Effect of base connection rotational stiffness on seismic performance of steel moment resisting frames
Notice bibliographique
Résumé
Exposed column base plate (CBP) connections play a pivotal role on the seismic performance of steel moment-resisting frames (SMRFs) by transmitting axial loads, shear forces, and bending moments from the superstructure to the foundation. Traditional analyses typically idealize these connections as either pinned or fixed, neglecting their inherent semi-rigid rotational stiffness, which can result in erroneous predictions of interstory drifts, base shear demands, floor accelerations, and collapse capacities. This study incorporates finite element method (FEM) derived rotational stiffness values, quantified as multiples of the column's flexural rigidity (EI/H), into nonlinear analyses of a five-story SMRF designed according to CSA S16-19 and NBCC 2020 for a Site Class D location in Vancouver, British Columbia, Canada. Elastic rotational springs, representing different base stiffness, ranging from pinned to fixed are considered. Modal analyses indicate that higher base stiffness reduces fundamental periods and redistributes modal mass participation toward higher modes. Nonlinear pushover analyses reveal that models with increased base stiffness exhibit enhanced lateral strength, delayed yielding, and preferred beam-hinge mechanisms, in contrast to the soft-story failure observed in the pinned base model. Nonlinear time-history analyses of stiffer base models, employing 20 ground motions scaled to the NBCC 2020 spectrum, demonstrate reduced peak interstory drifts but amplified floor accelerations, underscoring a trade-off between displacement control and inertial demands. Fragility curves developed through incremental dynamic analyses yield elevated median capacities for damage states and collapse margin ratios, affirming lower vulnerability in semi-rigid and fixed configurations. The results emphasize the critical need for accurate semi-rigid modeling, particularly accounting for bi-directional effects, to achieve balanced seismic resilience in SMRFs.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».