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Design of Buildings for Seismic Action reduced regularity. different structural systems for lateral bracing. discontinuous bracing systems. Diagonal bracing. frame structure. Diagonal bracing. Design of Steel Structures for Seismic Action Ductility. Sudden or brittle failure shall not occurExamples:.
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1. Design of Steel and Composite-Structures for Seismic Loading – Safety Requirements, Concepts and Methods – Prof. Dr.-Ing. Ekkehard Fehling, University Kassel
Dr.-Ing. Benno Hoffmeister, University / RWTH Aachen
2. Design of Buildings for Seismic Action reduced regularity different structural systems for lateral bracing Ungleichmäßige Beanspruchung wegen verschiedener Massen, Steifigkeitssprünge etc. Nicht berücksichtigte Torsionseffekte bei L-förmigen BauwerkenUngleichmäßige Beanspruchung wegen verschiedener Massen, Steifigkeitssprünge etc. Nicht berücksichtigte Torsionseffekte bei L-förmigen Bauwerken
3. Design of Steel Structures for Seismic Action Ductility Sudden or brittle failure shall not occur
Examples: Ductility bedeutet de Deformationsfähigkeit eines Tragwerks, bei der kein plötzliches Versagen von vitalen Membersn auftrittDuctility bedeutet de Deformationsfähigkeit eines Tragwerks, bei der kein plötzliches Versagen von vitalen Membersn auftritt
4. Design of Steel Structures for Seismic Action Ductility Examples: Typische Examples, die sich immer wiederholen, sind hier zu sehenTypische Examples, die sich immer wiederholen, sind hier zu sehen
5. Design of Steel Structures for Seismic Action Ductility Specially endangered: Corner Columns Typische Examples, die sich immer wiederholen, sind hier zu sehenTypische Examples, die sich immer wiederholen, sind hier zu sehen
6. Design of Steel Structures for Seismic Action Ductility Examples: Typische Examples, die sich immer wiederholen, sind hier zu sehenTypische Examples, die sich immer wiederholen, sind hier zu sehen
7. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour Cyclic defomability with dissipation of energy
Exploitation of plastic material behaviour
Principle: Dissipative Behaviour ist neben der Ductility die Kerneigenschaft von erdbebenresistenten Bauwerken. Die Dissipation geht von plastisch verformbaren Elementen aus, wie hier am Example eines Kragarms dargestellt.Dissipative Behaviour ist neben der Ductility die Kerneigenschaft von erdbebenresistenten Bauwerken. Die Dissipation geht von plastisch verformbaren Elementen aus, wie hier am Example eines Kragarms dargestellt.
8. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour Cyclic defomability with dissipation of energy
Exploitation of plastic material behaviour
Principle:
9. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour Cyclic defomability with dissipation of energy
Exploitation of plastic material behaviour
Principle:
10. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Mechanisms Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
11. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Mechanisms Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
16. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour – Global System Successive Formation of Plastic HInges Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
17. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour – Global System Succesive Formation of Plastic Hinges Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
18. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour – Global System Succesive Formation of Plastic Hinges Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
19. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour – Global System Succesive Formation of Plastic Hinges Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
20. Design of Steel Structures for Seismic Action Dissipative Behaviour – cyclic Experimental Investigations on Frame Structures Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
23. Design of Steel Structures for Seismic Action Functioning dissipative Mechanisms Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
24. Design of Steel Structures for Seismic Action Inadequate Dissipation Capacity Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
25. Design of dissipative Members „Overstrength“ of Material Example S 235, nominal Yield Strength fy,k = 235 N/mm² Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
26. Design of dissipative Members „Overstrength“ of Material how to ensure dissipative behaviour Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
27. Design of dissipative Members Plastic Fatigue of Materials Elastic Fatigue Strength Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
28. Design of dissipative Members Plastische Ermüdung des Werkstoffs Elastic Fatigue Strength Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
29. Design of dissipative Members Toughness of Material Toughness of material – basic requirement for dissipation Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
30. Design of dissipative Members Zähigkeit des Werkstoffs Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
31. Design of dissipative Members Stability of cross sections Slender cross section show premature local buckling:
dissipation will be less
premature damage Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
32. Design of dissipative Members Stability of cross sections Slender cross section show premature local buckling:
dissipation will be less
premature damage Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
33. Design für Dissipative Behaviour Global capacity design Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
38. Design für Dissipative Behaviour local capacity design Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
39. Seismic Design of Steel Structures Codes:
EN 1998 (or: DIN 4149 = EN 1998 simplified)
codes for steel structures and materials
Seismic Design:
Make use of dissipation, assuming behaviour factor q (Reduction of „elastic“ action)
Application of capacity design e.g. for bolted connections: Rbolt > Rbearing > Rcross-section,pl > Eseismic/q for comparison: static design verification: (Rbolt , Rbearing , Rcross-section) > Ed Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
41. Flow chart for design (1)
42. Flow chart for design (2)
43. Application Example: Reactor- and Heater Towers for a steel producing direct reduction plant in Indonesia
56. Design of Shear Links Biggest possible ductility in shear
Avoid flexural failure mode
Web buckling should occur at large deformations only
Ensure lateral stability of flanges
61. Conclusions Design for Earthquake requires different way of thinking: verification of behaviour rather than verification of strength
The behaviour of a structure under seismic loading is mainly determined by:
Regularity – avoid extreme straining/ loading of certain members
Redundancy – enable reserves of saftey
Ductility – plastic deformations without premature failure
Dissipation – from formation of cyclic plastic hystereses
Quality and Control of Execution – too much of strength may be dangerous Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.Die Dissipationsfähigkeit einzelner Elemente ergibt das Dissipative Behaviour eines Bauwerks.
