Modeling level selection for seismic analysis of concrete-filled steel tube/moment-resisting frames by using fragility curves

2014 ◽  
Vol 44 (2) ◽  
pp. 199-220 ◽  
Author(s):  
Konstantinos A. Skalomenos ◽  
George D. Hatzigeorgiou ◽  
Dimitri E. Beskos
Keyword(s):  
Seismic Analysis ◽  
Fragility Curves ◽  
Steel Tube ◽  
Concrete Filled Steel Tube ◽  
Moment Resisting Frames ◽  
Moment Resisting ◽  
Selection For ◽  
Modeling Level

scholarly journals Seismic performance of plane moment resisting frames with concrete filled steel tube columns and steel I beams

2014 ◽  
Author(s):  
Κωνσταντίνος Σκαλωμένος
Keyword(s):  
Seismic Performance ◽  
Steel Tube ◽  
Concrete Filled Steel Tube ◽  
Moment Resisting Frames ◽  
Moment Resisting

Ο σκοπός της παρούσας έρευνας είναι να διερευνήσει τη σεισμική συμπεριφορά επίπεδων καμπτικών πλαισίων με υποστυλώματα από τετραγωνικές χαλύβδινες κοιλοδοκούς γεμισμένες με σκυρόδεμα και με μεταλλικές δοκούς τύπου Ι και να προτείνει μία μέθοδο αντισεισμικού σχεδιασμού με βάση την επιτελεστικότητα για αυτόν τον τύπο κατασκευών. Αρχικά, διεξάγεται μία υπολογιστική μελέτη ώστε να διερευνηθεί η μη-γραμμική ανελαστική απόκριση υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση και σταθερή θλίψη των τετραγωνικών σύμμικτων υποστυλωμάτων. Ένα ακριβές και προηγμένο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων δημιουργείται όπου η ακρίβεια των αποτελεσμάτων του ελέγχεται μέσω συγκρίσεων των αναλυτικών λύσεων με υπαρκτά πειραματικά δεδομένα. Κατόπιν, χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων, πραγματοποιoύνται εκτενείς παραμετρικές μελέτες με σκοπό να παραχθούν πληροφορίες σχετικά με την υστερητική συμπεριφορά των σύμμικτων υποστυλωμάτων. Έτσι, στη βάση αυτής της υπολογιστικής μελέτης, τρία απλά και αρκετά ακριβή υστερητικά μοντέλα συγκεντρωμένης πλαστιμότητας αναπτύσσονται για την προσομοίωση της συμπεριφοράς σύμμικτων υποστυλωμάτων υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση και σταθερή θλίψη. Έπειτα, διερευνάται η σεισμική συμπεριφορά επίπεδων καμπτικών πλαισίων με σύμμικτα υποστυλώματα και με μεταλλικές δοκούς τύπου Ι. Πιο συγκεκριμένα εξετάζεται η επίδραση της λεπτομερής μοντελοποίησης των επιμέρους δομικών στοιχείων μια κατασκευής, όπως των σύμμικτων υποστυλωμάτων, των μεταλλικών δοκών, των κόμβων διατμητικής παραμόρφωσης και των συνδέσεων, στη σεισμική συμπεριφορά των πλαισίων μέσω συγκρίσεων με υπαρκτά πειραματικά δεδομένα. Επιπλέον, διαμορφώνονται καμπύλες τρωτότητας για τρία σύμμικτα πλαίσια σχεδιασμένα με τους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς για διάφορα επίπεδα μοντελοποίησης χρησιμοποιώντας μη-γραμμικές αναλύσεις χρονοιστορίας. Στη βάση αυτών των καμπυλών τρωτότητας, κάποιος μπορεί να επιλέξει το κατάλληλο επίπεδο πολυπλοκότητας της μοντελοποίησης των σύμμικτων πλαισίων ώστε να οδηγηθεί στην επιθυμητή συμπεριφορά για μια δεδομένη σεισμική ένταση. Το τρίτο μέρος της παρούσας έρευνας πραγματεύεται την ανάπτυξη της διαδικασίας που απαιτείται από την Υβριδική Δυνάμεων-Μετατοπίσεων (ΥΔΜ) μέθοδο αντισεισμικού σχεδιασμού με βάση την επιτελεστικότητα, η οποία συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της μεθόδου των δυνάμεων και της μεθόδου των μετακινήσεων, ώστε να εφαρμόζεται για τον αντισεισμικό σχεδιασμό σύμμικτων καμπτικών πλαισίων. Έτσι, πραγματοποιούνται εκτενείς παραμετρικές μελέτες περιλαμβάνοντας μη-γραμμικές δυναμικές αναλύσεις σε 96 πλαίσια υπό 100 σεισμικές καταγραφές με σκοπό τη δημιουργία τράπεζας δεδομένων με αποκρίσεις ενδιαφέροντος. Κατόπιν αναλύσεων γραμμικής παλινδρόμησης, απλές σχέσεις προτείνονται που απαιτούνται από την ΥΔΜ μέθοδο οι οποίες συνδέουν τη μέγιστη μετακίνησης κορυφής των πλαισίων με τη στοχευόμενη μέγιστη γωνιακή παραμόρφωσης των ορόφων ή την τοπική στροφική πλαστιμότητα των μελών και την απαιτούμενη συνολική πλαστιμότητας του πλαισίου με τον συντελεστή συμπεριφοράς q. Η σύγκριση της προτεινόμενης ΥΔΜ μεθόδου αντισεισμικού σχεδιασμού με εκείνης που προτείνεται από τον Ευρωπαϊκό κανονισμό αποδεικνύει ότι η προτεινόμενη διαδικασία φαίνεται να είναι πιο ακριβής και ελέγχει καλύτερα τις παραμορφώσεις. Μη-γραμμικές αναλύσεις χρονοιστορίας δείχνουν την συνέπεια της ΥΔΜ να εκτιμά με ακρίβεια τις απαιτήσεις των ανελαστικών παραμορφώσεων στα διάφορα επίπεδα επιτελεστικότητας σε αντίθεση με την τάση του κανονισμού να υποεκτιμά τη μέγιστη γωνιακή μετακίνησης ορόφων και να υπερεκτιμά την μέγιστη μετακίνηση κορυφής. Τέλος, συγκρίσεις σύμμικτων πλαισίων με σχεδιασμένα πλαίσια εξ’ ολοκλήρου από χάλυβα σύμφωνα με την ΥΔΜ, δείχνουν ότι τα σύμμικτα πλαίσια έχουν καλύτερη σεισμική συμπεριφορά από τα μεταλλικά και φαίνεται να είναι πιο οικονομικές κατασκευές.

