+ All Categories
Home > Documents > Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2...

Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2...

Date post: 25-Apr-2020
Category:
Upload: others
View: 4 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
108
  Phantom Engineering & Consulting DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla, Xin Tao Liao, Carlos Peralta, Justin Hum Project Manager: Mohammad Mualla Respectfully Submitted: December 15, 2016  
Transcript
Page 1: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

   

Phantom Engineering & Consulting 

DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER 

Design Team: Mohammad Mualla, Xin Tao Liao, Carlos Peralta, Justin Hum 

Project Manager: Mohammad Mualla 

Respectfully Submitted: December 15, 2016 

 

Page 2: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 1 

Table of Contents 

Table of Contents ....................................................................................................................................... 1 

Section 1: General Information/Architectural Design ............................................................................. 4 

1.1 Building Description ......................................................................................................................... 5 

1.2 Architectural Layout Inspiration ..................................................................................................... 6 

1.2 Means of Egress ................................................................................................................................. 9 

1.3 Parking Lot Design .......................................................................................................................... 10 

Section 2: Design Criteria ......................................................................................................................... 15 

2.1 Loads ................................................................................................................................................. 15 

2.1.1 Gravity Loads .............................................................................................................................. 15 

2.1.2 Wind Load ................................................................................................................................. 19 

Comparison of hand calculations to ETABs Results .............................................................................. 28 

2.1.3 Seismic Loads ............................................................................................................................ 29 

2.2 Load Combinations ........................................................................................................................ 29 

2.3 Materials Used ................................................................................................................................. 31 

2.4 Serviceability .................................................................................................................................. 32 

2.4.1 Slab Serviceability ..................................................................................................................... 32 

Section 3: Structural System .................................................................................................................... 33 

3.1 Gravity System ................................................................................................................................. 33 

3.2 Lateral System ................................................................................................................................ 33 

3.3 Structural Components .................................................................................................................. 33 

3.3.1 Slabs ........................................................................................................................................... 33 

3.3.2 Columns .................................................................................................................................... 34 

3.3.3 Shear Walls ............................................................................................................................... 37 

3.3.4 Transfer Beam .......................................................................................................................... 37 

3.3.5  Foundation & Isolated Footing & Strip Footing ..................................................................... 37 

Section 4: Analysis & Global Behavior .................................................................................................... 38 

4.1 Finite Element Models ................................................................................................................... 38 

4.1.1 SAFE: Slab Design...................................................................................................................... 38 

4.2 ETABS: Global Analysis .................................................................................................................40 

4.2.1 Story Shear Graph ..................................................................................................................... 44 

4.2.2 Maximum Story Drifts ............................................................................................................. 46 

Page 3: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 2 

4.2.3 Maximum Story Displacements .............................................................................................. 47 

4.3 P‐Delta Effects ................................................................................................................................ 56 

4.4 Element Types ................................................................................................................................ 56 

Appendix A: Transfer Beam Hand Calculations .................................................................................... 57 

Appendix B: Column Hand Calculations ............................................................................................... 60 

Appendix C: Two‐Way Slab Design ....................................................................................................... 64 

Appendix D: ETABS Wind Loading ....................................................................................................... 69 

Appendix E: Wind Load Hand Calculations ............................................................................................. 70 

Appendix F: Seismic Hand Calculations................................................................................................. 75 

Appendix G: Shear Wall Design .............................................................................................................. 81 

Appendix H: Isolated Footings ................................................................................................................ 85 

Appendix I: Foundation Wall ................................................................................................................. 89 

Appendix J: Load Bearing Wall .............................................................................................................. 94 

Appendix K: Wall Footing ...................................................................................................................... 96 

Appendix L: Snow Loads ........................................................................................................................ 99 

Appendix M: Tabulated ETAB WIND & Seismic Results ..................................................................... 103 

 

 

   

Page 4: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 3 

Table of Figures/Tables 

Table of Figures/Tables .......................................................................................................................... 3 

Figure 1. North elevation view. .................................................................................................................. 5 

Figure 2. East elevation view. ...................................................................................................................... 5 

Figure 3: Layout of Apt 52A at 432 Park Avenue .................................................................................... 67 

Figure 4. Ground Floor Architectural Layout .......................................................................................... 7 

Figure 5. Typical Floor Architectural Layout ........................................................................................... 8 

Figure 6. Penthouse Floor 16 Architectural Layout ................................................................................. 8 

Figure 7. Penthouse Floor 17 Architectural Layout .................................................................................. 9 

Figure 8. Location of Phantom Tower .................................................................................................... 10 

Table 1. Parking Spaces Required Where Group Parking Facilities Are Provided ................................ 11 

Figure 9: Basement Vehicle Tracking Simulations & Corresponding Parking Lot Level 1 Layout ...... 12 

Figure 10: Subbasement Vehicle Tracking Simulation & Corresponding Parking Lot Level 2 Layout 13 

Table 2‐3. Tables taken from the excel used to estimate the weight of the building .......................... 16 

Table 4. SDL & LL values used in design ................................................................................................ 18 

Table 5. Slab Serviceability, AISC Design Guide .................................................................................... 32 

Figure 11. Columns and Footings in Subbasement ................................................................................. 35 

Figure 12: This figure shows the shortest clear spans between columns on the ground floor ............ 35 

Figure 14: This figure is from the column layout of floor 17, maximum spans are allowed due to 

smaller blueprint and larger open spaces. .............................................................................................. 36 

Figure 15: This Figure shows the coordinates, column tag and column above symbol for the 

respective column. ................................................................................................................................... 36 

Figure 18: Ground Floor shear walls subjected to load combination “ENV‐WG” ................................ 42 

   

Page 5: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 4 

Section 1: General Information/Architectural Design 

 

This report addresses the design criteria and the design and analysis of the structural 

components in the 17 story luxury apartment complex, Phantom Tower. The Phantom Tower is 

located in The Bronx, New York. The report will cover the general information of the building, 

architectural layout and its influences, design criteria for the buildings as well as an in depth 

analysis of the structural components and their behavior when introduced to several loads. 

The building is modeled and design using a various software listed below: 

AutoCAD 2016 

Revit 2016 

ETABS 2015 

SAFE 2014 

 

Sample calculations for structural components and loads were completed to validate data from the 

analysis software and are attached in the appendix of this report. 

   

The Following References were used in the design: 

International Building Code 2012 

ASCE 7‐10 

ACI‐318‐11 

Sample calculations for structural components and loads were completed to 

validate data from the analysis software and are attached in the appendix of this 

report. 

Page 6: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 5 

1.1 BUILDING DESCRIPTION  

Phantom Tower is a luxury Residential building.  The building is wrapped in a beautiful 

limestone veneer and accented with black aluminum window frames. The building is comprised of 

two sublevels that hold 60 parking spots. The ground floor includes amenities that are available to 

all residents which include a gymnasium, Children’s Daycare, Conference Rooms, and a bike 

storage room. There is also a terrace on the 2nd floor where residents can enjoy the sun, have 

barbeques, and other types of social gatherings. Floors 2 through 15 are all have a mix of 2 and 3 

bedroom apartments, with a total of 8 units on each floor. All units include a Washer/ Dryer room 

and an open kitchen that leads to the living rooms. Floors 16 and 17 houses 2 duplex penthouses 

that have access to the roof garden. 

  Each floor is 9 feet tall with the exception of the ground floor which is 14’ tall making the 

Phantom Tower stand 158 feet tall at the top of the roof garden. The Phantom Tower has a 189’ X 

111’ blueprint on its largest floors and 122’ x 66’ on its smallest floors.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     Figure 1. North elevation view.                                  

 

Figure 2. East elevation view. 

 

Page 7: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 6 

1.2 ARCHITECTURAL LAYOUT INSPIRATION 

Floor Layout

Plenty of inspiration was taken from three luxury residences scattered across NYC. The first 

residence is the famous 432 Park Avenue. The design team attempted to capture the simplicity of 

the layout of 432 Park Ave. Apartment 52A 

was used as a template for the layout of the 

Phantom Tower. This apartment is 

approximately 1600 SF, the typical SF size of 

an apartment at the Phantom Tower. The 

apartments are designed with privacy in 

mind. The Master Bedroom is cornered off, 

with a grand view, a walk‐in closet, and a 

Master Bathroom. The kitchens were also 

modeled near the living room. The 

advantage of having the kitchen open to the 

living room is that the light provided from 

the living room allows the kitchen to function as a true kitchen (by code) and not a closed off 

kitchenette. This allowed us to increase the SF of the kitchens to approximately 125 SF. The New 

York City Building Code dictates that a kitchen with no window is actually a kitchenette and must 

not exceed 80 SF. The idea of having a powder room in the main living area was to divide the 

private bedrooms, from the living and entertaining area. A powder room was provided in the main 

hall of each apartment so that a guest would be able to use the bathroom, without intruding into 

the private rooms. Adjacent Bathrooms were also placed next to one another, so as to use the same 

pipe shaft. The same concept was applied for kitchens, the walls separating the apartments houses 

a shaft for the plumbing of the kitchens (one kitchen on each side of the wall). Inspiration was also 

Figure 3: Layout of Apt 52A at 432 Park Avenue 

Page 8: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 7 

taken from 111 W57 St and 70 Vestry St. With similar concepts in mind, the design team was able to 

merge ideas from each layout to create similar apartment layouts.  

The residence hallways are 5’ wide. The design team also reached out to an Architect 

named John Ellis in the NYC area to seek consultation. Mr. Ellis indicated that hallways are usually 

4‐5 feet, but 5’ is adequate for a luxury residence.  Attached below are the architectural plans for 

the Ground floor, typical floor and Penthouse floors respectively. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4. Ground Floor Architectural Layout 

 

 

 

 

Page 9: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 8 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 5. Typical Floor Architectural Layout 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 6. Penthouse Floor 16 Architectural Layout  

 

 

 

Page 10: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 9 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 7. Penthouse Floor 17 Architectural Layout 

 

 

1.2 MEANS OF EGRESS    

Referring to Chapter 10 of the International Building Code (2012 edition) we deduced that we 

needed 2 means of egress based off our occupancy. We provided a two staircases on each floor to 

account for such provisions in this code. All rooms have to be within 200ft of the entrance of one 

staircase, and that each staircase must either lead to the exterior of a building or to an exit pathway 

that leads to the exterior of the building. With that in mind we placed our staircases strategically in 

two scores that were evenly spaced out on each floor so that we can abide by the parameters set by 

the code. The code also states that the staircases must have a 2‐hour fire rating. Given that the 

stairs are housed in the shear walls of our buildings this requirement was also met. 

 

 

 

Page 11: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 10 

1.3 PARKING LOT DESIGN  

 

Parking in NYC is based off of your zoning district and the New York City Zoning Resolution. 

According to the zoning map, and based of the latitude and longitude given to us, we can see that 

we are in zoning R6. 

Figure 8. Location of Phantom Tower 

 

Once the zoning is established, we can then go into the NYCZR to find exactly how many parking 

spots we need. The parking spot number is based off residencies. A residence is defined as a unit 

and we estimated this number to be 114. Then using the following table of we can see that our 

parking spot amount is 70% of the total residencies: 

 

 

Page 12: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 11 

70% ∗ 114 . 80

Table 1. Parking Spaces Required Where Group Parking Facilities Are Provided 

 

However, after obtaining waivers from Professor Aboumoussa, we are able to reduce the parking 

spot requirement to 60 spots. When designing the parking lot for our project we had to keep in 

mind the turning radius of each car as well as clearance in between spots.  All one way driving lanes 

have to be 21 feet wide to accommodate for people pulling out and in to spots, and two way driving 

lanes have to be 24’. To ensure that our parking lot satisfies these requirements we used Vehicle 

Tracking from Autodesk to simulate the driving lanes and turning radii for cars in our parking lot. 

Attached Below are the screenshots for these simulations as well as their respective architectural 

layouts. 

 

Page 13: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 12 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 9: Basement Vehicle Tracking Simulations and Corresponding Parking Lot Level 1 Layout 

 

Page 14: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 13 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 10: Subbasement Vehicle Tracking Simulation and Corresponding Parking Lot Level 2 Layout 

 

Page 15: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 14 

Both sublevels have a ceiling height of 12 feet and all ramps are designed to be at the maximum 

20 % grade. Higher grade ramps allow for more space in the parking lot for vehicles to turn and 

more space for parking. The ramp, connecting the exterior of the building to the basement, is 40 

feet long, however the ramp is extended 5 feet out of the building and the ramp starts at the 

beginning of the curb directly outside the entrance to the parking lot, thus the ramp inside the 

parking is only 35 feet long. All ramps are 24 feet wide to allow for 2 way driving lanes. Similarly, all 

landings on each floor are 24 feet wide by 24 feet long to allow for two way lanes and turning radii 

of cars. The parking lots will have direction arrows and stop signs added to help circulate traffic in 

the parking lot. 

