Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.35
no.10
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pp.191-198
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2019
In this paper the evaluation scheme for determining torsional irregularity of Hanok has been proposed. The proposed method can evaluate torsional irregularity of Hanok easily only with characteristics of Hanok shapes, arrangement of lateral load resisting frames and their lateral stiffness without time consuming and complicate 3-dimensional structural analysis. The proposed formula is expressed as allowable maximum eccentricity, and torsional irregularity is evaluated by comparing this value with actual eccentricity. The applicability of the proposed scheme was evaluated by applying it to the line shape plan Hanok with two symmetrically arranged walls and the result was expressed by formula and graph. The results showed that the allowable maximum eccentricity is 10% of plan dimension perpendicular to the seismic load when the walls are placed at the extreme end. The proposed formula was expressed as a generalized formula so it can be applied generally to the various plan shape and wall arrangement of Hanok.
S.P. Akshara;M. Abdul Akbar;T.M. Madhavan Pillai;Renil Sabhadiya;Rakesh Pasunuti
Structural Monitoring and Maintenance
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v.11
no.2
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pp.101-126
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2024
To avoid irregularities in buildings, design codes worldwide have introduced detailed guidelines for their check and rectification. However, the criteria used to define and identify each of the plan and vertical irregularities are specific and may vary between codes of different countries, thus making their implementation difficult. This short communication paper proposes a novel approach for quantifying different types of structural irregularities using a common parameter named as unified identification factor, which is exclusively defined for the columns based on their axial loads and tributary areas. The calculation of the identification factor is demonstrated through the analysis of rectangular and circular reinforced concrete models using ETABS v18.0.2, which are further modified to generate plan irregular (torsional irregularity, cut-out in floor slab and non-parallel lateral force system) and vertical irregular (mass irregularity, vertical geometric irregularity and floating columns) models. The identification factor is calculated for all the columns of a building and the range within which the value lies is identified. The results indicate that the range will be very wide for an irregular building when compared to that with a regular configuration, thus implying a strong correlation of the identification factor with the structural irregularity. Further, the identification factor is compared for different columns within a floor and between floors for each building model. The findings suggest that the value will be abnormally high or low for a column in the vicinity of an irregularity. The proposed factor could thus be used in the preliminary structural design phase, so as to eliminate the complications that might arise due to the geometry of the structure when subjected to lateral loads. The unified approach could also be incorporated in future revisions of codes, as a replacement for the numerous criteria currently used for classifying different types of irregularities.
Torsional irregularity is one of the most probable types of horizontal irregularity and existence of this irregularity in most of the structural loading codes is determined by calculating the ratio of the maximum to the average story drift. No specific method has been previously recommended by the codes to calculate the mentioned ratio in the response spectrum analyses. In the current investigation, nine steel building structures with different plan layouts and number of stories have been analyzed and designed in order to evaluate the efficiency of three methods for calculating the ratio of the maximum to the average story drift in the response spectrum analyses. It should be noted that one of these methods is the approach used by current version of ETABS software andother ones are proposed in this paper. The obtained results using the proposed methods are compared with the time history analysis results. The comparisons show that one of these methods underestimates the mentioned ratio in all studied models, however, the other two methods have shown similar results. It is also found that the plan layouts and irregularities can affect how these methods estimate the ratios compared to those obtained by the time history analysis. Generally, it can be concluded that all of these methods can properly predict the ratio with acceptable errors.
Irregularity in plan shape is very common for any type of building as it enhances better air ventilation for the inhabitants. Systematic opening at the middle of the facades makes the appearance of the building plan as a butterfly one. The primary focus of this study is to forecast the force, moment and torsional coefficient of a butterfly plan shaped tall building. Initially, Computational Fluid Dynamics (CFD) study is done on the building model based on Reynolds averaged Navier Stokes (RANS) k-epsilon turbulence model. Fifty random cases of irregularity and angle of attack (AOA) are selected, and the results from these cases are utilised for developing the surrogate models. Parametric equations are predicted for all these aerodynamic coefficients, and the training of these outcomes are also done for developing Artificial Neural Networks (ANN). After achieving the target acceptance criteria, the observed results are compared with the primary CFD data. Both parametric equations and ANN matched very well with the obtained data. The results are further utilised for discussing the effects of irregularity on the most critical wind condition.
Irregularities in the structure are crucial factors in screening structural vulnerability under extreme loadings. Numerical analyses were carried out considering wind and seismic loadings for four structures with discrete irregularity: continuous and discontinuous beams with varied story levels, and L-shaped irregular buildings. Structural responses such as maximum displacements, bending moments, axial forces, torsions, and story drifts are evaluated as per the criteria and limits defined by ACI 318. The outcomes indicate that the frame system with beam discontinuity on the upper half of the height exhibits the best structural performance. The results also indicate that the asymmetrical design of the L-shaped model makes it more susceptible to damage when subjected to strong lateral loading conditions.
