Risk-Based Life-Cycle Cost-Benefit Analysis of Seismic Retrofitting Steel Moment-Resisting Frames in Canada using Friction Devices
Notice bibliographique
Résumé
Many existing steel moment-resisting frames (MRFs) in Canada constructed between the 1960s and 1980s were not seismically designed. Friction devices have shown promise to reduce the seismic damage of early-designed steel buildings by supplementing additional force, stiffness, and energy dissipation mechanisms to resist earthquake loading. However, installing friction devices for seismic retrofitting is often subjected to limited financial resources. The seismic vulnerability of early-designed buildings in Canada’s seismic zones might cause significant repair losses after future earthquakes, while the upfront retrofit cost would prevent building owners from making preventive, yet somewhat intangible, investments at present. Such a decision-making dilemma can be solved by developing a risk-based life-cycle cost-benefit (LCCB) analysis approach that assesses the economic trade-off between upfront retrofit expenses and risk-based lifetime benefits. This study conducts the LCCB analysis based on case studies to retrofit two six-story steel MRF office buildings located in Montreal and Vancouver. The steel MRFs were initially designed only for wind loads per the 1965 National Building Code of Canada (NBCC) and cannot satisfy the seismic design provisions in NBCC 2020. As such, steel MRFs are retrofitted with friction devices using the equivalent static design procedure, whereas the essential design parameters are identified and varied to cover different design scenarios. The LCCB analysis is performed for each design scenario based on a multi-step procedure consisting of seismic hazard modeling, ground motion selection, non-linear response history analyses, seismic fragility development, and life-cycle seismic loss analysis. The life-cycle benefit from each design is quantified as the reduction in seismic losses between as-built and retrofitted buildings, from which (1) the benefit-cost ratio is computed between life-cycle benefit and upfront retrofit cost and (2) the anticipated net benefit over time is developed to pinpoint the payback year where the net present value equals zero. This study systematically compares to what extent different retrofit design parameters (e.g., brace stiffness ratio, force modification factors for ductility and overstrength) would affect the life-cycle benefit-cost performance of the steel MRFs in both Montreal and Vancouver. This study provides decision-makers with a risk-based, transparent tool to assess the economic feasibility and identify the most cost-effective solution for seismic retrofitting steel MRF buildings in eastern and western Canada
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».