckling-restrained braced frame systems was proposed using hysteretic energy spectrum and accumulated ductility spectrum constructed from single degree of freedom systems. The hysteretic energy spectra and accumulated ductility spectra corresponding to target ductility ratio were constructed first. The cross-sectional area of braces required to meet a given target displacement was obtained by equating the hysteretic energy demand to the accumulated plastic energy dissipated by braces. Twenty earthquake records were utilized to construct the spectra and to verify the validity of the design procedure. According to analysis results of three- and eight-story buckling-restrained braced frame structures designed using the proposed method, the mean values for the top story displacement correspond well with the given performance target displacements. Also, the inter-story drifts turned out to be relatively uniform over the structure height, which is desirable because uniform inter-story drifts indicate uniform damage distribution. Therefore if was concluded that the proposed energy-based method could be a reliable alternative to conventional strength-based design procedure for structures with buckling-restrained braces.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.3
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pp.65-72
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2011
Extensive computer simulations to account for the randomness in the process of seismic demand estimation have been a serious obstacle to the adoption of probabilistic performance assessments for the decision of applying seismic intervention schemes. In this study, a method for rapid fragility assessments based on a response database and the fragility contour method are presented. By the comparison of response contours in different formats, it is shown that representing maximum responses in ductility demand is better for the investigation of the effect of structural parameter changes on seismic demands than representations in absolute values. The presented fragility contour enables designers to practically investigate the probabilistic performance level of every possible retrofit option in a convenient manner using visualized data sets. This example demonstrates the extreme efficiency of the proposed approach in performing fragility assessments and successful application to the seismic retrofit strategies based on limit state probabilities.
Even though Korean peninsula is located in regions of moderate seismic risks, current seismic design provisions of the roadway bridge design code have adopted the AASHTO code which is based on the requirements for high seismic regions. The objective of this research is to investigate the seismic performance of circular reinforced concrete (RC) bridge piers with limited ductility, which may be desirable in low or moderate seismic regions, such as in Korea. Four test specimens were designed and constructed. The reference specimen was designed with longitudinal steel ratio as 1.01% and the confinement reinforcement ratio as 0.13% without considering earthquake, and three other test specimens were designed in accordance with a limited-ductility concept as 0.3% for the confinement steel ratio. This confinement ratio is 0.32 times of minimum lateral reinforcement specified in current seismic design provisions, and 2.3 times of lateral reinforcement required in nonseismic design provisions. The pseudo-dynamic test was carried out to evaluate the seismic performance of full-scale specimens in size of 1.2m diameter and 4.8m height. Judging from the experiment, the reference specimen was not satisfactory for the demand displacement ductility ${\mu}$=5.0, but three limited-ductility specimens appeared to have the displacement ductility of more than 5.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.3
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pp.87-93
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2002
A procedure for figuring out proper amount of additional viscous damping required to keep the inelastic deformation of a plan-wise asymmetric structure within a given target performance point was developed. To this end the behavior of an asymmetric nonlinear structure after yielding is investigated. Then a formula for the required amount of equivalent damping was derived based on the ductility demand of the structure. The procedure was applied to a five-story asymmetric structure subjected to an earthquake load. According to the comparison with the results from the dynamic time-history analysis, the structure with viscous dampers installed in accordance with the proposed procedure showed satisfactory seismic performance in both the stiff and the flexible edges.
Recently, new experimental criteria for reinforced concrete frame structures in high seismic regions have been reported in United States. The objective of the criteria is to get more reliable test data which are valid to compare with other test data done by different researchers. The criteria precribe test method of specimens, analysis method of test data, and limiting values needed to specimens like drift angle, energey dissipation ratio, stiffness, and strength. These criteria might be usefel to get objective conclusion. Shear wall structures, which belong to one of earthquake resisting systems, also need this kind of criteria. But, the general response of shear wall structures is a little bit different from that of frame structures since shear wall restrains the horizontal displacement caused by horizontal force and increases the stiffness and strength. The objective of this paper is to propose a criterion for limiting drift and energy dissipation ratio of shear walls based on structural testing. These are the most important values for presenting the capacity of shear walls. Limiting drift and energy dissipation ratios were examined for tests on shear walls having ductile type failures. Test data were analyzed and compared to the results for a suggested acceptance criteria that involve a limiting drift that is a function of aspect ratio and a limiting energy dissipation ratio that is a function of displacement ductility and damping.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.2
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pp.71-82
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2013
Eight small scale circular reinforced concrete columns (4.5 aspect ratio) were tested under cyclic lateral load with constant axial load. The selected test variables are longitudinal steel ratio (2.017%, 3.161%), transverse steel ratio, and axial load ratio (0, 0.07, 0.15). Volumetric ratio of spirals of all the columns is 0.335~0.894% in the plastic hinge region. It corresponds to 39.7~122.3% of the minimum requirement of confining steel by Korean Bridge Design Specifications, which represent existing columns not designed by the current seismic design specifications or designed by seismic concept. The final objectives of this study are to provide quantitative reference data and tendency for performance or damage assessment based on the performance levels such as cracking, yielding, steel fracture, etc. In this paper, describes mainly failure behavior, strength degradation behaviour, displacement ductility of circular reinforced concrete bridge columns with respect to test variables.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.11
no.5
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pp.71-81
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2007
For the design of composite bridge piers, detail requirements for the reinforcements is not clear to satisfy the required seismic performance. Composite bridge piers were suggested to reduce the sectional dimensions and to enhance the ductility of the columns under earthquake loadings. In this paper, five specimens of concrete encased composite columns of 400mm diameter with single core steel were fabricated to investigate the seismic performance of the composite columns. Shaking table tests and a Pseudo-Dynamic test were carried out and structural behavior of small-scaled models considering near-fault motions was evaluated. Test parameters were the pace of the transverse reinforcement, lap splice of longitudinal reinforcement and encased steel member sections. The displacement ductility from shaking table tests was lower than that from the pseudo-dynamic test. Limited ductile design and 50% lap splice of longitudinal reinforcement reduced the displacement ductility. Steel ratio showed significant effect on the ultimate strength. Lap splice and low transverse reinforcements reduced the displacement capacity. The energy dissipation capacity of composite columns did not show significant difference according to details.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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