Updates to the ASCE-41-13 nonlinear modelling provisions for performance-based seismic assessment of new existing steel moment resisting frames

In the context of performance-based earthquake engineering, the ASCE-41-13 nonlinear modelling guidelines have historically been used by practising engineers for the performance-based seismic evaluation of new and existing steel frame buildings. The component models provided in ASCE-41-13 for steel moment-resisting frames (MRFs) are primarily based on available experimental data that was fairly limited until recently. Furthermore, a numberof key limitations are present in the ASCE-41-13 guidelines with respect to the nonlinear modelling of steel beams, columns, column splice connections, and column base connections. Additionally, the eects of the composite slab on the steel beams and panel zones has been overlooked in the current ASCE-41-13 guidelines. Each of these limitations leads to a reduction in the reliability of nonlinear buildings models for steel MRFs. As such, the goal ofthis thesis is to improve the state of knowledge of the nonlinear component modelling of steel MRFs for performance-based earthquake engineering. This goal is to be completed through the development of a comprehensive set of nonlinear component modelling recommendations for performance-based seismic evaluations of new and existing steel MRFs. State-of-the-art component models are developed through multiple-regression analysis procedures carried out on developed datasets from available experimental data. The resulting component models are validated via statistical tests, and through comparisons with test data. Finally, the effects of implementing the proposed modelling recommendations are evaluated through system level case studies. Nonlinear static and dynamic analysis procedures are carried out on archetype steel frame buildings designed in highly seismic regions in North America. The proposed nonlinear modelling recommendations provide an update to the ASCE-41-13 guidelines for steel MRFs. The recommendations provided in this thesis will be incorporated in future updates to the ASCE-41 provisions for steel MRFs.Dans le cadre de la conception parasismique axee sur les modeles de la performance, les genies ont utilise les consignes du ASCE-41-13 pour les modeles non lineaires pour l'evaluation sismique basee sur la performance des bâtiments neufs et existants construits en acier. Les modeles de composants fournis dans l'ASCE-41-13 pour les cadres rigides (moment-resisting frames (MRF)) en acier sont principalement bases sur les donnees experimentales quietaient plus ou moins limitees jusqu'a recemment. Il y a beaucoup de limitations cles qui sont contenues dans les consignes du ASCE-41-13 par rapport aux modeles non lineaires de poutrelles en acier, de piliers, de raccordements boulonnes de colonnes et des raccordementsde base de colonnes. De plus, les eets de la dalle composite sur des poutrelles en acier etsur des zones de panneau etaient negliges dans les consignes actuelles du ASCE-41-13. Ces limitations menent a une reduction de la abilite des modeles de bâtiments non lineaires de MRF en acier. Le but de cette these est d'ameliorer l'etat des connaissances de modeles decomposants non linaires de MRF en acier. Ce but sera realise par le developpement d'un ensemble exhaustif de conseils pour les modeles non lineaires de l'evaluation sismique basee sur la performance des bâtiments neufs et existants construits de MRF en acier. Des modeles de composants avances sont developpes par l'analyse de regressions multiples qui etaient realisees par les bases de donnees qui ont de donnees experimentales deja existantes. Le resultat est que les modeles de composants sont valides par des tests statistiques avec des comparaisons avec les donnees des tests. Finalement, l'effet de l'implementation des recommandations des modeles proposes sont evalues par des etudes de cas. Des analyses non-lineaires et dynamiques sont effectuees sur des archetypes de bâtiments avec de MRF qui ont ete conus pour les regions tres sismiques en Amerique du Nord. Les conseils pour les modeles non lineaires proposes dans cette these mettent a jour les consignes du ASCE-41-13 pour les MRF en acier. Les conseils dans cette these seront incorpores dans les prochaines mises-a-jour des ASCE-41 provisions pour les MRF en acier