This paper investigates the seismic response of buildings equipped with Self-Centering Energy Dissipating (SCED) braces. Two-dimensional models of 3, 6, 12 and 16-story SCED buildings considering both material and geometric nonlinearities are investigated by carrying out pushover and nonlinear time-history analyses. The response indicators of the buildings are studied for weight-scaled ground motions to represent the Design Basis Earthquake (DBE) level and the Maximum Considered Earthquake (MCE) event. The fragility curves of the buildings for two Immediate Occupancy (IO) and Life Safety (LS) performance levels are developed using Incremental Dynamic Analysis (IDA). Results of the nonlinear response history analyses indicate that the maximum inter-story drift occurs at the taller buildings. The mean peak inter-story drift is less than 2% in both hazard levels. High floor acceleration peaks are observed in all the SCED frames regardless of the building height. The overall ductility and ductility demand increase when the number of stories reduces. The results also showed the residual displacement is negligible for all of case study buildings. The 3 and 6-story buildings exhibit desirable performance in IO and LS performance levels according to fragility curves results, while 12 and 16-story frames show poor performance especially in IO level. The results indicated the SCED braces performance is generally better in lower-rise buildings.
The authors developed a new type of steel slit shear wall (SSSW) having the function of structural condition assessment through visually inspecting the out-of-plane deformation of the designed tapered links subjected to lateral deformation. To facilitate its practical application, this paper studies how to design dimensions of the tapered links. Two parameters, the width-to-thickness ratio of the tapered links and steel yield stress, were studied. The performance of structural condition assessment was affected by both parameters with the width-to-thickness ratio being the controlling one. Through both numerical and experimental study, the designed width-to-thickness ratio of tapered links for different levels of structural condition assessment was established considering the effect of different steel grades used. In practice, the dimensions of tapered links can be determined following the design equation provided. Finally, a design procedure for the proposed SSSW system is provided.
A mid-story isolation system was proposed for seismic response reduction of high-rise buildings and presented good control performance. Control performance of a mid-story isolation system was enhanced by introducing semi-active control devices into isolation systems. Seismic response reduction capacity of a semi-active mid-story isolation system mainly depends on effect of control algorithm. AI(Artificial Intelligence)-based control algorithm was developed for control of a semi-active mid-story isolation system in this study. For this research, an practical structure of Shiodome Sumitomo building in Japan which has a mid-story isolation system was used as an example structure. An MR (magnetorheological) damper was used to make a semi-active mid-story isolation system in example model. In numerical simulation, seismic response prediction model was generated by one of supervised learning model, i.e. an RNN (Recurrent Neural Network). Deep Q-network (DQN) out of reinforcement learning algorithms was employed to develop control algorithm The numerical simulation results presented that the DQN algorithm can effectively control a semi-active mid-story isolation system resulting in successful reduction of seismic responses.
This study was developed to investigate the effects of privately owned public space (POPS) on urban streetscape and to find ways to prevent the discontinuation of street continuity on urban landscape when creating POPS in urban space and the surrounding streets. Several case studies and policies and laws related to POPS were reviewed to identify the practical problems as well as current state. An additional analysis was conducted on the different types of POPS to examine spatial connections between them and streetscapes and to find ways to improve POPS on urban streetscape. Our results show that POPS surrounding a building (i.e. frontage space and adjacent sidewalks) should be considered as one space in the integrated perspective. In addition, the type of facilities installed on POPS would be decided according to whether POPS is recognized as the part of public rest area or treated as the part of street. The results of the study will serve as useful data to solve the current problems with city's POPS, which destroys spatial continuity by focusing on increasing the number of POPS and creates high-rise buildings isolated from existing spaces. This study will also contribute to improve the quality of future POPS.
최근 초고층 빌딩과 대형 교량의 사용 증가로 인하여 바렛말뚝에 대한 사용이 증가하고 있지만 바렛말뚝의 주면부 거동특성에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 실물크기 시험말뚝에 대한 현장재하시험을 실시하여 표준관입시험 저항치와 바렛말뚝의 주면히중전이곡선을 산정하는 경험식을 제안하였다. 또한 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝과 지반과의 경계면 효과를 살펴보았으며 이를 현장자료와 비교하여 평가하였다.
In tall constructions, the outriggers are regarded as a structural part capable of effectively resisting lateral loads. This study analyses the efficacy of hybrid outrigger system in high rise RCC building for various structural parameters identified. For variations in α, which is defined as the ratio of the relative flexural stiffness of the core to the axial rigidity of the column, static and dynamic analyses of hybrid outrigger system having a virtual and a conventional outrigger at two distinct levels were conducted in the present study. An investigation on the optimal outrigger position was performed by taking the results from absolute maximum inter storey drift ratio (ISDmax), roof acceleration (accroof), roof displacement (disproof), and base bending moment under both wind and seismic loads on analytical models having 40, 60 and 80 storeys. An ideal performance index parameter was introduced and was utilized to obtain the optimal position of the hybrid outrigger system considering the combined response of ISDmax, accroof, disproof and, criteria required for the structure under wind and seismic loads. According to the behavioural study, increasing the column area and outrigger arm length will maximise the performance of the hybrid outrigger system. The analysis results are summarized in a flowchart which provides the optimal positions obtained for each dependent parameter and based on ideal performance index which can be used to make initial suggestions for installing a hybrid outrigger system.
