Sabouri-Ghomi, Saeid;Nasri, Arman;Jahani, Younes;Bhowmick, Anjan K.
Steel and Composite Structures
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v.34
no.4
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pp.525-545
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2020
This paper presents a new structural system to use as retaining walls. In civil works, there is a general trend to use traditional reinforced concrete (RC) retaining walls to resist soil pressure. Despite their good resistance, RC retaining walls have some disadvantages such as need for huge temporary formworks, high dense reinforcing, low construction speed, etc. In the present work, a composite wall with only one steel plate (steel-concrete) is proposed to address the disadvantages of the RC walls. In the proposed system, steel plate is utilized not only as tensile reinforcement but also as a permanent formwork for the concrete. In order to evaluate the efficiency of the proposed SC composite system, an experimental program that includes nine SC composite wall specimens is developed. In this experimental study, the effects of different parameters such as distance between shear connectors, length of shear connectors, concrete ultimate strength, use of compressive steel plate and compressive steel reinforcement are investigated. In addition, a 3D finite element (FE) model for SC composite walls is proposed using the finite element program ABAQUS and load-displacement curves from FE analyses were compared against results obtained from physical testing. In all cases, the proposed FE model is reasonably accurate to predict the behavior of SC composite walls under out-of-plane loads. Results from experimental work and numerical study show that the SC composite wall system has high strength and ductile behavior under flexural loads. Furthermore, the design equations based on ACI code for calculating out-ofplate flexural and shear strength of SC composite walls are presented and compared to experimental database.
Korea is classified into low and moderate seismic zone from the view-point of seismic hazard level. Korean seismic provisions has been developed based on UBC and ATC 3-06. Thus, in calculation of design base shear according to Korean provisions response modification factor (R) is included in the formula of design base shear. The major role of this factor is to reduce the elastic design base shear whereby structures can behave in inelastic range during design level earthquake ground motions(mean return period of 475 yrs.). R factor is assigned according to material and structural systems. In this study, R factor for bearing wall system is considered. Most of the walls of apartment buildings in Korea resist gravity and seismic loads simultaneously so that this wall system can be classified into bearing wall system. Structural details of these walls are different from those used in Japan and U.S.. They are all rectangular in sectional shape rather than barbell in shape, and also have special lateral reinforcement details at the boundaries of a wall. In Korean seismic design provisions(1988), two different values(3.0 and 3.5) of R factor are assigned to the bearing wall systems according to the wall details. However, in updated seismic provisions(2000), only one value is assigned to R factor(3.0) irrespective of wall details. In this study, the design base shear values in Korean seismic design provisions(1988, 2000), ATC 3-06, UBC are compared. Also experimental study was carried out to evaluate the seismic performance of structural walls. For this purpose, five test specimens were made which have special details used in apartment bearing wall systems in Korea. Based on the results of this study, response modification factor for bearing wall system is discussed.
Steel shear wall possesses priority over many of the current lateral load-bearing systems due to reasons like higher elastic stiffness, desirable ductility and energy absorption, convenience in construction and implementation technology, and economic criteria. Besides these advantages, this system causes increase in the dimensions of other structural elements due to its high stiffness as one of its intrinsic characteristics. One of the methods for stiffness reduction is perforating the wall panel and creating openings in the wall that can also be used as windows or ducts in buildings service period. The aim of the present study is probing the appropriate geometric shape and location of opening to fulfil economic criterion plus technical and seismic design criteria. In the present research, a number of possible while reasonable opening shapes and locations are defined in various sizes for some steel shear wall specimens. The specimens are modelled in ABAQUS finite elements software and analyzed using nonlinear pushover analysis. Finally, the analyses' results are reported as force-displacement diagrams and the strength, the initial stiffness and the energy absorption are calculated for all specimens and compared together. The obtained results show that both shape and location of the openings affect the seismic parameters of the shear wall. The specimens in which the openings are further from the center and closer to the columns possess higher stiffness and strength while the specimens in which the openings are closer to the center show more considerable changes in their seismic parameters in response to increase in opening area.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.11a
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pp.821-826
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2001
In 2000, Standard Design Loads for Building was changed especially in seismic load. According to the change, seismic-resisting capacity of deteriorated apartment houses has to be reestimated. This research is to propose seismic-strengthening and improving methods of structural efficiency of RC deteriorated apartment houses. The analysis models were shear-wall system(36/58/79$m^{2}$) and beam-column system(11/19/25py) which were constructed in early 1980 and didn't consider seismic load. The definite methods are addition of shear walls and lightening of load. The story-drifts of shear wall systems exceed allowable story-drifts so that two methods was applied. The story-drifts of beam-columns system satisfy allowable story-drifts, thus the latter is applied. The seismic-resisting capacity of these systems was improved by the two methods. This research will be helpful to remodel deteriorated apartment houses.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.5
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pp.152-160
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2008
Since wall system apartment used the shear wall as main lateral resistance member, installation of openings which causing section loss of walls may cause significant problem to structure. Also, there are few studies for inducing coupling beam or slabs which are occurred by installing openings. Therefore, this study planned isolated 2-story shear walls which are reduced three half-scale specimen to find out walls behavior characteristic. The test results showed that strength reduction caused by loss of effective section of walls and different result of stiffness and energy dissipation regarding to the coupling beam and coupling slabs.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.10a
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pp.437-440
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1999
A numerical study is preformed to investigate behavioral characteristics of T-shaped RC wall that is frequently used for the wall-slab structure system. This study provides design methods to address shear lag and to prevent early failure due to cracking and crushing.