   

Page 16: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 15 

Section 2: Design Criteria   

The building was designed adhering to the following codes: 

ASCE 7‐10 

ACI 318‐14 

ACI 318‐11 

NYCBC‐2014 

Within these codes certain loading, serviceability, and other requirements are established. The 

serviceability and loading requirements are explained and proven to be met and satisfied in the 

following sections. 

2.1 LOADS 

2.1.1 Gravity Loads 

Dead loads consist of the weight of the construction material incorporated into the 

building. For design purposes, the weight of materials and constructions should be used, as well as 

mechanical systems. Normal weight concrete was used in the structure with a unit weight of 150 

lb/ft3.  Live loads are produced by the use and occupancy of the building and do not include 

construction or environmental loads. Superimposed dead loads (SDL) are the loads that we will 

typically find on the structure once it is completed. Façades are not designed to bear any structural 

loads from the building but their weight must be accounted for in the design of the building. 

All load cases were modeled as linear static cases. The following table displays the load cases that 

were input into the ETABS model. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 1.  ETABS Model Load Cases 

Name Type

Dead Linear Static

LLRED Linear Static

LLNRED Linear Static

LLROOF Linear Static

SDL Linear Static

FACADE Linear Static

WIND Linear Static

EQ Linear Static

EQDRIFT Linear Static

Page 17: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 16 

Height:

Loads Values  14

SDL (psf) SDL Applied Areas (sf) Total: (ksf)

Parking 10 Lobby 3164.63 158.2315

Mechanical/Service/Electrical/Refuse 50 Corridors 2793.29 27.9329

Lobby 50 Residential 5009.37 100.1874

Residential 20 Mail Room 686.23 25.39051

Roof 13 Storage 4243.99 212.1995

Storage 50 Masonry Façade 556.24 13.34976

Mail Room 37

Green Roof 32

Masonry Façade 48

Corridors 10

DL (pcf) Terrace Area (sf) Thickness (ft) Total:

Slab 150 0 0 0

Shear Wall 150 Slab Area (sf) Thickness (ft) Total:

18532.44 0.8333 2316.555

16 x 30 155 Shear Wall Area (sf) Height (ft) Total:

12 x 18 155 226.1 14 474.81

12 x 16 155 Shear Wall Length (ft)

12 x 30 155 226.1

Columns Applicable Area (per column, sf) Total:

Misc. (psf) 12 x 16 1.333333333

Partition Walls 12 12 x 18 1.5

Stairs 155 16 x 30 3.333333333

12 x 30 2.5

Total Weight of Building 52860.6815 Height (ft) # of columns

14 9

5

38

12

Total

Area: (sf) 1760

Stair Area (sf) Height (ft) Total

120 14 130.2

382.2816667

Ground Floor

Columns

Partition Walls

Grand Total: 3862.258237

21.12

Note: Using revit we are able to more accurately get 

the areas for partition walls

2.1.1.1Dead loads  

The total weight of the building, or the dead load was calculated using material weights. For 

example, the weight of the column is taken by: 

155 ∗ 14 ∗16 30144

∗ 28 /1000 202.53  

Similar calculations are done for other structural elements such as shear walls and the slabs. We 

also consider the weight of the elevators, stairs, and super imposed dead loads. The following tables 

show the excel that was created to calculate the total DL. Calculations were separated by floor. The 

total weight of the building was calculated to be 52860 kips. Below you can see the format that was 

used to calculate the weight of a floor: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 2‐3. Tables taken from the excel used to estimate the weight of the building 

Page 18: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 17 

2.1.1.2 Live Loads & Superimposed Dead Loads 

Live loads are produced by the use and occupancy of the building and do not include construction 

or environmental loads. The live loads applied and materials weight used to calculate the SDL’s 

were taken from the IBC, ASCE 7‐10, NFPA 13, or the AISC 14. Anything other sources will be 

identified when used. Values can be seen in table 2 below. 

 Calculations: 

All loads were taken  

Parking 

We know that our parking lot will have mechanical ducts (5 psf), a sprinkler system (3 psf) and can 

allot about 2 psf for lights so we get a total of 10 psf. 

Residential 

Our residential space will be comprised of hardwood flooring (4 psf), plaster on tile (5 psf), and 

partition walls (10 psf) which gives us a total of about 20 psf. 

Corridors  

Corridors are just linoleum tiles (1 psf), lighting (1 psf), plaster on tile (5 psf), and a sprinkler system 

(3 psf) which gives us a total of 10 psf. 

Masonry Façade 

The façade load is directly given in the code to be 48 psf. 

Green Roof 

Assuming the usage of an Extensive green roof, from Columbia Green Technologies, they calculate 

their roofs to have a saturated load of, at max, 32 psf. 

Roof 

Assuming four‐ply felt and gravel (6 psf), Water proofing membrane (5.5 psf), and insulation (1 psf) 

we get a total of around 13 psf. 

 

Page 19: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 18 

For the remaining loads we took an estimate of half of the current Live Load acting on that area, 

given that these particular areas are subject to high and varying loads. 

 

Category SDL (psf) 

LL (psf) 

Parking  10  40 

Mechanical/service/electrical/refuse  50  100 

Lobby  50  100 

Residential  20  40 

Roof  13  20 

Storage  50  100 

Mail Room  37  100 

Green Roof  32  100 

Masonry Facade  48  0 

Corridors  10 

100 (on first floor, 

other floors use 

same occupancy as use) 

 

Table 4. SDL & LL values used in design 

 

2.1.1.4 Façade loads  

Façades are not designed to bear any structural loads from the building but their weight must be 

accounted for in the design of the building. The loads given by the facade were applied to the edge 

beams, which were modeled with no properties in ETABS. 

 

 

   

Page 20: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 19 

2.1.2 Wind Load  

Wind loads were calculated using ASCE 7-10 as reference. The wind loads for the Main Wind Force Resisting System(MWFRS) was designed using the directional procedure indicated in chapter 27 of the ASCE 7-10. Before any calculations were done several items have to be addressed; exposure category, building type, building shape and irregularities, risk category, rigidity and basic wind speed. For our project the items and their values are listed below:

Items ValuesExposure Category CBuilding Type Enclosed Building shape and irregularities RegularRisk Category IIRigidity RigidBasic Wind Speed 98(124)

Table 1: List of Items addressed pre-calculations

The exposure category was chosen as C because our building is located in the Bronx in an urban environment, according to Section 27.7-3 of ASCE 7-10 this kind of Surface Roughness falls under Exposure C. Our building is a rigid regular enclosed building, with a risk category II as stated per code. The basic wind speed can be found in Figure 26.5-1A in ASCE 7-10 and was found to be a value of 98 which was then increased to 124 for design purposes. The rigidity of the building was assumed to be rigid because the main lateral wind resisting system is ordinary reinforced concrete shear walls. Thus the gust effect factor maybe conservatively assumed to be 0.85.

After addressing these items we can then define some terms that will be necessary in our calculations later on. These terms are listed in the table below:

ASCE 7-10 Section

Basic Wind Speed V60 Section 26.5-1 98 mph

Basic Wind Speed V700 124 mph

Wind Directionality Factor Kd Section 26.6 Table 26.6-1 0.85

Exposure Category Section 26.7.3 C

Topographic Category Kzt = (1+K1K2K3)^2 Section 26.8.2 1

Gust Effect Factor Section 26.9

0.85

Enclosure Classification Section 26.10

Internal Pressure Coefficient GCpi Section 26.11-1 0.18 -0.18

Risk Category Table 1604.5 NYCBC II

Zg (ft) Table 26.9-1 900

α Table 26.9-1 9.5

Velocity Pressure Exposure Coefficient Kz or Kh

Coefficent 0.00256

Page 21: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 20 

Table 2: List of terms and variables used in calculations of design wind loads

Figure 1: Table 27.2-1(ASCE 7-10) was used as a guide for future calculations.

To find the design load(p) we must first find the respective velocity pressure(q) on each floor. q is defined by the equation below from ASCE 7-10.

0.00256 1

Where:

Page 22: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 21 

27.3 1 7 10

26.8 2 7 10

26.6 7 10

26.5 7 10

Next we also must define the external pressure coefficient based off figure 27.4-1(ASCE 7-10).

Figure 2: Table 27.4-1 from ASCE 7-10 is used to find the Wall pressure Coefficients used in our design

After defining all these values, we can now find the design wind pressure with the following equation.

2

Where:

26.9 7 10

27.4 1 7 10

27.3 1 7 10

26.11 1 7 10

The directional procedure for finding design wind loads for MWFRS requires us to calculate wind pressure for 4 different cases. These four cases show the various types of wind combinations and pressures that our building may encounter. The figure from ASCE 7-10 below will show which four cases we must deal with.

Page 23: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 22 

Figure 3: The four load cases used in directional procedure as defined by Figure 27.4-8 (ASCE 7-10)

Case 1 

Case 1 deals with wind pressure acting on each of the orthogonal faces of the building, however pressure each orthogonal face is to be calculated separately.

Values for Case 1

Level

Height Above

Ground Level, z

(ft)

Velocity Pressure

Coefficeint, Kz for

Exposure C

q  qi Pwx 

(lb/ft^2) Plx 

(lb/ft^2) p NET 

tributary area (ft^2) 

wind force (kip) 

Ground Floor

0.00 0.00 0.00  0.00  0.00  0.00  0.00  1337.00  0.00 

2 14.00 0.85 28.40  47.17  12.03  ‐11.56  23.59  1840.00  43.40 

Page 24: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 23 

3 23.00 0.93 31.08  47.17  13.96  ‐11.56  25.52  1440.00  36.75 

4 32.00 1.00 33.31  47.17  15.58  ‐11.56  27.14  1440.00  39.08 

5 41.00 1.05 35.10  47.17  16.87  ‐11.56  28.42  1440.00  40.93 

6 50.00 1.09 36.60  47.17  17.95  ‐11.56  29.51  1440.00  42.49 

7 59.00 1.13 37.89  47.17  18.89  ‐11.56  30.44  1440.00  43.84 

8 68.00 1.17 39.04  47.17  19.72  ‐11.56  31.27  1440.00  45.04 

9 77.00 1.20 40.08  47.17  20.47  ‐11.56  32.02  1440.00  46.11 

10 86.00 1.23 41.02  47.17  21.15  ‐11.56  32.70  1440.00  47.09 

11 95.00 1.25 41.89  47.17  21.77  ‐11.56  33.33  1440.00  48.00 

12 104.00 1.28 42.70  47.17  22.36  ‐11.56  33.91  1440.00  48.84 

13 113.00 1.30 43.45  47.17  22.90  ‐11.56  34.46  1440.00  49.62 

14 122.00 1.32 44.16  47.17  23.41  ‐11.56  34.97  1440.00  50.35 

15 131.00 1.34 44.82  47.17  23.89  ‐11.56  35.45  1440.00  51.05 

16 140.00 1.36 45.45  47.17  24.35  ‐11.56  35.91  1080.00  38.78 

17 149.00 1.38 46.05  47.17  24.78  ‐11.56  36.34  1080.00  39.25 

Roof Garden 158.00 1.39 46.63  47.17  25.20  ‐11.56  36.75  1080.00  39.69 

Top of Bulkhead

167.00 1.41 47.17  47.17  25.59  ‐11.56  37.15  243.00  9.03 

Table 3: Show Values for design wind pressure on both windward and leeward Walls in the X direction

Level Height Above

Ground Level, z (ft)

Velocity Pressure

Coefficeint, Kz for

Exposure C

q  qi Pwy 

(lb/ft^2) Ply 

(lb/ft^2) p NET 

tributary area (ft^2) 

wind force (kip) 

Ground Floor

0.00 0.85 28.40  47.17  12.03  ‐3.54  15.57  770.00  9.26 

2 14.00 0.85 28.40  47.17  12.03  ‐3.54  15.57  1265.00  15.22 

3 23.00 0.93 31.08  47.17  13.96  ‐3.54  17.50  990.00  13.82 

4 32.00 1.00 33.31  47.17  15.58  ‐3.54  19.12  990.00  15.42 

5 41.00 1.05 35.10  47.17  16.87  ‐3.54  20.41  990.00  16.70 

6 50.00 1.09 36.60  47.17  17.95  ‐3.54  21.49  990.00  17.77 

7 59.00 1.13 37.89  47.17  18.89  ‐3.54  22.42  990.00  18.70 

8 68.00 1.17 39.04  47.17  19.72  ‐3.54  23.26  990.00  19.52 

Page 25: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 24 

9 77.00 1.20 40.08  47.17  20.47  ‐3.54  24.00  990.00  20.26 

10 86.00 1.23 41.02  47.17  21.15  ‐3.54  24.69  990.00  20.94 

11 95.00 1.25 41.89  47.17  21.77  ‐3.54  25.31  990.00  21.56 

12 104.00 1.28 42.70  47.17  22.36  ‐3.54  25.89  990.00  22.13 

13 113.00 1.30 43.45  47.17  22.90  ‐3.54  26.44  990.00  22.67 

14 122.00 1.32 44.16  47.17  23.41  ‐3.54  26.95  990.00  23.18 

15 131.00 1.34 44.82  47.17  23.89  ‐3.54  27.43  990.00  23.65 

16 140.00 1.36 45.45  47.17  24.35  ‐3.54  27.89  675.00  16.44 

17 149.00 1.38 46.05  47.17  24.78  ‐3.54  28.32  675.00  16.73 

Roof Garden

158.00 1.39 46.63  47.17  25.20  ‐3.54  28.73  675.00  17.01 

Top of Bulkhead

167.00 1.41 47.17  47.17  25.59  ‐3.54  29.13  135.00  3.45 

Table 4: Show Values for design wind pressure on both windward and leeward Walls in the Y direction

Case 2 

Case 2 is the like case 1 in which the calculations for the design wind loads for each orthogonal axis is done separately. However, these orthogonal wind pressures are reduced to 3/4th of the their original values and a torsional moment is introduced to the calculation of each wind load to account for eccentricity.

