The progressive collapse phenomenon in structures has been interested by civil engineers and the building standards organizations. This is particularly true for the tall and special buildings ever since local collapse of the Ronan Point tower in UK in 1968. When initial or secondary defects of main load carrying elements, overloads or unpredicted loads occur in the structure, a local collapse may be arise that could be distributed through entire structure and cause global collapse. One is not able to prevent the reason of failure as well as the prevention of propagation of the collapse. Also, one is not able to predict the start point of collapse. Therefore we should generalize design guides to whole or the part of structure based on the risk analysis and use of load carrying elements removal scenario. There are some new guides and criteria for elements and connections to be designed to resist progressive collapse. In this paper, codes and recommendations by various researchers are presented, classified and compared for steel structures. Two current design methods are described in this paper and some retrofitting methods are summarized. Finally a steel building with special moment resistant frame is analyzed as a case study based on two standards guidelines. This includes consideration of codes recommendations. It is shown that progressive collapse potential of the building depends on the removal scenario selection and type of analysis. Different results are obtained based on two guidelines.
풍향풍속계와 구조 모니터링 시스템을 설치하여 강풍과 거물의 동적 특성을 계측하였다. 계측건물은 속초의 산기슭에 위치하고 있다. 감쇠율과 고유진동수의 진폭 의존성을 분석하였다. 감쇠율의 진폭의존성은 9%로서, 가속도진폭이 증가함에 따라서 감쇠율이 명료하게 증가하는 경향을 보였다. 계측데이터에서 얻은 동적 특성의 경향은 사용성 평가시 건물의 동적 특성을 평가하는데 유용하게 사용되리라 기대된다.
Favvata, Maria J.;Naoum, Maria C.;Karayannis, Chris G.
Structural Engineering and Mechanics
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제47권6호
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pp.791-818
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2013
The seismic performance of reinforced concrete (RC) frame structures with irregularities leading to soft first floor is studied using capacity assessment procedures. The soft first story effect is investigated for the cases: (i) slab-column connections without beams at the first floor, (ii) tall first story height and (iii) pilotis type building (open ground story). The effects of the first floor irregularity on the RC frame structure performance stages at global and local level (limit states) are investigated. Assessment based on the Capacity Spectrum Method (ATC-40) and on the Coefficient Method (FEMA 356) is also examined. Results in terms of failure modes, capacity curves, interstory drifts, ductility requirements and infills behaviour are presented. From the results it can be deduced that the global capacity of the structures is decreased due to the considered first floor morphology irregularities in comparison to the capacities of the regular structure. An increase of the demands for interstory drift is observed at the first floor level due to the considered irregularities while the open ground floor structure (pilotis type) led to even higher values of interstory drift demands at the first story. In the cases of tall first story and slab-column connections without beams soft-story mechanisms have also been observed at the first floor. Rotational criteria (EC8-part3) showed that the structure with slab-column connections without beams exhibited the most critical response.
지진의 피해를 입은 후 건물의 실제 성능은 많은 요인에 영향을 받는다. 신축 구조물이나 기존 구조물의 지진 성능 예측은 복잡하다. 그 이유는 고려되어져야 하는 많은 요소와 지진 반응의 복잡성뿐만 아니라 이러한 예측과 관련된 타고난 불확실성 과 가변성 때문이다. 본 연구의 목적은 구조물의 능력 평가와 반응 요구에서의 불확실성과 가변성의 적절한 취급과 결합이다. 일관된 방법으로 demand와 capacity에서의 불확실성과 가변성을 설명하기 위하여 신뢰성 이론에 기초한 성능평가의 접근 방법이 초고층 철골 건축물의 내진성능평가 법으로 채택되어져 오고 있다. 신뢰성 이론에 근거한 내진성능평가에 대한 기본 체계와 통계적 연구에 대한 핵심 요소를 요약하였다. dema nd 요소와 capacity 요소의 통계적인 분석을 위하여 국내 기준에 맞는 전형적인 초고층 철골 건축물을 36개 설계하였다. global drift capacity 산정을 위해 철골 모멘트 골조 건물을 증분동해석 하였다.
This study analyzed the pressure patterns and local pressure of tall buildings with corner modifications (recessed and chamfered corner) using wind tunnel tests and proper orthogonal decomposition (POD). POD can distinguish pressure patterns by POD mode and more dominant pressure patterns can be found according to the order of POD modes. Results show that both recessed and chamfered corners effectively reduced wind-induced responses. Additionally, unique effects were observed depending on the ratio of corner modification. Tall building models with recessed corners showed fluctuations in the approaching wind flow in the first POD mode and vortex shedding effects in the second POD mode. With large corner modification, energy distribution became small in the first POD mode, which shows that the effect of the first POD mode reduced. Among building models with chamfered corners, vortex shedding effects appeared in the first POD mode, except for the model with the highest ratio of corner modifications. The POD confirmed that both recessed and chamfered corners play a role in reducing vortex shedding effects, and the normalized power spectral density peak value of modes showing vortex shedding was smaller than that of the building model with a square section. Vortex shedding effects were observed on the front corner surfaces resulting from corner modification, as with the side surface. For buildings with recessed corners, the local pressure on corner surfaces was larger than that of side surfaces. Moreover, the average wind pressure was effectively reduced to 88.42% and 92.40% in RE1 on the windward surface and CH1 on the side surface, respectively.
