In this paper the formulation of an efficient frame element applicable for nonlinear analysis of 3D reinforced concrete (RC) frames is outlined. Interaction between axial force and bending moment is considered by using the fibre element approach. Further, section warping, effect of normal and tangential forces on the torsional stiffness of section and second order geometrical nonlinearities are included in the model. The developed computer code is employed for nonlinear static analysis of RC sub-assemblages and a simple approach for extending the formulation to dynamic cases is presented. Dynamic progressive collapse assessment of RC space frames based on the alternate path method is undertaken and dynamic load factor (DLF) is estimated. Further, it is concluded that the torsional behaviour of reinforced concrete elements satisfying minimum standard requirements is not significant for the framed structures studied.
Investigating remained damages from terrible earthquakes, it could be concluded that some events including explosion because of defect and failure in the building mechanical facilities or caused by gas leak, firing, aftershocks, etc., which are occurred during or a few time after the earthquake, will increase the effects of damages. In this paper, by introducing a complete risk analysis which included direct and indirect risks for earthquake (the main shock) and aftershock, the corresponding robustness index was created that called as "robustness index sequential critical events risk-based". One of the main properties of the intended robustness index is using progressive collapse percentage in its evaluation. Then, in a numerical example for a 4-storey moment resisting steel frame structure, a method is presented for obtaining all effective parameters in robustness index evaluation based on the intended risk and at last its results were reported.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.05a
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pp.891-896
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2002
Flat plate is susceptible to punching shear failure at the slab-column connection, which may cause catastrophic structural collapse. To prevent such brittle failure, strength and ductility of the connection should be ensured. However, since it is very difficult to experimentally simulate the actual load and boundary conditions of the flat plate system, it is not easy to obtain reliable information and data regarding to the strength and ductility of the flat plate-column connection. In the present study, numerical studies were performed for interior connections of continuous flat plate. The results were compared with the existing experiments, and the variations of bending moment, shear, torsional moment around the connection were investigated. Based on the findings of the numerical studies, the disadvantages of current design methods were discussed.
In this paper, we present a new finite Timoshenko beam element with a model for ultimate load computation of reinforced concrete frames. The proposed model combines the descriptions of the diffuse plastic failure in the beam-column followed by the creation of plastic hinges due to the failure or collapse of the concrete and or the re-bars. A modified multi-scale analysis is performed in order to identify the parameters for stress-resultant-based macro model, which is used to described the behavior of the Timoshenko beam element. The micro-scale is described by using the multi-fiber elements with embedded strain discontinuities in mode 1, which would typically be triggered by bending failure mode. A special attention is paid to the influence of the axial force on the bending moment - rotation response, especially for the columns behavior computation.
Tehranizadeh, Mohsen;Amirmojahedi, Maryam;Moshref, Amir
Earthquakes and Structures
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v.10
no.6
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pp.1405-1428
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2016
Besides the complex instructions of guidance documents for seismic rehabilitation of existing buildings, some institutions have provided simple criteria in terms of simplified rehabilitations. ASCE 41-06 is one of documents that introduced a simple method for assessment of certain buildings that do not require advanced analytical procedures. Furthermore the New Zealand guideline has presented a simple lateral mechanism analysis that is a hand static analysis for determining the probable collapse mechanism, lateral strength and displacement capacity of the structure. The present study is focused on verifying the results of the simplified methods which is used by NZSEE and ASCE 41-06 in assessment of existing buildings. For this, three different special steel moment and braced frames are assessed under these two guidelines and the accuracy of the results is checked with the results of nonlinear static and dynamic analysis. After comparison of obtained results, suggestions are presented to improve seismic retrofit criteria.
This paper presents a brief overview of the recently developed performance-control method of moment frame design subjected to monotonously increasing lateral loading. The final product of any elastic-plastic analysis is a nonlinear loaddisplacement diagram associated with a progressive failure mechanism, which may or may not be as desirable as expected. Analytically derived failure mechanisms may include such undesirable features as soft story failure, partial failure modes, overcollapse, etc. The problem is compounded if any kind of performance control, e.g., drift optimization, material savings or integrity assessment is also involved. However, there is no reason why the process can not be reversed by first selecting a desirable collapse mechanism, then working backwards to select members that would lead to the desired outcome. This article provides an overview of the newly developed Performance control methodology of design for lateral resisting frameworks with a view towards integrity control and prevention of premature failure due to propagation of plasticity and progressive P-delta effects.
Rezvani, Farshad Hashemi;Jeffers, Ann E.;Asgarian, Behrouz;Ronagh, Hamid Reza
Steel and Composite Structures
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v.25
no.2
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pp.217-229
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2017
The effect of column loss location on the structural response of steel moment resisting frames (MRF) is investigated in this study. A series of nonlinear static and dynamic analyses were performed to determine the resistance of a generic frame to an arbitrary column loss and detect the structural members that are susceptible to failure progression beyond that point. Both force-controlled and deformation-controlled actions based on UFC 4-023-03 and ASCE/SEI 41-06 were implemented to define the acceptance criteria for nine APM cases defined in this study. Results revealed that the structural resistance against an arbitrary column loss in the top story is at least 80% smaller than that of the bottom story. In addition, it was found that the dynamic increase factor (DIF) at the failure point is at most 1.13.
Lu Sui;Hanheng Wu;Menglong Tao;Zhichao Jia;Tianhua Zhou
Steel and Composite Structures
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v.47
no.5
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pp.663-677
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2023
The self-centering energy-dissipating coupled wall panels (SECWs) possess a dual capacity of resiliency and energy dissipation. Used in steel frames, the SECWs can localize the damage of structures and reduce residual drifts. Based on OpenSEES, the nonlinear models were established and validated by experimental results. The seismic design procedure of steel frame with SECW structures (SF-SECW) was proposed in accordance with four-level seismic fortification objectives. Nonlinear time-history response analyses were carried out to validate the reasonability of seismic design procedure for 6-story and 12-story structures. Results show that the inter-story drifts of designed structures are less than drift limits. According to incremental dynamic analyses (IDA), the fragility curves of mentioned-above structure models under different limit states were obtained. The results indicate that designed structures have good seismic performance and meet the seismic fortification objectives.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1996.10a
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pp.453-458
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1996
In reinforced concrete structure, it is very important to secure ductile performance of column because the columns become brittle failure and cause the collapse of an entire structure and the damage of human life. This study is intending to seek the quantity of transverse steels in square reinforced concrete columns which is derived from moment-curvature analysis of cross section about various arrangements of transverse steel and the ratio of axial force and to propose the design method to secure the sufficient ductile behavior subjected to complex loading.
The safety analysis of an earthquake is carried out during the operation of a subsea pipeline and an onshore pipeline. Several cases are proposed for consideration. In the case of a buried pipeline, permanent ground deformation by the earthquake and an increase of internal pressure by the acceleration of the earthquake should be considered. In the case of a subsea pipeline, a bending moment is caused by liquefaction of the backfill material on a trenched seabed, etc., which results in a high bending moment of the buried pipeline. The bending moment causes the collapse of the subsea pipeline or a leak of crude oil or gas, which results in economic loss due to enormous environmental contamination and social economic loss owing to operation functional failure. Thus, in order to prevent economic loss and operation loss, structurally sensitive design with regard to seismic characteristics must be performed in the buried pipeline in advance, and the negative impact on the buried pipeline must be minimized by conducting a thorough analysis on the seabed and backfilling material selection. Moreover, it is proposed to consider the selection of material properties for the buried pipeline. A more economical review is also required for detailed study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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