Values for Case 2

Level Height Above Ground Level, z (ft) 0.75pwx (lb/ft^2) 0.75plx (lb/ft^2) Mt (lb*ft)

Ground Floor 0.00 0.00 0.00 0.00

2 14.00 9.02 -8.67 96802.75

3 23.00 10.47 -8.67 104732.89

4 32.00 11.68 -8.67 111367.45

5 41.00 12.65 -8.67 116658.39

6 50.00 13.46 -8.67 121098.63

7 59.00 14.17 -8.67 124946.49

8 68.00 14.79 -8.67 128355.52

9 77.00 15.35 -8.67 131425.00

10 86.00 15.86 -8.67 134223.09

11 95.00 16.33 -8.67 136798.75

12 104.00 16.77 -8.67 139188.43

13 113.00 17.18 -8.67 141420.03

14 122.00 17.56 -8.67 143515.44

Page 26: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 25 

15 131.00 17.92 -8.67 145492.15

16 140.00 18.26 -8.67 147364.39

17 149.00 18.59 -8.67 149143.89

Roof Garden 158.00 18.90 -8.67 150840.46

Top of Bulkhead 167.00 19.19 -8.67 152462.37

Table 5: Shows reduced values for windward and leeward pressures as well as the torsional moment for each floor in the X direction

Level Height Above Ground Level, z (ft) 0.75pwx (lb/ft^2) 0.75plx (lb/ft^2) Mt (lb*ft)

Ground Floor 0.00 7.82 -2.15 36894.29

2 14.00 7.82 -1.08 36894.29

3 23.00 8.84 -1.22 41686.77

4 32.00 9.71 -1.34 45811.65

5 41.00 10.43 -1.44 49173.20

6 50.00 11.04 -1.53 52041.90

7 59.00 11.57 -1.60 54562.07

8 68.00 12.05 -1.67 56820.77

9 77.00 12.49 -1.73 58874.94

10 86.00 12.89 -1.78 60764.09

11 95.00 13.26 -1.83 62516.84

12 104.00 13.60 -1.88 64154.68

13 113.00 13.93 -1.93 65694.19

14 122.00 14.24 -1.97 67148.44

15 131.00 14.53 -2.01 68527.96

16 140.00 14.81 -2.05 69841.34

17 149.00 15.08 -2.08 71095.72

Roof Garden 158.00 15.33 -2.12 72297.10

Top of Bulkhead 167.00 15.58 -2.15 73450.54

Table 6: Shows reduced values for windward and leeward pressures as well as the torsional moment for each floor in the Y direction

Case 3 

The wind loads for case 3 are applied similarly to case 1 however all the wind loads are reduced to 3/4th of their values and they are also applied to both orthogonal axis simultaneously.

Values for Case 3

Page 27: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 26 

Level Height Above

Ground Level, z (ft) 0.75pwx

(kip/ft^2) 0.75plx

(kip/ft^2) 0.75pwy

(kip/ft^2) 0.75ply

(kip/ft^2)

Ground Floor

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

2 14.000 9.022 -8.668 9.022 -6.501

3 23.000 10.471 -8.668 10.471 -6.501

4 32.000 11.684 -8.668 11.684 -6.501

5 41.000 12.651 -8.668 12.651 -6.501

6 50.000 13.462 -8.668 13.462 -6.501

7 59.000 14.165 -8.668 14.165 -6.501

8 68.000 14.788 -8.668 14.788 -6.501

9 77.000 15.349 -8.668 15.349 -6.501

10 86.000 15.860 -8.668 15.860 -6.501

11 95.000 16.331 -8.668 16.331 -6.501

12 104.000 16.768 -8.668 16.768 -6.501

13 113.000 17.176 -8.668 17.176 -6.501

14 122.000 17.558 -8.668 17.558 -6.501

15 131.000 17.920 -8.668 17.920 -6.501

16 140.000 18.262 -8.668 18.262 -6.501

17 149.000 18.587 -8.668 18.587 -6.501

Roof Garden 158.000 18.897 -8.668 18.897 -6.501

Top of Bulkhead

167.000 19.193 -8.668 19.193 -6.501

Table 7: Shows the reduced values for both orthogonal cases

Case 4 

Case 4 is like case 2 in the way the design loads are applied however both torsional moment and the reduced wind loads for both directions are applied simultaneously.

Values for Case 4

Level Height Above

Ground Level, z (ft)

Plx (lb/ft^2)

Pwy (lb/ft^2)

Ply (lb/ft^2)

ex ey Mt (lb*ft)

Ground Floor 0.00 0.00 0.00 0.00 28.65 16.50 0.00

2 14.00 -11.56 12.03 -3.54 24.00 16.50 9697.43

3 23.00 -11.56 13.96 -3.54 24.00 16.50 15849.23

4 32.00 -11.56 15.58 -3.54 24.00 16.50 20995.99

5 41.00 -11.56 16.87 -3.54 24.00 16.50 25100.44

Page 28: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 27 

6 50.00 -11.56 17.95 -3.54 24.00 16.50 28544.96

7 59.00 -11.56 18.89 -3.54 24.00 16.50 31529.93

8 68.00 -11.56 19.72 -3.54 24.00 16.50 34174.48

9 77.00 -11.56 20.47 -3.54 24.00 16.50 36555.63

10 86.00 -11.56 21.15 -3.54 24.00 16.50 38726.25

11 95.00 -11.56 21.77 -3.54 24.00 16.50 40724.32

12 104.00 -11.56 22.36 -3.54 24.00 16.50 42578.11

13 113.00 -11.56 22.90 -3.54 24.00 16.50 44309.28

14 122.00 -11.56 23.41 -3.54 24.00 16.50 45934.79

15 131.00 -11.56 23.89 -3.54 24.00 16.50 47468.22

16 140.00 -11.56 24.35 -3.54 18.00 11.25 25441.79

17 149.00 -11.56 24.78 -3.54 18.00 11.25 26175.04

Roof Garden 158.00 -11.56 25.20 -3.54 18.00 11.25 26874.12

Top of Bulkhead 167.00 -11.56 25.59 -3.54 8.10 4.50 5132.11  Table 8 Shows the values for both reduced loads and the torsional moments calculated in Case 4 

Using the design loads calculated in each case we can then verify the design loads outputted by ETABS in the future to prove our analysis was done correct.

The following is a lateral force to stories diagram used to verify results in Etabs.

Figure 4: lateral loads to stories diagram for the x‐direction 

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

0.00

23.00

41.00

59.00

77.00

95.00

113.00

131.00

149.00

167.00

Wind Force (kips)

Height Above Ground (ft.)

Lateral Loads to stories (x‐direction)

Page 29: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 28 

Figure 5: lateral loads to stories diagram for the y‐direction 

These diagrams show the lateral loads acting on each story due to wind. As you can see the load continues to increase as the height of the building increases. However when it reaches the setback floors and the bulkhead the lateral loads decrease since the surface area for the wind to act on becomes lower.

Comparison of hand calculations to ETABs Results 

The following is a table that compares the wind loads acting on our building that was calculated 

from the excel versus the ETABs model. Besides the setback floors the difference between the two 

are very low (below 5%). The setback floors have higher percent of error because the model on 

ETABs and the excel may have considered the roof differently. Where ETABS treated the setbacks 

as a roof. 

comparison 

Floor  Height  Etabs  Excel  Percent Diff. 

Bulkhead  167  4.5  9.02713  100.6028779 

Roof  158  33.855  39.69377  17.24640138 

Story 17  149  33.59  39.24732  16.84226262 

Story 16  140  48.607  38.77904  20.21923102 

Story 15  131  48.18  51.04848  5.953666206 

Story 14  122  47.73  50.35491  5.499503675 

Story 13  113  47.252  49.6197  5.010799696 

Story 12  104  46.744  48.83671  4.47695321 

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

0.00

23.00

41.00

59.00

77.00

95.00

113.00

131.00

149.00

167.00

Wind Force, kip

Height Above Ground level (ft.)

lateral loads to stories (y‐direction)

Page 30: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 29 

Story 11  95  46.199  47.99825  3.894558308 

Story 10  86  45.612  47.09453  3.250307648 

Story 9  77  44.974  46.11277  2.532063996 

Story 8  68  44.274  45.03579  1.720622602 

Story 7  59  43.495  43.83967  0.792437381 

Story 6  50  42.616  42.48958  0.296639036 

Story 5  41  41.6  40.93165  1.606615168 

Story 4  32  40.386  39.07523  3.245615185 

Story 3  23  38.856  36.74737  5.426769181 

Story 2  14  47.658  43.39965  8.935216755 

Base  0  0  0  0 

TOTAL     746.128  759.3315  1.769608798 

Table 9: comparison of results between ETABS and Hand calculations 

The total error is actually below 2% which assures us that the ETABs model was correct and good 

to use for design. 

2.1.3 Seismic Loads 

 

In general, seismic load resistance is provided by reinforced concrete shear walls provided 

continuously from the roof to the foundations. Shear walls increase stiffness throughout the 

structure and decreases the overall fundamental period of vibration. The calculations for these 

loads can be found in Appendix I. 

 

2.2 LOAD COMBINATIONS 

Load combinations that were entered into the ETABS model can be seen in Appendix A and 

were based on the 2014 NYC Building Code. “Where strength design or load and resistance factor 

design is used, structures and portions thereof shall resist the most critical effects from the 

following combinations of factored loads”: 

1. 1.4D  

Page 31: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 30 

2. 1.2D + 1.6L + 0.5(  

3. 1.2D + 1.6(  + ( 0.5  

4. 1.2D + 1.0W +  0.5  

5. 1..2D + 1.0E+  + 0.2  

6. 0.9D + 1.0W 

7. 0.9D + 1.0E  

 

Envelopes were created for the wind and gravity loads (ENV‐WG), earthquake drift loads 

(ENV DRIFT EQ), and earthquake loads (ENV EQ). A load combination for the service loads was 

created as well and later combined into an envelope to determine the worst case loading. 

Allowable stress design (ASD) load combinations were also used for further checking of the design: 

1. D 

2. D + L 

3. D + (LR or S or R) 

4. D + 0.75L + 0.75(LR or S o R) 

5. D + (0.6W or 0.7E) 

6. D + 0.75L + 0.75(0.6W) + 0.75(LR or S 0r R) 

7.  D + 0.75L + 0.75(0.7E) + 0.75S 

8. 0.6D + 0.6W 

9. 0.6D + 0.7E 

 

Page 32: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 31 

2.3 MATERIALS USED 

Throughout the building we will be using 5000psi strength concrete. The concrete will be 

reinforced with an ASTM grade 60 strength rebar. Other reinforcement and specific beam 

designation can be found in the supporting documents and drawings. 

 

 

   

Page 33: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 32 

2.4 SERVICEABILITY 

2.4.1 Slab Serviceability 

1) Total deflection shall not exceed ∆  

a. Dead Load + Superimposed Dead Load + Live Load  

2) Deflection that occurs after installation of non‐structural components shall not exceed    

∆  

3) Slab deflection (façade system)  

a. Deflection which occurs prior to installation of façade system shall not exceed    

∆ "   

b. Deflection from total dead load shall not exceed the minimum of either  

i. ∆  

ii. ∆  

c. Deflection from live load shall not exceed the minimum of either  

i. ∆  

ii. ∆ in…1

Structural Element  Deformation  Recommendation  Loading 

Curtain Walls/Spandrels  Vertical Deflection  3/8 inch MAX  Dead Load Prior to Cladding 

Curtain Walls/Spandrels  Vertical Deflection   L/480 ≤ 5/8 inch MAX  TOTAL Dead Load 

Curtain Walls/Spandrels  Vertical Deflection  L/360 ≤ ¼ ‐ ½ inch MAX  0.5 * Live Load 

 

Table 5. Slab Serviceability, AISC Design Guide 

 

Page 34: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 33 

Section 3: Structural System 

 

3.1 GRAVITY SYSTEM 

The columns, and slabs resist gravity loads. These structural components take the loads 

and transfer them to the foundation where it then transmits that to the earth below. Foundations 

are typically compromised of spread footings, combined footings, foundation mats, basement and 

retaining walls, and grade beams. All these components work in conjunction to become the 

structure’s gravity system. The unbraced length for columns in our building range from 22’‐

27’.Column sample calculations can be found in Appendix D. 

