. a . . . i ” n n U fi : . } t f a x i k u . fl w i u . . . 1 ? I M t i { 6 2 v A . . w . 3 . 1 h : . : r T . m 1 M L ‘ . . L I B R A R I E S M I C H I G A N S T A T E U N I V E R S I T Y E A S T L A N S I N G , M I C H 4 8 8 2 4 - 1 0 4 8 T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d S E I S M I C B E H A V I O R O F M O M E N T R E S I S T I N G F R A M E S W I T H H I G H - S T R E N G T H S Q U A R E C F T C O L U M N S p r e s e n t e d b y Z H I H U I H U A N G h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e P h . D . d e g r e e i n C i v i l E n g i n e e r i n g 4 “ 4 7 % ? 5 2 1 % W i fi é ’ é E o r ’ s S i g n a t u r e 0 5 / ] ! / O . 5 ' D a t e M S U i s a n A f f i r m a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n P L A C E I N M D A A Y T R T O E B E E T A D U V R O R E N I C D A B o F L I L x N E t o S E D r r e e w i t U E D t m h A o u r v n e a e r o l T E h e t n i D s o i r U r d E c h b u e e e t d c f k o u o d r a e t e f a i f c o r d . r e r t D e o A m d q y u u T E o u r e e . s t D r d e . e U E S E I S M I \ V H S E I S M I C B E H A V I O R O F M O M E M T R E S I S T I N G F R A M E S W I T H H I G H - S T R E N G T H S Q U A R E C F T C O L U M N S V O L U M E I B y Z h i h u i H u a n g A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g 2 0 0 5 “ m a y : 5 . : l O — u " A B S T R A C T S E I S M I C B E H A V I O R O F M O M E M T R E S I S T I N G F R A M E S W I T H H I G H - S T R E N G T H S Q U A R E C F T C O L U M N S B y Z h i h u i H u a n g T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f l o w - r i s e ( s i x - s t o r y ) a n d m e d i u m - r i s e ( t w e l v e - s t o r y ) m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( M R F S ) w i t h h i g h - s t r e n g t h s q u a r e c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b e ( C F T ) b e a m - c o l u m n s ( C F T M R F s ) w e r e i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y . A s p e c i a l fi b e r - b a s e d e l e m e n t w a s i m p l e m e n t e d i n D R A I N - 2 D X b y r e s e a r c h e r s a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . T h i s e l e m e n t c a n e f f e c t i v e l y m o d e l t h e f u n d a m e n t a l c y c l i c b e h a v i o r o f s t r u c t u r a l m e m b e r s . I t w a s u s e d t o m o d e l t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s o f t h e C F T M R F s . A s p e c i a l c o n n e c t i o n m o d e l w a s d e v e l o p e d u s i n g e l e m e n t s i n D R A I N - 2 D X t o m o d e l t h e b e h a v i o r o f t h e b e a m - t o - c o l u m n m o m e n t c o n n e c t i o n s . S i x a n d t w e l v e s t o r y o f fi c e b u i l d i n g s l o c a t e d i n a h i g h s e i s m i c r i s k a r e a ( L o s A n g e l e s , C A ) w e r e d e s i g n e d u s i n g h i g h s t r e n g t h C F T M R F s . T h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F s w e r e d e s i g n e d t o m e e t a l l t h e r e q u i r e m e n t s o f c u r r e n t b u i l d i n g c o d e s ( I n t e r n a t i o n a l B u i l d i n g C o d e 2 0 0 0 ) . T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e s e h i g h s t r e n g t h C F T M R F s w e r e i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y b y p e r f o r m i n g s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s a n d a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s . I n a d d i t i o n , t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F s w e r e i n v e s t i g a t e d b y s u b j e c t i n g t h e m a n a l y t i c a l l y t o t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s . T h e s e g r o u n d m o t i o n r e c o r d s w e r e a d o p t e d f r o m t h o s e d e v e l o p e d f o r t h e L o s A n g e l e s a r e a a s p a r t o f t h e S A C s t u d y . E : “ a . : 7 5 ) ? “ w a s . . . “ 3 A 5 ) . . . v v o W t : f u n d : V r . r _ . T . a ; 2 . _ I . . . . # 3 : ; « y 4 1 . L c . ( w , . r 5 7 w . . A . ’ 0 v 2 . 1 1 v 1 F t p t fl fl r v f f t » . 5 a m a n . a “ r . . 1 , . . r c r f h n m 3 » ' E n a . . l . 1 0 . . . . s 4 . Y ‘ a l v - . p u p » . l - » ( fl F F . 1 _ ~ ‘ L ’ . s h i m . ” r . . r - 1 . 1 4 . . . 1 . . . 1 5 4 . 1 1 . . . . . . 5 . 1 m . . . . 7 . I 1 : . T . 1 . . / . [ I f I . 3 7 y » . . . 7 c r s L . “ \ . N I A I . « M W . 1 . . . v , . s . “ . 7 5 4 4 , r s T h e r e s u l t s o f t h e a n a l y t i c a l i n v e s t i g a t i o n s d e m o n s t r a t e t h a t h i g h s t r e n g t h C F T M R F s d e s i g n e d t o m e e t a l l t h e r e q u i r e m e n t s o f c u r r e n t b u i l d i n g c o d e s h a v e g o o d d u c t i l i t y a n d c a n m e e t t h e g l o b a l a n d l o c a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 a n d F E M A 3 6 8 . T h i s i s a n i m p o r t a n t fi n d i n g b e c a u s e c u r r e n t c o d e s l i m i t t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h C F T s i n M R F s d u e t o l a c k o f t h i s k n o w l e d g e . T h e a n a l y t i c a l r e s u l t s a l s o i n d i c a t e t h a t i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f m e m b e r s e c t i o n c o m p o n e n t s h a v e a s m a l l i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s e i s m i c r e s p o n s e o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F s w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e s a r e s m a l l e r t h a n 1 . 5 % . W h e n t h e r o o f d r i fi a n g l e i s l a r g e r t h a n 1 . 5 % , l o c a l b u c k l i n g o f s t e e l b e a m s c o n t r o l s t h e p o s t - y i e l d b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . D u e t o t h e s t r o n g c o l u m n - w e a k b e a m d e s i g n , l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T s h a s a s m a l l e r i n fl u e n c e t h a n t h e s t e e l b e a m s . I n a d d i t i o n , t h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o v i d e s a g o o d i n d e x t o d i s t i n g u i s h t h e i n fl u e n c e z o n e s o f t h e h i g h e r m o d e a n d s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s . W h e n t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . B a s e d o n t h e s e a n a l y t i c a l r e s u l t s , t h e c u r r e n t c o d e s a n d s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s c a n b e u s e d t o d e s i g n h i g h s t r e n g t h C F T M R F s f o r l o w r i s e o r m e d i u m r i s e o f fi c e b u i l d i n g . T h e h i g h s t r e n g t h C F T s c a n b e d e s i g n e d u s i n g s t e e l w i t h 5 0 k s i _ < _ 0 3 , S 8 0 k s i a n d f 5 1 6 k s i , b u t t h e w i d t h - t o - t h i c k n e s s b / t r a t i o s m u s t b e l i m i t e d t o 3 2 . T h e u p p e r b o u n d l i m i t o n f u n d a m e n t a l p e r i o d , T m a x , s e t b y l B C - Z O O O f o r t h e p u r p o s e s o f s t r e n g t h c h e c k , p r o v i d e s a g o o d i n d e x t o d i s t i n g u i s h r e l a t i v e l y r i g i d a n d fl e x i b l e C F T M R F s . T h e fl e x i b l e C F T M R F ( 1 < T 1 / T m a x < 1 . 1 5 ) h a s s m a l l e r C F T s e c t i o n s t h a n t h e r i g i d ( 0 . 