Tall buildings are frequently decried as unsustainable due to their excessive energy usage. Early skyscrapers used natural light and ventilation to facilitate human comfort and applied organic materials such as stone, glass, wood, concrete, and terra cotta for cladding and finishes. With the advent of fluorescent lighting, modern heating, ventilation, air-conditioning (HVAC) systems, and thermally sealed curtain walls, tall office buildings no longer had to rely on natural light and ventilation to provide comfort. Energy efficiency was not a significant factor when the operational costs of buildings were relatively inexpensive. However, today's skyscrapers must become more energy-efficient and sustainable due to energy crises and climate change. This paper highlights vital energy-efficient design principles and demonstrates with illustrative case studies how they are applied to tall buildings in various parts of the world. It shows how sustainable environmental systems do not act alone but are integrated with advanced curtain wall systems, sky gardens, and atria, among others, to regulate and sustain thermal comfort and conserve energy.
본 연구의 목적은 실제 규모의 초고층 건물을 고려하여 강우-유출 과정을 해석하고, 초고층 건물이 강우-유출 과정에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 초고층 건물을 고려하기 위해 건물의 지붕과 벽면을 각각 독립적인 소유역이라 가정하여 분석을 수행하였다. 특히, 건물의 벽면 소유역에는 바람의 영향을 받아 비스듬하게 내리는 강우를 입력자료로 적용하였다. 각 소유역에서 발생하는 유출은 shot noise process 기반 강우 유출-모형으로 모의되었다. Shot noise process 기반 강우-유출 모형을 이용하여 초고층 건물의 벽면과 지붕에서 발생하는 유출을 독립적으로 모의할 수 있었다. 실험실 환경에서 건물 모형이 존재할 때의 강우-유출 과정을 관측하였으며, shot noise process 모형으로 모의한 유출수문곡선과 관측 유출수문곡선이 유사한 특성을 보이는 것을 알 수 있었다. 서울시 강남구에 위치한 실제 규모의 초고층 건물을 고려하여 유출수문곡선을 유도해본 결과, 첨두유출량이 기존 유출수문곡선과 최소 6.5%에서 최대 67.5%까지 차이나는 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 초고층 건물이 다수 존재하는 도시유역의 강우-유출 해석 결과의 정확성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
Ahmed Ibrahim;Ibrahim El-Araby;Ahmed I. Saleh;Mohammed Shaaban
Structural Engineering and Mechanics
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제87권4호
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pp.347-361
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2023
This research aims to assess the behavior of reinforced concrete (RC) residential buildings when moment-resisting frames (MRFs) are used as the lateral resisting system. This investigation was conducted using MIDAS Gen v.19.0. Buildings with various plan footprints (Square, Rectangular, Circular, Triangular, and Plus-Shaped), and different heights (15 m, 30 m, 45 m, and 60 m) are investigated. The defined load cases, the equivalent static lateral load pattern, and the response spectrum function were defined as stated by the American Standard (ASCE 7-16), the 1997 Uniform Building Code (UBC97), the Egyptian Code for Loads (ECP-201), and the European Standard (EC8). Extensive comparisons of the results obtained by the different codes (including the story displacement, the story drift, and the base shear) were undertaken; to assess the response of moment-resisting multi-story framed buildings under lateral loads. The results revealed that, for all study cases under consideration, both ECP-201 and EC8 gave smaller base shear, displacement, and drift by one third to one fourth, around one fourth, around one fifth, respectively for both the ELF and RSA methods if compared to ASCE 7-16 and UBC97.
This paper emphasizes the use of CFT columns in frame structures subjected to strong horizontal forces and shows that the efficiency of using CFT columns is increased when the plastic design approach is adopted. Because the plastic design approach is based on redistribution of the force of the internal member, a double node for the rotational degrees of freedom, where the adjacent two rotational degrees of freedom can be connected by a non-dimensional spring element, is designed and implemented into the formulation. In addition, an accompanying criterion is considered in order to make it possible to describe the continuous moment redistribution in members connected to a nodal point up to a complete plastic state. The efficiency of CFT columns is reviewed in comparison with RC columns in terms of the cost and the resistance capacity, as defined by a P-M interaction diagram. Three representative frame structures are considered and the obtained results show that the most efficient and economical design can be expected when the use of CFT columns is considered on the basis of the plastic design, especially when a frame structure is subjected to significant horizontal forces, as in a high-rise building.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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