• 제목/요약/키워드: Frame Stiffness

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Effect of introducing RC infill on seismic performance of damaged RC frames

  • Turk, Ahmet Murat;Ersoy, Ugur;Ozcebe, Guney
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제23권5호
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    • pp.469-486
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    • 2006
  • The main objective of this study was to investigate the seismic behavior of damaged reinforced concrete frames rehabilitated by introducing cast in place reinforced concrete infills. Four bare and five infilled frames were constructed and tested. Each specimen consisted of two (twin) 1/3-scale, one-bay and two-story reinforced concrete frames. Test specimens were tested under reversed-cyclic lateral loading until considerable damage occurred. RC infills were then introduced to the damaged specimens. One bare specimen was infilled without being subjected to any damage. All infilled frames were then tested under reversed-cyclic lateral loading until failure. While some of the test frames were detailed properly according to the current Turkish seismic code, others were built with the common deficiencies observed in existing residential buildings. The variables investigated were the effects of the damage level and deficiencies in the bare frame on the seismic behavior of the infilled frame. The deficiencies in the frame were; low concrete strength, inadequate confinement at member ends, 90 degree hooks in column and beam ties and inadequate length of lapped splices in column longitudinal bars made above the floor levels. Test results revealed that both the lateral strength and lateral stiffness increased significantly with the introduction of reinforced concrete infills even when the frame had the deficiencies mentioned above. The deficiency which affected the behavior of infilled frames most adversely was the presence of lap splices in column longitudinal reinforcement.

Circulatory Force를 받는 평면(平面)뼈대 구조물(構造物)의 동적(動的) 후좌굴(後座屈) 거동(擧動)에 관한 연구(硏究) (A Study on the Dynamic Post-Buckling Behavior of the Plane Frame Structures Subjected to Circulatory Forces)

  • 김문영;장승필
    • 대한토목학회논문집
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    • 제8권2호
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    • pp.13-24
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    • 1988
  • 본(本) 논문(論文)은 평면(平面)뼈대 구조물(構造物)의 동적(動的) 후좌굴(後座屈) 거동(擧動)을 파악(把握)하기 위하여 기하적(幾何的)인 비선형(非線型) 유한요소법(有限要素法)을 제시(提示)한다. 이를 위하여 3차원(次元) 연속체(連續體)에 대한 가상(假想)일의 원리(原理)에 배루누이-오일러 가정을 도입하므로서, 평면(平面)뼈대에 대한 탄성강도(彈性剛度)매트릭스, 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스 그리고 질량(質量)매트릭스들을 유도한다. circulatory force를 받는 경우에는 circulatory discrete joint load와 circulatory distributed load에 대한 load correction stiffness matrix를 유도하므로써 이러한 하중을 받는 구조물(構造物)의 접선강도(接線剛度)매트릭스는 비대칭 행렬임을 보인다. 유도된 비선형(非線型) 운동방정식(運動方程式)의 해(解)는 Newton-Raphson 방법(方法) 및 Newmark 방법(方法)을 사용(便用)하여 구한다.

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유한 요소법을 이용한 어업용 프레임 구조물의 변형 및 강도 해석 (Analysis on Deformation and Stiffness of Frame Structure for Fishery using Finite Element Methods)

  • 김태호;류청로;김대안
    • 수산해양기술연구
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    • 제38권4호
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    • pp.307-316
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    • 2002
  • 2개의 PE 부이가 클램프 및 벨트로 고정되고 그 위에 발판을 지지하기 위한 프레임 등으로 구성된 단위 틀이 외부 재질이 고무 성분인 힌지로연결된 어업용 프레임 구조물의 강도 및 변형을 해석하여 구조적 안정성을 평가하고자 유한 요소법을 이용하여 그것의 구조 해석을 수행하였으며, 해석에서 얻어진 결과는 다음과 같이 요약할 수있다. 1) 고무 힌지로 구성된 어업용 프레임 구조물의 구조적인 안정성을 해석하기 위해서는 힌지 부분을 정확하게 모델링하는 것이 중요하며, 특히 해석 결과는 모델링의 기법에 따라 다르게 나타났다. 2) 고무 힌지의 경우 먼저 재료 시험을 통해 그것의 정확한 불성치를 확보한 후 구조 해석을 수행해야 하며, 단순히 영 계수 E만을 인자로서 해석하는 경우 신뢰성이 있는 결과를 얻을 수 없다는 것을 확인하였다. 3) 초탄성 거동을 하는 고무는 대변형을 하지만 하중과 변형이 선형 관계를 유지하고 있으므로 영 계수 E 등의 물성치를 적절히 사용하면, 힌지를 단순하게 선형 문제로 이상화하여 구조해석을 수행할 수 있을 것으로 사료된다. 4) 동일한 조건에서 파랑 하중에 대한 어업용 프레임 구조물의 구조 응답은 Hogging 상태 즉, 파정이 그것의 중앙부에 오는 것이 정수 중이나 Sagging 상태인 경우보다 크게 나타났다.

