Simulation of seismic response of reinforced concrete beam-column joints with NURBS surface fitting

• Autorzy: Tabatabaei Mirhosseini R.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2017-0029

Warianty tytułu

PL

Symulacja reakcji sejsmicznej łączników belkowo-słupowych wykonanych z betonu zbrojonego z dostosowaniem powierzchni NURBS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents an approach based on NURBS (non-uniform rational B-splines) to achieve a seismic response surface (SRS) from a group of points obtained by using an analytical model of RC joints. NURBS based on the genetic algorithm is an important mathematical tool and consists of generalizations of Bezier curves and surfaces and B-splines. Generally, the accuracy of the design process of joints depends on the number of control points that are captured in the results of experimental research on real specimens. The values obtained from the specimens are the best tools to use in seismic analysis, though more expensive when compared to values simulated by SRSs. The SRS proposed in this paper can be applied to obtain surfaces that show site effect results on destructions of beam-column joint, taking into account different site conditions for a specific earthquake. The efficiency of this approach is demonstrated by the retrieval of simulated-versus-analytical results.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono technikę aproksymacji, opartą na niejednorodnych powierzchniach krzywych B-sklejanych (NURBS), z wykorzystaniem algorytmu genetycznego (GA), w celu uzyskania powierzchni reakcji sejsmicznej (SRS) łączników belkowo-słupowych wykonanych z betonu zbrojonego (RC). NURBS oparta na algorytmie genetycznym jest ważnym narzędziem matematycznym i składa się z uogólnień krzywych i powierzchni Beziera oraz krzywych B-sklejanych. Techniki aproksymacji w tym kontekście zwykle obejmują dostosowanie krzywej lub powierzchni za pośrednictwem zestawu punktów danych, które są narażone na pewne błędy. Ogólnie rzecz biorąc, dokładność procesu projektowania łączników belkowo-słupowych zależy od liczby punktów kontrolnych pozyskanych z wyników badań eksperymentalnych prowadzonych na rzeczywistych próbkach. Oczywistym jest fakt, że wartości mierzone na rzeczywistych próbkach są najlepszymi narzędziami do wykorzystania w analizie sejsmicznej, przy czym są jednak droższe w porównaniu do wartości symulowanych przez SRS. SRS zaproponowane w niniejszej pracy można zastosować w celu uzyskania powierzchni, które oceniały wpływ lokalizacji na zniszczenia łącznika belkowo-słupowego, biorąc pod uwagę róźne warunki lokalizacyjne dla określonego trzęsienia ziemi. Z tego powodu dokonano wyboru trzech modeli eksperymentalnych, w celu zatwierdzenia modelu łączników. Krok po kroku zastosowano nieliniową analizę FEM. Niezbędne współczynniki elastyczności zostały opracowane na podstawie metody poszczególnych członków. Następnie obliczono reakcję czterech modeli analitycznych, poddanych różnym falom sejsmicznym. Kolejnym krokiem była ocena dostosowania powierzchni NURBS na podstawie wyników uzyskanych przez GA w punktach kontrolnych, które mogą być rozwiązane w podanych rozproszonych punktach, obliczonych na podstawie modeli analitycznych. Zaprezentowano liczbowe i graficzne wyniki, które wskazywały, że aktualna metoda generuje prawidłowe SRS z błędnym dostosowaniem. Możliwość zastosowania tej metody została potwierdzona w odniesieniu do pogorszenia szacunków dotyczących łączników RC pod wpływem różnych wejściowych ruchów sejsmicznych i klas lokalizacji.

Słowa kluczowe

EN

B-spline; NURBS; seismic response surface; SRS; beam-column joint; reinforced concrete joint; analytical model; genetic algorithm; tectonic characteristics

PL

krzywa B-sklejana; NURBS; powierzchnia reakcji sejsmicznej; SRS; połączenie belka-słup; łącznik z betonu zbrojonego; model analityczny; algorytm genetyczny; właściwości tektoniczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 63, nr 3
• Strony: 71--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Tabatabaei Mirhosseini R.

• Islamic Azad University, Kerman Branch, Civil Engineering Dept., Kerman, Iran

Bibliografia

• 1. B.Li, Y.Wu and T.C. Pan, “Seismic behavior of nonseismically detailed interior beam-wide column joints-Part II: Theoretical Comparisons and Analytical Studies”, ACI Structural Journal, 100(6): 56-65, 2003.
• 2. H. Shiohara and F. Kusuhara, “An overlooked failure mechanism of reinforced concrete beam-column joints” Proceedings of the 9th U.S. National and 10th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Toronto, July, 2010.
• 3. L.N. Lowes and A. Altoontash, “Modeling reinforced-concrete beam-column joints subjected to cyclic loading”, ASCE Journal of Structural Engineering, 129(12): 1686-1697, 2003.
• 4. R.P. Dhakal, P. Tso-Chien, P. Irawan and T. Keh-Chyuan, “Experimental study on the dynamic response of gravity-designed reinforced concrete connections”, Engineering Structures, 27(1): 75–87, 2005.
• 5. F. Kusuhara and H. Shiohara, “Tests of R/C beam-column joint with variant boundary conditions and irregular details on anchorage of beam bars”, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China, October, 2008.
• 6. B. Li, E. Lam, B. Wu and Y. Wang, “Effect of High Axial Load on Seismic Behavior of Reinforced Concrete Beam-Column Joints with and without Strengthening”, ACI Structural Journal, 112(6): 713-724, 2015. 1
• 7. E.V. Popov and S.I. Rotkov, “The retrieval of NURBS-surface by genetic algorithm on the basis of point cloud”, 21st International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision (WSCG) Communication Papers Proceedings, Plzen, Czech, June, 2013.
• 8. I. Park, I. Yun and S. Lee, “Constructing NURBS surface model from scattered and unorganized range data”, In Second International Conference on 3-D Digital Imaging and Modeling, Ottawa, Canada, July, 1999.
• 9. B. Gregorski, B. Hamann and K. Joy, “Reconstruction of B-spline surfaces from scattered data points”, In Proceedings of Computer Graphics International, Geneva, Switzerland, 2000.