Composite behavior in RC buildings retrofitted using buckling-restrained braces with elastic steel frames

Abstract

Le réaménagement sismique du bâtiment en béton armé (RC) avec une combinaison d'entretoises à retenue par flambage (BRB) et de cadres en acier élastique offre une solution pratique qui offre une rigidité latérale et une capacité de dissipation d'énergie supplémentaires. Cependant, les méthodes disponibles pour distribuer verticalement les tailles de BRB basées sur une linéarisation équivalente ne tiennent pas compte de la rigidité supplémentaire due au comportement composite entre le cadre RC et le cadre en acier élastique, ce qui peut conduire à une estimation trop prudente des exigences de rigidité BRB. Cette étude propose une méthode de conception de rétrofit intégrant le comportement composite. Des modèles numériques tenant compte du comportement composite détaillé sont développés et étalonnés contre des tests de charge cyclique quasi-statiques, et une méthode d'évaluation simplifiée est proposée. Un bâtiment scolaire RC de quatre étages est utilisé comme modèle de référence, et la méthode de conception de modernisation proposée est validée à l'aide d'une analyse de l'historique des réponses non linéaires. Les résultats de l'analyse suggèrent que la prise en compte du comportement composite en utilisant la méthode de conception de réaménagement proposée estime plus précisément la rigidité latérale de la structure réaménagée et conduit à un réaménagement plus économique.La retroadaptación sísmica de edificios de hormigón armado (RC) con una combinación de abrazaderas con restricción de pandeo (BRB) y marcos de acero elásticos ofrece una solución práctica que proporciona rigidez lateral adicional y capacidad de disipación de energía. Sin embargo, los métodos disponibles para distribuir verticalmente los tamaños de BRB basados en la linealización equivalente no consideran la rigidez adicional debido al comportamiento compuesto entre el marco RC y el marco de acero elástico, lo que puede conducir a una estimación demasiado conservadora de las demandas de rigidez de BRB. Este estudio propone un método de diseño de retroadaptación que incorpora el comportamiento compuesto. Se desarrollan modelos numéricos que consideran el comportamiento compuesto detallado y se calibran contra pruebas de carga cíclica cuasiestática, y se propone un método de evaluación simplificado. Se utiliza un edificio escolar RC de cuatro pisos como modelo de referencia, y el método de diseño de adaptación propuesto se valida mediante el análisis del historial de respuestas no lineal. Los resultados del análisis sugieren que tener en cuenta el comportamiento compuesto mediante el uso del método de diseño de modernización propuesto estima con mayor precisión la rigidez lateral de la estructura modernizada y conduce a una modernización más económica.Seismically retrofitting reinforced concrete (RC) building with a combination of buckling-restrained braces (BRBs) and elastic steel frames offers a practical solution that provides additional lateral stiffness and energy dissipation capacity. However, the available methods to vertically distribute the BRB sizes based on equivalent linearization do not consider the additional stiffness due to the composite behavior between the RC frame and the elastic steel frame, which may lead to an overly conservative estimate of the BRB stiffness demands. This study proposes a retrofit design method incorporating the composite behavior. Numerical models considering the detailed composite behavior are developed and calibrated against quasi-static cyclic loading tests, and a simplified evaluation method is proposed. A four-story RC school building is used as a benchmark model, and the proposed retrofit design method is validated using nonlinear response history analysis. The analysis results suggest that taking the composite behavior into account by using the proposed retrofit design method more accurately estimates the lateral stiffness of the retrofitted structure and leads to a more economic retrofit.يوفر تركيب الخرسانة المسلحة (RC) بشكل زلزالي مع مزيج من الدعامات المقيدة بالتواء (BRBs) والإطارات الفولاذية المرنة حلاً عمليًا يوفر صلابة جانبية إضافية وقدرة على تبديد الطاقة. ومع ذلك، فإن الطرق المتاحة للتوزيع الرأسي لأحجام BRB بناءً على الخطية المكافئة لا تأخذ في الاعتبار الصلابة الإضافية بسبب السلوك المركب بين إطار RC والإطار الفولاذي المرن، مما قد يؤدي إلى تقدير متحفظ بشكل مفرط لمتطلبات صلابة BRB. تقترح هذه الدراسة طريقة تصميم تحديثية تتضمن السلوك المركب. يتم تطوير النماذج العددية التي تأخذ في الاعتبار السلوك المركب التفصيلي ومعايرتها مقابل اختبارات التحميل الدورية شبه الثابتة، ويتم اقتراح طريقة تقييم مبسطة. يتم استخدام مبنى مدرسة الهيئة الملكية المكون من أربعة طوابق كنموذج مرجعي، ويتم التحقق من صحة طريقة تصميم التعديل التحديثي المقترحة باستخدام تحليل تاريخ الاستجابة غير الخطية. تشير نتائج التحليل إلى أن أخذ السلوك المركب في الاعتبار باستخدام طريقة تصميم التعديل التحديثي المقترحة يقدر بشكل أكثر دقة الصلابة الجانبية للهيكل المعدل ويؤدي إلى تحديث أكثر اقتصادية.