Seismic performance of ductile and nominally ductile reinforced concrete moment resisting frames. I. Experimental study

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Abstract

This paper is the first of two companion papers on the evaluation of the level of protection offered by ductile and nominally ductile reinforced concrete structures in Canada. In this paper, the seismic behaviour of two half-scale reinforced concrete moment resisting frames is investigated by shake table tests. In the second paper, the experimental results obtained from the shake table tests are compared with the results generated from inelastic time-history dynamic analyses. Each frame had two bays and two storeys with overall dimensions of 5 m in width and 3 m in height. The first structure was designed as a ductile frame according to current Canadian standards; and the second structure incorporated only nominally ductile details. Two levels of intensity were retained for the historical ground motion used in the tests. The first level was representative of the design earthquake considered; the amplitudes were doubled for the second intensity. The ductile structure performed well during both tests. The frame with nominal ductility performed well during the first test, but was on the verge of collapse after the second test. Based on these experimental results, recommendations are presented to harmonize the seismic protection of ductile and nominally ductile reinforced concrete frames in Canada.

Cet article est le premier de deux sur l'évaluation du niveau de protection sismique des ossatures à noeuds rigides en béton armé au Canada. Cet article présente les résultats d'essais sur table vibrante de deux ossatures à noeuds rigides, à échelle une-demie, en béton armé. Les résultats expérimentaux sont comparés aux prédictions d'analyses dynamiques non-linéaires dans le deuxième article. Chaque ossature était composée de deux travées et de deux étages ayant cinq mètres de largeur et trois mètres de hauteur. La première structure consistait en une conception ductile selon les normes Canadiennes actuelles. La deuxième structure incorporait des détails d'armature en vue de lui assurer une ductilité nominale. Deux niveaux d'intensité ont été retenus pour l'excitation historique à la base. Le premier niveau était représentatif du séisme de calcul utilisé, alors que les amplitudes furent doublées pour le deuxième niveau d'intensité. L'ossature ductile s'est bien comportée durant les deux essais. L'ossature à ductilité nominale s'est bien comportée pour le séisme de calcul, mais était près de la ruine à la suite du deuxième essai. En se basant sur ces résultats expérimentaux, des recommandations sont présentées afin d'uniformiser la protection sismique d'ossatures ductiles et à ductilité nominale en béton armé au Canada.

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