Retrofitting in reinforced concrete structures has been one of the most important research topics in recent years. There are several methods for retrofitting RC moment-resisting frames. the most important of which is the use of steel bracing systems with yielding dampers. With a proper design of yielding dampers, the stiffness of RC frame systems can be increased to the required extent so that the ductility of the structure is not significantly reduced. In the present study, two experimental samples of a one-third scale RC moment-resisting frame were loaded in the laboratory. In these experiments, the retrofitting effect of RC frames was investigated using Non-uniform Slit Dampers (NSDs). Based on the experimental results of the samples, seismic parameters, i.e., stiffness, ductility, ultimate strength, strength reduction coefficient, and energy dissipation capacity, were compared. The results demonstrated that the retrofitted frame had very significant growth in terms of stiffness, ultimate strength, and energy dissipation capacity. Although the strength reduction factor and ductility decreased in the retrofitted sample. In general, the behavior of the frame with NSDs was evaluated better than the bare frame.
할선강성을 이용하여 모멘트저항골조의 모멘트재분배를 수행하는 선형해석법을 연구하였다. 제안된 방법에서는 모멘트재분배가 요구되는 부재의 소성힌지에 회전스프링을 모델링한 후, 이 스프링의 할선 강성을 조정하여 비탄성변형으로 인해 저감된 부재의 휨강성을 반영한다. 회전스프링의 할선강성을 조정하여 선형해석한 결과, 해당 부재와 전체 구조물에서 힘의 평형이 만족될 때까지 계산을 반복한다. 할선강성해석을 통해, 소성힌지의 비탄성변형에 의한 하중의 재분배가 고려될 수 있으며, 해당 소성힌지에서의 요구회전변형이 변형능력을 초과하지 않는지 비교함으로써 안전성을 평가할 수 있다. 검증을 위해, 제안된 방법은 기존의 연속보에 대한 실험연구와 비교되었으며, 기존건물의 평가에 적용되었다.
본 연구에서는 설계기준에 제시된 평지 전도 안전율 계산식을 바탕으로 경사지에서의 지반의 저항모멘트를 산정하기 위해 범용 해석 프로그램 L-Pile Plus13.8을 사용하여 기존 연구와 검증하였다. 지반의 일반적인 토질상태별 특성을 고려한 내부마찰각, 점착력, 흙의 단위중량, 지반종류, 사질토 및 점성토 지반계수를 적용하여 각 전주의 근입 깊이에 따른 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 또한 토질등급에 따른 토질의 상태별 특성이 고려된 4가지 경우를 선정하여 12m 중하중용 전주를 대상으로 경사지의 경사각을 $0^{\circ}{\sim}35^{\circ}$까지 $5^{\circ}$씩 증가시켜 지반의 저항모멘트를 산정하였다. 그 결과 경사지 경사각에 따른 저항모멘트가 감소하는 것을 확인 할 수 있었으며 그에 따른 경사지의 근입 깊이 증가가 필요한 것으로 판단된다.
ACI 318(1999) 규준에서는 모멘트골조를 특수모멘트골조, 중간모멘트골조, 보통모멘트골조의 3가지로 구분하고 있다. 이중 중 약 지진 지역에서는 대부분의 구조물이 보통모멘트골조로 설계되고 있다. 이러한 보통모멘트골조는 현행 규준에서 가장 엄격하지 않은 상세와 요구사항이 적용되는 골조 형식이다 본 연구는 중력하중으로만 설계되고 ACI 318(1999) 기준의 보통모멘트골조의 상세만을 가지는 3층의 사무소 건물의 내진 성능 평가를 그 목표로 한다 실험적 연구를 위하여 1/3 축소 모델을 제작하여 준정적 실험을 실시하였다. 보통모멘트골조의 전체적인 거동은 갑작스러운 강도의 저감 없이 안정적인 거동을 하였다 실험결과, 중력하중으로만 설계된 3층의 사무소건물은 UBC 1997 규준의 지진 지역 1, 2A, 2B에서의 요구하는 설계 밑면전단력보다 더 큰 횡력 저항 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다.
국내 철골모멘트골조를 이전 KBC2005 및 현 KBC2009 기준에 따라 설계한 후 비선형동적해석을 이용하여 FEMA355F의 내진성능평가 절차에 따라 성능을 평가하였다. 그 결과 비선형정적 Push-over 해석을 이용한 역량스펙트럼법과 차이가 있었다. 특히 국내 철골모멘트골조는 약패널존을 가지기 때문에 비선형동적해석을 통해서만 보다 정확한 거동을 예측할 수 있었다. 국내 철골모멘트골조는 지반 조건 SB 또는 SC에 위치한다면 층수 및 R값에 관계없이 성능목표를 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 지반 조건 SD 또는 SE에 위치한다면 성능목표 만족 여부는 명확하지 않았다. 따라서 KBC2005나 KBC2009 어떤 기준을 사용하더라도 지반 조건이 상대적으로 좋다면 국내 철골모멘트골조는 내진성능을 충분히 확보하고 있다고 볼 수 있다.
