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Development and validation of a metallic haunch seismic retrofit solution for existing under-designed RC frame buildings / Pampanin, Stefano in Earthquake engineering structural dynamics, Vol. 35 N° 14 (Novembre 2006) 

Public ISBD [article]  in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 35 N° 14 (Novembre 2006) . - 1739 - 1766 p. Titre : Development and validation of a metallic haunch seismic retrofit solution for existing under-designed RC frame buildings Type de document : texte imprimé Auteurs : Pampanin, Stefano, Auteur ; Christopoulos, Constantin, Auteur ; Chen, Te-Hsiu, Auteur Article en page(s) : 1739 - 1766 p. Note générale : Génie civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Existing  buildings  Seismic  retrofit  Under-designed  frames  Haunch  Sshear  hinge  Beam-column  Joints  bâtiments  existants  Modification  séismique  Armatures  insuffisantes  Hanche  Charnière  de  cisaillement  Joints  de  faisceau-colonne Index. décimale : 624.1 Infrastructures.Ouvrages en terre. Fondations. Tunnels Résumé : The feasibility and efficiency of a seismic retrofit solution for existing reinforced concrete frame systems, designed before the introduction of modern seismic-oriented design codes in the mid 1970s, is conceptually presented and experimentally investigated. A diagonal metallic haunch system is introduced at the beam-column connections to protect the joint panel zone from extensive damage and brittle shear mechanisms, while inverting the hierarchy of strength within the beam-column subassemblies and forming a plastic hinge in the beam. A complete step-by-step design procedure is suggested for the proposed retrofit strategy to achieve the desired reversal of strength hierarchy. Analytical formulations of the internal force flow at the beam-column-joint level are derived for the retrofitted joints. The study is particularly focused on exterior beam-column joints, since it is recognized that they are the most vulnerable, due to their lack of a reliable joint shear transfer mechanism. Results from an experimental program carried out to validate the concept and the design procedure are also presented. The program consisted of quasi-static cyclic tests on four exterior, scaled, beam-column joint subassemblies, typical of pre-1970 construction practice using plain round bars with end-hooks, with limited joint transverse reinforcement and detailed without capacity design considerations. The first (control specimen) emulated the as-built connection while the three others incorporated the proposed retrofitted configurations. The experimental results demonstrated the effectiveness of the proposed solution for upgrading non-seismically designed RC frames and also confirmed the applicability of the proposed design procedure and of the analytical derivations. La praticabilité et l'efficacité d'une solution séismique de modification pour les systèmes concrets renforcés existants d'armature, conçue avant que l'introduction des codes séismique-orientés modernes de conception dans les mi années 70, soit conceptuellement présentée et expérimentalement étudiée. Un système métallique diagonal de hanche est présenté aux raccordements de faisceau-colonne pour protéger la zone commune de panneau contre des dommages étendus et des mécanismes fragiles de cisaillement, tout en inversant la hiérarchie de la force dans les montages partiels de faisceau-colonne et formant une charnière en plastique dans le faisceau. Un procédé de conception étape-par-étape complet est suggéré pour que la stratégie proposée de modification réalise l'inversion désirée de la hiérarchie de force. Des formulations analytiques de l'écoulement interne de force au niveau de faisceau-colonne-joint sont dérivées pour les joints montés en rattrapage. L'étude est en particulier concentrée sur les joints extérieurs de faisceau-colonne, puisqu'on l'identifie qu'elles sont les plus vulnérables, en raison de leur manque d'un mécanisme commun fiable de transfert de cisaillement. Des résultats d'un programme expérimental effectué pour valider le concept et le procédé de conception sont également présentés. Le programme s'est composé des essais cycliques quasistatiques sur quatre montages partiels communs extérieurs, mesuré, de faisceau-colonne, typiques de la pratique en matière de la construction pre-1970 en utilisant les barres rondes plates avec des extrémité-crochets, avec le renfort transversal commun limité et détaillé sans considérations de conception de capacité. D'abord (spécimen de commande) émulé le raccordement comme-construit tandis que les trois autres incorporaient les configurations montées en rattrapage proposées. Les résultats expérimentaux ont démontré l'efficacité de la solution proposée pour améliorer les armatures non-seismically conçues de RC et ont également