Considerable part of reinforced concrete building has suffered from destructive earthquakes in Turkey. This situation makes necessary to determine nonlinear behavior and seismic performance of existing RC buildings. Inelastic response of buildings to static and dynamic actions should be determined by considering both flexural plastic hinges and brittle shear hinges. However, shear capacities of members are generally neglected due to time saving issues and convergence problems and only flexural response of buildings are considered in performance assessment studies. On the other hand, recent earthquakes showed that the performance of older buildings is mostly controlled by shear capacities of members rather than flexure. Demand estimation is as important as capacity estimation for the reliable performance prediction in existing RC buildings. Demand estimation methods based on strength reduction factor (R), ductility (μ), and period (T) parameters (R−μ−T) and damping dependent demand formulations are widely discussed and studied by various researchers. Adopted form of R−μ−T based demand estimation method presented in Eurocode 8 and Turkish Earthquake Code-2007 and damping based Capacity Spectrum Method presented in ATC-40 document are the typical examples of these two different approaches. In this study, eight different existing RC buildings, constructed before and after Turkish Earthquake Code-1998, are selected. Capacity curves of selected buildings are obtained with and without considering the brittle shear capacities of members. Seismic drift demands occurred in buildings are determined by using both R−μ−T and damping based estimation methods. Results have shown that not only capacity estimation methods but also demand estimation approaches affect the performance of buildings notably. It is concluded that including or excluding the shear capacity of members in nonlinear modeling of existing buildings significantly affects the strength and deformation capacities and hence the performance of buildings.
Park, Duhee;Nguyen, Duy-Duan;Lee, Tae-Hyung;Nguyen, Van-Quang
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.34
no.11
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pp.71-80
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2018
In this study, the seismic response of cut-and-cover box tunnels is evaluated from pseudo-static analyses and the fragility curves are derived. A series of site profiles were used to evaluate the effect of soil conditions. A total of 20 ground motions were used. The fragility curves were developed as functions of peak ground acceleration for three damage states, which are minor, moderate, and extensive states. The damage indices, defined as the ratio of the elastic moment to the yield moment, correlated to three damage states, were used. The curves are shown to greatly depend on the site profile. The curves are further compared to those derived in previous studies. The widely used empirically derived curves are shown not to account for the site effects, and therefore underestimate the response for soft sites.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.25
no.3
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pp.259-266
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2012
In this paper the seismic performance of a flat plate wall system structure was evaluated based on the ATC-63 approach, and the results were compared with those of a wall slab structure having the same size. As analysis model structures, a twelve story flat plate wall structure and a wall slab structure were designed based on the KBC-2009, and their seismic performances and collapse behaviors were evaluated by nonlinear static and incremental dynamic analyses(IDA). It was observed that the flat plate wall structure was designed with smaller amount of reinforced concrete, and showed slightly larger displacement response compared with those of the wall slab structure. The collapse margin ratios of the two structures obtained from the incremental dynamic analyses satisfied the limit states specified in the ATC-63, and the structures turned out to have enough capacity to resist the design level seismic load.
In recent years, to overcome drawbacks related to the aplicati on of classical structural optimization algorithms, various drift design methods based on factores of member displacement participation factors have been developed to size members if they satisfy stiffness criteria. In particular, a resizing algorithm based on dynamic displacement participation factors from the response spectrum analysis has been applied in the drift design of steel structures subjec ted to seismic lateral forces. In this aproach, active members are selected for displacement control based on the displacement participation fa ve members may be taken out and added to the active members for the drift control. The resizing algorithm can be practically and effectively applied to drift design of high-rise buildings however, the inelastic behavior o f the resizing algorithm has not ben evaluated yet. To develop the resizing algorithm considering the performance of nonlinearity as well a s elastic stifness, the evaluation model of resizing algorithm s is developed and aplied to the examples of moment-resisting steel frame, which is one of the simplest structural systems. The inelastic behavior of moment-resisting steel frame designed by the resizing algorithm is also discussed.