One of the prevailing structural systems in high-rise buildings is the core-wall system. On the other hand, the existence of one or more underground stories causes the perimeter below-grade walls with the diaphragm of grade level to constitute of a very stiff box. In this case or a similar situation, during the lateral response of a tall building, underground perimeter walls and diaphragms that provide an increased lateral resistance relative to the core wall may introduce a prying action in the core that is called backstay effect. In this case, a rather great force is generated at the diaphragm of the grade-level, acting in a reverse direction to the lateral force on the core-wall system, and thus typically causes a reverse internal shear. In this research, in addition to review of the results of the preceding studies, an improved relationship is proposed for prediction of backstay force. The new proposed relationship takes into account the effect of foundation flexibility and is presented in a non-dimensional form. Furthermore, a specific range of the backstay force to lateral load ratio has been determined. And finally, it is shown that although all suggested formulas are valid in the elastic domain, yet with some changes in the initial considerations, they can be applied to some certain non-linear problems as well.
Byeonguk Ahn;Fahimeh Yavartanoo;Jang-Keun Yoon;Su-Min Kang;Seungjun Kim;Thomas H.-K. Kang
Computers and Concrete
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v.31
no.4
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pp.337-348
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2023
Shear wall is commonly used as a lateral force resisting system of concrete mid-rise and high-rise buildings, but it brings challenges in providing relatively large space throughout the building height. For this reason, the structure system where the upper structure with bearing, non-bearing and/or shear walls that sits on top of a transfer plate system supported by widely spaced columns at the lower stories is preferred in some regions, particularly in low to moderate seismic regions in Asia. A thick reinforced concrete (RC) plate has often been used as a transfer system, along with RC transfer girders; however, the RC plate becomes very thick for tall buildings. Applying the post-tensioning (PT) technique to RC plates can effectively reduce the thickness and reinforcement as an economical design method. Currently, a simplified model is used for numerical modeling of PT transfer plate, which does not consider the interaction of the plate and the upper structure. To observe the actual behavior of PT transfer plate under seismic loads, it is necessary to model whole parts of the structure and tendons to precisely include the interaction and the secondary effect of PT tendons in the results. This research evaluated the seismic behavior of shear wall-type residential buildings with PT transfer plates for the condition that PT tendons are included or excluded in the modeling. Three-dimensional finite element models were developed, which includes prestressing tendon elements, and response spectrum analyses were carried out to evaluate seismic forces. Two buildings with flat-shape and L-shape plans were considered, and design forces of shear walls and transfer columns for a system with and without PT tendons were compared. The results showed that, in some cases, excluding PT tendons from the model leads to an unrealistic estimation of the demands for shear walls sit on transfer plate and transfer columns due to excluding the secondary effect of PT tendons. Based on the results, generally, the secondary effect reduces shear force demand and axial-flexural demands of transfer columns but increases the shear force demand of shear walls. The results of this study suggested that, in addition to the effect of PT on the resistance of transfer plate, it is necessary to include PT tendons in the modeling to consider its effect on force demand.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.2
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pp.237-249
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2002
The wall system that is composed only of reinforced concrete walls and slabs is adopted on many high-rise apartment buildings recently constructed. In the apartment buildings, a shear wall may have one or mote openings for functional reasons. Many researches on the analysis of shear wall with openings were performed. But, some restrictions prevent those research results being applied to practical analysis and design procedure. It is necessary to use subdivided finite elements lot accurate analysis of the wall system with openings. But it would cost tremendous amount of analysis time and computer memory if the entire building structure is subdivided into a finer mesh. An efficient analysis method which can be used regardless of the number, size and location of openings is proposed in this study. The analysis method uses super element, matrix condensation technique and fictitious beam technique. Analyses of example structures having various types of openings were performed to verify the efficiency of proposed method. It was confirmed that the proposed method have outstanding accuracy with drastically reduced time and computer memory from the analyses of example structures.
Existing shear wall system may cause ductility fallen to the structure which it is on because relatively weak concrete core would easy to be damaged. In this study, steel hysteresis dampers whose stiffness is higher than existing coupling beam and whose strength is easy to change depending on design load was used in coupling beam. The steel hysteresis damper was proposed for the shape connected in double in series, from this, several static test were conducted to verify structural performance of the damper. FEM analysis was also performed, then design equation were suggested.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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