Experiment Study on Cyclic Behavior of Concrete Filled Steel Tube (CFST) Column-Reinforced Concrete (RC) Beam Connections

2009 ◽  
Vol 417-418 ◽  
pp. 833-836 ◽  
Author(s):  
Qing Xiang Wang ◽  
Shi Run Liu
Keyword(s):  
Reinforced Concrete ◽  
Tube Wall ◽  
Plastic Hinge ◽  
Steel Tube ◽  
Reinforced Concrete Beams ◽  
Cyclic Behavior ◽  
Concrete Core ◽  
Concrete Filled Steel Tube ◽  
Steel Bars ◽  
Moment Resisting

The test results of six connections under cyclic loading are presented in the paper. Each test specimen was properly designed to model the interior joint of a moment resisting frame, and was identically comprised of three parts that including the circular concrete filled steel tube columns, the reinforced concrete beams, and the short fabricated connection stubs. Energy dissipation was designed to occur in the beams during a severe earthquake. Steel bars which were embedded into concrete core and welded to the connection stubs, were used to transfer the force distributed by the reinforcing bars of concrete beam to the concrete core. The results indicated that the embedded steel bars were very efficient in eliminating the stress concentration on the tube wall and there was no visible deformation occurred on the tube wall until the collapse of the specimen. Furthermore, the connection of each specimen had enough capacity and thus the plastic hinge appeared in the beams. As results, the ductility of this new type structure directly depended on the RC beams.

scholarly journals Artificial Neural Network-Based Method for Seismic Analysis of Concrete-Filled Steel Tube Arch Bridges

2021 ◽  
Vol 2021 ◽  
pp. 1-10
Author(s):  
Zhen Liu ◽  
Shibo Zhang
Keyword(s):  
Neural Network ◽  
Finite Element Method ◽  
Artificial Neural Network ◽  
Finite Element ◽  
Seismic Analysis ◽  
Steel Tube ◽  
Arch Bridge ◽  
Concrete Filled Steel Tube ◽  
Cfst Arch Bridge ◽  
Artificial Neural

Seismic analysis of concrete-filled steel tube (CFST) arch bridge based on finite element method is a time-consuming work. Especially when uncertainty of material and structural parameters are involved, the computational requirements may exceed the computational power of high performance computers. In this paper, a seismic analysis method of CFST arch bridge based on artificial neural network is presented. The ANN is trained by these seismic damage and corresponding sample parameters based on finite element analysis. In order to obtain more efficient training samples, a uniform design method is used to select sample parameters. By comparing the damage probabilities under different seismic intensities, it is found that the damage probabilities of the neural network method and the finite element method are basically the same. The method based on ANN can save a lot of computing time.