Ganjavi, Behnoud;Hadinejad, Amirali;Jafarieh, Amir Hossein
Steel and Composite Structures
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v.32
no.1
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pp.91-110
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2019
In the present study, the effects of six different ground motion scaling methods on inelastic response of nonlinear steel moment frames (SMFs) are studied. The frames were designed using energy-based PBPD approach with the design concept using pre-selected target drift and yield mechanism as performance limit state. Two target spectrums are considered: maximum credible earthquake spectrum (MCE) and design response spectrum (DRS). In order to investigate the effects of ground motion scaling methods on the response of the structures, totally 3216 nonlinear models including three frames with 4, 8 and 16 stories are designed using PBPD approach and then they are subjected to ensembles of ground motions including 42 far-fault and 90 near-fault pulse-type records which were scaled using the six different scaling methods in accordance to the two aforementioned target spectrums. The distributions of maximum inter-story drift over the height of the structures are computed and compared. Finally, the efficiency and reliability of each ground motion scaling method to estimate the maximum nonlinear inter-story drift of special steel moment frames designed by energy-based PBPD approach are statistically investigated, and the most suitable scaling methods with the lowest dispersion for two groups of earthquake ground motions are introduced.
Kim, Kee Dong;Ko, Man Gi;Yi, Gyu Sei;Hwang, Byoung Kuk
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.14
no.5
s.60
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pp.577-591
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2002
This study presented a composite beam element for modeling the inelastic behavior of the steel beam, which has composite slabs in steel moment frames that are subjected to earthquake ground motions. The effects of composite slabs on the seismic behavior of steel moment frames were investigated. The element can be considered as a single-component series hinge type model whose predicted analytical results were consistent with the experimental results. Likewise, the element showed a significantly better performance than the bare steel beam elements. The composite model can also predict more accurately the local deformation demands and overall response of structural systems under earthquake loading compared with the bare steel models. Therefore, composite stabs can significantly affect locally and globally predicted responses of steel moment frames.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.16
no.6
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pp.1-12
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2012
The researches related to active control systems utilizing superelastic shape memory alloys (SMA) have been recently conducted to reduce critical damage due to lateral deformation after severe earthquakes. Although Superelastic SMAs undergo considerable inelastic deformation, they can return to original conditions without heat treatment only after stress removal. We can expect the mitigation of residual deformation owing to inherent recentering characteristics when these smart materials are installed at the part where large deformation is likely to occur. Therefore, the primary purpose of this research is to develop concentrically braced frames (CBFs) with superelastic SMA bracing systems and to evaluate the seismic performance of such frame structures. In order to investigate the inter-story drift response of CBF structures, 3- and 6-story buildings were design according to current design specifications, and then nonlinear time-history analyses were performed on numerical 2D frame models. Based on the numerical analysis results, it can be comparatively verified that the CBFs with superelastic SMA bracing systems have more structural advantages in terms of energy dissipation and recentering behavior than those with conventional steel bracing systems.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.16
no.4
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pp.377-386
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2003
The proposed simplified MDOF model is applied to a half-scale single-story reinforced masonry test building with a single diagonally-sheathed diaphragm. Comparisons of analytical studies to experimental tests can be valuable for understanding the seismic response of these types of buildings and for determining the qualities and limitations of the simplified models. A model calibration process is performed in this paper to determine the required structural properties based on the elastic and inelastic test responses for test building. This approach is necessary since established methods to determine the in-plane and out-of-plane stiffness, strength, and hysteresis do not exist.
Jeong, Hyun Joon;Kim, Jin Weon;Kim, Jong Sung;Koo, Gyeong Hoi
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.14
no.2
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pp.59-68
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2018
This study compares true stress-true strain curves obtained by tensile tests of various piping materials with bi-linear stress-strain approximation suggested in the JSME Code Case(CC) Draft, a guideline for piping seismic inelastic response analysis. Based on the comparisons, the reliability of the bi-linear approximation is evaluated. It is found that bi-linear stress-strain curve of TP316 stainless steel is in good agreement with its true stress-true strain curve. However, Bi-linear stress-strain curves of TP304 stainless steel and carbon steels determined by the approximation cannot appropriately estimate their stress-strain behavior. Accordingly new bi-linear approximations for carbon steels and low-alloy steels are proposed. The proposed bi-linear approximations for carbon and low-alloy steels, which include the temperature effect on strength and hardening of material, estimate their stress-strain behavior reasonably well.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.21
no.2
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pp.169-187
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2008
Performance-based approaches as an alternative method of the existing force-based approach have gradually become recognized tools for the seismic design and evaluation. The maximum inelastic displacement response using capacity spectrum method (CSM) with elastic response spectrum is estimated from seismic response of equivalent linear system converted from nonlinear system. The purpose of this paper is to evaluate accuracy of capacity spectrum method using the equivalent SDOF methods of 4 types and the equivalent damping methods of 5 types for RC wall structure. In order to evaluate accuracy of capacity spectrum analysis, the shaking table test results for RC wall structures are compared with those by the capacity spectrum analysis. Also, the effect of bilinear capacity curves by two bilinear approximation methods for capacity spectrum analysis is compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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