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Evaluation of floor accelerations and spectra in linear and nonlinear regular RC frame buildings

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Sheikh Alard, Rahaf (2020). Evaluation of floor accelerations and spectra in linear and nonlinear regular RC frame buildings. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

This project aims to investigate the influence of building ductility on nonstructural components (NSCs) acceleration demands. It targets also to evaluate simplified methods available in the literature as well as the equation proposed in the recent report NIST.GCR.18.917.43 to compute the NSCs acceleration demands in inelastic buildings. For this purpose, a typical 6-story frame building is designed according to 2015 edition of National Building Code of Canada (NBC) for four cases: 1) moderately ductile frame in Montreal, 2) conventional frame in Montreal, 3) ductile frame in Vancouver, and 4) conventional frame in Vancouver. Montreal and Vancouver were chosen to represent the seismicity in east and west of Canada, respectively. The aforementioned structures were subjected to twelve and seventeen artificial records with 2 and 10% per 50 year probability in Montreal and Vancouver, respectively. The selected and scaled records are compatible with the Uniform Hazard Spectra specified in the 2015 edition of the NBC. The seismic acceleration demands of NSCs in terms of height factor (Ax), component amplification factor (Ar), and floor response spectra (FRS) are generated by performing linear and nonlinear dynamic analysis, and applying the simplified method of Kothari et al. (2017), using SAP2000® software. The obtained factors Ax and Ar are compared to the ones proposed by NBC 2015 and the report NIST.GCR.18.917.43. The results showed that the frame ductility tends to reduce the NSCs acceleration demands and this benefit is less in the conventional construction frames as compared to the ductile and moderately ductile frames. Also, it was found that the seismic acceleration demands of NSCs are higher in Vancouver than in Montreal. The FRS generated by the simplified method are in a good agreement in terms of the shape with the ones obtained from the nonlinear dynamic analysis, but underestimate the ordinates of the FRS. Finally, the PFA/PGA demand suggested by the NBC 2015 is conservative for the inelastic building while the value of Ar is underestimated. The demands suggested by NIST.GCR.18.917.43 fit the required demands better than NBC 2015.

Titre traduit

Évaluation des accélérations et des spectres de plancher dans les bâtiments réguliers à ossature en béton armé dans le domaine linéaire et non linéaire

Résumé traduit

Ce projet vise à étudier l'effet de la ductilité des bâtiments sur les demandes en termes d’accélérations des composants non structuraux (CNS). Il vise également à évaluer les méthodes simplifiées disponibles dans la littérature ainsi que l'équation proposée dans la récente norme NIST.GCR.18.917.43 pour calculer les demandes d'accélération des CNS dans les bâtiments inélastiques. À cette fin, un bâtiment typique de 6 étages est conçu selon l'édition 2015 du Code national du bâtiment du Canada (CNB) pour quatre cas : 1) cadre modérément ductile à Montréal, 2) cadre conventionnel à Montréal, 3) cadre ductile à Vancouver, et 4) cadre conventionnel à Vancouver. Montréal et Vancouver ont été choisies pour représenter la sismicité de l'est et de l'ouest du Canada, respectivement. Les structures susmentionnées ont été soumises à douze et dix-sept enregistrements artificiels avec une probabilité de 2 et 10% sur 50 ans à Montréal et Vancouver, respectivement. La sélection et l’étalonnage des enregistrements sont compatibles avec les spectres d’aléa uniforme spécifiés dans l'édition 2015 du CNB. Les demandes d'accélération sismique des CNS exprimés en termes de l’amplification en fonction de la hauteur (Ax), du facteur d'amplification de réponse (Ar) et de spectres de réponse du plancher (FRS) sont générées en effectuant une analyse dynamique linéaire et non linéaire, et en appliquant la méthode simplifiée de Kothari et al. (2017), à l'aide du logiciel SAP2000®. Le profil PFA/PGA obtenu et Ar sont comparés à ceux proposés dans le CNB 2015 et le rapport NIST.GCR.18.917.43. Les résultats ont montré que la ductilité du cadre tend à réduire les demandes d'accélération des CNS et que cet avantage est moindre dans les cadres de construction conventionnelle par rapport aux cadres ductiles et modérément ductiles. Les demandes d'accélération sismique des CNS à Vancouver sont plus élevées qu'à Montréal pour tous les cas étudiés. Les FRS générés par la méthode simplifiée sont en bon accord en termes de forme avec ceux obtenus par l'analyse dynamique non linéaire, mais sousestiment les ordonnées des FRS. Enfin, la demande PFA/PGA suggérée par le CNB 2015 est conservatrice pour les bâtiments inélastiques alors que la valeur de Ar est sous-estimée. Les demandes suggérées par NIST.GCR.18.917.43 correspondent mieux aux demandes requises que le NBC 2015.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in construction engineering." Comprend des références bibliographiques (pages 150-155).
Mots-clés libres: spectres de réponse du plancher, composants non structuraux, composants opérationnels et fonctionnels, analyse non-linéaire, ductilité, béton armé et cadres résistants aux moments
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Assi, Rola
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 07 janv. 2021 18:44
Dernière modification: 07 janv. 2021 18:44
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2584

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