A FIBER ELEMENT MODEL FOR SEISMIC EVALUATION OF OLD R.C. BUILDINGS
T h e s t r u c t u r a l s a f e t y o f e x i s t i n g c o n s t r u c t i o n s i s o n e o f t h e k e y i s s u e s o f m o d e r n e a r t h q u a k e a n d s t r u c t u r a l e n g i n e e r i n g. M a n y e x i s t i n g o l d c o n c r e t e b u i l d i n g s a r e d e s i g n e d a c c o r d i n g t o o b s o l e t e s e i s m i c c o d e s o r e v e n w i t h o u t a n y s p e c i f i c s e i s m i c p r o v i s i o n s. B e f o r e t h e 1970's, w h e n d e f o r m e d b a r s f o u n d a w i d e r a p p l i c a t i o n, p l a i n r e b a r s w e r e e x t e n s i v e l y u s e d i n R C s t r u c t u r e s. C u r r e n t l y, t h e r e i s n o g e n e r a l l y a c c e p t e d p r a c t i c e f o r t h e s e i s m i c e v a l u a t i o n o f R C b u i l d i n g s w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s. T h e s t i f f n e s s, s t r e n g t h, d u c t i l i t y a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n b e h a v i o r o f R C m e m b e r s w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s a r e s i g n i f i c a n t l y i n f l u e n c e d b y t h e b o n d-s l i p. T h e c u r r e n t s t u d y d e a l s w i t h t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f R C b u i l d i n g s r e i n f o r c e d w i t h p l a i n r e b a r s.I n t h i s s t u d y, a t a i l o r e d f i b e r e l e m e n t m o d e l h a s b e e n p r o p o s e d, w h i c h c a n b e u s e d f o r e v a l u a t i n g t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f R C s t r u c t u r e s r e i n f o r c e d w i t h p l a i n r e b a r s. T h e s l i p p i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p l a i n r e b a r h a v e b e e n c a l c u l a t e d u s i n g a s e m i-a n a l y t i c a l a p p r o x i m a t i o n a n d i n c o r p o r a t e d i n t h i s m o d e l. T o t h i s a i m, a n a l t e r e d s t r e s s-s t r a i n p r o p e r t y h a s b e e n a s s i g n e d t o t h e s t e e l f i b e r s i n t e n s i o n.T o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f R C b u i l d i n g s r e i n f o r c e d w i t h p l a i n r e b a r s, t h e c r o s s s e c t i o n o f t h e s t r u c t u r a l m e m b e r s n e e d s t o t h e n b e m o d e l e d b y f i b e r e l e m e n t s a n d t h e n e w b u t s o f t e r s t r e s s-s t r a i n o n s t i t u t i v e m o d e l s h o u l d b e i n t r o d u c e d t o t h e s t e e l f i b e r s. T h e b o n d-s l i p b e h a v i o r i s i n c l u d e d i n t o t w o e n d s e g m e n t s i n a l l b e a m-c o l u m n R C m e m b e r s. T h e l e n g t h o f t h e e n d s e g m e n t s, o r t h e s t r a i n p e n e t r a t i o n l e n g t h, h a s b e e n c o n s i d e r e d t o b e p r o p o r t i o n a l t o t h e p l a s t i c h i n g e l e n g t h a t t w o e n d s o f e a c h R C m e m b e r. T h e r a t i o b e t w e e n t h e s t r a i n p e n e t r a t i o n a n d p l a s t i c h i n g e l e n g t h s h a s b e e n o b t a i n e d f r o m c a l i b r a t i n g t h e p r o p o s e d m o d e l a g a i n s t e x p e r i m e n t a l d a t a. F o r c y c l i c l o a d i n g s, t h e e n e r g y d e g r a d a t i o n f a c t o r (f o r s t e e l f i b e r s w i t h b o n d-s l i p e f f e c t s) h a s a l s o b e e n d e f i n e d t h r o u g h t h e c a l i b r a t i o n o f t h e p r o p o s e d f i b e r e l e m e n t m o d e l a g a i n s t e x p e r i m e n t a l d a t a.T h e c a l i b r a t e d m o d e l h a s t h e n b e e n v a l i d a t e d a g a i n s t o t h e r s e t s o f e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f r o m o t h e r r e s e a r c h e r s, w h o c a r r i e d o u t m o n o t o n i c a n d c y c l i c t e s t s o n R C m e m b e r s w i t h p l a i n r e b a r s. I n g e n e r a l, a r e a s o n a b l e l e v e l o f a g r e e m e n t h a s b e e n p e r c e i v e d b e t w e e n t h e n u m e r i c a l a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s, u n d e r b o t h m o n o t o n i c a n d c y c l i c l o a d i n g c o n d i t i o n s.A s a p r a c t i c a l c a s e s t u d y, t h e m o d e l p r o p o s e d h a s b e e n i m p l e m e n t e d f o r t h e s e i s m i c e v a l u a t i o n o f a n i m p o r t a n t h i s t o r i c a l e x i s t i n g R C b u i l d i n g w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s. T w o d i m e n s i o n a l f r a m e s f r o m t h i s o l d r e i n f o r c e d b u i l d i n g w i t h p l a i n r e b a r s h a v e t h e n b e e n s t u d i e d. B o t h n o n-l i n e a r s t a t i c a n d d y n a m i c t y p e s o f e a r t h q u a k e e x c i t a t i o n h a v e b e e n c o n s i d e r e d. T h e m o d e l p r o p o s e d h a s b e e n f o u n d t o w e l l p r e s e n t a d e g r a d e d p e r f o r m a n c e f o r t h e r e i n f o r c e m e n t s, i n c o m p a r i s o n w i t h a c o r r e s p o n d i n g s t r u c t u r e w i t h d e f o r m e d r e i n f o r c e m e n t s. I t h a s a l s o b e e n n o t i c e d t h a t t h e s i m p l e a p p r o a c h p r o p o s e d b yF E M A273, f o r t h e s e i s m i c m o d e l i n g o f R C b u i l d i n g s w i t h p l a i n r e i n f o r c e m e n t s,y i e l d s c o n s i d e r a b l y c o n s e r v a t i v e p r e d i c t i o n s f o r t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h es t r u c t u r e studied.
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