Based on the test on a 1/2.5-scaled model of a two-bay and three-story inner frame composed of reinforced concrete beams and lattice steel reinforced concrete (SRC) irregular section columns under low cyclic reversed loading, the failure process and the features of the frame were observed. The subsequence of plastic hinges of the structure, the load-displacement hysteresis loops and the skeleton curve, load bearing capacity, inter-story drift ratio, ductility, energy dissipation and stiffness degradation were analyzed. The results show that the lattice SRC inner frame is a typical strong column-weak beam structure. The hysteresis loops are spindle-shaped, and the stiffness degradation is insignificant. The elastic-plastic inter-story deformation capacity is high. Compared with the reinforced concrete frame with irregular section columns, the ductility and energy dissipation of the structure are better. The conclusions can be referred to for seismic design of this new kind of structure.
International conference on construction engineering and project management
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2020.12a
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pp.30-37
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2020
In the building construction, the steel-frame work occupies an important position in terms of structure, cost and quality. Especially in Japan, steel frames have traditionally been the main structure of many buildings. For steel-frame works in such positions, this paper investigates an existing steel fabricator to clarify the actual conditions of design decision making process and management method in steel production process. This study focuses on a steel fabricator (Company M in the following sentences), whose main market is Japan and which has facilities in Thailand, China, and Japan. Company M uses QR codes to control the production status of products, and exchanges all information between inside and outside the company via specialized departments in the form of documents. The authors have already analyzed the relationship between production lead time and defect rate based on actual project data at Architectural Institute of Japan in 2016. In 2019, we expressed the process from the confirmation of the design information of the current steel frame to the production by WBS, and clarified the relationship between the production lead time and steel frame product quality structurally. In this paper, the authors reoport the progress of the survey conducted so far, the positioning of the collected data, and the future survey policy.
This paper proposes a Global-Local Analysis Method (GLAM) to assess the progressive collapse of steel framed structures under fire-induced column failure. GLAM obtains the overall structural response by combining dynamic analysis of the heated column (local) with static analysis of the overall structure (global). Test results of two steel frames which explicitly consider the dynamic effect during fire-induced column failure were employed to validate the proposed GLAM. Results show that GLAM gives reasonable predictions to the test frames in terms of both whether to collapse and the displacement verse temperature curves. Besides, several case studies of a two-dimensional (2D) steel frame and a three-dimensional (3D) steel frame with concrete slabs were conducted by using GLAM. Results show that GLAM gives the same collapse predictions to the studied cases with nonlinear dynamic analysis of the whole structure model. Compared with nonlinear dynamic analysis of the whole structure model, GLAM saves approximately 70% and 99% CPU time for the cases of 2D and 3D steel frame, respectively. Results also show that the load level of a structure has notable effects on the restraint condition of a heated column in the structure.
Park, Hoon;Noh, You-Song;Nam, Sung-Woo;Jang, Seong-Ok;Kim, Nae-Hoi;Suk, Chul-Gi
Explosives and Blasting
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v.39
no.2
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pp.27-36
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2021
Recently, the demand for demolition for the unnecessary steel frame structure is increasing due to deterioration and unsatisfactory functional conditions and the major highlights of demolition issues. This execution case was intended to describe an application of the felling method as one about the suggested method for explosive demolition method of ore bin and coke bin facilities, which were steel frame structures. And we used the charging container for blast cutting of the steel frame structure. As a result of the explosive demolition, the ore bin and coke bin had collapsed precisely according to the estimated direction. And the explosive demolition was completed without causing any damage to surrounding facilities.
In this paper, a simplified seismic design method for low-rise dual frame-steel plate shear wall (SPSW) structures is proposed in the framework of performance-based seismic design. The dynamic response of a low-rise structure is mainly dominated by the first-mode and the structural system can be simplified to an equivalent single degree-of-freedom (SDOF) oscillator. The dual frame-SPSW structure was decomposed into a frame system and a SPSW system and they were simplified to an equivalent F-SDOF (SDOF for frame) oscillator and an equivalent S-SDOF (SDOF for SPSW) oscillator, respectively. The analytical models of F-SDOF and S-SDOF oscillators were constructed based on the OpenSees platform. The equivalent SDOF oscillator (D-SDOF, dual SDOF) for the frame-SPSW system was developed by combining the F-SDOF and S-SDOF oscillators in parallel. By employing the lateral force resistance coefficients and seismic demands of D-SDOF oscillator, the design approach of SPSW systems was developed. A 7-story frame-SPSW system was adopted to verify the feasibility and demonstrate the design process of the simplified method. The results also show the seismic demands derived by the equivalent dual SDOF oscillator have a good consistence with that by the frame-SPSW structure.
