Level of detail required to model special steel moment frames to evaluate floor accelerations in nonstructural components
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Date
2019
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Volume Title
Publisher
American Society of Civil Engineers
Abstract
The floor acceleration response of special steel moment frames (SMF) subjected to earthquakes has been evaluated by multiple investigations. It has been demonstrated that peak floor accelerations and floor spectra, which are the most evaluated responses, are reduced when inelasticity is included in the mathematical model. However, the amount of detail required by the model to evaluate floor accelerations in nonstructural components has not been assessed. In this study four different models are used to compute the peak floor accelerations and the floor spectra of an 8-story special steel moment frame. The first model includes concentrated inelasticities and has been used to evaluate the collapse performance of SMFs, thus making it the most detailed model since the constitutive laws incorporate strength and stiffness deterioration. The second model also has concentrated inelasticities, but with a simple elasto-plastic behavior, therefore no degradation is included. The third model was created using fibers with displacement-based elements and a material that does not include any degradation. The last model to be analyzed does not include any inelasticity. All the mathematical models are analyzed to obtain the floor acceleration responses under design level ground motions. The results show that all the methods are accurate enough to be used to evaluate the accelerations in nonstructural components at design level earthquakes.
Resumen
La investigación de múltiples investigaciones ha evaluado la respuesta de aceleración del piso de los marcos de momento especiales de acero (SMF) sometidos a terremotos. Se ha demostrado que las aceleraciones de piso pico y los espectros de piso, que son las respuestas más evaluadas, se reducen cuando se incluye la inelasticidad en el modelo matemático. Sin embargo, no se ha evaluado la cantidad de detalles requeridos por el modelo para evaluar las aceleraciones del piso en componentes no estructurales. En este estudio, se utilizan cuatro modelos diferentes para calcular las aceleraciones de piso pico y los espectros de piso de un marco de momento de acero especial de 8 pisos. El primer modelo incluye inelasticidades concentradas y se ha utilizado para evaluar el rendimiento del colapso de las SMF, lo que lo convierte en el modelo más detallado ya que las leyes constitutivas incorporan el deterioro de la resistencia y la rigidez. El segundo modelo también tiene inelasticidades concentradas, pero con un comportamiento elastoplástico simple, por lo tanto, no se incluye degradación. El tercer modelo fue creado usando fibras con elementos basados en desplazamiento y un material que no incluye ninguna degradación. El último modelo a analizar no incluye ninguna inelasticidad. Todos los modelos matemáticos se analizan para obtener las respuestas de aceleración del piso bajo movimientos de terreno a nivel de diseño. Los resultados muestran que todos los métodos son lo suficientemente precisos como para ser utilizados para evaluar las aceleraciones en componentes no estructurales en terremotos a nivel de diseño.
Keywords
Structural models