강성계수의 전달을 이용한 골조구조물의 정적해석 (Static Analysis of Frame Structures Using Transfer of Stiffness Coefficient)

  • 최명수;문덕홍;정하용
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제16권1호
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    • pp.9-18
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    • 2003
  • 파양한 구조물의 정적해석에서 매트릭스구조해석법은 가상 폭넓게 사용되고 있는 강력한 해석기법이다. 그러나 이 방법으로 많은 수의 자유도를 갖는 구조물을 정확히 해석하기 위해서는 많은 계산 메모리와 빠른 처리 능력을 갖춘 고성능 컴퓨터를 필요로하는 취약점이 있다. 따라서 매트릭스구조해석법으로 많은 수의 자유노를 갖는 구조물을 퍼스널 컴퓨터 상에서 정확히 해석하기에는 곤란한 경우가 많다. 매트릭스구조해석법치 이러한 취약점을 극복하기 위하여, 저자들은 전달강성계수법을 제안한다. 전달강성계수법은 해석대상 구조물에 대한 강성계수의 전달에 기본 개념을 두고 있으am로 퍼스널 컴퓨터에 매우 적합한 해석기법이다. 본 논문에서는 골조추조물에 대한 정적해석 알고리듬을 전달강성계수법으로 정식화한다. 그리고 전달강성계수법, NASTRAN, 매트릭스구조해석법 그리고 해석해에 의한 계산 결과들의 비교를 통해 전달강성계수법의 유효성을 확인한다.

Research on hysteretic characteristics of EBIMFCW under different axial compression ratios

  • Li, Sheng-cai;Lin, Qiang
    • Earthquakes and Structures
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    • 제22권5호
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    • pp.461-473
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    • 2022
  • Energy-saving block and invisible multiribbed frame composite wall (EBIMFCW) is an important shear wall, which is composed of energy-saving blocks, steel bars and concrete. This paper conducted seismic performance tests on six 1/2-scale EBIMFCW specimens, analyzed their failure process under horizontal reciprocating load, and studied the effect of axial compression ratio on the wall's hysteresis curve and skeleton curve, ductility, energy dissipation capacity, stiffness degradation, bearing capacity degradation. A formula for calculating the peak bearing capacity of such walls was proposed. Results showed that the EBIMFCW had experienced a long time deformation from cracking to failure and exhibited signs of failure. The three seismic fortification lines of the energy-saving block, internal multiribbed frame, and outer multiribbed frame sequentially played important roles. With the increase in axial compression ratio, the peak bearing capacity and ductility of the wall increased, whereas the initial stiffness decreased. The change in axial compression ratio had a small effect on the energy dissipation capacity of the wall. In the early stage of loading, the influence of axial compression ratio on wall stiffness and strength degradation was unremarkable. In the later stage of loading, the stiffness and strength degradation of walls with high axial compression ratio were low. The displacement ductility coefficients of the wall under vertical pressure were more than 3.0 indicating that this wall type has good deformation ability. The limit values of elastic displacement angle under weak earthquake and elastic-plastic displacement angle under strong earthquake of the EBIMFCW were1/800 and 1/80, respectively.

