Slit shear walls an reinforced concrete shear wall structures with purposely built-in vertical slits. If the slits are inserted with visco-elastic damping materials, the shear walls will become viscoelastic sandwich beams. When adequately designed, this kind of structures can be quite effective in resisting earthquake loads. Herein, a simple analysis method is developed for the evaluation of the stochastic responses of visco-elastic slit shear walls. In the proposed method, the stiffness and mass matrices are derived by using Rayleigh-Ritz method, and the responses of the structures are calculated by means of complex modal analysis. Apart from slit shear walls, this analysis method is also applicable to coupled shear walls and cantilevered sandwich beams. Numerical examples are presented and the results clearly show that the seismic responses of shear wall structures can be substantially reduced by incorporating vertical slits into the walls and inserting visco-elastic damping materials into the slits.
Abouzar Jafari;Meysam Beheshti;Amir Ali Shahmansouri;Habib Akbarzadeh Bengar
Steel and Composite Structures
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v.48
no.4
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pp.367-383
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2023
A coupled wall consists of two or more reinforced concrete (RC) shear walls (SWs) connected by RC coupling beams (CBs) or steel CBs (hybrid-coupled walls). To fill the gap in the literature on the plastic hinge length of coupled walls, including coupled and hybrid-coupled shear walls, a parametric study using experimentally validated numerical models was conducted considering the axial stress ratio (ASR) and coupling ratio (CR) as the study variables. A total of sixty numerical models, including both coupled and hybrid-coupled SWs, have been developed by varying the ASR and CR within the ranges of 0.027-0.25 and 0.2-0.5, respectively. A detailed analysis was conducted in order to estimate the ultimate drift, ultimate capacity, curvature profile, yielding height, and plastic hinge length of the models. Compared to hybrid-coupled SWs, coupled SWs possess a relatively higher capacity and curvature. Moreover, increasing the ASR changes the walls' behavior to a column-like member which decreases the walls' ultimate drift, ductility, curvature, and plastic hinge length. Increasing the CR of the coupled SWs increases the walls' capacity and the risk of abrupt shear failure but decreases the walls' ductility, ultimate drift and plastic hinge length. However, CR has a negligible effect on hybrid-coupled walls' ultimate drift and moment, curvature profile, yielding height and plastic hinge length. Lastly, using the obtained results two equations were derived as a function of CR and ASR for calculating the plastic hinge length of coupled and hybrid-coupled SWs.
In high multistory reinforced concrete buildings, coupled shear walls can provide an efficient structural system to resist horizontal force due to wind and seismic effects. Coupled shear walls are usually built over the whole height of the building and re laid out either as a series of walls coupled by beams and/or slabs or a central core structure with openings to accommodate doors, elevators walls, windows and corridors. A number of recent studies have focused on examining the seismic response of concrete, steel, and composite coupling beams. However, since no specific equations are available for computing the bearing strength of steel coupling beam-wall connections, it is necessary to develop such strength equations. There were carried out analytical and experimental studies to develop the strength equations of steel coupling beam-connections. Experiments were conducted to determine the factors influencing the bearing strength of the steel coupling beam-wall connection. The results of the proposed equations were in good agreement with both test results and other test data from the literature. Finally, this paper provides background for design guidelines that include a design model to calculate the bearing strength of steel coupling beam-wall connections.
A Reinforced concrete (RC) shear wall system with coupling beams has been known as one of the most promising structural systems for high-rise buildings. However, significantly large flexural and/or shear stress demands induced in the coupling beams require special reinforcement details to avoid their undesirable brittle failure. In order to solve this problem, one of promising candidates is frictional hysteretic energy dissipating devices (HEDDs) as an alternative to the coupling beams. The introduction of frictional HEDDs into a RC shear wall system increases energy dissipation capacity and maintains the frame action after their yielding. This paper investigates the strength demands (specifically yield strength levels) with a maximum allowable ductility of frictional HEDDs based on comparative non-linear time-history analyses of a prototype RC shear wall system with traditional RC coupling beams and frictional HEDDs. Analysis results show that the RC shear wall systems coupled by frictional HEDDs with more than 50% yield strength of the RC coupling beams present better seismic performance compared to the RC shear wall systems with traditional RC coupling beams. This is due to the increased seismic energy dissipation capacity of the frictional HEDD. Also, it is found from the analysis results that the maximum allowable ductility demand of a frictional HEDD should increase as its yield strength decreases.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.1
s.256
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pp.21-28
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2007
The use of drug-eluting stents has dramatically reduced the incidence of restenosis however, much remains to be teamed about the performance of these stouts. In the present study, we tested the hypothesis that the design of drug-eluting stents influences the efficacy of local drug delivery to the arterial wall and that this effect depends on both arterial geometry and the prevailing flow conditions. We performed computational simulations in which the coupled Navier-Stokes and advection-diffusion equations were solved to determine the flow field and drug concentration in the vicinity of model drug-eluting stouts It is found that the characteristics of flow phenomena can be influenced greatly by the ratio of stent diameter to vessel diameter. The presence of drug-eluting stent may have profound effect on wall shear stresses, recirculation sizes and drug distributions. The results show that recirculation zone is influenced by the imposed flow conditions and stent diameter. In pulsatile flow, the low wall shear stress and high drug concentration occur along the arterial wall during the decelerating flow conditions. These results could provide the guideline for future drug-eluting stent designs toward reducing restenosis by affecting local wall shear stress distributions associated with neointimal hyperplasia.
