Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.43
no.5
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pp.116-123
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2001
This paper represents results of an effort to seismically rehabilitate a 12-story nonductile reinforced concrete frame building. The frame located in the most severe seismic area, zone 4, is assumed to be designed and detailed for gravity load requirements only. Both pushover and nonlinear time-history analyses are carried out to determine strength, deformation capacity and the vulnerability of the building. The analysis indicates a drift concentration at the $1^{st}$ floor level due to inadequate strength and ductility capacity of the ground floor columns. The capacity curve of the structure, when superimposed on the average demand response spectrum for the ensemble of scaled earthquakes indicates that the structure is extremely weak and requires a major retrofit. The retrofit of the building is attempted using viscoelastic (VE) dampers. The dampers at each floor level are sized in order to reduce the elastic story drift ratios to within 1%. It is found that this requires substantially large dampers that are not practically feasible. With practical size dampers, the analyses of the viscoelastically damped building indicates that the damper sizes provided are not sufficient enough to remove the biased response and drift concentration of the building. The results indicate that VE-dampers alone are not sufficient to rehabilitate such a concrete frame. Concrete buildings, in general, being stiffer require larger dampers. The second rehabilitation strategy uses concrete shearwalls. Shearwalls increased stiffness and strength of the building, which resulted in reducing the drift significantly. The effectiveness of VE-dampers in conjunction with stiff shearwalls was also studied. Considering the economy and effectiveness, it is concluded that shearwalls were the most feasible solution for seismic rehabilitation of such buildings.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.21
no.3
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pp.115-123
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2017
To investigate the cyclic characteristics of the retrofitted exterior joints of RC frame with haunch, 70% scaled 6 beam-column exterior joint subassemblies were designed according to design guideline according to 1988 and tested with cyclic loading up to 3.5% story drift ratio. During the experiments axial forces are applied to columns to simulate gravity load. Experimental results shows that the strength of retrofitted specimens was increased steadily until 2.5% story drift ratio and their strengths increased more than 1.7 times of the non-retrofitted in case that main bar was bent away from exterior joint. The joint strength and effective stiffness of the retrofitted specimen was increased and results in more deformation capacity compared to the non-retrofitted.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2005.03a
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pp.195-202
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2005
High-rise residential buildings in these days tend to adopt a building frame system as primary earthquake resisting structural system for some architectural reasons. But there exist several ambiguities in designing such building frame systems according to current codes, with regards to : the effective stiffness property of RC cracked section in static and dynamic analyses, analytical model to evaluate story drift ratio and, deformation compatibility requirements of frames. The comparative study for these issues by appling IBC 2000 and KBC 2005 to a typical building frame system shows that demands of member strength and story drift ratio can be different significantly depending on designer's interpretation and application of code requirements.
Open ground story (OGS) reinforced concrete (RC) buildings are vulnerable to the complete collapse or severe damages under seismic actions. This study investigates the effectiveness of four different strengthening techniques representing the local and global modifications to improve the seismic performance of a non-ductile RC OGS frame. Steel caging and concrete jacketing methods of column strengthening are considered as the local modification techniques, whereas steel bracing and RC shear wall systems are selected as the global strengthening techniques in this study. Performance-based plastic design (PBPD) approach relying on energy-balance concept has been adopted to determine the required design force demand on the strengthening elements. Nonlinear static and dynamic analyses are carried out on the numerical models of study frames to assess the effectiveness of selected strengthening techniques in improving the seismic performance of OGS frame.. Strengthening techniques based on steel braces and RC shear wall significantly reduced the peak interstory drift response of the OGS frame. However, the peak floor acceleration of these strengthened frames is amplified by more than 2.5 times as compared to that of unstrengthened frame. Steel caging technique of column strengthening resulted in a reasonable reduction in the peak interstory drift response without substantial amplification in peak floor acceleration of the OSG frame.
Reinforced concrete walls and buckling restrained braces are effective structural elements that are used to resist seismic loads. In this paper, the behavior of the reinforced concrete walls coupled with buckling restrained braces is investigated. In such a system, there is not any conventional reinforced concrete coupling beam. The coupling action is provided only by buckling restrained braces that dissipate energy and also cause coupling forces in the wall piers. The studied structures are 10-, 20- and 30-story ones designed according to the ASCE, ACI-318 and AISC codes. Wall nonlinear model is then prepared using the fiber elements in PERFORM-3D software. The responses of the systems subjected to the forward directivity near-fault (NF) and ordinary far-fault (FF) ground motions at maximum considered earthquake (MCE) level are studied. The seismic responses of the structures corresponding to the inter-story drift demand, curvature ductility of wall piers, and coupling ratio of the walls are compared. On average, the results show that the inter-story drift ratio for the examined systems subjected to the far-fault events at MCE level is less than allowable value of 3%. Besides, incremental dynamic analysis is used to examine the considered systems. Results of studied systems show that, the taller the structures, the higher the probability of their collapse. Also, for a certain peak ground acceleration of 1 g, the probability of collapse under NF records is more than twice this probability under FF records.