K.R. Sri Preethaa;N. Yuvaraj;Gitanjali Wadhwa;Sujeen Song;Se-Woon Choi;Bubryur Kim
Wind and Structures
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제36권4호
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pp.237-247
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2023
The emergence of high-rise buildings has necessitated frequent structural health monitoring and maintenance for safety reasons. Wind causes damage and structural changes on tall structures; thus, safe structures should be designed. The pressure developed on tall buildings has been utilized in previous research studies to assess the impacts of wind on structures. The wind tunnel test is a primary research method commonly used to quantify the aerodynamic characteristics of high-rise buildings. Wind pressure is measured by placing pressure sensor taps at different locations on tall buildings, and the collected data are used for analysis. However, sensors may malfunction and produce erroneous data; these data losses make it difficult to analyze aerodynamic properties. Therefore, it is essential to generate missing data relative to the original data obtained from neighboring pressure sensor taps at various intervals. This study proposes a deep learning-based, deep convolutional generative adversarial network (DCGAN) to restore missing data associated with faulty pressure sensors installed on high-rise buildings. The performance of the proposed DCGAN is validated by using a standard imputation model known as the generative adversarial imputation network (GAIN). The average mean-square error (AMSE) and average R-squared (ARSE) are used as performance metrics. The calculated ARSE values by DCGAN on the building model's front, backside, left, and right sides are 0.970, 0.972, 0.984 and 0.978, respectively. The AMSE produced by DCGAN on four sides of the building model is 0.008, 0.010, 0.015 and 0.014. The average standard deviation of the actual measures of the pressure sensors on four sides of the model were 0.1738, 0.1758, 0.2234 and 0.2278. The average standard deviation of the pressure values generated by the proposed DCGAN imputation model was closer to that of the measured actual with values of 0.1736,0.1746,0.2191, and 0.2239 on four sides, respectively. In comparison, the standard deviation of the values predicted by GAIN are 0.1726,0.1735,0.2161, and 0.2209, which is far from actual values. The results demonstrate that DCGAN model fits better for data imputation than the GAIN model with improved accuracy and fewer error rates. Additionally, the DCGAN is utilized to estimate the wind pressure in regions of buildings where no pressure sensor taps are available; the model yielded greater prediction accuracy than GAIN.
Jilei Hu;Luoyan Wang;Wenxiang Shen;Fengjun Wei;Rendong Guo;Jing Wang
Earthquakes and Structures
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제25권2호
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pp.135-148
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2023
The structure-soil-structure interaction (SSSI) effect in adjacent structures may affect the liquefaction-induced damage of shallow foundation structures. The existing studies only analysed the independent effects on the structural dynamic response but ignored the coupling effect of height difference and distance of adjacent structures (F) on liquefied foundations on the dynamic response. Therefore, this paper adopts finite element and finite difference coupled dynamic analysis method to discuss the effect of the F on the seismic response of shallow foundation structures. The results show that the effect of the short structure on the acceleration response of the tall structure can be neglected as F increases when the height difference reaches 2 times the height of the short structure. The beneficial effect of SSSI on short structures is weakened under strong seismic excitations, and the effect of the increase of F on the settlement ratio gradually decreases, which causes a larger rotation hazard. When the distance is smaller than the foundation width, the short structure will exceed the rotation critical value and cause structural damage. When the distance is larger than the foundation width, the rotation angle is within the safe range (0.02 rad).
The demand for skyscrapers is increasing worldwide. Until now, various lateral resistance structures have been used for lateral displacement control of high-rise buildings. An outrigger damper system has been introduced recently to improve lateral dynamic response control performance further. However, a study of outrigger damper system is yet to be sufficiently investigated. In this study, time history analysis was performed to investigate the control performance of an outrigger damper system of high-rise building under eccentric loading. To do this, an actual scale 3-dimensional tall building model with an outrigger damper system was prepared. The control performance of the outrigger damper system was evaluated by varying stiffness and damping values. On the top floor torsional angle response to the earthquake load, was greatly affected by damping value. And the displacement response was affected greatly by the stiffness value and damping value of damper system. In conclusion, it is necessary to select the proper damping and stiffness values of the outrigger damper system.
A seismic isolation system is one of the most effective control devices used for mitigating the structural responses due to earthquake loads. This system is generally used as a type of base isolation system for low- and mid-rise building structures. If the base isolation technique is applied to high-rise buildings, a lot of problems may be induced such as the movement of isolation bearings during severe wind loads, the stability problem of bearings under large compression forces. Therefore, a mid-story isolation system was proposed for seismic protection of high-rise buildings. Residence-commerce complex buildings in Korea have vertical irregularity because shear wall type and frame type structures are vertically connected. This problem can be also solved by the mid-story isolation system. An effective analytical method using super elements and substructures was proposed in this study. This method was used to investigate control performance of mid-story isolation system for residence-commerce complex buildings subjected to seismic loads. Based on numerical analyses, it was shown that the mid-story isolation system can effectively reduce seismic responses of residence-commerce complex tall buildings.
Pounding happens when contiguous structures with differing heights vibrate out of line caused by a seismic activity. The situation is aggravated due to the insufficient separation gap between the structures which can lead to the crashing of the buildings or total collapse of an edifice. Countries around the world have compiled building standards to address the pounding issue. One of the strategies recommended is the introduction of the separation gap between structures. AS1170.4-2007 is an Australian standard that requires 1% of the building height as a minimum separation gap between buildings to preclude pounding. This article presents experimental and numerical tests to determine the adequacy of this specification to prevent the occurrence of seismic pounding between steel frame structures under near-field and far-field earthquakes. The results indicated that the recommended minimum separation gap based on the Australian Standard is inaccurate if low-rise structure in a coupled case is utilised under both near and far field earthquakes. The standard is adequate if a tall building is involved but only when a far-field earthquake happens. The research likewise presents results derived by using the ABS and SRSS methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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