3.2 LATERAL SYSTEM 

The lateral force system is the system of structural members that, acting jointly, resist and 

transmit to the ground the lateral loads arising from seismic motions, wind, and lateral earth 

pressure. The forces are transferred to the façade, which transfers the load to the slab edge and the 

slab, acting as a diaphragm, transfers the load to the shear wall which once again sends it to the 

foundation.  

3.3 STRUCTURAL COMPONENTS 

3.3.1 Slabs  

8" slabs throughout building except 10" slab on GF, Basement, and Subbasement 

Continuous bottom reinforcement with additional reinforcement at columns to resist 

unbalanced moment 

Top reinforcement placed only at critical sections 

Edge and panel deflections were checked against Design Guide 3 by AISC  

Reinforcement lengths were determined using the spans adjacent to columns. For interior 

columns, we took the higher of the two spans that were being looked at (i.e. E‐W spans) and 

used the equations: 0.5(ln) + Relevant Column Width/2. For exterior spans we used a similar 

Page 35: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 34 

method, however, instead of using a factor of 0.5 we use 0.3. The extra length used both for 

staggering and increasing the bar length for alternating layouts is determined via the equation: 

0.1(ln) 

 

 

3.3.2 Columns  

After finishing our architectural layout, we were tasked to layout the structural columns for each 

floor. Due to various conditions and project requirements we typically have 4 different types of 

column layouts in our building. Column spans on each floor were calculated with the aid of span 

table 9.5 from ACI 318‐11. We calculated that an 8in thick slab can have an exterior span of 22 feet 

and an interior span of 20 feet.  

   Due to the differing slab thickness and floor layout as previously mentioned we have 4 

different types of column layouts in our building. The two sublevel floors which house our parking 

lots have a thickness of 10 inches which allows us to extend our span to 27 feet. We placed columns 

at the end and the beginning of every 3rd parking spot as a basis of the layout and then 

supplemented these columns with other columns to support the rest of the slab above. One thing 

we had to keep in mind was a balance between keeping our cost low by having fewer columns, 

longer spans, and placing columns in such a way that it didn’t affect the driving lanes set out for 

cars. Parking lot levels had to cognizant of small span lengths because any span lengths smaller 

than 8 feet required us to design that portion of the slab due to a concentrated load instead of a 

uniform load.  This concentrated load is used to simulate a jack jacking up a car in the parking lot.  

  The columns on the subbasement floors will connect to the foundation footings of our 

building. The Columns that are attached to our loading bearing foundation wall will also have 

buffers to help support the columns above.  Attached Below is a section of the column lay out on 

our two sublevel parking lots with the architectural underlay displaying the columns and footings. 

Page 36: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 35 

 

Figure 11. Columns and Footings in Subbasement 

 

Columns in our Ground floor are like the column layouts in our typical floors (floors 3‐15). 

The only difference is that the Ground floor is about 15 % larger than the typical floors and requires 

more columns. Once again, we struggled to maintain a balance of well‐spaced out columns and still 

making the building aesthetically pleasing.  The two cores in our building was an efficient way to 

increase span lengths between columns without the need for extra columns.  Most column span 

lengths are set at the maximum 20 feet clear span length; however some spans are at 13 feet due to 

architectural constraints. Attached below is a portion of the column layout on the ground floor 

displaying various span lengths. 

 

Figure 12: This figure shows the shortest clear spans between columns on the ground floor 

 

Lastly our Duplex penthouse floors also have a different column layout. These floors have 

the smallest blueprints thus they have the least number of columns. These columns are mostly 

spaced at the maximum 20 feet clear span lengths. These span lengths give the owners a lot more 

freedom in their use of space. Attached below is a figure displaying large column spans 

Page 37: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 36 

 

Figure 14: This figure is from the column layout of floor 17, maximum spans are allowed due to smaller blueprint and larger open spaces. 

 

All distinct column layouts are dimensioned using a coordinate origin plan style and all 

columns are named in a clockwise rotation starting from the outer most corner and spiraling in 

towards the middle of each floor. Typical columns are named in the 100 series, columns that are 

only on the Ground floor are named in the 200 series and columns that are only in the Sublevels are 

named in the 300 series. An example of a column with its respective coordinates and tag as well as 

the column above tags is shown below. 

 

Figure 15: This Figure shows the coordinates, column tag and column above symbol for the respective column. 

 

 

 

Page 38: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 37 

3.3.3 Shear Walls  

 

Shear Walls were checked in ETABS directly. The building is comprised of 2 central core systems 

which resist the lateral loads to the structure (Wind and Seismic). Analysis is ETABS indicated that 

the shear walls were cracking from the ground floor to the fourth floor at both cores. The moments 

of inertia multipliers for these walls were reduced.  

The shear walls were designed every three stories with exception to the first four stories of the 

structure (above ground). For both cores, concentrated reinforcement was added to the perimeter 

corners, which is where stresses are concentrated. Transverse rebars are spaced every 10” 

throughout the walls, and are spliced at each corner. D/C ratios were kept below 0.95 for Shear wall 

design.  

 

 

3.3.4 Transfer Beam 

Due to the 4 different types of column layouts in our project the use of transfer beams is necessary 

to transfer the loads of columns from one distinct column layout to another. A total of 51 transfer 

beams are used in our design. 47 of them are located on the ground floor which transfer the loads 

from the 100 series columns down to the 300 series columns. The average size of our transfer beams 

were 36”x84”.  

 Figure: The dashed lines represent the transfer beam that are below slab  

Beams were designed using SAFE and then checked via hand calculations. Sample calculations of 

the transfer beam can be found in Appendix B. 

3.3.5  Foundation & Isolated Footing & Strip Footing  

Allowable Soil Pressure = 24 ksf 

Continuous top and bottom reinforcement in both directions with additional 

reinforcement over core and columns 

Service and factored loads obtained from ETABS,SAFE 

Square isolated footing  

Page 39: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 38 

Section 4: Analysis & Global Behavior  

4.1 FINITE ELEMENT MODELS 

4.1.1 SAFE: Slab Design 

 

 

 

Page 40: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 39 

 

  Initial proportioning of slabs was done in SAFE. Eight different models were created: 

basement, ground floor, 2nd floor, typical floor, 16th floor and terrace, 17th floor, roof, and bulkhead. 

The slab located at the subbasement is a 5” slab on grade. Moment of inertia of the slabs was not 

reduced based on the ACI Code. Slabs were modeled as thick plates, since the length was much 

greater than the depth.  

Slabs were checked and designed for punching shear, and reasonable shear and flexure 

reinforcement within the slab. The roof had the most severe loading (green roof system and 

mechanical systems) and as a result the thickest slab in the structure, 11 inches. Floors 2‐17 and the 

had slabs of 8 inches and the ground floor was proportioned with a slab of 10 inches.  

At locations where punching shear was an issue, the design team has decided it is best to 

reinforce the columns using steel fortress reinforcement instead of increasing the slab thickness, as 

per the architects request.  

 The slabs were meshed at a 2’ x 2’ grid in SAFE to capture the most accurate analysis and 

values of moment, shear, stresses, etc. Slab deflections were not of concern; the design team used 

ACI Code to span column spacing according to Table 9.5: 

 

 

 

 

Page 41: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 40 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 ETABS: GLOBAL ANALYSIS 

Shell Stress Analysis: Shear Walls  

Load Combination: ENV‐WG 

Maximum Allowable Shell Stress: 

 

7.5  

1.0 

7.5 5,000 530  

ACI 318‐14 mandates that the maximum allowable modulus of rupture in the concrete be 530  

for 5,000  concrete. Throughout the entire structure, 5,000 psi concrete was used and therefore, 

all shell stresses could not exceed 530 psi. Results indicated that under seismic and earthquake 

loading, using a combination of 0.9D + 1.0 (W or EQ), the stresses at the base of the building were 

nearly 1000 psi. As such, the moments of inertia multipliers from the ground floor to the fourth 

floor were reduced from 0,7 to 0.35 as per ACI 318‐14  

Page 42: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 41 

 

Page 43: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 42 

 

 

Figure 18: Ground Floor shear walls subjected to load combination “ENV‐WG” 

If the shell stresses in the shear walls were to theoretically exceed the limit of 424 psi, ACI 318‐14 

suggests to reduce the Moment of Inertia in the shear walls from 0.7  to 0.35  to prevent cracking 

in the shear walls. Since the maximum shell stress was significantly below the limit, no reduction in 

the moment of inertia of the shear walls was necessary. Table 4 is taken from ACI 318‐14 gives 

further insight into the reduction requirements for various members in a structural system: 

 

Page 44: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 43 

Member and Condition 

Moment of Inertia 

Cross‐Sectional Area 

Columns  0.70 lg 

1.0 Ag Walls 

Uncracked  0.70 lg 

Cracked  0.35 lg 

Beams  0.35 lg 

Flat Plates and flat slabs  0.25 lg 

Table 4. Moment of Inertia and cross‐sectional area permitted for elastic analysis at factored level 

The moment of inertia of structural sections were reduced as per Table 6.6.3.1.1 (@) from ACI 318‐

14. Stress analysis indicated that the shear walls of both cores were cracking from the Ground Floor 

to the 4th floor. The moments of inertia of these sections were changed from 0.7 to 0.35.  

A separate model was created in ETABS to satisfy serviceability criteria. The moment of inertia of 

structural sections was multiplied by 1.4, increasing the bending moment of inertia in each section.  

Serviceability Criteria:  

1.4 ∗  

:1.4 ∗ 0.7 0.98 

:1.4 ∗ 0.35 0.48 

:1.4 ∗ 0.25 0.35 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 45: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 44 

 

 

4.2.1 Story Shear Graph  

Page 46: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 45 

Page 47: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 46 

4.2.2 Maximum Story Drifts  

Figure 21: Maximum Story Drifts under Seismic Loading (Env-EQ Drift)

Page 48: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 47 

4.2.3 Maximum Story Displacements  

 

Figure 23: Maximum story displacement subjected to wind and gravity loads  

The maximum lateral deflection that the structure is able to withstand is calculated as: 

∆400

 

Page 49: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 48 

∆167 ∗

121

400 

∆ 5.01  

The ETABS analysis indicated that under the Wind loads, the maximum deflection is found to be: 

0.72  

0.35  

 

Figure 24: Maximum Story Displacement subjected to seismic drift loading  

The design team ran a global analysis of the structure in ETABS. The deflection of the building 

subject to seismic loading was found to be 1.08” at a maximum.  

 

Page 50: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 49 

 

This deflection occurs at the roof level of the structure. The maximum lateral deflection the 

structure can withstand due to seismic loading is 2% of the total building height above the ground.  

∆ 2% 0.02 167 ∗121

40.08  

Since the maximum deflection recorded is less than the acceptable margin, the structure satisfies 

deflection criteria due to seismic loading.  

 

   

Page 51: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 50 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 52: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 51 

Auto Lateral Load to Stories (Strength) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 53: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 52 

 

Overturning Moments (Wind) Strength Model  

 

Page 54: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 53 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 55: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 54 

Overturning Moment Seismic (Strength) 

 

Page 56: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 55 

 

(X‐direction) 

 

   

Page 57: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 56 

4.3 P‐DELTA EFFECTS 

  The P‐Delta effect on the structure was analyzed by running the model with and without 

P‐Delta effects entered into the model. Only gravity loads were entered into the P‐Delta 

calculations, since lateral loads have little effect on the axial force. The P‐Delta was run as an 

iterative case. As seen in Appendix I, the P‐Delta effect on the structure is relatively small. The 

difference between the moments acting on the structure with and without P‐Delta effects for the 

worst case wind loading was around 3% and for the earthquake drift load case, the difference was 

around 2%. 

 

4.4 ELEMENT TYPES 

  Our slabs were modeled in ETABS as membranes. This is to represent how the slab would 

handle the loads acting on its edge by transferring the forces to a supporting structural objects. In 

this case, 100% of the load is transferred to the shear wall. This causes the moments in the slab to 

be significantly higher as well. This is opposed to Shell modelling which gives the slab some flexural 

deformation to help resist a portion of the loading. 

The walls in the building were modeled as thin‐shells. Thin‐shells neglect transverse shear 

deformation. Transverse shear deformation tends to be important when shell thickness is greater 

than approximately 1/5 to 1/10 of the span of the plate‐bending curvature. Shearing may also 

become significant in locations of bending‐stress concentrations, which occur near sudden changes 

in thickness or support conditions, and near openings or re‐entrant corners. Thick‐plate 

formulation is best for such applications. Thick shell plates are used in the slabs of the isolated 

footings and the mat. 