9 < T l / T m a x < l ) C F T M R F , a n d i s r e c o m m e n d e d f o r s e i s m i c d e s i g n . I “ Q u i d l i k e I t o p p s t t t m i l } t o c o r t ' m l t h e r e m a i n é . B s g u e r i o . D r . ( ' h € 3 0 } e d M m : U A C K N O W L E D G M E N T I w o u l d l i k e t o t h a n k D r . A m i t V a n n a f o r h i s t i m e , c o n t r i b u t i o n , a n d g i v i n g m e t h e o p p o r t u n i t y t o c o n d u c t t h i s r e s e a r c h a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . I w o u l d a l s o l i k e t o t h a n k t h e r e m a i n i n g m e m b e r s o f d i s s e r t a t i o n c o m m i t t e e , D r . H a r i c h a n d r a n , D r . B u r g u e fi o , D r . C h a t t i , a n d D r . A v e r i l l f o r t h e i r t i m e , g u i d a n c e a n d s u p p o r t . I h a v e e n j o y e d w o r k i n g o n m y P h D d i s s e r t a t i o n , w h i c h w a s p r a c t i c a l f o r t h e s t r u c t u r a l e n g i n e e r i n g a r e a . T h e t h o u g h t f u l a d v i c e , i n s p i r a t i o n , g e n e r o u s h e l p , a n d e n c o u r a g e m e n t f r o m a l l t h e m e m b e r s o f m y d i s s e r t a t i o n c o m m i t t e e h a s m a d e t h i s w o r k p o s s i b l e . T h i s r e s e a r c h w a s fi n a n c i a l l y s u p p o r t e d b y M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y t h r o u g h t h e D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g . I w o u l d a l s o l i k e t o t h a n k M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y f o r t h e p r e c i o u s o p p o r t u n i t y o f a d v a n c e d s t u d y . W o r d s c a n n o t e x p r e s s t h e s u p p o r t , g u i d a n c e , a n d e n c o u r a g e m e n t I h a v e r e c e i v e d t h r o u g h o u t t h e s e y e a r s a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . F i n a l l y , I w o u l d e x t e n d t h e d e e p e s t g r a t i t u d e t o m y f a m i l y f o r t h e i r l o v e , s u p p o r t , e n c o u r a g e m e n t , a n d u n d e r s t a n d i n g . i v * 7 . l C K X T A B L l O E l O ' L l f l l t i . \ F ( I l N l .\ l l S l 0 F l e B l l S l 0 i H l ' j l ' R l 5 C H A P T E R H o m e l l ll a n ! I l.\’ll< C o m p u i k ‘ ( I I 1.3 R e i d l’: 1 . 3 . l P r c ‘ n t 1.3.1 P r c x It H l l g h S i r e n . l 5 RSSCdl'Ch (I) 1 1 ' . 5 1 1 3 R p 1 5 3 R L 6 5 0 4 m N “ ‘ Q ; T A B L E O F C O N T E N T S A C K N O W L E D G M E N T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i v T A B L E O F C O N T E N T S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v L I S T O F T A B L E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i i L I S T O F F I G U R E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x v i C H A P T E R 1 I N T R O D U C T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . 1 C o m p o s i t e S t r u c t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . 2 C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . 3 R e l e v a n t P r e v i o u s R e s e a r c h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 . 3 . 1 P r e v i o u s R e s e a r c h o n C F T C o l u m n s a n d C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 . 3 . 2 P r e v i o u s R e s e a r c h o n C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 . 4 H i g h S t r e n g t h C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 . 5 R e s e a r c h O b j e c t i v e s , S i g n i fi c a n c e a n d S c o p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 . 5 . 1 R e s e a r c h G o a l a n d R e s e a r c h O b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 . 5 . 2 P r e v i o u s R e s e a r c h S i g n i fi c a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 . 5 . 3 R e s e a r c h S c o p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 . 6 D i s s e r t a t i o n O u t l i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 C H A P T E R 2 P R E V I O U S R E S E A R C H A N D B A C K G R O U N D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 . 1 F I B E R E L E M E N T I N D R A I N - 2 D X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2 . 1 . 1 F i b e r 0 - 8 R e l a t i o n s h i p s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 2 . 2 F I B E R - B A S E D M O D E L S F O R C F T B E A M - C O L U M N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2 . 2 . 1 J a p a n e s e M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2 . 2 . 2 U . S . M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 . 2 . 3 C o m p a r i s o n o f U S . a n d J a p a n e s e M o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 2 . 3 E x p e r i m e n t a l a n d A n a l y t i c a l R e s e a r c h e s o n D o u b l e S p l i t - T e e C o n n e c t i o n s . 2 7 2 . 3 . 1 F u l l - s c a l e I n e l a s t i c C y c l i c T e s t o f S p l i t - t e e C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2 . 3 . 2 S t e e l B e a m t o S t e e l C o l u m n T - s t u b C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 f " . ( ‘ ( I 1 a ; 7 . . “ u . f . . , L / i : m . 2 a : L 3 . . “ . E Z L v “ : 7 . r ) f r 2 . 3 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 2 . 4 E x p e r i m e n t a l a n d A n a l y t i c a l R e s e a r c h e s o n S t e e l B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2 . 4 . 1 E x p e r i m e n t a l R e s e a r c h e s o n S t e e l B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2 . 4 . 2 A n a l y t i c a l M o d e l o f S t e e l B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 2 . 4 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 2 . 5 P u s h o v e r A n a l y s i s o f M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2 . 5 . 1 P u s h o v e r A n a l y s i s o f S t e e l M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2 . 5 . 1 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l f o r P o s t e n s i o n e d C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2 . 5 . 1 . 2 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 2 . 5 . 2 A d a p t i v e S p e c t r a - B a s e d P u s h o v e r P r o c e d u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 2 . 5 . 2 . 1 F E M A a n d A d a p t i v e P u s h o v e r S p e c t r a - B a s e d P r o c e d u r e s 3 7 2 . 5 . 2 . 2 . V a l i d a t i o n o f A d a p t i v e S p e c t r a - B a s e d P u s h o v e r P r o c e d u r e . 3 9 2 . 5 . 2 . 3 M o m e n t F r a m e S t r u c t u r e s w i t h S t i f f n e s s D i s c o n t i n u i t y . . . . . . . . . 4 1 2 . 5 . 2 . 4 E f f e c t s o f H i g h e r M o d e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 2 . 5 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 2 . 6 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s o f M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 2 . 6 . 1 G r o u n d m o t i o n T i m e H i s t o r i e s f o r S A C P h a s e 2 S t e e l P r o j e c t . . . . . . . . . . 4 4 2 . 6 . 2 S c a l i n g o f T i m e H i s t o r i e s t o T a r g e t S p e c t r a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 2 . 6 . 3 D y n a m i c P - A E f f e c t s f o r F l e x i b l e I n e l a s t i c S t e e l S t r u c t u r e s . . . . . . . . . . . . . . 4 6 2 . 6 . 3 . 1 C a s e S t u d y 1 : L o s A n g e l e s 2 0 - S t o r y S t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 2 . 6 . 3 . 1 . ] S t a t i c R e s p o n s e o f M o d e l M 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 2 . 6 . 3 . 1 . 2 D y n a m i c R e s p o n s e o f M o d e l M 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 2 . 6 . 3 . 1 . 3 S t a t i c a n d D y n a m i c R e s p o n s e o f I m p r o v e d M o d e l s 4 9 2 . 6 . 3 . 2 C a s e S t u d y 2 : S e a t t l e 3 - S t o r y S t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 2 . 6 . 4 D y n a m i c H i g h e r M o d e E f f e c t s f o r F l e x i b l e S t e e l S t r u c t u r e s . . . . . . . . . . . . . 5 4 2 . 6 . 4 . 1 V a r i a t i o n o f t h e R a t i o o f S t o r y D r i f t t o R o o f D r i f t o v e r H e i g h t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 2 . 6 . 5 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 2 . 7 S u m m a r y o f L i t e r a t u r e R e v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 2 . 