Column foot in traditional Chinese timber structures may be subjected to be uplifted due to the lateral load and subsequently reset under the vertical loads. The residual moment of the rocking column foot is the most important parameter representing the mechanical behaviors of column foot, and the simplification of joints is the basis of structural analysis of whole structure. The complicated mechanical behaviors of joint and the modeling of the column foot joint has been undertaken historically based on the experiments and numerical simulation. On the condition of limited application range of those models, a lack of simplified model to represent the mechanical behaviors of joint deserves attentions. There is a great need to undertake theoretical studies to derive the residual moment and make better simplified model of the joint. This paper proposes the residual moment and equivalent simplified model of the rotational stiffness for column foot joint. And, the timber frame is established based on the simplified model, which is verified by solid finite element model. Results show that a mutual agreement on the mechanical behaviors of the timber frame is obtained between the simplified model and the solid finite element model. This study can serve as the references of the structural analysis for the traditional timber structures.
Knee Braced Frame (KBF) is a special form of ductile eccentrically braced frame having a diagonal brace connected to a knee element, as a hysteretic damper, instead of beam-column joint. This paper first presents an experimental investigation on cyclic performance of two knee braced single span one-story frame specimens. The general test arrangement, specimen details, and most relevant results (failure modes and hysteretic curves) are explained. Some indexes to assess the seismic performance of KBFs, including ductility; response reduction factor and energy dissipation capabilities are also subsequently discussed. Experimental results indicate that the maximum equivalent damping ratios achieved by test frames are 21.8 and 23% for the specimens, prior to failure. Finally, a simplified analytical model is derived to predict the bilinear behavior of the KBFs. Acceptable conformity between analytical and experimental results proves the accuracy of the proposed model.
Steel Plate Shear Walls (SPSWs) have been accepted widely as an effective lateral load resisting system. For seismic performance evaluation of a multi-story building with SPSWs, detailed finite element models or a strip model can be used to represent the SPSW components. However, such models often require significant effort for tall or medium height buildings. In order to simplify the analysis process, discrete elements for the framing members can be used. This paper presents development of a simplified equivalent braced model to study the behavior of the SPSWs. The proposed model is expected to facilitate a simplification to the structural modeling of large buildings with SPSWs in order to evaluate the seismic performance using regular structural analysis tools. It is observed that the proposed model can capture the global behavior of the structures quite accurately and potentially aid in the performance-based seismic design of SPSW buildings.
이 연구의 목적은 감쇠시스템 설계 시 ASCE7-10의 등가선형해석과 응답스펙트럼해석의 설계절차 및 비선형해석에 간략화된 등가프레임모델을 제안하여, 선형 및 비선형 해석 시 소모되는 시간을 줄이고 해석 조건 및 변수조건을 다양화함으로 감쇠시스템 적용 시 효과를 합리적으로 검토하는데 있다. 이 연구에서는 최근에 이슈화 되고 있는 공동주택의 감쇠시스템 도입과 관련하여 ASCE7-10의 성능기반 내진설계를 근간으로 내진성능평가 및 감쇠시스템 설계를 비선형응답이력 해석을 통하여 수행하였다. 특히 공동주택 대상건물을 건축구조기준의 75% 지진력 수준으로 최적화 설계 시 내진성능평가를 수행하여 안전성을 검토하는 한편, 기준에 제시된 지진력 수준으로 내진설계 시 골조물량을 비교 하여 경제성을 검토하였다. 또한, 대상건물에 외부제어 이력형 감쇠장치를 적용 시 제안한 프레임 등가모델을 이용하여 ASCE7-10 감쇠시스템 설계를 수행하였으며 Full Scale Model에서 그 제어효과를 검증하였다.
This paper presents a simplified approach for the design of semi-continuous composite beams in braced frames, where specific attention is given to the effect of joint rotational stiffness. A simple composite beam model is proposed incorporating the effects of semi-rigid end connections and the nonprismatic properties of a 'cracked' steel-concrete beam. This beam model is extended to a sub-frame in which the restraining effects from the adjoining members are considered. Parametric studies are performed on several sub-frame models and the results are used to show that it is possible to correlate the amount of moment redistribution of semi-continuous beam within the sub-frame using an equivalent stiffness of the connection. Deflection equations are derived for semi-continuous composite beams subjected to various loading and parametric studies on beam vibrations are conducted. The proposed method may be applied using a simple computer or spreadsheet program.