In general, the contribution of shear deformation becomes significant when ratio between the span 

of plate‐bending curvature and thickness is approximately 20:1 or 10:1. The formulation itself is 

adequate for ratio down to 5:1 or 4:1. In that this ratio is dependent upon the projected span of 

curvature, shell thickness may be greater than the actual plan dimensions of a shell object. 

 

 

Page 58: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 57 

Appendix A: Transfer Beam Hand Calculations 

The following calculations were done for beam CB19 as seen on the respective set of structural 

drawings. 

Preliminary: 

Applicable design code is ACI 318‐11 

Concrete compressive strength,  5   

Reinforcement yield strength,  60  

Length of beam,  27.5  

Assumed depth,  36 33.5   

Assumed width,  84  

Max moment and shear obtained from software: 

2842.01  

548.41  

Assuming max possible tensile steel with no compression steel and computing 

beam’s nominal moment strength (When  0.005  : 

0.0181 

Assume  0.90 : 

2842.01 12 /0.90 84 33.5

0.402 401.97  

.1 1

.

. ,

, 1 1

.

. , 0.00705  

0.00705 84 33.5 19.84  

. .  

0.0181.

. 0.00777 0.0035 

OK 

.

. ,

. , 3.68  

0.90 21.87 60,000 33.5.

37,389,826 3115 2843    

OK 

 

 

Page 59: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 58 

Shear Reinforcements: 

548.41  

Assume #5 stirrups 

If   then stirrups are needed: 

2 0.90 2 1.0 5,000 84 33.5 358,164

358   

54812358 179  

Stirrups needed because   

Theoretical spacing: 

 

548.41 3580.90

211.4 211,384.4  

2 0.31 60,000 33.5211,384.4

5.90  

Maximum spacing to provide minimum area of shear reinforcement,  : 

0.75

2 0.31 60,000

0.75 5,000 848.35  

502 0.31 60,000

50 848.86  

Maximum spacing: 

211,384 4 5,000 84 33.5 795,920  

2

33.52

16.75 24  

 

 

 

Page 60: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 59 

Shear Reinforcements:       

Length of beam, l  27.5       

Distance from Face of support ft  0  13.75  27.5 

Maximum Shear, Vu lb  358738  509095  548412 

Input Stirrup #  #5  #5  #5 

Av in^2  0.31  0.31  0.31 

Steel strength, fy psi  60000  60000  60000 

Concrete Strength, f'c psi  5000  5000  5000 

Beam Width, bw in  84  84  84 

Beam depth, h in  36  36  36 

Assumed effective depth, d in  33.5  33.5  33.5  

1  1  1 

ϕVc lb  358163.7268  358163.7268  358163.7268 

Vu>1/2 ϕVc  Stirrup is needed 

Stirrup is needed 

Stirrup is needed 

Design of Stirrups          

Vs lb  638.081326  167701.4147  211386.9702 

Theoretical spacing, s in  1953.04  7.43  5.90 

Maximum spacing provided minimum area of shear reinforcements, s in  8.35  8.35  8.35 

s cannot be more than (Av fyt)/(50bw)  OK  OK  OK 

Maximum spacing, s in  16.75  16.75  16.75 

Stirrup Size  #5  #5  #5 

theoretical spacing, s in  8.0  7.0  5.0 

Number of stirrups  13  15  22 

 From face of support 

Middle of beam  End of beam  

 

Stirrup Size  #5  #5  #5 

theoretical spacing, s in  8.0  7.0  5.0 

Number of stirrups  13  15  22 

 From face of support  Middle of beam  End of beam  

Page 61: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 60 

Appendix B: Column Hand Calculations 1. Compute the factored load  

 

Factored Loads: 

. . . .  

1.2 1.6  

1.2 156.81 1.6 38.87 250.36  

From SAFE Analysis, the moment at the top and the bottom of the column are found to be: 

Moment at top of column: 47.33 k‐ft 

Moment at the bottom of column: 19.89 k‐ft  

 

By definition,   is the larger end moment in the column. Therefore, 47.33  and                 

19.89 . The ratio of   is taken to be positive, because the column is bent in single 

curvature. Thus  0.420 

2. Estimate the column size, assuming that  .  

/ 0.40  

250.36 ∗10001

0.40 5000 60000 ∗ 0.010111.77  

111.77 10.57  

This suggests that an 11” x 11” column would be satisfactory. It should be noted that the above 

equation used to calculate the gross area of the column was derived for short columns and will 

underestimate the required sizes of slender columns.  

 

3. Is the column slender?  

A column in a non‐sway frame is short if: 

34 12 40 

For the 11” x 11” section selected, k =1.0 because the column is pin‐ended, and where:  

Page 62: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 61 

0.3 0.3 11 3.3  

1.0 17 ∗121

3.361.82 

For 0.420, 

34 12 34 12 0.420 28.96 

Because 61.82 28.96, the column is not slender, and the column size is 

adequate. 

Check whether the moments are less than the minimum  

ACI Code Section 10.10.6.5 requires that a braced column be designed for a minimum eccentricity 

of 0.6+0.03h = 1.08 in. because the maximum end eccentricity exceeds this, design for the moments 

from step 1.  

 

4. Compute EI  

At this stage, the area of reinforcement is unknown. Additional calculations are needed before it is 

possible to use: 

0.401

 

Where:  

57,000 57,000 5,000 4.03 ∗ 10  

1211)(1112

1220.08  

The term   is the ratio of the factored sustained (dead) load to the total factored axial load: 

1.2  

 

1.2 ∗ 156.81250.36

0.752 

Thus,  

0.4 4.03 ∗ 10 1220.081 0.752

1.123 ∗ 10  

Page 63: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 62 

5. Compute the magnified moment  

 

Where  

1 0.75

1.0 

0.6 0.4  

0.6 0.4 0.420 0.768 

 

Where k = 1.0 because the column is pin‐ended  

1.123 ∗ 10 ∗

1.0 ∗ 17121

54331204.6 54331.2  

And  

0.768

1250.36

0.75 54331.2

.773 1.00 

Normally, if   exceeds 1.75 to 2.0, a larger cross section should be selected. Continuing without 

selecting a larger column, the magnified moment is  

.773 47.33 36.59  

6. Select the column reinforcement. We will use the tied‐column interaction diagram. 

Assuming an equal distribution of longitudinal bars in two opposite faces of the 

column. The parameters required for entering the interaction diagrams are  

2

20" ‐ (2)(1.5"))/(11") = 1.55  

Assuming 250.36 , 

250.3611in x 11

2.07  

Assuming  36.59  

36.59121

11 20 3.63 

Page 64: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 63 

 

 

From both Fig. A‐7b ( 0.75 and Fig. A‐7c ( 0.90), the required value for   is less than 0.01. 

Therefore to satisfy the minimum column longitudinal reinforcement ratio from ACI Code Section 

10.9.1, use  0.01. Thus,  

0.01 11 in. x 11 in. 1.21  

However, due to design constraints this column’s actual size was changed to be 12”x26” for 

constructability reasons. Columns were designed from bottom up and then using further analysis of 

SPcolumns we could decrease the column sizes as we went up. These column sizes are very 

conservative. 

This is example was based off column 120 on the 10th‐15th floors. The final reinforcement chosen for 

this column was 8#8 bars   

Page 65: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 64 

Appendix C: Two‐Way Slab Design 

The following steps are taken in the design of the two‐way slab: 

1. The layout and type of slab are chosen. 

2. The slab thickness is chosen with deflection and shear in mind. 

3. A method for computing the design moments is chosen. 

4. We then calculate the distribution of the moments across the width of the slab.  

5. Reinforcement is designed. 

6. Check shear strength at a critical section around the columns. 

 

For architectural and practical reasons, a flat plate was chosen. Flat plates are usually employed in 

residential buildings where light loads are usually present. The thickness of the slab was chosen to 

match desired spans between columns which in turn was affected by the architectural layout of the 

building. Therefore, for a typical floor, a slab thickness of 8” was chosen. 

For this sample calculation we will be using the Direct Design method to calculate the design 

moments.  

Direct Design Method (DDM) 

Requirements: 

‐ Three continuous spans in each direction 

‐ Successive span lengths (measured center‐to‐center) shall not differ by more than one‐

third the longer span 

‐ Panels shall be rectangular, with the ratio of longer to shorter panel dimensions, measured 

center‐to‐center of supports does not exceed 2 

‐ All loads shall be due to gravity only and uniformly distributed over an entire panel 

‐ Unfactored live load shall not exceed two times the Unfactored dead load 

‐ For a panel with beams between supports on all sides, Apply equation 8.10.2.7a for beams 

in the two perpendicular directions 

0.2 5.0 

Where: 

 

 

 

 

 

Page 66: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 65 

For the particular section of the typical floor slab that we will be analyzing the requirements are 

met, thus, we are allowed to employ the DDM. This particular slab section is 8” thick, supports a 

live load of 40psf and a SDL of 20. The story height is 9ft. We will be calculating the moment in the 

short direction of the panel. 

First, we compute the factored loads: 

1.2812

∗ 150 20 1.6 40 208  

Now, by creating our middle and column strips, we can calculate our moment. 

 

 

80.208 ∗ 17.67 ∗ 16

8117.61  

 

 

 

 

 

 

L2 = 17’ ‐ 8” 

L = 16’ 

Page 67: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 66 

 

Next, we divide M0 into negative and positive moments per ACI 8.10 

0.65 76.44  

0.35 41.16  

 

 

 

 

 

 

Next, we further divide the moment into column and middle strips positive and negative moments.  

αf = 0 because no beams are present. Values are taken from the tables shown above. 

0.75 ∗ 76.44 57.33  

0.25 ∗ 76.44 19.11  

We do the same for the positive moments. 

0.60 ∗ 41.16 24.70  

0.40 ∗ 41.16 16.46  

Page 68: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 67 

 

We can now move onto choosing reinforcement. Because we have spans lower than 25’ we can 

make the following assumption: 

≃ 1.1 8 1.1 6.9  

 

We then compute As assuming J = 0.95 and using Mu = ‐28.67 kip‐ft 

, ∗ ∗ ∗

57.33 ∗ 12000

0.9 ∗ 60000 ∗ 0.95 ∗ 6.91.94  

Now we can check if the section is tension controlled or not. 

0.851.94 ∗ 60

0.85 ∗ 5 ∗ 7.83 ∗ 120.25  

0.250.85

0.29  

38

2.58, ∅ 0.9 

Using the following table we can determine the number of reinforcement needed: 

Page 69: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 68 

 

We want to use #5 bars so we can see that we need 7 bars. Dividing the width of the column strip 

by the number of bars needed we can get the spacing. We get that we need #5 bars spaced at 12” 

o.c. 

We know from ACI that the minimum area of steel can be taken as follows: 

0.0018 ∗ ∗ 0.0018 ∗ 9.25 ∗ 12 ∗ 8 1.60 ^2 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 70: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 69 

Appendix D: ETABS Wind Loading 

ASCE 7-10 Auto Wind Load Calculation

This calculation presents the automatically generated lateral wind loads for load pattern WIND

according to ASCE 7-10, as calculated by ETABS.

Exposure Parameters

Exposure From = Diaphragms

Exposure Category = C

Wind Direction = 0 degrees

Basic Wind Speed, V [ASCE 26.5.1] V 124 mph

Windward Coefficient, Cp,wind [ASCE 27.4.1] C , 0.8

Leeward Coefficient, Cp,lee [ASCE 27.4.1] C , 0.5

 

Wind Case = All Cases

Top Story = BULKHEAD

Bottom Story = GF

Include Parapet = No

Factors and Coefficients

Gradient Height, zg [ASCE Table 26.9-1] z 900

Emperical Exponent, α [ASCE Table 26.9-1] α 9.5

Velocity Pressure Exposure Coefficient, Kz; [ASCE Table 27.3-1] K 2.01 for15ft z z

K 2.01 forz15ft

Topographical Factor, Kzt [ASCE 26.8.2] K 1

Directionality Factor, Kd [ASCE 26.6] K 0.85

Gust Effect Factor, G [ASCE 26.9] G 0.85

 

Lateral Loading

Velocity Pressure, qz [ASCE 27.3.2 Eq. 27.3-1] q 0.00256K K K V

Design Wind Pressure, p [ASCE 27.4.2 Eq. 27.4-2] p qGC , q GC ,

Page 71: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 70 

Appendix E: Wind Load Hand Calculations 

1. Determining the risk category

According to table 1.5-1, our building is considered to have a Risk Category of II

2. Next we are asked to determine the basic wind speed, V, for the applicable risk category.

According to NYCBC we have a V50 = 98mph

Our V700 is found by applying the following formula:

√1.6 98 √1.6 124

3. Next, we determine the wind load parameters:

Wind Directionality Factor, Kd [Table 26.6-1]: 0.85

Exposure Category [Section 26.7]: Exposure C

Topographic Factor, Kzt [Figure 26.8-1]: 1

Gust-effect factor, G [Section 26.9]: 0.85 [Assuming our building is considered rigid;

natural frequency is greater than or equal to 1Hz]

Enclosure classification [Section 26.10]: enclosed

Internal pressure coefficient, GCpi [Table 26.11-1]: +0.18;-0.18

4. Determine velocity pressure exposure coefficient, Kz or Kh [Table 27.3-1]:

5. Velocity Pressure, qz [Eq. 27.3-1]

6. 0.00256 0.00256 ∗ 0.77 ∗ 1 ∗ 0.85 ∗ 124 25.63  

7.