7 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l s f o r I n d i v i d u a l C o m p o n e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 2 . 7 . 2 A n a l y t i c a l M o d e l s f o r C F T M R F s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 2 . 7 . 3 E v a l u a t i o n M e t h o d s f o r S e i s m i c P e r f o r m a n c e o f C F T M R F s . . . . . . . . . . . . 5 9 2 . 7 . 4 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 v i ‘ _ \ q .‘ ‘ 3 » C L m s \ . 5 ‘ « ‘ . ‘ 5 ‘ . ¢ \ m . 2 “ 4 « A l l a h ! 5 1 L . . ‘ k L L . \ « 5 \ \ \ . ~ \ ~ 5 1 s \ . . . . . t u n . \ . “ \ 3 \ ~ b \ . . l . 4 ( 1 . 1 ] R T . 1 A n a l } , 5 C H A P T E R C H A P T E R 3 A N A L Y T I C A L M O D E L S F O R C O M P O N E N T S O F C F T M O M E N T R E S I S T I N G F R A M E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6 3 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 7 3 . 1 . 1 F i b e r o — e R e l a t i o n s h i p s f o r C F T s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0 3 . 1 . 2 A p p r o a c h f o r D e v e l o p i n g F i b e r o — e C u r v e s i n C o m p r e s s i o n . . . . . . . . . . . . 9 0 3 . 1 . 3 S t e e l F i b e r 6 - 8 C u r v e s i n C o m p r e s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 3 . 1 . 4 C o n c r e t e F i b e r o - e R e l a t i o n s h i p s i n C o m p r e s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7 3 . 1 . 5 V a l i d a t i o n o f C F T A n a l y t i c a l M o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2 3 . 2 A n a l y t i c a l M o d e l f o r S t e e l B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 6 3 . 2 . 1 F E M M o d e l s o f S t e e l B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 7 3 . 2 . 1 . 1 E l e m e n t s U s e d a n d M a t e r i a l M o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 8 3 . 2 . 1 . 2 G e o m e t r i c I m p e r f e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9 3 . 2 . 1 . 3 F E M - B a s e d E f f e c t i v e S t r e s s - S t r a i n C u r v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0 3 . 2 . 2 V a l i d a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l o f S t e e l B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 3 . 2 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3 3 . 3 A n a l y t i c a l M o d e l f o r D o u b l e S p l i t - T e e C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3 3 . 3 . 1 F E M M o d e l s o f D S T C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 3 . 3 . 1 . 1 E l e m e n t s U s e d a n d M a t e r i a l M o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5 3 . 3 . 1 . 2 S i m u l a t i o n o f C o n t a c t s a n d P r e t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5 3 . 3 . 1 . 3 F E M - B a s e d F o r c e - D i s p l a c e m e n t C u r v e s o f D S T C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 6 3 . 3 . 2 V a l i d a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l o f D S T C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 6 3 . 3 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 7 3 . 4 A n a l y t i c a l M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n S u b a s s e m b l i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 7 3 . 4 . 1 D e s c r i p t i o n o f M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n S u b a s s e m b l i e s . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 8 3 . 4 . 2 M o d e l i n g o f C F T B e a m - C o l u m n s , S t e e l B e a m s a n d C o n n e c t i o n s . . . . . 1 1 9 3 . 4 . 3 V a l i d a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n S u b a s s e m b l i e s 1 2 0 3 . 4 . 4 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 1 C H A P T E R 4 D E S I G N A N D S T A T I C P U S H O V E R A N A L Y S I S O F T H E C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 9 4 . 1 S e i s m i c D e s i g n o f H i g h - S t r e n g t h C F T M R F s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 9 4 . 1 . 1 S e i s m i c D e s i g n P r o c e d u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 0 4 . 1 . 2 S e i s m i c D e s i g n s o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 7 v i i C H A P 5 T 1 E R 5 T ] ( 5 T I D E 1 1 : i , ] I l 4 . 3 . \ T U \ 1 ‘ C i 4 . 3 N o n l i r 4 . 3 . l l 5 5 . 3 T l m c q \ 3 1 L 5 . 3 , : C 5 . 5 . 1 3 1 ‘ 5 < < , “ “ W I . 5 . 4 . 2 M o d e l f o r C F T B u i l d i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 0 4 . 3 N o n l i n e a r S t a t i c P u s h o v e r A n a l y s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2 4 . 3 . 1 F E M A 3 5 6 N S P P r o c e d u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 3 4 . 3 . 1 . 1 E f f e c t s o f l o c a l d e g r a d a t i o n o n o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 6 4 . 3 . 1 . 2 E a r t h q u a k e R e s i s t a n t D e s i g n C o e f fi c i e n t s a n d F a c t o r s . . . . . . . . . . 1 8 0 4 . 3 . 2 A d a p t i v e P u s h o v e r P r o c e d u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 2 4 . 3 . 3 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 C H A P T E R 5 T I M E - H I S T O R Y A N A L Y S I S O F T H E C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 8 5 . ] G r o u n d M o t i o n E n s e m b l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 8 5 . 1 . ] R e s p o n s e S p e c t r a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 0 5 . 1 . 2 S c a l e F a c t o r s o f S A C G r o u n d M o t i o n T i m e - H i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 1 5 . 2 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s : G l o b a l P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2 5 . 2 . 1 G l o b a l S t a b i l i t y a n d L o c a l P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2 5 . 2 . 1 . 1 D e t e r m i n a t i o n o f L e v e l o f C o n fi d e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3 5 . 2 . 1 . 2 G l o b a l S t a b i l i t y a n d L o c a l P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5 5 . 2 . 1 . 3 D e t e r m i n a t i o n o f A c t i o n s a n d D e f o r m a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 6 5 . 2 . 2 G l o b a l P e r f o r m a n c e o f S i x - S t o r y C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7 5 . 2 . 2 . 1 C o n fi d e n c e L e v e l s f o r G l o b a l S t a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 9 5 . 2 . 3 G l o b a l P e r f o r m a n c e o f T w e l v e - S t o r y C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 0 5 . 2 . 3 . 1 C o n fi d e n c e L e v e l s f o r G l o b a l S t a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 5 . 3 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s : L o c a l P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 5 . 3 . 1 C o n fi d e n c e L e v e l s f o r C o n n e c t i o n L o c a l P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 5 . 3 . 2 C o n fi d e n c e L e v e l s f o r C o l u m n C o m p r e s s i o n P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 5 . 3 . 2 . 1 C F T B e a m - C o l u m n C o m p r e s s i v e C a p a c i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 5 5 . 3 . 3 L o c a l P e r f o r m a n c e o f S i x - S t o r y C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8 5 . 3 . 3 . 1 L o c a l C o n n e c t i o n P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 8 5 . 3 . 3 . 2 L o c a l C o l u m n C o m p r e s s i o n P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 9 5 . 3 . 4 L o c a l P e r f o r m a n c e o f T w e l v e - S t o r y C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 1 5 . 3 . 4 . 1 L o c a l C o n n e c t i o n P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 1 5 . 3 . 4 . 