The shear keys are set in a seismic isolation system to resist the long-term service loadings, and are cut off to isolate the earthquakes. This paper investigated the influence of shear keys on the seismic performance of a vertical spring-viscous damper-concave Coulomb friction isolation system by an incremental dynamic analysis (IDA) and a performance-based assessment. Results show that the cutting off process of shear keys should be simulated in a numerical analysis to accurately predict the seismic responses of isolation system. Ignoring the cutting off process of shear keys usually leads to untrue seismic responses in a numerical analysis, and many of them are unsafe for the design of isolated structure. And those errors will be increased by increasing the cutting off force of shear keys and decreasing the spring constant of shear keys, especially under a feeble earthquake. The viscous damping action postpones the cutting off time of shear keys during earthquakes, and reduces the seismic isolation efficiency. However, this point can be improved by increasing the spring constant of shear keys.
한국지진공학회 1998년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring 1998
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pp.120-127
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1998
This paper deals with the dynamic responses of the multi-span continuous bridge with longitudinal shear keys. It is motivated by a need to understand the effects of longitudinal shear keys which may be used for the reduction of the longitudinal seismic force in continuous bridges. The results show that (1) The force reduction of fixed pier is proportional to the ratio of gap size and elastic maximum displacement of the bridges without shear keys ; (2) The thermal movement has little effect on the response of the continuous bridges with shear keys. Also the simplified equation is proposed to calculate the maximum response of the continuous bridges with longitudinal shear keys. The equation requires only the elastic analysis results of the bridge and the gap size between superstructure and shear keys.
한국지진공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall
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pp.313-318
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1999
The seismic performance of multi-span bridge without seismic detailing is found to be insufficient in longitudinal direction. Shear keys and stoppers can be introduced as an alternative to enhance seismic capacity. The capacity curve of bridge with shear keys is obtained considering two extreme contact conditions of shear keys. Its curve is converted into ADRS spectra and compared with demand spectra. It is concluded that seismic performance can be improved effectively by shear keys and its performance can be evaluated graphically on the ADRS specta.
Prefabricated reinforced-concrete shear walls are used extensively in building structures because they are convenient to construct and environmentally sustainable. To make large walls easier to transport, they are divided into smaller segments and then assembled at the construction site using a variety of connection methods. The present paper proposes a precast shear wall assembled using steel shear keys, wherein the shear keys are fixed on the embedded steel plates of adjacent wall segments by combined plug and fillet welding. The anchoring strength of shear keys is known to affect the mechanical properties of the wall segments. Loading tests were therefore performed to observe the behavior of precast shear wall specimens with different anchoring components for shear keys. The specimen with insufficient strength of anchoring components was found to have reduced stiffness and lateral resistance. Conversely, an extremely high anchoring strength led to a short-column effect at the base of the wall segments and low deformation ability. Finally, for practical engineering purposes, a design approach involving the safety coefficient of anchoring components for steel shear keys is suggested.
지진 다발 지역인 일본에서 최근 초고층 건축물에 전단키를 갖는 면진 구조물에 많이 건설되고 있으며 초고층 건축물은 중저층 건축물과 비교하여 고유진동주수가 크기 때문에 지진하중이 작아 지진에 대한 피해가 적다. 지진에 의하여 큰 전단력이 발생할 경우에 전단키를 갖는 면진장치의 전단키는 파괴되고 면진장치가 지진에 거동하게 되며 만약에 퐁하중이 지진하중보다 크다면 전단키를 지진하중에 대하여 설계하는 것이 아니라 풍하중에 의하여 설계하여야 한다. 중진지역인 한국에서도 면진 건축물에 있어서 전단키의 필요성 요구되며 이에 대한 검증이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 5층과 15층 면진 건축물에 대하여 전단키를 적용하고 지진해석을 실시하여 그 거동을 비교분석, 면진 건축물에 대한 전단키의 필요성을 알아보았다.
In the precast segmental method of construction, segments of a structure are precast, assembled, and tied together by post-tensioning to form the structure. Shear strength and behavior of points in precast concrete structures are important problems in the design of these structures. An experimental program was set up study the shear behavior of precast concrete shear keys. experimental models of keyed joints include a single key, representing one of a series include the shear key shape, d/h ratio(1/4, 1/5, 1/7), and inclined angle (45。 60。 75。). Two different types of joints, i.e., epoxied joint and dry joints were studied. From the present tests, it is found that epoxied joints have higher shear strength than those of dry joints, and that high d/h ratio keys have higher shear strength than those of low d/h ratio keys. The keys with 60。-inclined angle shows the highest shear strength among various angles.