0.00256 0.00256 1.41 0.85 124 47.17 /

0.00256 2 / 2 27.3 1

where

Kd = wind directionality factor, see Section 26.6

Kz = velocity pressure exposure coefficient, see Section 27.3.1

Page 72: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 71 

Kzt = topographic factor, see Section 26.8.2

V = basic wind speed, see Section 26.5

qz = velocity pressure calculated using Eq. 27.3-1 at mean roof height h

 

From ASCE 7‐10, Wind Directionality Factor  from Table 26.6‐1 is 0.85. 

The wind speed‐up effect shall be included in the calculation of design wind loads bu using the 

factor  1  

 

2.01  

 

 

 

2.0115

 

 

 

, ∝ 9.5, 900 26.9 1 of ASCE 7‐10 

 

Sample Calculation: 

 

 

 at 41ft elevation 

 

2.01 ∗ 2.01 ∗411200

0.77 

 

 

 

 

Wind Loads‐ Main Wind Force‐Resisting System  

Section 27.4.1 Enclosed and Partially Enclosed Rigid Buildings  

Page 73: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 72 

Design wind pressures for the MWFRS of buildings of all heights shall be determined by the 

following equation: 

 

 

, , ,  

 

=   for windward walls, side walls, leeward walls, and roofs of enclosed buildings and for 

negative internal pressure evaluation in partially enclosed buildings 

 

=   for positive internal pressure evaluation in partially enclosed buildings where height z is 

defined as the level of the highest opening in the building that could affect the positive internal 

pressure. For buildings sited in wind‐borne debris regions, glazing that is not impact resistant or 

protected with an impact‐resistant covering shall be treated as an opening in accordance with 

Section 26.10.3. For positive internal pressure evaluation, qi may conservatively be evaluated at 

height h(qi = qh)  

 

G = gust‐effect factor, see Section 26.9  

 

= external pressure coefficient from Figs. 27.4‐1, 27.4‐2, and 27.4‐3  

 

(G ) = internal pressure coefficient from Table 26.11‐1 q and qi shall be evaluated using exposure 

defined in Section 26.7.3. Pressure shall be applied simultaneously on windward and leeward walls 

and on roof surfaces as defined in Figs. 27.4‐1, 27.4‐2, and 27.4‐3. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 74: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 73 

Sample Calculation  

 

External Pressure Coef., Cp 

Use 

With 

Windward 

Wall  0.8  qz 

Leeward 

Wall  ‐0.5  qh 

Side Wall  ‐0.7 qh

Roof 

‐0.9

qh ‐0.18

 

 

 

 

25.63 ∗ 0.85 ∗ 0.85 25.63 ∗ 0.18 13.9  

Leeward wind load is calculated the same except the internal pressure coefficient is now ‐0.18 and is 

done for the highest elevation of the building. 

 In some cases, we must find the torsional moment of each floor (case 2 and 4) below is the sample 

calculations for the torsional moment on floor 5: 

0.75 0.75 13.90 6.28 ∗ 110 ∗ 0.15 ∗ 110 16309.74 ∗  

Where: 

 

0.15  

Page 75: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 74 

   

Page 76: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 75 

Appendix F: Seismic Hand Calculations 

Seismic Loads 

Samples from the site have determined that the soil can be classified as D. 

 

 

Now we need to find the MCEg spectral response acceleration parameters at short periods and at a 

period of 1 second. To do this we must look at the spectral response accelerations shown in chapter 

22 of ASCE 7‐10. 

SS = 0.25  

S1 = 0.073 

Next, we need to establish Site Coefficients and Risk‐Targeted Maximum Considered Earthquake 

(MCER) Spectral Response Acceleration Parameters. 

 

0.25 1.6 0.4 . 11.4 1  

2.4 0.073 0.1752 . 11.4 2

where:

Fa = Site Coefficient = 1.6 

FV = Site Coefficient = 1.7 

 

 

Page 77: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 76 

 

 

Design Spectral Acceleration Parameters 

23

23

0.4 0.27 . 11.4 3  

23

23

0.1752 0.1168 . 11.4 4  

Using tables 11.6‐1 and 11.6‐2 we can determine that our seismic design category is B. However, 

further site inspection and recommendations from project owners indicate to us that our Seismic 

Design Category should be C. 

 

Then we can develop our Design Response Spectrum: 

 

Page 78: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 77 

Equivalent Lateral Force Procedure 

The seismic response coefficient, Cs, shall be determined using the following equation: 

0.2751

0.054 

 where:  

 SDS = the design spectral response acceleration parameter in the short period range as                      

determined from section 11.4.4 or 11.4.7 = 0.2 g 

R = the response modification factor in table 12.2‐1 = 5 (assuming ordinary reinf. conc. shear wall) 

IC = the importance factor determined in accordance with section 11.5.1 = 1 

The effective seismic weight (w) is defined as the dead load above the base, 25% of LL’s in areas 

used for storage,  

The seismic base shear, V, in a given direction shall be determined in accordance with the following 

equation: 

0.054 ∗ 52860 2854  [12.8‐2] 

where:  

Cs = the seismic response coefficient determined in accordance with section 12.8.1.1 = 0.054 

W = the effective seismic weight per section 12.7.2 = 52860kips 

For seismic weight we do not need to add the live load because it is not more than 5% of the floors 

seismic weight.  

 

If any irregularities exist, we will have to amplify the load in order to account for them. Note that 

we are inly checking the irregularities that are applicable to buildings with a seismic design 

category of B. 

Horizontal Irregularities   

1a: Torsional Irregularity – Story drift does not point towards any irregularities 

1b: Extreme Torsional Irregularity ‐ Story drift does not point towards any irregularities 

4: Out‐of‐Plane Offset Irregularity – Does not apply to this building. This irregularity only occurs 

when the lateral forces in a lateral force resisting element are transferred to an element that is not 

in the same plane as that element. 

Page 79: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 78 

Ta 0.93 [Eq. 12.8‐7]

Ct 0.02 [Table 12.8‐2]

x 0.75 [Table 12.8‐2]

Estimated Period

Variables

5: Nonparallel System Irregularity – Does not apply to this building. This irregularity only occurs 

when any element of the lateral load resisting system is not parallel to one of the orthogonal axes of 

the lateral load resisting system of the entire structure. 

Vertical Irregularities 

4. In‐Plane Discontinuity In Vertical Lateral Force‐Resisting Element – Does not apply to this 

building. Only applies when there is an in‐plane offset of the vertical seismic force‐resisting system 

element. 

5b. Discontinuity in Lateral Strength‐Extreme Weak Story Irregularity – Story lateral strength values 

from SAFE suggest this irregularity is not applicable here 

 

The Shear Story Graph was created using the following equation: 

         [12.8‐11] 

∑  [12.8‐12] 

where:  

V = total design lateral force or shear at the base of the structure (kip or kN) 

Wx = portion of the total effective seismic weight of the structure (W) located or assigned to Level x or 

Hx = the height from the base to Level i or x (ft)  

K = an exponent related to the structure period = 2 [when period is between 0.5 and 2.5] 

Note: Period was found using the following equation and variables: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 80: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 79 

Vert. Dist. Factor

Floor Height Height from base w CVX Fx Vx

GF 0 0 3862.3 0.0 0.00000 0.0 0.0

2 14 14 3698.9 1956702.2 0.00406 16.2 16.2

3 9 32 3037.61086 3110513.5 0.00646 25.8 42.0

4 9 41 3037.61086 5106223.9 0.01060 42.4 84.4

5 9 50 3037.61086 7594027.2 0.01577 63.0 147.4

6 9 59 3037.61086 10573923.4 0.02195 73.1 220.5

7 9 68 3037.61086 14045912.6 0.02916 97.1 317.6

8 9 77 3037.61086 18009994.8 0.03739 124.5 442.2

9 9 86 3037.61086 22466169.9 0.04664 155.3 597.5

10 9 95 3037.61086 27414438.0 0.05692 162.5 760.0

11 9 104 3037.61086 32854799.1 0.06821 194.7 954.7

12 9 113 3037.61086 38787253.1 0.08053 229.9 1184.6

13 9 122 3037.61086 45211800.0 0.09387 223.3 1407.9

14 9 131 3037.61086 52128440.0 0.10823 257.5 1665.3

15 9 140 3037.61086 59537172.9 0.12361 294.0 1959.4

16 9 149 2868.4 63681233.8 0.13222 314.5 2273.9

17 9 158 1632.1 40744930.7 0.08460 201.2 2475.1

Roof 9 167 1310.1 36536793.2 0.07586 252.6 2727.7

BH 9 167 67.5 1881419.8 0.00391 11.2 2738.9

SUM= 481641748

After using the above equation, we get the following table and graph for story shear. 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

Then, by summing the shears corresponding to each floor we can create the Lateral Force Resisting 

System Shear. 

Page 81: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 80 

 

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0 3000.0

Height (ft)

VLFRS (kips)

LFRS Shear

Page 82: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 81 

 

Appendix G: Shear Wall Design

Shear Wall Design on Ground Floor 

Ground floor   36.421  

Wall thickness (h) = 12” (the reinforcement will be placed on both faces of the wall) 

 

Check the maximum allowed shear strength of the wall. 

The effective depth,  0.8 0.8 24 230.4  

ACI Code requires the design shear strength,   to be greater than or equal to the required shear 

strength or factored shear strength or factored shear   . 

 

10 11.9.3 

Where: 

 

0.8 0.8 24121

230.4 11.9.4 

 

 

 

10 5,000 12 0.8 24121

11000

1,955  

 

0.75 1,955 1,466.25  

Page 83: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 82 

 

1392  

 

1392 1466.25  

 

2

2 0.75 5,000 12 0.8 24121

11000

293  

 

Because  305 293 ,shear reinforcement is therefore required in the wall. 

Required Horizontal Shear Reinforcement: 

 

305 2930.75 60 230.4

0.00116 

0.00116 

The corresponding horizontal reinforcement ratio provided is: 

0.0011612

0.000096667 0.0025  

 

Try #5 Horizontal bars on both faces of the wall; therefore,  2 ∗ 0.31 0.62 . Try 

18” spacing. 

 

The maximum spacing of the horizontal reinforcement that is allowed by the Code (s maximum) is 

the smallest of the following: 

5

24121

557.6 . 

 

3 3 12 36  

Page 84: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 83 

 

 

 

Therefore Use #5 bars HEF at 18” o.c.  for horizontal reinforcing 

 

Vertical Reinforcing: 

 

If  0.5 , The minimum ratio of distributed vertical or longitudinal reinforcement,   in the 

wall to the gross cross‐sectional area of the wall perpendicular to the reinforcement is given in ACI 

11.6.2: 

0.0025 0.5 2.5 0.0025 0.0025 

Wall Type  Type of 

nonprestressed 

reinforcement 

Bar/Wire Size  , psi  Minimum 

longitudinal 

 

Minimum 

transverse   

Cast‐in‐

place 

Deformed bars  >No. 5  Any  0.0015  0.0025 

 

0.0025 0.5 2.5177 24

0.0025 0.0025 0.0025 

 

0.0025 

 

0.0025  

 

0.0025 12 0.03  

 

Try #5 vertical bar reinforcing both face of the wall; 

Page 85: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 84 

 

2 ∗ 0.31 0.62  

 

Therefore, the required spacing of the vertical shear reinforcement is: 

 

0.620.03

20.67  

 

The maximum spacing of the longitudinal reinforcement that is allowed by the Code (s maximum) 

is the smallest of the following: 

3

24121

396 . 

 

3 3 12 36  

 

 

 

Therefore, use #5 reinforcing bars VEF spaced at 18 in. o.c. 

 

Concentrated Reinforcing: 

 

Design the shear wall for flexure or bending and determine the end zone vertical reinforcement. 

