Ercolino, Marianna;Ricci, Paolo;Magliulo, Gennaro;Verderame, Gerardo M.
Earthquakes and Structures
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v.10
no.2
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pp.261-291
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2016
This paper deals with the seismic assessment of a real RC frame building located in Italy, designed according to the current Italian seismic code. The first part of the paper deals with the calibration of the structural model of the investigated building. The results of an in-situ dynamic identification test are employed in a sensitivity and parametric study in order to find the best fit model in terms of frequencies and modal shapes. In the second part, the safety of the structure is evaluated by means of nonlinear static analyses, taking into account the results of the previous dynamic study. In order to investigate the influence of the infills on the seismic response of the structure, the nonlinear static analyses are performed both neglecting and taking into account the infill panels. The infill panels differently change the behavior of the structure in terms of strength and stiffness at different seismic intensity levels. The assessment study also verifies the absence of brittle failures in structural elements, which could be caused by either the local interaction with infills or the failure of the strength hierarchy.
In this paper the formulation of an efficient frame element applicable for nonlinear analysis of 3D reinforced concrete (RC) frames is outlined. Interaction between axial force and bending moment is considered by using the fibre element approach. Further, section warping, effect of normal and tangential forces on the torsional stiffness of section and second order geometrical nonlinearities are included in the model. The developed computer code is employed for nonlinear static analysis of RC sub-assemblages and a simple approach for extending the formulation to dynamic cases is presented. Dynamic progressive collapse assessment of RC space frames based on the alternate path method is undertaken and dynamic load factor (DLF) is estimated. Further, it is concluded that the torsional behaviour of reinforced concrete elements satisfying minimum standard requirements is not significant for the framed structures studied.
This paper presents a study on the effects of localized steel-concrete bond degradation on the flexural behaviour of RC beams. A finite element analysis is undertaken to complete the experimental analysis. The first part deals with an experimental study on beams where bond was removed by using plastic tube at different locations and for various lengths. The flexural behaviour was studied at global scale (load-deflection) and local scale (moment-curvature). The second part, a numerical study using a simplified special finite element (rust element) modelling the rust layer occurring between reinforcement and concrete with corrosion was conducted in order to find the relation between the degree of corrosion and the degradation of the steel-concrete bond. The computed value of the corrosion degree corresponding to the total degradation of bond has been used in a second time to model the tests, in order to evaluate the influence of the loss of bond, the steel cross section reduction, and the combination of both. The results enable to evaluate the influence of the different corrosion effects on the flexural behaviour, according to the length and the location of the corroded zone.
Park, Herie;Martaj, Nadia;Ruellan, Marie;Bennacer, Rachid;Monmasson, Eric
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.8
no.5
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pp.975-983
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2013
This study proposes a low order dynamic model of a building system in order to predict thermal behavior within a building and its energy consumption. The building system includes a thermally well-insulated room and an electric heater. It is modeled by a second order lumped RC thermal network based on the thermal-electrical analogy. In order to identify unknown parameters of the model, an experimental procedure is firstly detailed. Then, the different linear parametric models (ARMA, ARX, ARMAX, BJ, and OE models) are recalled. The parameters of the parametric models are obtained by the least square approach. The obtained parameters are interpreted to the parameters of the physically based model in accordance with their relationship. Afterwards, the obtained models are implemented in Matlab/Simulink(R) and are evaluated by the mean of the sum of absolute error (MAE) and the mean of the sum of square error (MSE) with the variable of indoor temperature of the room. Quantities of electrical energy and converted thermal energy are also compared. This study will permit a further study on Model Predictive Control adapting to the proposed model in order to reduce energy consumption of the building.
Buckling of longitudinal bars is a brittle failure mechanism, often recorded in reinforced concrete (RC) structures after an earthquake. Studies in the literature highlights that it often occurs when steel is in the post elastic range, by inducing a modification of the engineered stress-strain law of steel in compression. A proper evaluation of this effect is of fundamental importance for correctly evaluating capacity and ductility of structures. Significant errors can be obtained in terms of ultimate bending moment and curvature ductility of an RC section if these effects are not accounted, as well as incorrect evaluations are achieved by non-linear static analyses. This paper presents a numerical investigation aiming to evaluate the engineered stress-strain law of reinforcing steel in compression, including second order effects. Non-linear FE analyses are performed under the assumption of local buckling. A role of key parameters is evaluated, making difference between steel with strain hardening or with perfectly plastic behaviour. Comparisons with experimental data available in the literature confirm the accuracy of the achieved results and make it possible to formulate recommendations for design purposes. Finally, comparisons are made with analytical formulations available in the literature and based on obtained results, a modification of the stress-strain law model of Dhakal and Maekawa (2002) is proposed for fitting the numerical predictions.