쏘일 네일 공법은 기존의 지보공법에 비해 시공의 편리성과 경제성, 안정성이 우수하여 최근 현장에 적용되는 사례가 증가하고 있다. 하지만, 쏘일 네일 공법에 대한 공학적인 접근은 미흡하여 우리나라에서는 지금까지 체계적인 설계 공법이 확립되지 못한 실정이다. 기존의 쏘일 네일 공법 설계에는 네일에 작용하는 전단 저항 및 휨 저항을 고려하지 않았으나, 철근과 시멘트로 구성된 쏘일 네일은 전단 및 휨에 대한 저항을 가지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 네일의 전단 및 휨 저항을 고려한 쏘일 네일 보강시 수치해석 프로그램인 $FLAC^{2D}$를 이용해 사면의 안정성을 분석하였다.
This study investigates the reliability of the performance levels of moment resisting steel frames subjected to lateral loads such as wind and earthquake. The reliability assessment has been performed with respect to three performance levels: serviceability, damageability, and ultimate limit states. A four-story moment resisting frame is used as a typical example. In the reliability assessment the uncertainties in the loadings and in the capacity of the frame have been considered. The wind and earthquake loads are assumed to have lognormal distribution, and the frame resistance is assumed to have a normal distribution. In order to obtain an appropriate limit state function a linear relation between the loading and the deflection is formed. For the reliability analysis an algorithm has been developed for determination of limit state functions and iterations of the first order reliability method (FORM) procedure. By the method presented herein the multivariable analysis of a complicated reliability problem is reduced to an S-R problem. The procedure for iterations has been tested by a known problem for the purpose of avoiding convergence problems. The reliability indices for many cases have been obtained and also the effects of the coefficient of variation of load and resistance have been investigated.
In this study, nonlinear dynamic analyses were performed in order to evaluate and compare the structural response of different type of moment resisting frame buildings equipped with conventional braces (CBs) and buckling restrained braces (BRBs) subjected to near-field ground motions. For this, the case study frames, namely, ordinary moment-resisting frame (OMRF) and special moment-resisting frame (SMRF) having two equal bays of 6 m and a total height of 20 m were utilized. Then, CBs and BRBs were inserted in the bays of the existing frames. As a brace pattern, diagonal type with different configurations were used for the braced frame structures. For the earthquake excitation, artificial pulses equivalent to Northridge and Kobe earthquake records were taken into account. The results in terms of the inter-story drift index, global damage index, base shear, top shear, damage index, and plastification were discussed. The analysis of the results indicated a considerable improvement in the structural performance of the existing frames with the inclusion of conventional and especially buckling-restrained braces.
Determining the hysteretic energy demand and dissipation capacity and level of damage of the structure to a predefined earthquake ground motion is a highly non-linear problem and is one of the questions involved in predicting the structure's response for low-performance levels (life safe, near collapse, collapse) in performance-based earthquake resistant design. Neural Network (NN) analysis offers an alternative approach for investigation of non-linear relationships in engineering problems. The results of NN yield a more realistic and accurate prediction. A NN model can help the engineer to predict the seismic performance of the structure and to design the structural elements, even when there is not adequate information at the early stages of the design process. The principal aim of this study is to develop and test multi-layered feedforward NNs trained with the back-propagation algorithm to model the non-linear relationship between the structural and ground motion parameters and the hysteretic energy demand in steel moment resisting frames. The approach adapted in this study was shown to be capable of providing accurate estimates of hysteretic energy demand by using the six design parameters.
Karimiyan, Somayyeh;Moghadam, Abdolreza S.;Vetr, Mohammad G.
Earthquakes and Structures
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제5권3호
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pp.277-296
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2013
Margin of safety against potential of progressive collapse is among important features of a structural system. Often eccentricity in plan of a building causes concentration of damage, thus adversely affects its progressive collapse safety margin. In this paper the progressive collapse of symmetric and asymmetric 3-story reinforced concrete ordinary moment resisting frame buildings subjected to the earthquake ground motions are studied. The asymmetric buildings have 5%, 15% and 25% mass eccentricity. The distribution of the damage and spread of the collapse is investigated using nonlinear time history analyses. Results show that potential of the progressive collapse at both stiff and flexible edges of the buildings increases with increase in the level of asymmetry in buildings. It is also demonstrated that "drift" as a more easily available global response parameter is a good measure of the potential of progressive collapse rather than much difficult-to-calculate local response parameter of "number of collapse plastic hinges".
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[게시일 2004년 10월 1일]
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