2 L o c a l C o l u m n C o m p r e s s i o n P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 2 v i i i . . . . . . . . . . . . . . . . n n n n n n n n n n n n n n n n 5 . 4 T i m e - 5 4 . 1 T 5 . 4 . 2 1 “ ~ 1 9 . 5 . 4 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s : H i g h e r M o d e a n d P - A E f f e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 4 5 . 4 . 1 P u s h o v e r A n a l y s i s R e s u l t s : P - A E f f e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 6 5 . 4 . 2 H i g h e r M o d e a n d P - A E f f e c t s o f S i x - S t o r y C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 7 5 . 4 . 2 . 1 S i x - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 8 5 . 4 . 2 . 2 S i x - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 0 5 . 4 . 2 . 3 S i x - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 1 5 . 4 . 3 H i g h e r M o d e a n d P - A E f f e c t s o f T w e l v e - S t o r y C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 4 5 . 4 . 3 . 1 T w e l v e - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 5 5 . 4 . 3 . 2 T w e l v e - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 5 . 4 . 3 . 3 T w e l v e - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 7 5 . 5 S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 9 C H A P T E R 6 S U M M A R Y , C O N C L U S I O N S , A N D R E C O M M E N D A T I O N S F O R F U T U R E W O R K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 9 6 . 1 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 9 6 . 1 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l s f o r C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 0 6 . 1 . 2 S e i s m i c D e s i g n a n d P u s h o v e r A n a l y s e s o f C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 3 6 . 1 . 3 N o n l i n e a r T i m e - h i s t o r y A n a l y s e s o f C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5 6 . 2 C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 1 6 . 3 R e c o m m e n d a t i o n s f o r F u t u r e W o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 5 A P P E N D I X : D E S I G N O F D O U B L E S P L I T - T E E C O N N E C T I O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 A . 1 T - s t u b S e c t i o n S e l e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 A 1 1 R e q u i r e d S h e a r S t r e n g t h ( F l a n g e F o r c e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 A 1 2 S e l e c t i o n o f S i z e a n d G r a d e f o r T e n s i o n B o l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 A . 1 . 3 T - s t u b S e c t i o n S e l e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 7 A 2 T - s t u b C a p a c i t y C h e c k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3 A . 2 . l G e o m e t r y f o r P r y i n g F o r c e s a n d B e n d i n g o f T - s e c t i o n F l a n g e s . . . . . . . . . . . . . 3 4 3 i x . 1 4 S u m m a r } .. R E F E R E N C E ......... A l l H a n g . 4 1 3 S l i m i . 4 3 4 C h e r i . . 1 1 5 C h e c k 1 . 3 T i l l e r “ a l l A . 2 . 2 F l a n g e C a p a c i t y C h e c k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3 A 2 3 S t e m C a p a c i t y C h e c k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 5 A 2 4 C h e c k t s , m a x t o E n s u r e a B a l a n c e d T - s t u b F a i l u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 5 A 2 5 C h e c k n e t S t e m S e c t i o n f o r S h e a r C a p a c i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 6 A 3 F i l l e t W e l d s b e t w e e n T - S t e m a n d B e a m F l a n g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 7 A 4 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 8 R E F E R E N C E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 9 T a b l e 3 . 1 l d c a l i z c t T a t - r e 4 1 D e a d 1 . 0 . T a b i e 4 . 2 G m i n l l ‘ r T i m e a 4 . : ‘ B b l t ‘ ‘ L 1 1 ' M } > " > v 1 u " . 1 i n 5 \ . \ -. ‘ n i u T n d i U J ‘ T a i l : 4 . 5 D c s a m t ” ( 1 ‘ : Table 4.6 E q u i m l ? c , 1 . 3 k : 4 . M " a ‘ . . T J P . g c ‘ F , . L e r " w L A d V 5 k i E R E . ‘ I “ ‘7' ' , I ‘ » ’ A i C V - T i “ 1 . “ Q K i - r Q ; ‘ W r 1 . < T r T 0 1 i n 4 : V A T , - \ L « ( a ‘ 7 ‘ ! L i n k L I S T O F T A B L E S T a b l e 3 . 1 I d e a l i z e d fl a n g e a n d w e b fi b e r 0 — 8 c u r v e s o f r o l l e d s h a p e s ( A 9 9 2 s t e e l ) . . . . . 1 2 2 T a b l e 4 . 1 D e a d L o a d s o f F l o o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7 T a b l e 4 . 2 G r a v i t y L o a d s o f R o o f a n d F l o o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7 T a b l e 4 . 3 B a s i c w i n d s p e e d , e x p o s u r e c a t e g o r y , w i n d i m p o r t a n c e f a c t o r a n d e n c l o s u r e c l a s s i fi c a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7 T a b l e 4 . 4 W i n d l o a d s a t e a c h fl o o r o f t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r f r a m e s i n l o n g d i r e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 8 T a b l e 4 . 5 D e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s f o r s e i s m i c - r e s i s t i n g s y s t e m ( C F T M R F s ) . . 1 8 8 T a b l e 4 . 6 E q u i v a l e n t l a t e r a l s e i s m i c f o r c e f o r s i x - s t o r y p e r i m e t e r f r a m e s i n l o n g d i r e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 8 T a b l e 4 . 7 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s : d e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 9 T a b l e 5 . 1 S A C 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( L o s A n g l e s , S i t e C l a s s D ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 T a b l e 5 . 2 S A C 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( L o s A n g l e s , S i t e C l a s s D ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 T a b l e 5 . 3 S A C 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( L o s A n g l e s , S i t e C l a s s D ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 T a b l e 5 . 4 F E M A 3 5 0 r e c o m m e n d m i n i m u m c o n fi d e n c e l e v e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 T a b l e 5 . 5 F E M A 3 5 0 g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t y C a n d r e s i s t a n c e f a c t o r ¢ f o r r e g u l a r S M F b u i l d i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 T a b l e 5 . 6 F E M A 3 5 0 i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t y C ( ( 9 1 0 , fl y ) a n d c a p a c i t y r e d u c t i o n f a c t o r ¢ f o r B o l t e d F l a n g e P l a t e ( B F P ) a n d D o u b l e S p l i t T e e ( D S T ) c o n n e c t i o n s a s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 T a b l e 5 . 7 G l o b a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s . . . . . . . . . . . . 2 5 5 x i T 3 1 1 6 5 9 L o D c S a l T T a b l e 5 . 1 1 1 l o c a l p c l ; T a b l e 5 . 1 1 T a b l c i l l m c l i l f o o r i t e d p a l 1.).\‘ l o c a l p t l i m i t e d 1 1 “ w h e n T a b l e 5 . 1 4 \ l e d : d i ‘ 1 . 5 F - J L ' L ’ T ? ‘ Tall: .11 Requzrcd l‘ t 4.- Required b 7.51» I m m u m 1.4 M n x m u m 4.- . T”?1 . 1 5 . c ' 5 i i i T I ) e n ' - c r,»- .41).: “ 1 ‘ \ h i s \ ' 1 ' 6 l . l . fi i l m u m . 1 . 1 3 1 4 6 5 8 G l o b a l f o r i m . i T l T , \ ' : 1 m “ " “ U m 1 1 T a b l e 5 . 8 G l o b a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s . . . . . . 2 5 6 T a b l e 5 . 9 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r D S T c o n n e c t i o n s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 6 T a b l e 5 . 1 0 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F l i m i t e d b y c o l u m n c o m p r e s s i v e b e h a v i o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 7 T a b l e 5 . 