This study presents the application of two indices for the locating of cracks in Reinforced Concrete (RC) structures, as well as the development of their modified forms to overcome limitations. The first index is based on mode shape curvature and the second index is based on the fourth derivative of the mode shape. In order to confirm the indices' effectiveness, both eigenvalues coupled with nonlinear static analyses were carried out and the eigenvectors for two different damage locations and intensities of load were obtained from the finite element model of RC beams. The values of the damage-locating indices derived using both indices were then compared. Generally, the mode shape curvature-based index suffered from insensitivity when attempting to detect the damage location; this also applied to the mode shape fourth derivative-based index at lower modes. However, at higher modes, the mode shape fourth derivative-based index gave an acceptable indication of the damage location. Both the indices showed inconsistencies and anomalies at the supports. This study proposed modification to both indices to overcome identified flaws. The results proved that modified forms exhibited better sensitivity for identifying the damage location. In addition, anomalies at the supports were eliminated.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.9
no.3
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pp.9-16
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1972
In this article it is shown that a GIC circuit with conversion "s" can be realized and a inductor is realized as a RC active two terminal network by using it instead of a gyrator. It is also shown that arbitary stable transfer functions can be realized as the open-circuit voltage ratio of 2 port networks which include GIC;s. In relizing the GIC circuit using transistors, it is made clear that the nullatornorator model of atransistor can be successfully applied at least in the frequency range below 10kHz. The synthesis method using GIC's is characterized with the followings; First, arbitrary stable transfer functions are realized systematically by repeating very simple network structure. Second, in the overall network all circuit elements except GICs are only resistors. Third, the number of condensers in the overall network necessary for realizing the transfer function of n-th order are n, which is believed to be the least number expected. expected.
This paper introduces a new efficient analytical method, based on shear deformations obtained with 2D elasticity theory approach, to perform an explicit closed-form solution for calculation the interfacial shear and normal stresses in plated RC beam. The materials of plate, necessary for the reinforcement of the beam, are in general made with fiber reinforced polymers (Carbon or Glass) or steel. The experimental tests showed that at the ends of the plate, high shear and normal stresses are developed, consequently a debonding phenomenon at this position produce a sudden failure of the soffit plate. The interfacial stresses play a significant role in understanding this premature debonding failure of such repaired structures. In order to efficiently model the calculation of the interfacial stresses we have integrated the effect of shear deformations using the equilibrium equations of the elasticity. The approach of this method includes stress-strain and strain-displacement relationships for the adhesive and adherends. The use of the stresses continuity conditions at interfaces between the adhesive and adherents, results pair of second-order and fourth-order coupled ordinary differential equations. The analytical solution for this coupled differential equations give new explicit closed-form solution including shear deformations effects. This new solution is indented for applications of all plated beam. Finally, numerical results obtained with this method are in agreement of the existing solutions and the experimental results.
The paper presents experimental and numerical investigations of prefabricated composite structural building reinforced concrete slabs with the insulating material for a residential building construction. The building slabs were composed of concrete and expanded polystyrene. In experiments, the slabs in the full-scale 1:1 were subjected to vertical concentrated loads and failed along a diagonal shear crack. The experiments were numerically evaluated using the finite element method based on two different constitutive continuum models for concrete. First, an elasto-plastic model with the Drucker-Prager criterion defined in compression and with the Rankine criterion defined in tension was used. Second, a coupled elasto-plastic-damage formulation based on the strain equivalence hypothesis was used. In order to describe strain localization in concrete, both models were enhanced in the softening regime by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Attention was paid to the formation of critical diagonal shear crack which was a failure precursor.
This paper studies soil properties uncertainty and its implementation in the seismic response evaluation of structures. For this, response sensitivity of two 4- and 12-story RC shear walls to the soil properties uncertainty by considering soil structure interaction (SSI) effects is investigated. Beam on Nonlinear Winkler Foundation (BNWF) model is used for shallow foundation modeling and the uncertainty of soil properties is expanded to the foundation stiffness and strength parameters variability. Monte Carlo (MC) simulation technique is employed for probabilistic evaluations. By investigating the probabilistic evaluation results it's observed that as the soil and foundation become stiffer, the soil uncertainty is found to be less important in influencing the response variability. On the other hand, the soil uncertainty becomes more important as the foundation-structure system is expected to experience nonlinear behavior to more sever degree. Since full This paper studies soil properties uncertainty and its implementation in the seismic response evaluation of structures. For this, response sensitivity of two 4- and 12-story RC shear walls to the soil properties uncertainty by considering soil structure interaction (SSI) effects is investigated. Beam on Nonlinear Winkler Foundation (BNWF) model is used for shallow foundation modeling and the uncertainty of soil properties is expanded to the foundation stiffness and strength parameters variability. Monte Carlo (MC) simulation technique is employed for probabilistic evaluations. By investigating the probabilistic evaluation results it's observed that as the soil and foundation become stiffer, the soil uncertainty is found to be less important in influencing the response variability. On the other hand, the soil uncertainty becomes more important as the foundation-structure system is expected to experience nonlinear behavior to more sever degree. Since full probabilistic analysis methods like MC commonly are very time consuming, the feasibility of simple approximate methods' application including First Order Second Moment (FOSM) method and ASCE41 proposed approach for the soil uncertainty considerations is investigated. By comparing the results of the approximate methods with the results obtained from MC, it's observed that the results of both FOSM and ASCE41 methods are in good agreement with the results of MC simulation technique and they show acceptable accuracy in predicting the response variability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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