Mukhtiar Ali Soomro;Dildar Ali Mangnejo;Naeem Mangi
Geomechanics and Engineering
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제34권3호
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pp.251-265
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2023
In urban construction projects, it is crucial to evaluate the impacts of excavation-induced ground movements in order to protect surrounding structures. These ground movements resulting in damages to the neighboring structures and facilities (i.e., parking basement) are of main concern for the geotechnical engineers. Even more, the danger exists if the nearby structure is an ancient or masonry brick building. The formations of cracks are indicators of structural damage caused by excavation-induced ground disturbances, which pose issues for excavation-related projects. Although the effects of deep excavations on existing brick masonry walls have been thoroughly researched, the impact of twin excavations on a brick masonry wall is rarely described in the literature. This work presents a 3D parametric analysis using an advanced hypoplastic model to investigate the responses of an existing isolated brick masonry wall to twin perpendicular excavations in dry sand. One after the other, twin perpendicular excavations are simulated. This article also looks at how varying sand relative densities (Dr = 30%, 50%, 70%, and 90%) affect the masonry wall. The cracks at the top of the wall were caused by the hogging deformation profile caused by the twin excavations. By raising the relative density from 30% to 90%, excavation-induced footing settlement is greatly minimized. The crack width at the top of the wall reduces as a result of the second excavation in very loose to loose sand (Dr = 30% and 50%). While the crack width on the top of the wall increases owing to the second excavation in medium to very dense sand (Dr = 70% and 90%).
Historical buildings in seismically active regions are severely damaged by earthquakes, since they certainly were not designed by the original builders to withstand seismic effects. In particular the reports after major ground motions indicate that earthquake-induced pounding between buildings may lead to substantial damage or even collapse of colliding structures. The research on structural pounding during earthquakes has been recently much advanced, although most of the studies are conducted on simplified single degree of freedom systems. In this paper a detailed pounding-involved response analysis of three adjacent structures is performed, concerning the main bodies of the "Quinto Orazio Flacco" school. The construction includes a main masonry building, with an M-shaped plan, and a reinforced concrete building, separated from the masonry one and realized along its free perimeter. By the analysis of the capacity curves obtained by suitable pushover procedures performed separately for each building, it emerges that masonry and reinforced concrete buildings are vulnerable to earthquake-induced structural pounding in the longitudinal direction. In particular, due to the geometric configuration of the school, a special case of impact between the reinforced concrete structure and two parts of the masonry building occurs. In order to evaluate the pounding-involved response of three adjacent structures, in this paper a numerical procedure is proposed, programmed using MATLAB software. Both a non-linear viscoelastic model to simulate impact and an elastic-perfectly plastic approximation of the storey shear force-drift relation are assumed, differently from many commercial softwares which admit just one non-linearity.
A convenient procedure for seismic retrofit of existing buildings is to use passive control methods, like using friction dampers in steel frames with bracing systems. In this method, reduction of seismic demand and increase of ductility generally improve seismic performance of the structures. Some of its advantages are development of a stable rectangular hysteresis loop and independence on environmental conditions such as temperature and loading rate. In addition to friction dampers, masonry-infill panels improve the seismic resistance of steel structures by increasing lateral strength and stiffness and reducing story drifts. In this study, the effect of masonry-infill panels on seismic performance of a three-span four-story steel frame with Pall friction dampers is investigated. The results show that friction dampers in the steel frame increase the ductility and decrease the drift (to less than 1%). The infill panels fulfill their function during the imposed drift and increase structural strength. It can be concluded that infill panels together with friction dampers, reduced structural dynamic response. These infill panels dissipated input earthquake energy from 4% to 10%, depending on their thickness.
Altunisik, Ahmet C.;Bayraktar, Alemdar;Genc, Ali F.
Earthquakes and Structures
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제10권6호
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pp.1331-1346
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2016
Historical masonry structures have an important value for cultures and it is essential for every society to strengthen them and confidently transfer to the future. For this reason, determination of the seismic earthquake response, which is the most affecting factor to cause the damage at these structures, gain more importance. In this paper, the seismic earthquake behaviour of Kaya Çelebi Mosque, which is located in Turkey and the restoration process has still continued after 2011 Van earthquake, is determined. Firstly the dynamic modal analysis and subsequently the seismic spectral analysis are performed using the finite element model of the mosque constructed with restoration drawings in SAP2000 program. Maximum displacements, tensile, compressive and shear stresses are obtained and presented with contours diagrams. Turkish Earthquake Code and its general technical specifications are considered to evaluate the structural responses. After the analyses, it is seen that the displacements and compressive/shear stresses within the code limits. However, tension stresses exceeded the maximum values at some local regions. For this mosque, this is in tolerance limits considering the whole structure. But, it can be said that the tension stresses is very important for this type of the structures, especially between the stone and mortar. So, some additional strengthening solutions considering the originality of historical structures may be applicable on maximum tensile regions.
Phaya-Thon-Zu temple has a unique architectural style connected by the three temples, and cultural values are highly as murals remain on some of the walls. However, various damages in internal walls and vaults have occurred due to earthquake and environmental influences. In order to analyze these damages, accurate structural analysis is required, but structural modeling is difficult, because Phaya-Thon-Zu temple is the complex masonry structure which is stacked with small bricks. Therefore, this study intends to analyze the causes of damages by examining collapse mechanism for cross section and longitudinal section of vaults in the entrance hall and shrine by using thrust line analysis, which is a geometric method, and to compare it with the actual damage situation.