1 1 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r D S T c o n n e c t i o n s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 7 T a b l e 5 . 1 2 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F l i m i t e d b y c o l u m n c o m p r e s s i v e b e h a v i o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8 T a b l e 5 . 1 3 T h e 1 S t t o 4 t h m o d e s p r o p e r t i e s o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8 T a b l e 5 . 1 4 M e d i a n r a t i o s o f s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t o f C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 9 T a b l e A . 1 R e q u i r e d fl a n g e f o r c e s o f D S T c o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0 T a b l e A . 2 R e q u i r e d b o l t n u m b e r s o f D S T c o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0 T a b l e A . 3 M i n i m u m d i s t a n c e f r o m t h e b o l t h o l e t o t h e k - z o n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0 T a b l e A . 4 M i n i m u m s t e m t h i c k n e s s o f T - s t u b s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 1 T a b l e A . 5 M i n i m u m fl a n g e w i d t h o f T - s t u b s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 1 T a b l e A 6 M i n i m u m a n d m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 1 T a b l e A . 7 M i n i m u m s t e m t h i c k n e s s , r e q u i r e d fl a n g e w i d t h a n d t h e r a n g e o f fl a n g e t h i c k n e s s o f T - s t u b s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2 T a b l e A 8 S e l e c t e d T - s t u b s e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2 T a b l e A 9 G e o m e t r i e s f o r T - s t u b fl a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2 T a b l e A . 1 0 G e o m e t r i e s f o r p r y i n g f o r c e s a n d b e n d i n g o f T - s e c t i o n fl a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3 T a b l e A . ” D e s i g n r e s i s t a n c e s p e r b o l t o f t h e fl a n g e s c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e s o f p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m a n d fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3 x i i .' 7 r l l i n i m . l . } 1 . 4 T T a a b b l l e e T a b l e A 4 1 . . A c t s u i a g l n 1 5 D e T a h l e . 1 1 6 s D n e d a i g n l t ‘ l ‘ n : T a r l e . 4 . 1 7 R e q u i r e . : 1 2 1 1 : 3 4 1 8 D e s l e n \ 3 ‘ S R ‘ m s a r t . T a b l e . 1 1 3 D e s i g r i t e n s i o n T a b l e A . 1 2 D e s i g n r e s i s t a n c e s p e r b o l t o f t h e fl a n g e s c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e s o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3 T a b l e A . 1 3 M i n i m u m d e s i g n r e s i s t a n c e s o f t h e fl a n g e s f o r T - s t u b s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4 T a b l e A . 1 4 A c t u a l l e v e l s o f p r y i n g i n t h e fl a n g e s f o r T - s t u b s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4 T a b l e A . 1 5 D e s i g n r e s i s t a n c e s o f t h e s t e m s i n n e t s e c t i o n f r a c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4 T a b l e A . 1 6 D e s i g n r e s i s t a n c e s o f T - s t u b s c o n t r o l l e d b y f a i l u r e m o d e s o f n e t s t e m y i e l d i n g a n d t e n s i o n b o l t f r a c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 T a b l e A . 1 7 R e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h s o f D S T c o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 T a b l e A . 1 8 D e s i g n s h e a r s t r e n g t h s o f n e t s t e m s e c t i o n s ( a t k - z o n e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 T a b l e A . 1 9 M a x i m u m , m i n i m u m a n d e f f e c t i v e t h i c k n e s s e s o f t h e fi l l e t w e l d s u s e d i n D S T c o n n e c t i o n s b e t w e e n T - s t e m s a n d b e a m fl a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 T a b l e A . 2 0 D e s i g n s t r e n g t h s p e r u n i t l e n g t h o f fi l l e t w e l d s u s e d i n D S T c o n n e c t i o n s b e t w e e n T - s t e m s a n d b e a m fl a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 T a b l e A . 2 ] R e q u i r e d a n d a c t u a l l e n g t h s o f fi l l e t w e l d s u s e d i n D S T c o n n e c t i o n s b e t w e e n T - s t e m s a n d b e a m fl a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 x i i i F i g u r e 1 . 1 F i g u r e 1 . 2 C C o F T i g u r e 1 . . i S p l f i g u r e 3 . 1 D R n g ‘ i r e 3 . 3 C i } p l u m r : T i U . \ l e . t - 1 e N ; - ii . . . . . . . . . . . . . ' . U \ l k T L . c w ’ i ‘ - l l F I L ‘ « ' H 1 \ R g . \ V d J L T ( T \ ‘ T y ‘ a ‘ c : T ‘ ‘ L ‘ 5 T I J Q ‘ . 1 ! \ 3 1 ‘ ” 1 1 1 d 8 . m i d , “ s . " ‘ 5 ‘ 5 1 r - . ' S 5 5 : 5 5 : l ‘ T r fi l e d . M “ L I S T O F F I G U R E S F i g u r e 1 . 1 C o l u m n s u s e d i n c o m p o s i t e c o n s t r u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F i g u r e 1 . 2 C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F i g u r e 1 . 3 S p l i t - T e e M o m e n t C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F i g u r e 2 . 1 D R A I N - 2 D X F i b e r - b a s e d b e a m - c o l u m n e l e m e n t ( P r a k a s h e t a l . 1 9 9 3 ) . . . . . . 6 2 F i g u r e 2 . 2 C - t y p e fi b e r 0 — 5 r e l a t i o n s h i p ( K u r a m a e t a 1 . 1 9 9 6 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 F i g u r e 2 . 3 S — t y p e fi b e r 0 - 8 r e l a t i o n s h i p m o n o t o n i c b e h a v i o r ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 ) 6 2 F i g u r e 2 . 4 C y c l i c b e h a v i o r o f S - t y p e fi b e r b e f o r e l o c a l b u c k l i n g ( C o r d e r o e t a 1 . 2 0 0 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 F i g u r e 2 . 5 C y c l i c b e h a v i o r o f S - t y p e fi b e r a f t e r l o c a l b u c k l i n g ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 ) . . 6 3 F i g u r e 2 . 6 J a p a n e s e m o d e l : C o n c r e t e fi b e r h y s t e r e t i c b e h a v i o r ( F u j i i e t a 1 . 1 9 7 3 ) . . . . . . . 6 4 F i g u r e 2 . 7 J a p a n e s e m o d e l : S t e e l fi b e r h y s t e r e t i c b e h a v i o r ( M e n g e t a l . 1 9 9 2 ) . . . . . . . . . . . . 6 4 F i g u r e 2 . 8 J a p a n e s e m o d e l : E x a m p l e c o n c r e t e fi b e r 0 - 6 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 F i g u r e 2 . 9 J a p a n e s e m o d e l : S t e e l fi b e r 0 — 5 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n ( S a k i n o e t a l . 2 0 0 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 F i g u r e 2 . 1 0 J a p a n e s e m o d e l : E x a m p l e s t e e l fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 F i g u r e 2 . 1 1 F i b e r d i s c r e t i z a t i o n o f C F T c r o s s - s e c t i o n ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 F i g u r e 2 . 1 2 U S . m o d e l : 3 D F i n i t e e l e m e n t m o d e l o f C F T s e g m e n t ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 F i g u r e 2 . 1 3 U S . m o d e l : G e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n f o r s t e e l t u b e w a l l s ( V a r m a e t a 1 . 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 F i g u r e 2 . 1 4 U S . m o d e l : T r a n s v e r s e a n d l o n g i t u d i n a l i n t e r a c t i o n ( V a r m a e t a 1 . 2 0 0 1 ) . 6 7 F i g u r e 2 . 1 5 U S . m o d e l : E n d s e c t i o n A o f C F T m o d e l a n d c r o s s - s e c t i o n c o m p o n e n t s ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 x i v . l l i w t ” i( r . ” r h i l / H J L u q ? . 