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Título: Collapse assessment and performance-based evaluation techniques for concentrically braced frames designed in seismic regions
Autores: Karamanci, Emre
Fecha: 2013
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Engineering - Civil
Descripción: Performance-Based Earthquake Engineering necessitates the development of simulation models that can predict the nonlinear behavior of structural components as part of a building subjected to seismic loading. For reliable seismic assessment of buildings, these models need to be calibrated with large sets of experimental data. This thesis advances the state-of-knowledge on the collapse assessment of concentrically braced frames (CBFs) designed in seismic regions. The thesis discusses the development of a database that includes extensive information from more than 300 tests of steel braces that have been conducted worldwide over the past 40 years. Statistical information of various properties of steel braces that can be used for quantification of modeling uncertainties is summarized and implications regarding the expected yield properties of various steel types as part of current design provisions are discussed. The steel brace database is utilized to develop drift-based and dual-parameter fragility curves for different damage states of steel braces. These curves can be used as tools for rapid estimation of earthquake damage towards the next generation of performance-based evaluation methods for new and existing buildings. Through extensive calibrations of an inelastic fiber-based steel brace cyclic model, modeling recommendations for the post-buckling behaviour and fracture of steel braces due to low-cycle fatigue are developed for three different brace shapes. The effectiveness of these recommendations is demonstrated through two case studies including concentrically braced frames (CBFs) subjected to earthquake loading. The emphasis is on the accurate assessment of the collapse capacity of concentrically braced frames with the explicit consideration of strength and stiffness deterioration of various structural components that are part of local story mechanisms that develop in CBFs after the steel braces fracture. The influence of modeling classical damping on the collapse capacity of CBFs is also discussed.
Le génie parasismique basé sur la performance des structures nécessite le développement des modèles de simulation qui peuvent estimer le comportement non-linéaire des composantes structurales faisant partie d'un bâtiment sujet ti aux efforts sismiques. Afin d'avoir une évaluation sismique fiable, les modèles doivent être étalonnés avec un grand inventaire de données obtenues expérimentalement. Cette thèse avance l'état des connaissances sur l'évaluation de l'effondrement des contreventements en treillis concentrique conçus dans les régions sismiques. Cette thèse adresse le développement d'une banque de données qui inclut plus de 300 essais effectués autour du monde sur des contreventements en acier depuis plus de 40 ans. Les données statistiques de plusieurs propriétés du contreventement en acier qui peuvent être utilisées pour la quantification des incertitudes de la modélisation sont résumées. Également les implications reliées aux propriétés limi d l'élasticité qui sont attendues selon le type d'acier sont présentées en fonction des règles d'actuelles de conception. La banque de données des contreventements en acier est utilisée afin de développer des drift-based et dual-parameter fragility curves courbes de fragilité à deux paramètres en fonction du déplacement horizontal relatif de l'étage pour différents degrés de dommage. Ces courbes servant à estimer efficacement et rapidement les dommages sismiques, amènt vers la prochaine génération des méthodes d'évaluation de la performance des structures. À travers une vérification approfondie de l'étalonnement du modèle non-linéaire cyclique à fibres du contreventement en acier des recommandations de modélisation du postflambement et de la rupture en fatigue oligocyclique sont développées pour trois différentes types de contreventement. L'efficacité de ces recommandations est démontrée à travers des études de cas incluantes des contreventements concentriques qui reprisent des efforts sismiques. L'accent est mis sur l'évaluation précise de la capacité de l'effondrement des contreventements en treillis concrentriques en prenant en compte explicitement le processus de dégradation de la capacité et de la rigidité des plusieurs composants structuraux qui font partie des mécanismes du dommage local qui s'évoluentdans différents étages d'une structure en contreventements concentriques en acier une fois que le contreventement s'est fracturé. L'effet de la modélisation de l'amortissement de la structure sur la capacité à l'effondrement des contreventements concentriques en acier est également considéré.
Idioma: en