scholarly journals Experimental Study on Seismic Retrofitting of Reinforced Concrete Frames Using Welded Concrete-Filled Steel Tubes

2020 ◽  
Vol 10 (20) ◽  
pp. 7061 ◽  
Author(s):  
Kyong Min Ro ◽  
Min Sook Kim ◽  
Young Hak Lee
Keyword(s):  
Reinforced Concrete ◽  
Seismic Performance ◽  
Seismic Energy ◽  
Maximum Load ◽  
Steel Tube ◽  
Seismic Retrofitting ◽  
Reinforced Concrete Frame ◽  
Concrete Frame ◽  
Moment Resisting Frames ◽  
Moment Resisting

Buildings constructed with non-seismic details are at risk of damage and collapse when an earthquake occurs due to a lack of strength, stiffness, and ductility. For reinforced concrete (RC) moment-resisting frames, seismic retrofitting methods that can enhance strength or ductility should be applied. However, such strategies have many disadvantages related to constructability, serviceability, securing integrity, and cost. In this paper, a welded concrete-filled steel tube (WCFST) system was examined in order to resolve the problems of the existing seismic retrofitting methods for RC moment-resisting frames. To evaluate the seismic performance of the proposed system, two specimens, one with non-seismic details and another reinforced with a WCFST seismic system, were manufactured for the cyclic loading tests. As a result of the experiments, the specimen retrofitted with the WCFST system showed maximum load, effective stiffness, and energy dissipation capacity values approximately 3, 2, and 2.5 times greater, respectively, than those obtained from the existing reinforced concrete frame specimen. The experimental results indicate that the proposed WCFST system is expected to be effective at improving the seismic performance by enhancing both the strength of the existing reinforced concrete frame structures and the dissipation of the seismic energy.

scholarly journals Evaluation Of Response Modification Factor For Moment Resisting Frames

10.29007/q8wl ◽  
2018 ◽  
Author(s):  
Nirav K. Patel ◽  
Prutha Vyas
Keyword(s):  
Nonlinear Response ◽  
Seismic Analysis ◽  
Nonlinear Static Analysis ◽  
Elastic Response ◽  
Systematic Evaluation ◽  
Elastic Behaviour ◽  
Response Modification Factor ◽  
Moment Resisting Frames ◽  
Moment Resisting ◽  
Modification Factor

Conventional seismic analysis of structure incorporates only elastic response of the structure. To understand nonlinear response of the structure, Performance Based Design (PBD) approach is widely used. PBD includes Pushover analysis i.e. nonlinear static analysis, which shows the post-elastic behaviour of the structure. IS 1893-2002 incorporates the nonlinear response of a structure considering response reduction factor (R) so that a linear elastic force based approach can be used for design. The response modification factor plays a key role in the seismic design of new buildings. However, the Indian code does not provide information on the components of R factor. The values assigned to this factor is based on engineering judgment. The study includes the calculation of value R based on different components as per ATC-19 and compares values of R for Special Moment resisting frame (SMRF) and Ordinary Moment resisting frames (OMRF) for two different seismic zones. An improvement in the reliability of modern earthquake-resistant buildings will require the systematic evaluation of the building response characteristics, which mostly affects the values assigned to the factor.

Seismic fragility of steel moment-resisting frames in Vancouver and Montreal designed in the 1960s, 1980s, and 2010

2015 ◽  
Vol 42 (11) ◽  
pp. 919-929 ◽  
Author(s):  
Lucía Valentina Díaz Gómez ◽  
Oh-Sung Kwon ◽  
Mohammad Reza Dabirvaziri
Keyword(s):  
Numerical Models ◽  
Fragility Curves ◽  
Time History ◽  
Steel Moment Resisting Frames ◽  
Moment Resisting Frames ◽  
Nonlinear Time History Analyses ◽  
Moment Resisting ◽  
The 1960S ◽  
Steel Mrfs ◽  
Nonlinear Time History

Typical steel moment-resisting frames (MRF) of six-storey buildings in Vancouver and Montreal were designed for three different provisions of the National Building Code of Canada (1960s, 1980s, and 2010). Numerical models were developed in OpenSees to understand the seismic performance of the structures. These models accounted for strength and stiffness degradation through appropriate representations of the beam–column connection behaviours, which were calibrated against experimental results available in the literature. The behaviour of the buildings was evaluated through pushover and nonlinear time history analyses. The pushover analysis results showed that the 1960s and 2010 steel MRFs of both cities exhibited strong-column-weak-beam failure mode. The 1980s steel MRFs of both cities showed soft-storey mechanism. Fragility curves were developed for the steel MRFs based on the seismic demands evaluated using nonlinear time history analyses, which can be used for regional seismic impact assessment studies in the future.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document