0 r i . m 1 o . v i V E W . / . l 1 J C ; ¢ N C . J U 1 . 3 . . . . r r “ 9 . 1 m m “ . 1 . 1 . C C 3 Q i n ( f F U L J U W W fi n c c v * 1 . r o u t n w . i . _ . 1 7 : : 5 6 . . . . . r . . . r 8 . 3 % . . . " . 2 - . . “ L c _ “ W K . L E Z D i i r 3 a n . . n . . . . : - . m n K - “ E C 2 n 2 5 m m m a y : 1 B : 3 1 : £ 2 7 . 1 . ; 2 . 2 5 . . . . F i g u r e 2 . 1 6 U S . m o d e l : E x a m p l e e f f e c t i v e s t e e l fi b e r 0 — 5 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n f o r h i g h s t r e n g t h C F T s ( V a r m a e t a 1 . 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 F i g u r e 2 . 1 7 U S . m o d e l : E x a m p l e e f f e c t i v e c o n c r e t e fi b e r 0 — 5 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n f o r h i g h s t r e n g t h C F T s ( f C = I 6 k s i , a y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 F i g u r e 2 . 1 8 C o m p a r i s o n s o f e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l M - ¢ r e s p o n s e s f o r C F T s w i t h f ’ c = l 7 k s i , b / t = 3 2 , c r y = 4 5 k s i o r 1 1 3 k s i , P / P o = 4 0 % ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9 F i g u r e 2 . 1 9 C o m p a r i s o n s o f e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l M - ¢ r e s p o n s e s f o r C F T s w i t h f c = 1 6 k s i , b / t = 3 2 , o 3 . = 3 9 k s i o r 8 7 k s i , P / P o = 4 0 % ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9 F i g u r e 2 . 2 0 C o n n e c t i o n t e s t s e t u p ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0 F i g u r e 2 . 2 1 C o n n e c t i o n d e t a i l s , S p e c . 4 a n d 5 ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0 F i g u r e 2 . 2 2 C o n n e c t i o n d e t a i l s , S p e c . 6 a n d 7 ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 F i g u r e 2 . 2 3 F u l l - s c a l e i n e l a s t i c c y c l i c t e s t o f s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s : c o n t r i b u t i o n o f c o m p o n e n t s t o s t o r y d r i fi , S p e c . 6 ( P e n g , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 F i g u r e 2 . 2 4 T - s t u b c o n n e c t i o n t e s t : c o m p o n e n t t e s t f r a m e ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 F i g u r e 2 . 2 5 T - s t u b c o n n e c t i o n t e s t : i n s t r u m e n t a t i o n s c h e m e ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . 7 2 F i g u r e 2 . 2 6 S p r i n g m o d e l f o r a T - s t u b c o n n e c t i o n ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 F i g u r e 2 . 2 7 S p r i n g m o d e l o f a n i n d i v i d u a l T - s t u b ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 F i g u r e 2 . 2 8 P r e d i c t e d a n d e x p e r i m e n t a l t o t a l d e f o r m a t i o n f o r T - s t u b T A - O S ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 F i g u r e 2 . 2 9 E x p e r i m e n t s e t u p f o r 3 - p o i n t f l e x u r a l t e s t s p e c i m e n s ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . 7 4 F i g u r e 2 . 3 0 T y p i c a l s e c t i o n s o f fl e x u r a l t e s t s p e c i m e n s ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 F i g u r e 2 . 3 1 E x p e r i m e n t s e t u p f o r 3 - p o i n t c y c l i c t e s t s p e c i m e n s ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . 7 4 F i g u r e 2 . 3 2 S e c t i o n s o f c y c l i c t e s t s p e c i m e n s ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 F i g u r e 2 . 3 3 F u l l d e p t h w e b i m p e r f e c t i o n f o r h / t , . . = 5 3 u s e d i n F E M m o d e l ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 F i g u r e 2 . 3 4 F u l l d e p t h w e b i m p e r f e c t i o n f o r h / t , , . = 2 9 u s e d i n F E M m o d e l ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 X V F i g u r e 3 . 3 5 F i g u r e 3 . 3 6 H fi F m F i g u r e - . . \ l S A p m e l e ) u l M g i c . F i g u r e 3 . 3 8 H o o s m e i t e P \ . : 3 r m F i g u r e 3 . 3 9 e l F i b e r S u m - s i t a l . . 3 f " * 1 s i n » E y r e W - 4 0 ' ' A r m ! ) ' l e Figure 2 . 4 1 L a t e r a l 3].. W ] 3 i 1 U n n a t h . F i t : ; “ ) “ ~ 4 3 I n t c r - \ ‘ ? F “ 2 r ? ‘ ‘ - ‘ 6 1 ” F i f m f ‘ ‘ m v ‘ ‘ ‘ 4 5 1 5 3 3 ‘ s 0 ‘ 6 . " D u F K ' P E U n n fi n F b L ‘ h C m d I p g r u f h ' ‘ “ F C f r n F l t k ) ! ‘ p ' m a x i m i u d " m E L F - 1 ‘ ' . ‘ eW “ Z I h m U U I P‘ [ L D I a " f ; . _ \ H ’ F ‘ G u fl a a n . ~ - . ‘ i i x x . L u f f } L i n . “ L . F i g u r e 2 . 3 5 F u l l w i d t h fl a n g e i m p e r f e c t i o n f o r b / t h = 9 u s e d i n F E M m o d e l ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 F i g u r e 2 . 3 6 F E M a n a l y s i s r e s u l t s f o r T e s t S p e c i m e n 3 : l o c a l b u c k l i n g o f c o m p r e s s i o n fl a n g e a n d w e b ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 F i g u r e 2 . 3 7 A n a l y t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l m o m e n t - a v e r a g e e n d r o t a t i o n r e s u l t s o f T e s t S p e c . 3 , u s i n g t w o d i f f e r e n t e l e m e n t t y p e S 4 a n d S S R S ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . . . . . . 7 6 F i g u r e 2 . 3 8 M o m e n t c o n n e c t i o n s : ( a ) p r e - N o r t h r i d g e w e l d e d c o n n e c t i o n ; ( b ) P o s t t e n s i o n e d c o n n e c t i o n ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 F i g u r e 2 . 3 9 F i b e r e l e m e n t : ( a ) e l e m e n t , s e g m e n t s , a n d fi b e r s ; ( b ) c o m p r e s s i o n - o n l y fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p ; ( c ) t y p i c a l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 F i g u r e 2 . 4 0 A n a l y t i c a l m o d e l f o r p o s t e n s i o n e d c o n n e c t i o n ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . 7 8 F i g u r e 2 . 4 1 L a t e r a l l o a d — d i s p l a c e m e n t b e h a v i o r o f p o s t e n s i o n e d c o n n e c t i o n s ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 F i g u r e 2 . 4 2 T y p i c a l p l a n o f p r o t o t y p e s t r u c t u r e u s e d i n e v a l u a t i o n s t u d y ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9 F i g u r e 2 . 4 3 I n t e r - s t o r y d r i f t p r o fi l e s f o r v a r i o u s f r a m e s f o r s e l e c t e d g r o u n d m o t i o n s ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9 F i g u r e 2 . 4 4 D r i f t p r o fi l e s f o r t y p i c a l s t r u c t u r e s w i t h “ s o f t ” fi r s t s t o r y ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 F i g u r e 2 . 4 5 E f f e c t o f n u m b e r o f m o d e s o n d r i f t p r o fi l e f o r a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r m e t h o d ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 F i g u r e 2 . 4 6 F l o o r p l a n s a n d e l e v a t i o n s o f 3 - a n d 2 0 - s t o r y b u i l d i n g s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 F i g u r e 2 . 4 7 G l o b a l p u s h o v e r c u r v e s o f 2 0 - s t o r y b u i l d i n g L o s A n g e l e s ( L A ) w i t h a n d w i t h o u t P - D e l t a ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 F i g u r e 2 . 4 8 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r l o w e r e i g h t s o t r i e s o f 2 0 - s t o r y s t r u c t u r e i n L o s A n g e l e s ( L A ) w i t h P - D e l t a ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 F i g u r e 2 . 4 9 G l o b a l p u s h o v e r c u r v e s f o r v a r i o u s m o d e l s o f 2 0 - s t o r y b u i l d i n g i n L o s A n g e l e s ( L A ) ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 F i g u r e 2 . 