The maximum factored bending moment at the base of the wall due to the factored seismic lateral 

load is: 

 

13500 ∗  

 

Page 86: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 85 

The limit states design equation for flexure requires that  . Initially, we will 

assume 0.9 (this will be checked later fater   is determined) and then calculate the required   

as follows: 

13500121

0.9 12 0.8 24121

0.28257 

 

Using Table A‐11 ( 5000  and  60 ) 

0.0049 

From Table A‐11 of Reference 1, we obtain a  0.0049. Since  0.005,  0.9, as initially assumed. The concentrated vertical reinforcement required at each end zone of the shear wall is: 

 

0.0049 12 230.4 13.55  

The minimum area of concentrated steel required for bending at the ends of the shear wall is: 

 

,3

200

 

,3 500060.000

12 230.4 9.78  

20060,000

12 230.4 9.22  

Therefore,  13.55  

Use 14 No. 9 bars ( 14.00  vertical reinforcement at each end of the wall (i.e., 7 No.9 bars 

VEF) 

 

Appendix H: Isolated Footings 

Isolated Footing Sample Calculations: 

Column Size:                                                                         30 x 16 

Concrete Strength:                   5000 psi 

Page 87: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 86 

Dead Load:                                             562.42 k 

Live Load:                                       166.47 k 

Allowable Soil Pressure:                                                                                                                        24 ksf 

Assume Thickness:                             24 inches 

Assume soil cover of:                             24 inches 

Floor thickness of:                               8 inches 

Soil density:                                               100 lb/ft3 

Initially Sized for Soil Bearing Strength 

812

∗150

.100  

242412

∗0.15

2 ∗. 100

0.67 ∗0.15

23.4  

562.42 166.47

23.431.15 6′ 0" 24  

Two way Shear Check 

1.2 562.42 1.6 166.47

626.146  

24 398 19.875  

30 19.875 ∗112

4.16  

16 19.875 ∗112

2.99  

 

26.146 6 4.16 ∗ 2.99 616.38  

Shear strength of concrete checks 

2 ∗ 30 19.875 16 19.875 171.5  

3016

1.875 

1. 2 ∗ ∗ ∗ 996.223  

40  

Page 88: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 87 

2. ∗

2 ∗ ∗ ∗∗ .

.2 ∗ √5000 ∗ 171.5 ∗ 19.875 1599.32  

3. 4 4 ∗ 1 5000 ∗ 171.5 ∗ 19.875 964.09  Choose the smallest of the 3: 

964.09 ∗ 0.75 723.07  

723.07 616.38  

Two way shear check: OK 

One way shear check 

2

2

0.922  

26.146 ∗ 70.922 ∗ 6 144  

2 0.75 ∗ 2 ∗ 1 5000 ∗ 72 ∗ 19.875 151.78  

O.K in one way shear 

Flexure 

33012

1.75  

26.15 ∗ 1.75 ∗1.752

∗ 6 240.22  

240.22 ∗ 120.9 ∗ 72 ∗ 19.875

0.11261 

Table A‐3 from McGregor, R value below minimum steel ratio: 

_min 0.0033 

In tension controlled section. 

0.0033 ∗ 72 ∗ 19.875 5. .0085  

Average d was used, so use same reinforcement in both directions. 

. 10.5.4 7.12.2.1 0.0018 0.0018 ∗ 72 ∗ 24 3.11  

Max Spacing (ACI Code Sect. 7.6.5.) = 18in 

Try 7#8 bars each way, As=5.53 in2 

Check moment capacity again 

5.53 ∗ 600.85 ∗ 5 ∗ 72

1.08  

Page 89: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 88 

0.9 ∗ 5.53 ∗60 ∗ 18

0.8962

12434.44  

Moment strength is adequate. 

Design Column footing joint 

Pu=941.26k 

2 2 

0.85 ∗ 2 0.85 ∗ 0.65 ∗ 5 ∗ 39.99 ∗ 2 2652  

Minimum Dowels needed 

. ∗ .  

Based on ACI‐318 Table 25.3.1 for tension bars: 

Inside bend diameter=6db=6.75in 

Dowels will be extended a length of 25.44in as per #6bar development lengths. 

Tie specification for bottom of column is stated in 10.7.6.2 of ACI‐318 

 

 

 

 

 

   

Page 90: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 89 

Appendix I: Foundation Wall 

Exterior basement and foundation wall 

Preliminary: 

Applicable design code is ACI 318‐11 

ACI 14.5.3 Minimum wall thickness  7.5  

Assume wall thickness  12  

Vertical Distance between supports  12  

Under gravity loads, self‐weights, and lateral soil pressure 

Soil surface to basement top of slab  24   

Sits on fractured rock layer with 24,000 /  allowable bearing capacity 

Unit weight of soil backfill  116  

Angle of internal friction  34°  Concrete compressive strength,  5000   

Reinforcement yield strength,  60,000  

No water pressure applied on wall due to perimeter drainage system installed 

Minimum reinforcement requirement are in accordance to: 

Vetical reinf. – assume 0.15 % of horizontal gross concrete area 

Horizontal reinf. – assume 0.25% of vertical gross concrete area  

Vertical shear reinf. – larger of equation 11‐30 and 0.25% of horizontal gross 

concrete area 

Horizontal shear reinf. – 0.25% of vertical gross concrete area 

 

Loading: 

a) Soil pressure is calculated with Rankine expressions for the active pressure 

coefficient.  

Rankine active pressure coefficient:  °

°0.2827  

Assume linear pressure variation, the active pressure at any height: 

0.2827 116 32.8 /   

Max active pressure at 18 below soil surface: 

32.8 24 787.2   

b) Soil  surcharge  based  on minimum  uniformly  distributed  sidewalk  loads  around 

building: 

300  

0.2827 300 84.814   

c) Gravity loads:  

1  strip of wall 

Both basement and sub‐basement heights are  12  

Tributary width of slab  12.5   

10" Slab self‐weight: 

Page 91: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 90 

150 12.5 1562.5 /   

Self‐weight of basement wall: 

  150 24 3600 /   

Weight of masonry façade on ground floor:  

198 14 2772 /   

Superimposed dead loads of miscellaneous:  

100 12.5 1250 /   

Total dead load:  

1562.5 3600 2772 1250 9,185   

Total occupancy live load:  

100 20 2,000   

Total axial load: 

1.2 9,185 1.6 2,000 7401.4 7.40   

From SAP2000 software:  

, 8744 8.74   

, 34,276 / 34.28 /   

 

Figure 1 ‐ Foundation Wall Shear Diagram 

 

Figure 2 ‐ Foundation Wall Moment Diagram 

 

Shear Design: 

Shear design shall be in accordance with ACI 11.9 (provision for walls) 

Design wall with pinned base, roller at mid‐support and top 

Assume slabs are in place and has achieved full strength prior to 

backfilling 

Page 92: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 91 

Use center‐to‐center of supports dimension of 9  for both moment and 

shear calculations 

Assume no eccentricities associated with vertical load 

Factored Shear and moment from soil pressure at base of wall (ACI. 9.2.1 & 

9.2.5): 

Factored Shear:  1.6 8.74 13.98  

Factored Moment:  1.6 34.28 54.85  

Factored Vertical Axial Force from building, elevated slab above and self‐

weight:  

Axial load:  7.40  

ACI 14.4 Walls designed as compression members is to be used as the 

method of design for this example.  

Assume 14  thick wall 

Concrete shear strength(ACI 11.9.1, 11.11.2.1, & Eq 11‐3, 11‐31): 

For normal weight concrete  1.0  Unit length approach,  12 /   

Assume  11.5 , 2 . 7.7.1.   

2 2 1 5000 12 11.5 19,516   

19.52   

Nominal Sher strength (Eq 11‐2): 

 

Nominal shear strength,   is neglected 

0.75 

19.52    

0.75 19.52 14.64      

Required strength (Eq 11‐1):  

14.64 13.98            OK 

⸫    Thick wall is adequate for shear  

 

Flexure and Axial Design:  

 

Vertical reinforcement at base of wall 

Use ACI 14.4 design method for walls designed as compression members 

Area of outside face: 

Assume #4 0.20 @12  

0.20

0.20      

Check minimum reinforcement for both faces: 

Length,  12  

Page 93: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 92 

Wall thickness,  14  .

0.0024 0.0015         OK 

 

Check wall slenderness (ACI 10.10): 

Effective length factor,  1.0 Unbraced length,  12 144  

Radius of gyration,  0.3 14 4.2  .

. 34  

For compression members braced against sidesway (Eq 10‐7): 

Smaller & larger factored end moments,  0 

  34 34 12 34 40 

⸫ Slenderness effects may be ignored 

 

Strain compatibility analysis: 

Assume wall section is tension controlled (ACI 10.3.4 & 9.3.2.1) 

0.005 and  0.90  0.85   

.

.8.22    

8.22 0.85 5 / 12 0.20 / 60 /   

0.396 in  In accordance to ACI 10.2.7.1,  0.80  

.

.0.496   

 

. .

. 11.5 0.496 0.0666 

0.0666 0.005 

⸫ Wall section is tension controlled, assumption verified. (ACI 10.3.4) 

 

Design strength: 

Distance from compression fiber to extreme tension reinf. layer 

11.5   

0.90 0.85   

0.90 0.85 5 / 12 0.396142

0.3962

0.20 60 /142

11.5  

172.25 / 14.35 /   

13.35 / 3.24 /        OK 

 

⸫ #4@12” vertical reinf. In each face at base is adequate 

 

Page 94: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 93 

Check maximum spacing: 

Maximum spacing is lesser of 3  and 18  for strength requirements 

3 14 42 18        

  OK 

 

Horizontal reinforcement 

Minimum reinforcement required is 0.25% of gross cross section. Try #4 

bars at 10 in. Use on both faces 

#4 , 0.20  

0.20

0.24    

.

0.0029 0.0025         OK 

⸫ #4@10” horizontal reinf in each face is adequate 

Dowel Length  

According to ACI, the development length should be larger of the lap 

splice in tension of the thinner bar or the development length of the thick 

bar 

Basic Tension Development Equation (Eq. 12‐1): 

12   

: bar‐location factor (ACI 12.2.4) = 1.0 : epoxy coating factor (ACI 12.2.4) = 1.0 : bar‐size factor (ACI 12.2.4) = 1.0 

λ: lightweight concrete factor (ACI 12.2.4(d)) = 1.0 cb: min (smallest distance measured from the surface of the concrete to 

the center of a bar being developed, one half of the center‐to‐center 

spacing of the bars or wires being developed) 

Ktr: transverse reinforcement factor (ACI 12.2.3) 

 is limited to 2.5 or smaller, to prevent pull‐out bond failures 

∗ . √

. ∗ . ∗ .

.15.9 12  

For a tension lap splice:  1.3 1.3 ∗ 15.9 20.7  

 

⸫  #  

 

.

. ∗ .

21.2   

 

⸫   from the wall into the floor slab or the basement slab 

 

 

 

   

Page 95: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 94 

Appendix J: Load Bearing Wall 

Design of Load Bearing Wall 

Preliminary: 

Applicable design code is ACI 318‐11 

Wall height  12  

Concrete compressive strength,  5   

Reinforcement yield strength,  60  

Total service load: 

Takes load from Concrete Beam 10, 30, 44, 45 

10, 1260  

30, 915  

44, 756  

45, 532  

135 , 40 , 1.2 1.6 200 45  

, 1260 915 756 532 45 3508  

Determine minimum wall thickness: 

5.76   

4  

Try 12 in thick wall 

Bearing strength of wall: 

Beam bearing width  84  

0.85 0.65 0.85 5 12 84 2784.6 3508  

N.G. 

Try 16 in thick wall 

0.85 0.65 0.85 5 16 84  

3712 3508  

Use 16 in thick wall 

Horizontal length of wall to be considered as effective in supporting each 

concentrated load: 

4 84 4 16 148  

Design strength of wall: 

Page 96: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 95 

0.55 1 0.55 0.65 5 16 148 1

.

4231.3 3508   

OK 

Vertical Reinforcements per foot (ACI 14.3.2, 14.3.3, 14.3.5): 

Maximum spacing is the smaller of   3 3 16 48 18  

Vertical Reinforcements, for No.5 deformed bars or smaller,  0.0012 

0.0012 12 16 0.23 /  

Use minimum vertical reinf. #4 @ 10 in spacing (0.24  / )  

Horizontal Reinforcements, for No.5 deformed bars or smaller,  0.0020 

0.0020 12 16 0.39 /  

Use minimum horizontal reinf. #5 @ 8 in spacing (0.46  / ) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Page 97: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 96 

Appendix K: Wall Footing 

Design of Wall Footings 

Preliminary: 

Applicable design code is ACI 318‐11 

Basement wall thickness  14 ; concrete cover  2 11.5  

Soil surface to basement top of slab  24   

Sits on fractured rock layer with allowable bearing capacity,  

24,000 24 /   

Unit weight of soil backfill  116  

Concrete compressive strength,  5   

Reinforcement yield strength,  60  

Assume depth of footing,  12 1  

Concrete cover = 3” 

Total service load: 

Tributary width of slab  12.5   

10" Slab self‐weight: 

150 12.5 1562.5 /   

Self‐weight of basement wall: 

  150 24 3600 /   

Weight of masonry façade on ground floor:  

198 14 2772 /   

Superimposed dead loads of miscellaneous:  

100 12.5 1250 /   

Total dead load:  

1562.5 3600 2772 1250 9,185   

Total occupancy live load:  

100 20 2,000   

Total axial load: 

1.2 9,185 1.6 2,000 14,222 14.22   

Footing weights,  1 150 150  

Soil fill on top of footing,  23 116 2,668  

Effective soil pressure,  24,000 150 2,668 21,182  

Page 98: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 97 

Width of footing required, . /

. 0.67      → .  

