Earthquake Response Analysis and Resistant Design of Moderately Ductile Reinforced Concrete Shear Walls Considering Higher Mode Effects

Des études numériques récentes ont démontré que les exigences des codes actuels peuvent sousestimer les efforts de cisaillement sismique à la base et les sollicitations des forces de flexion sur toute la hauteur des murs de refend en béton armé. Cette situation peut conduire à des ruptures par cisaillement à la base et à la formation de rotules plastiques involontaires dans la partie supérieure des murs. Les sous-estimations des sollicitations sont attribuées à des imprécisions en considérant l'effet des modes supérieurs de vibration (HMEs - higher mode effect) lorsque les éléments structuraux réagissent dans le domaine non linéaire. Des chercheurs ont proposé des méthodes pour prendre en compte les HMEs. Cependant, la plupart des méthodes proposées étaient fondées sur des études numériques utilisant des logiciels d'analyse des structures par éléments finis simples avec des éléments de poutre avec rotules plastiques concentrées aux extrémités, ou des modèles d'éléments finis avec des hypothèses qui n'ont pas été validées à l'aide de l'expérimentation dynamique. En outre, la plupart de ces propositions ont été limitées aux murs de refend situés dans l'ouest de l'Amérique du nord avec des sollicitations sismiques essentiellement de basses fréquences d'environ 2 Hz par opposition aux secousses sismiques de 10 Hz dans l'est de l' Amérique du nord est (ENA). Par conséquent, une étude des HMEs utilisant des modèles constitutifs de murs de refend validés expérimentalement, en considérant des secousses sismiques de hautes fréquences typiques de l'ENA est nécessaire.

Abstract

Recent numerical studies have demonstrated that current code requirements may underestimate the seismic shear at the base and the flexural strength demands along the height of reinforced concrete (RC) shear walls. These may lead to shear failure at base and unintended plastic hinge formation in the upper part of walls. The underestimations of the demands in codes are attributed to inaccuracies in considering higher mode effects (HMEs) when structural walls behave in the nonlinear range. Researchers have proposed methods to consider HMEs. However, most of the proposed methods were based on numerical studies using simple finite element structural analysis program with lumped plasticity beam elements or finite element models with assumptions that have not been validated by using experimental dynamic tests. In addition, most of these proposals were restricted to shear walls located in western North America (WNA) with low dominant frequency around 2 Hz as opposed to 10 Hz for eastern North America (ENA) earthquakes. Therefore, an investigation of HMEs using experimentally verified constitutive shear wall models considering high frequency ENA ground motions is necessary.