5 0 S t o r y d r i f t e n v e l o p e s f o r v a r i o u s m o d e l s o f 2 0 - s t o r y b u i l d i n g i n L o s A n g e l e s , L A 3 0 r e c o r d ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 x v i F i g u r e 2 . 5 2 G G l u ( F i g u r e 3 . 5 3 R e o c r p o o o r . a ! l ‘ t d f I F i g u r e 3 . 5 4 P l a n \ j F i g r r e l f . " d r \ I i r i a i i t : l l n g L i F i g u r e 3 l Fzgtire 3 . 2 F : g u r e : . 3 F i b e r d i s t - E I ‘ I e e i i x e if, 41.3 r, i F i ‘ f e e t i t c ‘ 1 ‘ » ; ‘ 1 2 . “ ; .r ( F i g u r e 3 . 5 l S l u r } L A M ) " " " " " " " " " " 4 " : F ; “ 4 " " 1 a ] . L i n - a w . . ~ . _ A \ ( r r . r , h . F i g u r e 2 . 5 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p e s f o r v a r i o u s m o d e l s o f 2 0 - s t o r y b u i l d i n g i n L o s A n g e l e s , L A 3 6 r e c o r d ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 F i g u r e 2 . 5 2 G l o b a l p u s h o v e r c u r v e s f o r v a r i o u s m o d e l s o f 3 - s t o r y b u i l d i n g i n S e a t t l e ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 F i g u r e 2 . 5 3 R o o f t i m e h i s t o r i e s f o r v a r i o u s m o d e l s o f 3 - s t o r y b u i l d i n g i n S e a t t l e , S E 2 7 r e c o r d ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 F i g u r e 2 . 5 4 P l a n v i e w s a n d e l e v a t i o n s o f m o d e l b u i l d i n g s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5 F i g u r e 2 . 5 5 V a r i a t i o n o v e r h e i g h t o f m e d i a n v a l u e s o f r a t i o o f s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o f 2 0 - s t o r y s t r u c t u r e s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . . . . . . . . . . . . . . 8 5 F i g u r e 3 . 1 F i b e r d i s c r e t i z a t i o n o f C F T c r o s s - s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 F i g u r e 3 . 2 E f f e c t i v e 0 - 6 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 4 k s i , a y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 F i g u r e 3 . 3 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 8 k s i , o y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 F i g u r e 3 . 4 E f f e c t i v e 0 — 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f 6 : ] 0 k s i , a y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 4 F i g u r e 3 . 5 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f C = I 6 k s i , a y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . 1 2 4 F i g u r e 3 . 6 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 4 k s i , a y = 4 6 k s i , b / r = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 4 F i g u r e 3 . 7 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 8 k s i , o y = 4 6 k s i , b / t = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 5 F i g u r e 3 . 8 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 1 0 k s i , 0 y = 4 6 k s i , b / t = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 5 F i g u r e 3 . 9 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s ( f c = 1 6 k s i , c r y = 4 6 k s i , b / t = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 5 F i g u r e 3 . 1 0 I d e a l i z e d e f f e c t i v e ( 7 — 8 c u r v e s f o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s ( 0 y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 6 x v i i F i g u r e 3 . 1 3 F i g u r e 3 1 4 E u F I r a e c f l f e . l l s b t a ; : e t i ‘ . 1.1;. -- x : F i g u r e 3 . l 5 l d e u l i / e . F i g u r e 3 1 1 F . 1 T e t ' l U l ‘ C S . f . F i g u r e 3 1 2 F t ‘ l ‘ e e f t u b e s 3 0 r _ " F i fi : I L . . . ‘ l ‘ S - ‘ r e . ‘ l 6 l d C d l l / L ‘ ; . . _ . . . . . " . . . . . F i g u r e 3 . 1 1 E f f e c t i v e 0 - 6 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f c = 4 k s i , 0 y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . 1 2 6 F i g u r e 3 . 1 2 E f f e c t i v e ( 7 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f c = 8 k s i , o y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . 1 2 6 F i g u r e 3 . 1 3 E f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f C = 1 0 k s i , a y = 8 0 k s i ) . . . . . . . 1 2 7 F i g u r e 3 . 1 4 E f f e c t i v e ( 7 - 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f h i g h s t r e n g t h C F T s ( f 0 : ] 6 k s i , o y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7 F i g u r e 3 . 1 5 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s ( f e r - 4 1 m , a y = 8 0 k s i , b / t = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 7 F i g u r e 3 . 1 6 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s ( f c = 8 k s i , a y = 8 0 k s i , b / r = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 8 F i g u r e 3 . 1 7 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s ( f c = 1 0 k s i , 0 y = 8 0 k s i , b / t = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 8 F i g u r e 3 . 1 8 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 — 8 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f h i g h s t r e n g t h C F T s ( f c = 1 6 k s i , 0 y = 8 0 k s i , b / t = 2 4 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 8 F i g u r e 3 . 1 9 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s ( a y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 F i g u r e 3 . 2 0 E f f e c t i v e ( 7 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 4 k s i , a y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 F i g u r e 3 . 2 1 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 8 k s i , 0 y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 F i g u r e 3 . 2 2 E f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 1 0 k s i , 0 y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 0 F i g u r e 3 . 2 3 E f f e c t i v e ( 7 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T S . w i t h h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f C = 4 k s i , d y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . 1 3 0 F i g u r e 3 . 2 4 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s ’ w i t h h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f c = 8 k s i , 0 5 , = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . 1 3 0 x v i i i — ‘ l ” — _ fi F i g u r e 3 . 3 5 E t ‘ l ‘ c s ' F i g u r e 3 . 3 6 N F ( F i g u r e 3 . 3 7 N t C F o i ‘ l w x . 4 " m s ‘ m i f F i g u r e 3 . 3 8 l f ( d e u l 5 1 “ . i , r ; I F i g u r e 3 . 3 9 r u s t e e l m : t u F . Figure 3 . 3 0 F l ‘ l ‘ e e t i x . 0 ' 1 F i g u r e 3 3 l N n m V m i “ h ‘ , 0 l r J fl k “ . " 2 X k l m t i t l l h l l U l ‘ C S . 2 : " u ‘ ‘ F l g u f f 3 ) F i g u r e 3 . 2 5 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s w i t h h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f 6 : ] 0 k s r ' , 0 y = 8 0 k s i ) . . . . . . . 1 3 1 F i g u r e 3 . 2 6 N o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 4 k s i , a y = 4 6 k s i , b / t = 2 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 F i g u r e 3 . 2 7 N o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T s ( f c = 4 k s i , a y = 4 6 k s i , b / t = 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 F i g u r e 3 . 2 8 I d e a l i z e d e f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e s f o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f c _ < _ 1 0 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2 F i g u r e 3 . 2 9 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h s t e e l t u b e s a n d h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f c = 1 6 k s i , a y = 4 6 k s i ) . . . . . . . . . . . . 1 3 2 F i g u r e 3 . 3 0 E f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f h i g h s t r e n g t h C F T s ( f 6 : ] 6 k s i , a y = 8 0 k s i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2 F i g u r e 3 . 