Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.21
no.1
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pp.103-111
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2008
The purpose of this study is to find the way to determine the thickness of RC shear wall outriggers of tall buildings. For this, the analysis models of tall buildings with 60 stories are generated and analyzed. Then the changes of load transfer and deformation caused by the outriggers are investigated and the equation for the determination of the thickness of RC shear wall outriggers is proposed. Finally, the proposed equation is verified for the variously modified analysis models.
High-rise structures are considered as symbols of economic power and leadership. Developing countries like India are also emerging as centers for new high-rise buildings (HRB). As the land is expensive and scarce everywhere, construction of tall buildings becomes the best solution to resolve the problem. But, as building's height increases, its stiffness reduces making it more susceptible to vibrations due to wind and earthquake forces. Several systems are available to control vibrations or deflections; however, outrigger systems are considered to be the most effective systems in improving lateral stiffness and overall stability of HRB. In this paper, a 42-storey RCC HRB is analyzed to determine the optimum position of outriggers of different materials. The linear static analysis of the building is performed with and without the provision of virtual outriggers of reinforced cement concrete (RCC) and pre-stressed concrete (PSC) at different storey levels by response spectrum method using finite element based Extended3D Analysis of building System (ETABS) software for determining responses viz. storey displacement, base shear and storey drift for individual models. The maximum allowable limit and percentage variations in earthquake responses are verified using the guidelines of Indian seismic codes. Results indicate that the outriggers contribute in significantly reducing the storey displacement and storey drift up to 28% and 20% respectively. Also, it is observed that the PSC outriggers are found to be more efficient over RCC outriggers. The optimum location of both types of outriggers is found to be at the mid height of building.
Mathias, Neville;Ranaudo, Francesco;Sarkisian, Mark
International Journal of High-Rise Buildings
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v.5
no.1
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pp.51-62
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2016
The concept of introducing viscous damping devices between outriggers and perimeter columns in tall buildings to provide supplementary damping and improve performance, reduce structural costs, and increase available usable area was developed and implemented by Smith and Willford (2007). It was recognized that the relative vertical movement that would occur between the ends of outriggers and columns, if they were not connected, could be used to generate damping. The movements, and correspondingly damping, can potentially be significantly increased by amplifying them using simple "mechanisms". The mechanisms also make it possible to increase the number of available dampers and thus further increase supplementary damping. The feasibility of mechanisms to amplify supplementary damping and enhance structural performance of tall, slender buildings is studied with particular focus on its efficacy in improving structural performance in wind loads.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.3
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pp.255-266
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2010
In high-rise buildings, an outrigger system is frequently used as a resisting system for lateral loads. Since the outriggers tie exterior columns and an interior core, exterior columns can participate in the lateral load resisting system and the structural resistance capacity can be increased. However, the outriggers contribute for controlling gravity loads as well as lateral loads. The flows of gravity loads can be changed by the members of outriggers, for the purposes of transferring loads to mega-columns, distributing gravity loads equally among vertical members of columns, walls, or piles, minimizing differential settlements in a foundation system, and so on. In this study, by computational structural analyses of high-rise buildings over 100 floors, the effects of outriggers on controlling gravity loads are analyzed. Analyses for 3-dimensional models with or without outrigger members are performed, and then the gravity load distributions in columns and piles and foundation settlements are analyzed. Also, the effects of outriggers on gravity load controls during construction stages as well as after construction are included.
In this paper, a novel methodology is proposed to obtain optimum location of outriggers. The method utilizes genetic algorithm (GA) for shape and size optimization of outrigger-braced tall structures. In spite of previous studies (simplified methods), current study is based on exact modeling of the structure in a computer program developed on Matlab in conjunction with OpenSees. In addition to that, exact wind loading distribution is calculated in accordance with ASCE 7-10. This is novel since in previous studies wind loading distributions were assumed to be uniform or triangular. Also, a new penalty coefficient is proposed which is suitable for optimization of tall buildings. Newly proposed penalty coefficient improves the performance of GA and results in a faster convergence. Optimum location and number of outriggers is investigated. Also, contribution of factors like central core and outrigger rigidity is assessed by analyzing several design examples. According to the results of analysis, exact wind load distribution and modeling of all structural elements, yields optimum designs which are in contrast of simplified methods results. For taller frames significant increase of wind pressure changes the optimum location of outriggers obtained by simplified methods. Ratio of optimum location to the height of the structure for minimizing weight and satisfying serviceability constraints is not a fixed value. Ratio highly depends on height of the structure, core and outriggers stiffness and lateral wind loading distribution.