Being the concrete track laid on bridge, due to track-bridge temperature difference, traction and brake force, and nosing force, the horizontal force can be applied to the track slab. Therefore, shear key structures to resist this horizontal force should be installed. The shear key structures installed in the Kyeong-Bu high-speed line are consisted of four shear keys at every slab with the length of 6 to 8m. However, in the point of view of construction, it is more advantageous to curtail the numbers of shear keys, and thus, the numbers and spacing of the shear keys should be carefully determined. In this study, hence, the effects of slab length, the numbers and spacing of the shear keys on design of shear key and track slab are examined.
Seungyeon Lee;Seunghoon Seo;Seungjun Kim;Chulsang Yoo;Goangseup Zi
Computers and Concrete
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제33권5호
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pp.509-518
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2024
In this study, we investigated the effect of shear-key placement on the performance of grouted connections in offshore wind-turbine structures. Considering the challenges of height control during installation, we designed and analyzed three grouted connection configurations. We compared the crack patterns and strain distribution in the shear keys under axial loading. The results indicate that the misalignment of shear keys significantly influences the ultimate load capacity of grouted connections. Notably, when the shear keys were positioned facing each other, the ultimate load decreased by approximately 15%, accompanied by the propagation of irregular cracks in the upper shear keys. Furthermore, the model with 50% misalignment in the shear-key placement exhibited the highest ultimate strength, indicating a more efficient load resistance than the reference model. This indicates that tensile-load-induced cracking and the formation of compressive struts in opposite directions significantly affect the structural integrity of grouted connections. These results demonstrate the importance of considering buckling effects in the design of grouted connections, particularly given the thin and slender nature of the inner sleeves. This study provides valuable insights into the design and analysis of offshore wind-turbine structures, highlighting the need for refined design formulas that account for shifts in shear-key placement and their structural implications.
When the friction pendulum system and shear keys work together to resist the ground motion, which inclined inputs (non 45°) to the bridge structure, the shear keys in XY direction will be sheared asynchronously, endowed the friction pendulum system with a violent curvilinear motion on the sliding surface during earthquakes. In view of this situation, firstly, this paper abandons the equivalent linearization model of friction and constructs a Spring-Coulomb friction plane isolation system with XY shear keys, and then makes a detailed mechanical analysis of the movement process of friction pendulum system, next, this paper establishes the mathematical model of structural time history response calculation by using the step-by-step integration method, finally, it compiles the corresponding computer program to realize the numerical calculation. The results show that the calculation method in this paper takes advantage of the characteristic that the friction force is always µmg, and creatively uses the "circle making method" to express the change process of the friction force and resultant force of the friction pendulum system in any calculation time step, which can effectively solve the temporal nonlinear action of the plane friction; Compared with the response obtained by the calculation method in this paper, the peak values of acceleration response and displacement response calculated by the unidirectional calculation model, which used in the traditional research of the friction pendulum system, are smaller, so the unidirectional calculation model is not safe.
Shear keys in precast concrete segmental bridges (PCSBs) are usually match-casting which is very labour intensive. In this research, an innovative match-casting-free construction was proposed by leaving small gap between the convex and the concave castellated shear keys in the joints of PCSBs. Specimen experiment, shear strength analysis and numerical simulation were conducted, investigating the loading performance of this new type of dry joints, the gap dry joints. Compared with match-casting joint specimens, it has been found from experiment that shear capacity of gap joint specimens significantly decreased ranging from 17.75% to 42.43% due to only partially constrained and contacted in case of gap dry joints. Through numerical simulation, the effects of bottom contacting location, the heights of the gap and the shear key base were analyzed to investigate strength reduction and methods to enhance shear capacity of gap joint specimens. Numerical results proved that shear capacity of gap dry joints under full contact condition was higher than that under partial contact. In addition, left contact destroyed the integrity of shear keys, resulting in significant strength reduction. Larger shear key base remarkably increased shear capacity of the gap joint. Experimental tests indicated that AASHTO provision underestimated shear capacity of the match-casting dry joint specimens, while the numerical results for the gap dry joint showed that AASHTO provision underestimated shear capacity of full contact specimens, but overestimated that of left contact specimens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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