Behavior of semi-rigid steel frames under near- and far-field earthquakes

  • Sharma, Vijay;Shrimali, Mahendra K.;Bharti, Shiv D.;Datta, Tushar K.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제34권5호
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    • pp.625-641
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    • 2020
  • The realistic modeling of the beam-column semi-rigid connection in steel frames attracted the attention of many researchers in the past for the seismic analysis of semi-rigid frames. Comparatively less studies have been made to investigate the behavior of steel frames with semi-rigid connections under different types of earthquake. Herein, the seismic behavior of semi-rigid steel frames is investigated under both far and near-field earthquakes. The semi-rigid connection is modeled by the multilinear plastic link element consisting of rotational springs. The kinematic hysteresis model is used to define the dynamic behavior of the rotational spring, describing the nonlinearity of the semi-rigid connection as defined in SAP2000. The nonlinear time history analysis (NTHA) is performed to obtain response time histories of the frame under scaled earthquakes at three PGA levels denoting the low, medium and high-level earthquakes. The other important parameters varied are the stiffness and strength parameters of the connections, defining the degree of semi-rigidity. For studying the behavior of the semi-rigid frame, a large number of seismic demand parameters are considered. The benchmark for comparison is taken as those of the corresponding rigid frame. Two different frames, namely, a five-story frame and a ten-story frame are considered as the numerical examples. It is shown that semi-rigid frames prove to be effective and beneficial in resisting the seismic forces for near-field earthquakes (PGA ≈ 0.2g), especially in reducing the base shear to a considerable extent for the moderate level of earthquake. Further, the semi-rigid frame with a relatively weaker beam and less connection stiffness may withstand a moderately strong earthquake without having much damage in the beams.

비선형 동적해석을 통한 입체라멘 교각의 파괴 메카니즘 모사 (Numerical Simulation of Failure Mechanism of Space Frame Structure by Nonlinear Dynamic Analysis)

  • 김익현
    • 한국지진공학회:학술대회논문집
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    • 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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    • pp.348-355
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    • 2000
  • The characteristics on non linear behavior and the failure mechanism of RC space frame structure serving railway under seismic action have been investigated by numerical analysis in time domain. The structure concerned is modeled in 3 dimensional extent and RC frame elements with fibers are employed. Fibers are characterized as RC one and PL one to distinguish different energy release after cracking. Due to deviation of mass center and stiffness center of entire structure the complex behavior under seismic action is shown. The excessive shear force is concentrated on the pier beside flexible one relatively, which leads to failure of bridge concerned.

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스트럿 모델에 의한 조적채움 RC 골조의 수치적 모의 (Numerical Simulation of the Response of a Masonry-Infilled RC Frame by Strut Models)

  • 이한선;우성우
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.439-444
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    • 2003
  • The response of a 1:5 scale 3-story masonry-infilled RC frame which was designed only for gravity loads were simulated by using a nonlinear analysis program, RUAUMOKO 2D. The objective of this study is to understand behavior of masonry-infilled panel and to verify the correlation between the experimental and analytical responses of a masonry-infilled RC frame. It is concluded from this comparison that the strength, stiffness and local behavior of the structure can be predicted with some reliability using this macro-model.

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조적채움 RC골조의 비선켱 거동애 대한 실험과 해석의 상관성 (Correlation of Experimental and Analytical Responses in Nonlinear Behaviors of a Masonry-Infilled RC Frame)

  • 이한선;우성우
    • 한국지진공학회:학술대회논문집
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    • 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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    • pp.313-320
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    • 2003
  • The responses of a 1:5 scale 3-story masonry-infilled RC frame which was designed only for gravity loads were simulated by using a nonlinear analysis program, DRAIN-2DX. The objective of this study is to verify the correlation between the experimental and analytical responses of a masonry-infilled RC frame. It is concluded from this comparison that the strength and stiffness of the whole structure can be predicted with quite high reliability using compressive strut (compression link element, Type 09).

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골조 안정성 평가를 위한 직접해석법의 적용 방법에 따른 영향 (The Influence of the Application Methods of Direct Analysis Method for the Evaluation of Frame Stability)

  • 김희동
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.293-303
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    • 2010
  • 본 연구는 강구조 설계기준(KBC 2009)에서 골조 안정성 평가를 위해 제시한 하중증폭계수를 적용한 직접해석법의 적용 방법에 따른 영향을 해석적 방법을 통해 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해 KBC 2009에서 제안하고 있는 가상수평하중 적용 방법, 휨강성 감소 방법, B2 계수 산정 방법 등을 각각 적용한 직접해석을 3층 1스팬 및 5층 3스팬 비가새 강구조 골조에 대해 실시하고, 그 해석 결과를 2차 비탄성 해석 결과와 비교하여 각 적용 방법의 영향을 평가하였다. 직접해석법 적용 방법 이외에 외적 요인의 영향을 고찰하기 위해 골조의 규모, 기둥의 축력비, 축력의 층별분포 등도 변수로 추가하였다. 연구 결과 소요압축강도는 직접해석법 적용 방법에 따른 차이가 크지 않은 것으로 나타났으며, 소요휨강도는 가상수평하중 누계 및 추가 적용, 층강성 개념 B2 계수를 직접해석법에 적용시 적절한 결과를 나타내었다.