confirmé l'applicabilité du procédé de conception proposé et des dérivations analytiques ISSN : 0098-8847 En ligne : http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/11277 [article] Development and validation of a metallic haunch seismic retrofit solution for existing under-designed RC frame buildings [texte imprimé] / Pampanin, Stefano, Auteur ; Christopoulos, Constantin, Auteur ; Chen, Te-Hsiu, Auteur . - 1739 - 1766 p. Génie civil Langues : Anglais (eng) in Earthquake engineering structural dynamics > Vol. 35 N° 14 (Novembre 2006) . - 1739 - 1766 p. Mots-clés : Existing  buildings  Seismic  retrofit  Under-designed  frames  Haunch  Sshear  hinge  Beam-column  Joints  bâtiments  existants  Modification  séismique  Armatures  insuffisantes  Hanche  Charnière  de  cisaillement  Joints  de  faisceau-colonne Index. décimale : 624.1 Infrastructures.Ouvrages en terre. Fondations. Tunnels Résumé : The feasibility and efficiency of a seismic retrofit solution for existing reinforced concrete frame systems, designed before the introduction of modern seismic-oriented design codes in the mid 1970s, is conceptually presented and experimentally investigated. A diagonal metallic haunch system is introduced at the beam-column connections to protect the joint panel zone from extensive damage and brittle shear mechanisms, while inverting the hierarchy of strength within the beam-column subassemblies and forming a plastic hinge in the beam. A complete step-by-step design procedure is suggested for the proposed retrofit strategy to achieve the desired reversal of strength hierarchy. Analytical formulations of the internal force flow at the beam-column-joint level are derived for the retrofitted joints. The study is particularly focused on exterior beam-column joints, since it is recognized that they are the most vulnerable, due to their lack of a reliable joint shear transfer mechanism. Results from an experimental program carried out to validate the concept and the design procedure are also presented. The program consisted of quasi-static cyclic tests on four exterior, scaled, beam-column joint subassemblies, typical of pre-1970 construction practice using plain round bars with end-hooks, with limited joint transverse reinforcement and detailed without capacity design considerations. The first (control specimen) emulated the as-built connection while the three others incorporated the proposed retrofitted configurations. The experimental results demonstrated the effectiveness of the proposed solution for upgrading non-seismically designed RC frames and also confirmed the applicability of the proposed design procedure and of the analytical derivations. La praticabilité et l'efficacité d'une solution séismique de modification pour les systèmes concrets renforcés existants d'armature, conçue avant que l'introduction des codes séismique-orientés modernes de conception dans les mi années 70, soit conceptuellement présentée et expérimentalement étudiée. Un système métallique diagonal de hanche est présenté aux raccordements de faisceau-colonne pour protéger la zone commune de panneau contre des dommages étendus et des mécanismes fragiles de cisaillement, tout en inversant la hiérarchie de la force dans les montages partiels de faisceau-colonne et formant une charnière en plastique dans le faisceau. Un procédé de conception étape-par-étape complet est suggéré pour que la stratégie proposée de modification réalise l'inversion désirée de la hiérarchie de force. Des formulations analytiques de l'écoulement interne de force au niveau de faisceau-colonne-joint sont dérivées pour les joints montés en rattrapage. L'étude est en particulier concentrée sur les joints extérieurs de faisceau-colonne, puisqu'on l'identifie qu'elles sont les plus vulnérables, en raison de leur manque d'un mécanisme commun fiable de transfert de cisaillement. Des résultats d'un programme expérimental effectué pour valider le concept et le procédé de conception sont également présentés. Le programme s'est composé des essais cycliques quasistatiques sur quatre montages partiels communs extérieurs, mesuré, de faisceau-colonne, typiques de la pratique en matière de la construction pre-1970 en utilisant les barres rondes plates avec des extrémité-crochets, avec le renfort transversal commun limité et détaillé sans considérations de conception de capacité. D'abord (spécimen de commande) émulé le raccordement comme-construit tandis que les trois autres incorporaient les configurations montées en rattrapage proposées. Les résultats expérimentaux ont démontré l'efficacité de la solution proposée pour améliorer les armatures non-seismically conçues de RC et ont également confirmé l'applicabilité du procédé de conception proposé et des dérivations analytiques ISSN : 0098-8847 En ligne : http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/11277