Seismic responses of RC core wall with two outriggers are investigated in this study. In the models analyzed here, one of the outriggers is fixed at the top of the building and the second is placed at different levels along the height of the system. Each of the systems resulting from the placement of the outrigger at different locations is designed according to the prescriptive codes. The location of the outrigger changes along the height. Linear design of all the structures is accomplished by using prescriptive codes. Buckling restrained braces (BRBs) are used in the outriggers and forward directivity near fault and far fault earthquake record sets are used at maximum considered earthquake (MCE) level. Results from nonlinear time history analysis demonstrate that BRB outriggers can change the seismic responses like force distribution and deformation demand of the RC core-walls over the height and lead to the new plastic hinge arrangement over the core-wall height. Plasticity extension in the RC core wall occurs at the base as well as adjacent to the outrigger levels. Considering the maximum inter-story drift ratio (IDR) demand as an engineering parameter, the best location for the second outrigger is at 0.75H, in which the maximum IDR at the region upper the second outrigger level is approximately equal to the corresponding value in the lower region.
Based on a 405m high super-tall building, the influence of outriggers, different shapes and layouts of structural plane and elevation on structural efficiency under lateral forces is studied in this paper. A calculation formula concerning the structural efficiency is given. The study shows that structural efficiency can be improved by triangulating the plane shape, using mega columns, the peripherization of the plane layout, tapering the elevation shape and setting bracing structure in the elevation. The arrangement of outriggers between the core tube and flange frame can reduce the shear lag effect in order to improve structural efficiency. The essence of improving structural efficiency of super-tall buildings is to maximize the plane bending stiffness and to make its deformation approach to plane section assumption.
The seismic performance and failure modes of the dual system of moment resisting frames and thin steel plate shear walls (TSPSWs) without and with one or two outrigger trusses are studied in this paper. These structural systems were utilized to resist vertical and lateral loads of 40-storey buildings. Detailed Finite element models associated with nonlinear time history analyses were used to examine seismic capacity and plastic mechanism of the buildings. The analyses were performed under increased levels of earthquake intensities. The models with one and two outriggers showed good performance during the maximum considered earthquake (MCE), while the stress of TSPSWs in the model without outrigger reached its ultimate value under this earthquake. The best seismic capacity was in favour of the model with two outriggers, where it is found that increasing the number of outriggers not only gives more reduction in lateral displacement but also reduces stress concentration on thin steel plate shear walls at outrigger floors, which caused the early failure of TSPSWs in model with one outrigger.
A 12 m long G/T 4.99 Class Trimaran is now under development at the Center for Transportation System of the Yellow Sea (CTYS) before deployed as a pleasure fishing boat along the west coast of Korean peninsula. The boats will be made of fiber reinforced plastics and equipped with a 360 hp diesel engine and a water jet propulsion system to propel the ship to reach maximum speed of 25knots after fully loaded. Model tests for hull form development of the Trimaran have been done at the towing tank of the Inha University. The influence of the spacing between main hull and outriggers and the longitudinal location of the outriggers have been carefully examined to find the optimal size and locations of the outriggers to improve both the resistance characteristics, and the results are reported in the present paper.
Dynamic characteristics of tall building structures with double negative stiffness damped outriggers (2NSDO) are parametrically studied using the theoretical formula. Compared with one negative stiffness damped outrigger (1NSDO), 2NSDO can achieve a similar maximal modal damping ratio with a smaller negative stiffness ratio. Besides, the 2NSDO can improve the maximum achievable damping ratio to about 30% with less consumption of an outrigger damping coefficient compared with the double conventional damped outriggers (2CDO). Besides, the responses of structures with 2NSDO under fluctuating wind load are investigated by time-history analysis. Numerical results show that the 2NSDO is effective in reducing structural acceleration under fluctuating wind load, being more efficient than 1NSDO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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