Bearing pressure for strength design for a  12  width: 

14.225.00

2.85  

Depth required for shear at a distance d from face of wall: 

. 2.85 2.73       

. √ 4.29   

4.29 3.5 7.79  

7.79 12        

⸫ Use 12 in total depth of footing 

2 0.75 2 1√5000 12 8.5 10,818.7

10.82   

10.82 2.73           

⸫ Shear Check OK 

Required steel area:  

Cantilever length 

1.92   

Moment at face of wall: 

2.85 1.92 5.25   

.

. . 80.8   

Steel percentage: 

.1 1

.

. ,

, 1 1

.

. ,    

0.0014 0.0035  

0.0035 12 8.5 0.357  

 

 ⸫ Use # @ . /  

Development length: 

1.0

3.5 ←

0.5 10 5.0

Page 99: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 98 

0.

/5.6 2.5 → 2.5  

,

. , / . 25.46 /  

25.46.

. 24.57 /  

24.5758 15.35 16  

Available development length assuming bars are cut off 3 in from edge of footing 

52

122

112

3.0112

1.75 21  

21 16  

 

⸫ Use  .  

 

Temperature and Shrinkage steel (Perpendicular to the #7 bars) (ACI 7.12.2.1): 

0.0018 0.0018 60 12 1.296  

⸫ Use  # .  

Connection between the wall and the footing: 

 

   

Page 100: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 99 

Appendix L: Snow Loads 

A snow load can be defined as the vertical force placed on a building’s roof by the weight of snow. 

Snow loads for our building were calculated using ASCE 7‐10. The flat roof snow load (pf) can be 

found using the following equation: 

0.7  

  Where: 

  Ce = Exposure Factor (Table 7‐2, ASCE 7‐10) = 1.0 (assuming Exposure B, and partially 

exposed)  

Ct = Thermal Factor (Table 7‐3, ASCE 7‐10) = 1.1 

Is = Importance Factor (Table 1.5‐1, ASCE 7‐10) = 1 (Assuming a Risk Category of II) 

Pg = Ground Snow Loads (Fig. 7‐1, ASCE 7‐10) =20 psf 

 

0.7 0.7 1 1.1 1 20 15.4  

 

Next, we will need to know the height of our balanced snow load (hb). This can be found by 

employing the following equation: 

15.416.6

11.13" 

  where: 

  ps = Slope roofed balance snow load (we can assume this to be equal to pf) = 15.4 psf 

  γ = snow density = 0.13(pg) + 14 = = 0.13(20) + 14 =16.6 pcf 

 

Using this we can now begin to take into account the snow that forms from drifts coming from a 

higher roof or that comes with the wind from the opposite direction, from the roof on which the 

drift is located. These two drifts are known as the windward drift and the leeward drift.  

 

Page 101: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 100 

 

For this sample calculation, we will be looking at Section A in the roof garden plan view.  

 

 

For Leeward drift, the drift height can be determined from the following graph. Where lu = upper 

roof length. The windward drift height is found by using the same graph, however, the upper roof 

length is substituted by the lower roof length and only three‐quarters of the drift height are used. 

The higher drift height from both leeward and windward are used for the design. 

Page 102: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 101 

 

 

Using the drift height equation, we find the actual drift height to be 1.23’, but we will round up to 

1.5’ to be conservative. For this particular roof section, both sections have the same roof lengths, 

therefore the leeward drift height will be used for design. Drift height can be estimated to be 

around 1’‐6”. The drift width is equal to 4hd (4 * 1.5’ = 6’), and now with both the drift height and 

drift weight we can calculate the maximum intensity of the drift surcharge load, pd, which is equal 

to the drift height multiplied by the snow density. Doing so we get that pd is equal to 24.9 psf. The 

final snow load layout can be seen in appendix A. 

 

The remaining sections are done in a similar manner. This time we’ll be using the drift height 

equation for simplicity. All snow layouts can be found in the Appendices. Starting with Sections B: 

   

Leeward: 

0.43 10 1.5 0.43√20√20 10 1.5 1.23′ 

  Windward: 

0.43 10 1.534

0.43√22.67√20 10 1.534

1.01′ 

Leeward controls design, with hd = 1.23’, which we can round up to 1.5’ 

Because hd ≤ hc , w = 4hd = 4(1.5’) = 6’ 

Page 103: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 102 

Now with both the drift height and drift weight we can calculate the maximum intensity of the drift 

surcharge load. 

∗ 1.5 16.6 24.9  

 

 

Sections C 

Leeward: 

0.43 10 1.5 0.43√9.083√20 10 1.5 0.25′ 

  Windward: 

0.43 10 1.534

0.43√28√20 10 1.534

1.17′ 

Windward controls design, with hd = 1.17’, which we can round up to 1.25’ 

Because hd ≤ hc , w = 4hd = 4(1.25’) = 5’ 

Now with both the drift height and drift weight we can calculate the maximum intensity of the drift 

surcharge load. 

∗ 1.25 16.6 20.75  

 

Section D 

Leeward: 

0.43 10 1.5 0.43√9.083√20 10 1.5 0.25′ 

  Windward: 

0.43 10 1.534

0.43√33.5√20 10 1.534

1.31′ 

Windward controls design, with hd = 1.31’, which we can round up to 1.5’ 

Because hd ≤ hc , w = 4hd = 4(1.5’) = 6’ 

Now with both the drift height and drift weight we can calculate the maximum intensity of the drift 

surcharge load. 

∗ 1.5 16.6 24.9  

Page 104: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 103 

Appendix M: Tabulated ETAB WIND & Seismic Results 

 

Auto Lateral Load to Diaphragm 

Story Elevation (ft)  Location 

X‐direction 

Y‐direction 

Bulkhead  167  Top  4.357 0

Roof  158  Top  74.526 0

Story 17  149  Top  44.113 0

Story 16  140  Top  84.127 0

Story 15  131  Top  74.212 0

Story 14  122  Top  67.306 0

Story 13  113  Top  60.587 0

Story 12  104  Top  54.065 0

Story 11  95  Top  47.749 0

Story 10  86  Top  41.653 0

Story 9  77  Top  35.79 0

Story 8  68  Top  30.177 0

Story 7  59  Top  24.835 0

Story 6  50  Top  19.789 0

Story 5  41  Top  15.071 0

Story 4  32  Top  10.726 0

Story 3  23  Top  6.817 0

Story 2  14  Top  3.956 0

Base  0  Top  0 0

Seismic lateral loads to Diaphragm 

Auto Lateral Load to Diaphragm 

Story Elevation (ft)  Location 

X‐direction 

Y‐direction 

Bulkhead  167  Top  4.5 0

Roof  158  Top  33.855 0

Story 17  149  Top  33.59 0

Story 16  140  Top  48.607 0

Story 15  131  Top  48.18 0

Story 14  122  Top  47.73 0

Story 13  113  Top  47.252 0

Story 12  104  Top  46.744 0

Story 11  95  Top  46.199 0

Story 10  86  Top  45.612 0

Story 9  77  Top  44.974 0

Story 8  68  Top  44.274 0

Page 105: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 104 

Story 7  59  Top  43.495 0

Story 6  50  Top  42.616 0

Story 5  41  Top  41.6 0

Story 4  32  Top  40.386 0

Story 3  23  Top  38.856 0

Story 2  14  Top  47.658 0

Base  0  Top  0 0

Wind lateral Loads on diaphragms 

Overturning Moment Wind Strength X 

Story Elevation (ft)  Location  X‐direction 

Y‐direction 

Bulkhead  167  Top  0 0

Roof  158  Top  93.0891 ‐0.0698

Story 17  149  Top  824.9076 ‐0.6585

Story 16  140  Top  1956.7654 ‐1.6058

Story 15  131  Top  3756.7149 ‐3.2235

Story 14  122  Top  6135.4126 ‐5.4887

Story 13  113  Top  9026.8666 ‐8.3973

Story 12  104  Top  12368.4999 ‐11.9418

Story 11  95  Top  16101.2145 ‐16.1118

Story 10  86  Top  20169.4664 ‐20.8936

Story 9  77  Top  24521.3496 ‐26.27

Story 8  68  Top  29108.6914 ‐32.2193

Story 7  59  Top  33887.1613 ‐38.7146

Story 6  50  Top  38816.3967 ‐45.7219

Story 5  41  Top  43860.1515 ‐53.1983

Story 4  32  Top  48986.4718 ‐61.0876

Story 3  23  Top  54167.9077 ‐69.3157

Story 2  14  Top  59381.7625 ‐77.7808

Base  0  Top  67518.5856 ‐91.137

Overturning Moment due to wind in the x‐direction 

Overturning Moment Wind Strength Y 

Story Elevation (ft)  Location 

X‐direction  Y‐direction 

Bulkhead  167  Top  0 0

Roof  158  Top  0.0237 ‐112.8312

Story 17  149  Top  0.749 ‐1014.0488

Story 16  140  Top  1.9693 ‐2419.0201

Story 15  131  Top  4.1219 ‐4684.4258

Story 14  122  Top  7.1759 ‐7712.5974

Page 106: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 105 

Story 13  113  Top  11.1271‐

11433.4147

Story 12  104  Top  15.9675‐

15778.6056

Story 11  95  Top  21.6853‐

20681.8373

Story 10  86  Top  28.2648‐

26078.8206

Story 9  77  Top  35.6858 ‐31907.428

Story 8  68  Top  43.923‐

38107.8338

Story 7  59  Top  52.945‐

44622.6787

Story 6  50  Top  62.7125‐

51397.2705

Story 5  41  Top  73.1753‐

58379.8316

Story 4  32  Top  84.266 ‐65521.816

Story 3  23  Top  95.8853‐

72778.3317

Story 2  14  Top  107.8609 ‐80108.742

Base  0  Top  126.477‐

91580.8802

Overturning Moment due to wind in the x‐direction 

Overturning Moment Wind Strength 

Story Elevation (ft)  Location 

X‐direction  Y‐direction 

Bulkhead  167  Top  0 0

Roof  158  Top  0.0167 ‐41.2208

Story 17  149  Top  0.5105 ‐392.4984

Story 16  140  Top  1.3415 ‐1049.7471

Story 15  131  Top  2.8092 ‐2151.1985

Story 14  122  Top  4.8933 ‐3692.7022

Story 13  113  Top  7.5912 ‐5670.0769

Story 12  104  Top  10.8979 ‐8078.8727

Story 11  95  Top  14.8059‐

10914.3337

Story 10  86  Top  19.3052‐

14171.3507

Story 9  77  Top  24.3825‐

17844.4005

Story 8  68  Top  30.0211‐

21927.4672

Page 107: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 106 

Story 7  59  Top  36.2‐

26413.9376

Story 6  50  Top  42.8926 ‐31296.454

Story 5  41  Top  50.0646‐

36566.7019

Story 4  32  Top  57.6694‐

42215.0771

Story 3  23  Top  65.6384‐

48230.1209

Story 2  14  Top  73.8525‐

54597.4196

Base  0  Top  86.6184‐

65172.5055

Overturning wind strength 

Overturning Moment Wind Strength X 

Story Elevation (ft)  Location 

X‐direction kip‐ft 

Y‐direction kip‐ft 

Bulkhead  167  Top  0 0

Roof  158  Top  54.8639 ‐0.1071

Story 17  149  Top  634.8425 ‐1.0114

Story 16  140  Top  1730.7949 ‐2.4681

Story 15  131  Top  3591.6424 ‐4.9592

Story 14  122  Top  6210.0553 ‐8.4515

Story 13  113  Top  9578.9169 ‐12.9406

Story 12  104  Top  13690.6451 ‐18.4166

Story 11  95  Top  18537.1236 ‐24.8655

Story 10  86  Top  24109.6211 ‐32.2682

Story 9  77  Top  30398.6893 ‐40.5999

Story 8  68  Top  37394.0318 ‐49.829

Story 7  59  Top  45084.3299 ‐59.9149

Story 6  50  Top  53457 ‐70.806

Story 5  41  Top  62497.8422 ‐82.4357

Story 4  32  Top  72190.4909 ‐94.7162

Story 3  23  Top  82515.4728‐

107.5301

Story 2  14  Top  93448.3507‐

120.7161

Base  0  Top  111675.395‐

141.5183

Overturning Moment Wind Strength X 

Page 108: Senior 2 Group 2 Final Report Ver4 (2)archive.engineering.nyu.edu/files/Senior 2 Group 2 Final... · 2017-02-22 · DESIGN AND ANALYSIS OF PHANTOM TOWER Design Team: Mohammad Mualla,

      PAGE 107 

 

Overturning Moment vs Elevation 

 

 

 

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008

Elevation (ft)

Overturning Moment, kip‐ft

Story Overturning Moment

Global X

Global Y


Recommended