Akshara S P;M Abdul Akbar;T M Madhavan Pillai;Rakesh Pasunuti;Renil Sabhadiya
Earthquakes and Structures
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v.26
no.5
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pp.349-361
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2024
Excessive torsional behaviour is one of the major reasons for failure of buildings, as inferred from past earthquakes. Numerous seismic codes across the world specify a displacement-based or drift-based criterion for classifying buildings as torsionally irregular. In recent years, quite a few researchers have pointed out some of the inherent deficiencies associated with the current codal guidelines on torsional irregularity. This short communication paper aims to envisage the need for a revision of the displacement-based guidelines on torsional irregularity, and further highlight the appropriateness of a rotation-based criterion. A set of 6 reinforced concrete building models with asymmetric shear walls are analysed using ETABS v18.0.2, by varying the number of stories from 1 to 9, and the torsional irregularity coefficient of various stories is calculated using the displacement-based formula. Since rotation about the vertical axis is a direct indication of the twist experienced by a building, the calculated torsional irregularity coefficients of all stories are compared with the corresponding floor rotations. The conflicting results obtained for the torsional irregularity coefficients are projected through five categories, namely mismatch with floor rotations, inconsistency in trend, lack of clarity in incorporation of negative values, sensitivity to low values of displacement and error conceived in the mathematical formulation. The findings indicate that the irregularity coefficient does not accurately represent the torsional behaviour of buildings in a realistic sense. The Indian seismic code-based values of 1.2 and 1.4, which are used to characterize buildings as torsionally irregular are observed to be highly sensitive to the numerical values of displacements, rather than the actual degree of rotation. The study thus emphasizes the revision of current guidelines based on a more relevant rotation-based or eccentricity-based approach.
The poor seismic performance of reinforced concrete buildings during the latest earthquakes has become a serious issue in the building industry in Turkey. This case, designing new buildings without structural irregularities against earthquake loads reveals to be quite significant. This study mainly is focused on the effects of different torsional irregularities on construction costs and earthquakes performance of reinforced concrete buildings. In that respect, structural torsional irregularities are investigated based on the Turkish Earthquake Code. The study consists of major eight main parametric models. In this models consist of totally 49 models together with the variations in the number of storey. With this purpose, the earthquake performances and construction costs (especially steel quantities) of reinforced concrete buildings which having different structural torsional irregularities were obtained with the help of Sta4-CAD program. Each model has been analyzed by both the methods of equivalent earthquake loading and dynamic analysis. The obtained results reveal that the model-1 which has lower torsional irregularity coefficient shows the best earthquake performance owing to its regular plan geometry. Also, economical comparisons on costs of the torsional irregularity are performed, and results-recommendations are given.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.03a
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pp.321-328
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2003
The objective of this study is to investigate the seismic response of high-rise RC bearing-wall structures with irregularity. For this purpose, three 1:12 scale 17-story reinforced concrete model structures were constructed according to the similitude law, in which the upper 15 stories have a bearing-wall system while the lower 2-story frames have three different layouts of the plan : The first one is a moment-resisting frame system, the second has a infilled shear wall with symmetric plan and the third has a infilled shear wall with eccentricity, Then, these models were subjected to a series of earthquake excitations. The test results show the followings: 1) the existence of shear wall reduced greatly shear deformation at the piloti frame, but has almost the negligible effect on the reduction of the overturning-moment angle, 2) the frame with shear wall resists most of overturning moment in severe earthquake, 3) the torsional behavior is almost independent of the translational, 4) the absorbed energy due to the overturning deformation has the largest portion in the total absorbed energy.
In this study, the seismic performance of RC school buildings which were not designed according to earthquake-resistance design code were evaluated by using response spectrum and push-over analyses. The torsional amplification effect due to plan irregularity is considered and then the efficiency of seismic retrofitting methods such as RC shear wall, steel frame, RC frame and PC wing wall was investigated. The analysis result indicate that the inter-story drift concentrated in the first floor and most plastic hinge forms at the column of the first story. Among the retrofitting methods, the PC wing wall has the highest seismic performance in strength and story drift aspect. Especially, it can make building ductile behavior due to the concentrated inter-story drift at the first column hinge is distributed overall stories. The axial force, shear force and moment magnitude of existing elements significantly decreased after retrofitting. However, the axial and shear force of the elements connected to the additional retrofitting elements increased, and especially the boundary columns at the end of the retrofitting shear wall should be reinforced for assuring the enhancement of seismic performance.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.3
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pp.49-57
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2010
Most previous research on the seismic response of structures with plan irregularities have focused on the relationship between the eccentricity and the amount of torsion. This approach cannot provide the direct relationship between the irregularity and the damage. Therefore, an investigation on the relationship between the eccentricities of buildings with plan irregularities and the damage index was performed. Inelastic dynamic time-history analyses were performed on one-story buildings with various eccentricities. For the damage assessment, a 3D damage index was adopted to reflect the effect of the bi-directional response and torsion. Based on the analysis results, buildings with eccentricities of 10%, 20% and 30% will suffer 3~5%, 13~18%, and 33~47% more damage than their regular counterparts, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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