Recent developments in multi-storey buildings for residential purpose have led to the extensive use of shear walls for the basic structural system. When the coupled shear wall system is used, joined together with cast-in-place concrete or mortar (or grout), the function of the continuous joints is a crucial factor in determining the safety of L.P. Precast concrete shear wall structures, because the function of the continuous joints(Vertical wall to wall joints) is to transfer froces from one element(shear wall panel) to another, and if sufficient strength and ductility is not developed in the continuous joints, the available strength in the adjoining elements may not be fully utilized. In this paper, the influence of the stiffness of vertical joints(wet vertical keyed shear joints) on the behaviour of precast shear walls is theoretically investigated. To define how the stiffness of the vertical joints affect the load carrying capacity of L.P.Precast concrete shear wall structure, the L.P.Precast concrete shear wall structure is analyzed, with the stiffness of the vertical joints varying from $K=0.07kg/mm^3$(50MN/m/m) to $K=1.43kg/mm^3$(1000MN/m/m), by using the continuous connection method. The results of the analysis shows that at the low values of the vertical stiffness, i.e. from $K=0.07kg/mm^3$(50MN/m/m) to $K=0.57kg/mm^3$(400MN/m/m), the resisting bending moment and shearing force of precast shear walls, the resisting shearing force of vertical joints and connecting beams are significantly affected. The detailed results of analysis are represented in the following figures and Tables.
It is widely recognized that the preferred yielding mechanism for a hybrid coupled wall structure is that all coupling beams over the height of the structure yield in shear prior to formation of plastic hinges in structural walls. The objective of the study is to provide feasible approaches that are able to promote the preferred seismic performance of hybrid coupled walls. A new design methodology is suggested for this purpose. The coupling ratio, which represents the contribution of coupling beams to the resistance of system overturning moment, is employed as a fundamental design parameter. A series of nonlinear time history analyses on various representative hybrid coupled walls are carried out to examine the adequacy of the design methodology. While the proposed design method is shown to be able to facilitate the desired yielding mechanism in hybrid coupled walls, it is also able to reduce the adverse effects caused by the current design guidelines on the structural design and performance. Furthermore, the analysis results reveal that the state-of-the-art coupled wall design guidelines could produce a coupled wall structure failing to adequately exhaust the energy dissipation capacity of coupling beams before walls yield.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.11
no.2
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pp.275-284
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2017
A formula to estimate the yield displacement observed in the pushover analysis of coupled wall lateral force-resisting systems is presented. The estimate is based on the results of an analytical study of coupled walls ranging from 8 to 20 stories in height, with varied amounts of reinforcement in the reinforced concrete coupling beams and walls, subjected to first-mode pushover analysis. An example illustrates the application of these estimates to the performance-based seismic design of coupled walls.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05a
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pp.175-178
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2005
The major object of this paper is to propose a nonlinear finite element analysis(FEA) technique of steel coupling beams-wall connections governed panel shear failure using ABAQUS. Detailed finite element models are created by studying the monotonic load response of the designed steel coupling beams-wall connections. The developed models account for the effect of material inelasticity, concrete cracking, panel shear failure and geometric nonlinearity. In order to verify the proposed FEA model, this study attended experiment considered parameters to the steel beam : face bearing plates, and horizontal ties. And the analytical result attended by the proposed FEA model validated through comparisons with the experimental results. Finally, the study estimated the analytical values compared with ASCE Design Guidelines. At this time, the analysis showed good agreement between the theoretical and experimental results.
In this paper, cyclic loading test was performed to evaluate the seismic performance of the steel coupling beam and RC shear wall. The test parameter was reinforcement detail of the shear wall. For the shear wall which was designed in accordance with the current design codes, a premature bearing failure occurred at the face of the wall. On the other hand, the bearing failure of walls was prevented due to the new type of reinforcement details. Test results indicated that the vertical reinforcements were more affected to the shear strength of the coupled shear wall than the horizontal reinforcement. Based on the failure mode, concrete stress distribution above and below flanges of the embedded steel beam was proposed. Assuming proposed concrete stress distribution, load resistance was predicted and it was agree well with test data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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