The passive energy dissipation technology has been proven to be reliable and robust for recent practical applications. Various dampers or energy dissipation devices have been widely used in building structures for enhancing their performances during earthquakes, windstorm and other severe loading scenarios. This paper presents a simplified seismic design procedure for retrofitting earthquake-damaged frames with viscous dampers. With the scheme of designing the main frame and the supplemental viscous dampers respectively, the seismic analysis model of damped structure with viscous dampers and braces was studied. The specific analysis process was described and approach to parameter design of energy dissipation components was also proposed. The expected damping forces for damped frame were first obtained based on storey shear forces; and then they were optimized to meet different storey drift requirements. A retrofit project of a RC frame school building damaged in the 2008 Wenchuan earthquake was introduced as a case study. This building was retrofitted by using viscous dampers designed through the simplified design procedure proposed in this paper. Based on the case study, it is concluded that this simplified design procedure can be effectively used to make seismic retrofit design of earthquake-damaged RC frames with viscous dampers, so as to achieve structural performance objectives under different earthquake risk levels.
In this study, a method has been proposed for the static and dynamic nonlinear analysis of multi-storey buildings, which takes into account the contribution of axial deformations in vertical load-bearing elements, which are especially important in tall and narrow structures. Shear deformations on the shear walls were also taken into account in the study. The presented method takes into account the effects that are not considered in the fishbone and flexural-shear beam models developed in the literature. In the Fishbone model, only frame systems are modeled. In the flexural shear beam model developed for shear wall systems, shear deformations and axial deformations in the walls are neglected. Unlike the literature, with the model proposed in this study, both shear deformations in the walls and axial deformations in the columns and walls are taken into account. In the proposed model, multi-storey building is represented as a sandwich beam consisting of Timoshenko beams pieced together with a double-hinged beam. At each storey, the total moment capacities of the frame beams and the coupled beams in the coupled shear walls are represented as the equivalent shear capacity. On the other hand, The sums of individual columns and walls moment at the relevant floor level are represented as equivalent moment capacity at that floor level. At the end of the study, examples were solved to show the suitability of the proposed method in this study. The SAP2000 program is employed in analyses. In a conclusion, it is observed that among the solved examples, the proposed sandwich beam model gives good results. As can be seen from these results, it is seen that the presented method, especially in terms of base shear force, gives very close results to the detailed finite element method.
In this study, a method for free vibration analysis of wall-frame systems built on weak soil is proposed. In the development of the method, the wall-frame system that constitutes the superstructure was modeled as flexural-shear beam. In the study, it is accepted that the soil layers are isotropic, homogeneous and elastic, and the waves are only vertical propagating shear waves. Based on this assumption, the soil layer below is modeled as an equivalent shear beam. Then the differential equation system that represented the behavior of the whole system was written for both regions in a separate way. Natural periods were obtained by solving the differential equations by employing boundary conditions. At the end of the study, two examples were solved and the suitability of the proposed method to the Finite Element Method was evaluated.
In order to consider the modified seismic response of framed structures in the presence of masonry infills, proper models have to be formulated. Because of the complexity of the problem, a careful definition of a diagonal pin-jointed strut, able to represent the horizontal force-interstorey displacement cyclic law of the actual infill, may be a solution. In this connection the present paper shows a generalized criterion for the determination of the ideal cross-section of the strut mentioned before. The procedure is based on the equivalence between the lateral stiffness of the actual infilled frame scheme during the conventional elastic stage of the response and the lateral stiffness of the same frame stiffened by a strut at the same stage. Unlike the usual empirical approaches available in the literature, the proposed technique involves the axial stiffness of the columns of the frame more than their flexural stiffness. Further, the influence of the bidimensional behaviour of the infill is stressed and, consequently, the dependence of the dimensions of the equivalent pin-jointed strut on the Poisson ratio of the material constituting the infill is also shown. The proposed approach is extended to the case of infills with openings, which is very common in practical applications.
Recently, Many studies have been undergoing to reduce a working time in a field of machine tool. There are two ways of reducing working time; to reduce actual working time by heighten spindle speed and to reduce stand-by time by shortening tool exchange time. Automatic tool change system belongs to the latter case. Fixed address type automatic tool change system that is being developed in this study can store more number of tool in small space than magazine transfer type automatic tool changer as well as shorten tool exchange time. In this paper, a simplified equivalent model of finite element method in order to analyze frame structure of fixed address type automatic tool change system is presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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