Kailash Chaudhary;Kshitij C. Shrestha;Ojaswi Acharya
Earthquakes and Structures
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v.25
no.2
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pp.79-87
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2023
Special moment resisting steel frame structures are now being used commonly in highly seismic regions as seismically reliable structures. However, a very important parameter describing the dynamics of steel structures during earthquake loading, Soil Structure Interaction (SSI), is generally neglected. In this study, the significance of consideration of flexibility of soil in being able to obtain a result closer to reality is asserted. The current paper focuses on calculation of seismic fragility curves special moment resisting steel frame structures under different earthquake loadings for fixed-base and SSI models. The observation of obtained fragility curves lead to the conclusion that the SSI has a considerable effect on component fragility for the steel structures, with its effects decreasing for higher peak ground acceleration. The results show that the structures when considered SSI have a higher probability of exceeding a damage limit state. This observation attests the role of SSI in the accurate study of structural performance.
Sisi Chao;Guanqi Lan;Hua Huang;Huiping Liu;Chenghua Li
Steel and Composite Structures
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v.51
no.3
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pp.289-304
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2024
The seismic performance of traditional steel frame-shear wall structures was significantly improved by the application of self-centering steel-reinforced concrete (SRC) wall-panel structures in the steel frames. This novel resilience functionality can rapidly restore the structure after an earthquake. The presented steel frame with steel-reinforced concrete self-centering wall-panel structures (SF-SCW) was validated, indicating its excellent seismic performance. The seismic design method based on bear capacity cannot correctly predict the elastic-plastic performance of the structure, especially certain weak floors that might be caused by a major fracture. A four-level seismic performance index, including intact function, continued utilization, life safety, and near-collapse, was established to achieve the ideal failure mode. The seismic design method, based on structural displacement, was proposed by considering performance objectives of the different seismic action levels. The pushover analysis of a six-floor SF-SCW structure was carried out under the proposed design method and the results showed that this six-floor structure could achieve the predicted failure mode.
Pnevmatikos, Nikos G.;Blachowski, Bartlomiej;Hatzigeorgiou, George D.;Swiercz, Andrzej
Smart Structures and Systems
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v.18
no.6
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pp.1189-1202
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2016
This paper describes an application of wavelet analysis for damage detection of a steel frame structure with bolted connections. The wavelet coefficients of the acceleration response for the healthy and loosened connection structure were calculated at each measurement point. The difference of the wavelet coefficients of the response of the healthy and loosened connection structure is selected as an indicator of the damage. At each node of structure the norm of the difference of the wavelet coefficients matrix is then calculated. The point for which the norm has the higher value is a candidate for location of the damage. The above procedure was experimentally verified on a laboratory-scale 2-meter-long steel frame. The structure consists of 11 steel beams forming a four-bay frame, which is subjected to impact loads using a modal hammer. The accelerations are measured at 20 different locations on the frame, including joints and beam elements. Two states of the structure are considered: healthy and damaged one. The damage is introduced by means of loosening two out of three bolts at one of the frame connections. Calculating the norm of the difference of the wavelet coefficients matrix at each node the higher value was found to be at the same location where the bolts were loosened. The presented experiment showed the effectiveness of the wavelet approach to damage detection of frame structures assembled using bolted connections.
Teeuwen, P.A.;Kleinman, C.S.;Snijder, H.H.;Hofmeyer, H.
Steel and Composite Structures
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v.10
no.1
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pp.1-21
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2010
As an alternative for conventional structures for tall buildings, a hybrid lateral load resisting structure has been designed, enabling the assembly of tall buildings directly from a truck. It consists of steel frames with discretely connected precast concrete infill panels provided with window openings. Besides the stiffening and strengthening effect of the infill panels on the frame structure, economical benefits may be derived from saving costs on materials and labour, and from reducing construction time. In order to develop design rules for this type of structure, the hybrid infilled frame has recently been subjected to experimental and numerical analyses. Ten full-scale tests were performed on one-storey, one-bay, 3 by 3 m infilled frame structures, having different window opening geometries. Subsequently, the response of the full-scale experiments was simulated with the finite element program DIANA. The finite element simulations were performed taking into account non-linear material characteristics and geometrical non-linearity. The experiments show that discretely connected precast concrete panels provided with a window opening, can significantly improve the performance of steel frames. A comparison between the full-scale experiments and simulations shows that the finite element models enable simulating the elastic and plastic behaviour of the hybrid infilled frame.
This study aims at investigating the hysteretic performance of a novel composite wall panel fabricated by infilling aerated concrete blocks into a novel light-steel frame used for low-rise residential buildings. The novel light-steel frame is consisted of two thin-wall rectangular hollow section columns and a truss-beam assembled using patented U-shape connectors. Two bare light-steel frames and two composite wall panels have been tested to failure under horizontal cyclic loading. Hysteretic curves, lateral resistance and stiffness of four specimens have been investigated and analyzed. Based on the testing results, it is found that the masonry infill can significantly increase the lateral resistance and stiffness of the novel light-steel frame, about 2.3~3 and 21.2~31.5 times, respectively. Failure mode of the light-steel frame is local yielding of the column. For the composite wall panel, firstly, masonry infill is crushed, subsequently, local yielding may occur at the column if loading continues. Hysteretic curve of the composite wall panel obtained is not plump, implying a poor energy dissipation capacity. However, the light-steel frame of the composite wall panel can dissipate more energy after the masonry infill is crushed. Therefore, the composite wall panel has a much higher energy dissipation capacity compared to the bare light-steel frame.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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