Seismologists now suggest that the earth has entered an active seismic period; many earthquake-related events are occurring globally. Consequently, numerous casualties, as well as economic losses due to earthquakes, have been reported in recent years. Primarily, significant and colossal damage occurs in reinforced concrete (RC) buildings with masonry infill wall systems, and the construction of these types of structures have increased worldwide. According to a report from the Ministry of Education in the Republic of Korea, many buildings were built with RC frames with masonry infill walls in the Republic of Korea during the 1980s. For years, most structures of this type have been school buildings, and since the Pohang earthquake in 2017, the government of the Republic of Korea has paid close attention to this social event and focused on damage from earthquakes. From a long-term research perspective, damage from structural collapse due to the short column effect has been a major concern, specifically because the RC frame with a masonry infill wall system is the typical form of structure for school buildings. Therefore, the short column effect has recently been a major topic for research. This study compares one RC frame with four different types of RC frames with masonry infill wall systems. Structural damage due to the short column effect is clearly analyzed, as the result of this research is giving in a higher infill wall system produces a greater shear force on the connecting point between the infill wall system and the column. The study is expected to be a useful reference for research on the short column effect in RC frames with masonry infill wall systems.
Casciati, S.;Tento, A.;Marcellini, A.;Daminelli, R.
Smart Structures and Systems
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제14권3호
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pp.367-376
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2014
Ambient vibration techniques are nowadays a very popular tool to assess dynamic properties of buildings. Due to its non destructive character, this method is particularly valuable, especially for health monitoring of historical monuments. The present ambient vibration experiment consists on the evaluation of vibration modes of a Medieval tower. Situated in Soncino (close to Cremona, in the Northern Italian region named Lombardia), the tower of 41.5 meters height has been monitored by seismometers located at different points inside the structure. Spectral ratios of the recorded ambient vibrations clearly identify a fundamental mode at about 1 Hz, with a slight difference in the two horizontal components. A second mode is also evidenced at approx 4-5 Hz, with a moderate degree of uncertainty. The records of a ML 4.4 earthquake, occurred during the monitoring period, confirm the information obtained by microtremor analysis. Daily variations of both 1st and 2nd mode were detected: these variations, of an amount up to 2%, seem to be well related with the temperature.
본 연구의 목적은 지진에 의한 비보강 조적조의 거동을 평가하는 것이다. 효율적인 평가를 위하여 유사동적해석법을 사용하였다. 저층의 비보강 조적조에 대하여 지진하중에 의한 지반-구조물의 상호작용에 따른 영향을 평가하기 위하여 단단한 지반에 놓여진 구조물과 연약한 지반에 좋여진 구조물을 비교하였다. 그 결과 연약한 지반위에 놓인 구조물의 층 전단력과 밑면 전단력이 상대적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한 현재 사용되고 있는 내진기준에 주어진 약산식에 따라 해석을 수행할 경우 연약한 지반에 놓인 건물이 경우 전단력을 과소평가 할 수 있는 것으로 나타났다.
Asteris, Panagiotis G.;Repapis, Constantinos C.;Foskolos, Filippos;Fotos, Alkis;Tsaris, Athanasios K.
Structural Engineering and Mechanics
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제61권5호
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pp.663-674
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2017
The determination of the fundamental period of vibration of a structure is essential to earthquake design. Current codes provide formulas for the approximate estimation of the fundamental period of earthquake-resistant building systems. These formulas are dependent only on the height of the structure or number of storeys without taking into account the presence of infill walls into the structure, despite the fact that infill walls increase the stiffness and mass of the structure leading to significant changes in the fundamental period. Furthermore, such a formulation is overly conservative and unable to account for structures with geometric irregularities. In this study, which comprises the companion paper of previous published research by the authors, the effect of the vertical geometric irregularities on the fundamental periods of masonry infilled structures has been investigated, through a large set of infilled frame structure cases. Based on these results, an attempt to quantify the reduction of the fundamental period due to the vertical geometric irregularities has been made through a proposal of properly reduction factor.
우리나라의 석조문화재을 모델링할 때 불연속면을 갖는 구조재의 강성을 어떻게 규명하느냐가 매우 중요하지만 원형보존을 해야 하는 문화재의 특성상 이를 파악하기란 매우 곤란하다. 이를 위해 본 연구에서는 비파괴조사를 이용하여 고유진동수를 측정한 후, 시행착오법을 이용하여 측정된 고유진동수와 컴퓨터 모델링 해석을 통해 고유진동수를 비교함으로써 불연속면의 강성, 구조재의 탄성계수 등 숭례문 육축 구조를 이루는 재료의 구조적 물성을 추정하였다. 이를 통해 육축 문화재에 대한 컴퓨터 모델링 기법을 제시하고 육축구조물의 안전성에 영향을 미치는 요인을 분석하였다. 연구결과 적심석의 강성이 육축구조물의 안전성에 가장 큰 영향을 미지는 젓으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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