The seismic analysis of structures without applying the effects of soil can undermine functional objectives of structure so that it can affect all the desired purposes at the design and control stages of the structure. In this research, employing OpenSees and MATLAB software simultaneously and developing a definite three-dimensional finite element model of a high-rise concrete structure, designed using performance-based plastic design approach, the performance of Tuned Mass Damper (TMD) and Active Mass Damper (AMD) is both examined and compared. Moreover some less noted aspects such as nonlinear interaction of soil and structure, uplift, nonlinear behavior of structure and structural torsion have received more attention. For this purpose, the analysis of time history on the structural model has been performed under 22 far-field accelerogram records. Examining a full range of all structural seismic responses, including lateral displacement, acceleration, inter-story drift, lost plastic energy, number of plastic hinges, story shear force and uplift. The results indicate that TMD performs better than AMD except for lateral displacement and inter-story drift to control other structural responses. Because on the one hand, nonlinear structural parameters and soil-structure interaction have been added and on the other hand, the restriction on the control force applied that leads up to saturation phenomenon in the active control system affect the performance of AMD. Moreover, the control force applied by structural control system has created undesirable acceleration and shear force in the structure.
Ahmed Ibrahim;Ibrahim El-Araby;Ahmed I. Saleh;Mohammed Shaaban
Structural Engineering and Mechanics
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v.87
no.4
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pp.347-361
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2023
This research aims to assess the behavior of reinforced concrete (RC) residential buildings when moment-resisting frames (MRFs) are used as the lateral resisting system. This investigation was conducted using MIDAS Gen v.19.0. Buildings with various plan footprints (Square, Rectangular, Circular, Triangular, and Plus-Shaped), and different heights (15 m, 30 m, 45 m, and 60 m) are investigated. The defined load cases, the equivalent static lateral load pattern, and the response spectrum function were defined as stated by the American Standard (ASCE 7-16), the 1997 Uniform Building Code (UBC97), the Egyptian Code for Loads (ECP-201), and the European Standard (EC8). Extensive comparisons of the results obtained by the different codes (including the story displacement, the story drift, and the base shear) were undertaken; to assess the response of moment-resisting multi-story framed buildings under lateral loads. The results revealed that, for all study cases under consideration, both ECP-201 and EC8 gave smaller base shear, displacement, and drift by one third to one fourth, around one fourth, around one fifth, respectively for both the ELF and RSA methods if compared to ASCE 7-16 and UBC97.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.04a
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pp.487-494
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2004
Resizing techniques have been recognized as practical methods for drift design of high-rise building since sensitivity analysis and iterative structural analysis are not required in implementation. In the techniques, the amount of material of a memberin a building for resizing is determined in terms of cross-sectional areas and sectional inertia moments as design variables. In this study, five drift design methods are developed by considering design variable linking strategy and fomulating resizing algorithm in terms of material properties of shear walls as a design variable. The developed methods are applied to the drift design of 20-story frame-RC shear wall structure, and then evaluated in the view points of practicality and efficiency.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.210-215
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2008
This study presents an effective stiffness-based optimal technique to control quantitatively lateral drift and evaluates the structural behavior characteristics and efficiency for tall outrigger system subject to lateral loads. To this end, displacement sensitivity depending on behavior characteristics of outrigger system is established and approximation concept that can efficiently solve large scale problems is introduced. Specifically, under the 'constant-shape' assumption, resizing technique of member is developed. Two types of 60 story frameworks are presented to illustrate the features of the quantitative lateral drift control technique proposed in this study.
This study presents an effective stiffness-based optimal technique to control quantitatively lateral drift for 3-D steel frameworks subject to lateral loads. To this end, the displacement sensitivity depending on behavior characteristics of 3-D steel frameworks is established. Also, approximation concept that can preserve the generality of the mathematical programming and can efficiently solve large scale problems is introduced. Resizing sections in the stiffness-based optimal design are assumed to be uniformly varying in size. Two types of 30-story frames are presented to illustrate the features of the Quantitative lateral drift control technique proposed in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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