3 1 N o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 6 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f 6 : ] 6 k s i , o y = 4 6 k s i , b / t = 2 4 , 3 2 , 4 8 , 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 3 F i g u r e 3 . 3 2 N o r m a l i z e d e f f e c t i v e ( 7 - 8 c u r v e s f o r h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( f c = 1 6 k s i , 0 3 5 8 0 1 3 1 ) b / r = 2 4 , 3 2 , 4 8 6 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 3 F i g u r e 3 . 3 3 N o r m a l i z e d e f f e c t i v e ( 7 - 6 c u r v e s f o r c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s ( f ” c > 1 0 k s i ) 1 3 3 F i g u r e 3 . 3 4 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 2 6 2 M P a , f c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 3 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4 F i g u r e 3 . 3 5 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 2 6 2 M P a , f c = 4 1 . I M P a , b / I = 3 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4 F i g u r e 3 . 3 6 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( a y = 2 6 2 M P a , f ’ C = 4 1 . 1 M P a , b / t = 3 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4 F i g u r e 3 . 3 7 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 6 1 8 M P a , f c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 2 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 F i g u r e 3 . 3 8 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 6 1 8 M P a , f c = 4 1 . I M P a , b / t = 2 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 F i g u r e 3 . 3 9 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( a y = 6 1 8 M P a , f ’ c = 4 1 . 1 M P a , b / r = 2 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 x i x F i g u r e 3 . 4 0 C o m I f - i F i g u r e 3 . 4 1 C o m p ; F i g u r e 3 . 4 3 C o m p ; h r 3 ‘ i F E Q K I ’ C 3 . 4 3 ( 0 : 7 3 . 9 3 F i g u r e 1 4 . ; ~ ~ - - ( O m p a } 5 w 5 . . t g u r e : 4 5 C o m m “ t . h i ' k r ' V p F i g u r e 3 . 4 0 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( o y = 8 3 5 M P a , f ‘ c = 7 7 . 0 M P a , b / t = = 2 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 F i g u r e 3 . 4 1 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 8 3 5 M P a , f ’ c = 7 7 . 0 M P a , b / t = 2 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 F i g u r e 3 . 4 2 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( a y = 8 3 5 M P a , f ’ c = 7 7 . 0 M P a , b / t = 2 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 F i g u r e 3 . 4 3 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( o y = 2 6 2 M P a , f ’ c = 8 0 . 3 M P a , b / t = 4 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 F i g u r e 3 . 4 4 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 2 6 2 M P a , f c = 8 0 . 3 M P a , b / r = 4 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 F i g u r e 3 . 4 5 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 2 6 2 M P a , f 2 : 8 0 . 3 M P a , b / t = 4 9 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 F i g u r e 3 . 4 6 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 6 1 8 M P a , f ’ c = 2 5 . 4 M P a , b / r = 3 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 F i g u r e 3 . 4 7 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 6 1 8 M P a , f ’ c = 2 5 . 4 M P a , b / t = 3 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 F i g u r e 3 . 4 8 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 6 1 8 M P a , f ’ c = 2 5 . 4 M P a , b / t = 3 3 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 F i g u r e 3 . 4 9 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 8 3 5 M P a , f ’ c = 2 5 . 4 M P a , b / t = 2 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9 F i g u r e 3 . 5 0 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( o y = 8 3 5 M P a , f c = 2 5 . 4 M P a , b / t = 2 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9 F i g u r e 3 . 5 1 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 8 3 5 M P a , f ’ C = 2 5 . 4 M P a , b / t = 2 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9 F i g u r e 3 . 5 2 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 8 3 5 M P a , f c = 4 0 . 5 M P a , b / t = 4 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 0 F i g u r e 3 . 5 3 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 8 3 5 M P a , f c = 4 0 . 5 M P a , b / t = 4 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 0 F i g u r e 3 . 5 4 C o m p a r i s o n o f m o m e n t — c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 8 3 5 M P a , f ’ C = 4 0 . 5 M P a , b / t = 4 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 0 X X F i g u r e 3 . 5 F i g u r e 3 . 5 7 F z g u r e 3 . 5 8 7 6 f F 2 C . C i ( 1 1 : o m i f o m ] : 4 P i g u r e e r . 3 . 5 9 " ( i 0 m _ / ‘ _ . : J / : 4 - 7 2 ; p U . r 1 ’ . m e H F . g u e . “ _. . 6 0 3 C o m r ‘ u r i ‘ — - 4 1 . . N Fit g 3 ..6l F F . \ l ' m o d e l c o m p r e x x i 4 . 2 g. -.6. l d e u l i z e d ' str F i g u r e 3 . 5 5 C o m 4 1 : 4 ] i g n - " s i g 4 ' 7 5 . » m u , “ C i . 3 ‘ ~ F 4 1 3 . 4 i n d . » a , I ' \ L t “ . ‘ F ' F i g u r e 3 . 5 5 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 6 1 8 M P a , f c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 5 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 F i g u r e 3 . 5 6 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 6 1 8 M P a , f ’ c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 5 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 F i g u r e 3 . 5 7 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( 0 y = 6 1 8 M P a , f ’ C = 4 1 . 1 M P a , b / r = 5 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 F i g u r e 3 . 5 8 C o m p a r i s o n o f s t e e l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( a y = 2 6 2 M P a , f c = 4 1 . 1 M P a , b / r = 7 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 F i g u r e 3 . 5 9 C o m p a r i s o n o f c o n c r e t e fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s ( o y = 2 6 2 M P a , f c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 7 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 F i g u r e 3 . 6 0 C o m p a r i s o n o f m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p s ( a y = 2 6 2 M P a , f ’ c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 7 4 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 F i g . 3 . 6 1 F E M m o d e l f o r d e t e r m i n i n g fi b e r s t r e s s - s t r a i n c u r v e s o f s t e e l b e a m i n c o m p r e s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 F i g . 3 . 6 2 I d e a l i z e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e f o r A 3 6 s t e e l ( G r e e n ’ s T e s t 1 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 F i g . 3 . 6 3 I d e a l i z e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e f o r A 9 9 2 s t e e l ( G r e e n ’ s T e s t 1 0 & 1 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 F i g . 3 . 6 4 G e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n f o r w e b o f s t e e l b e a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 F i g . 3 . 6 5 S t r e s s - S t r a i n R e l a t i o n s h i p o f F l a n g e F i b e r s ( G r e e n ’ s T e s t 1 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 F i g . 3 . 6 6 S t r e s s - S t r a i n R e l a t i o n s h i p o f W e b F i b e r s , L a y e r 1 ( G r e e n ’ s T e s t 1 0 ) . . . . . . . . . . . 1 4 4 F i g . 3 . 6 7 S t r e s s - S t r a i n R e l a t i o n s h i p o f W e b F i b e r s , L a y e r 2 ( G r e e n ’ s T e s t 1 0 ) . . . . . . . . . . . 1 4 5 F i g . 3 . 6 8 S t r e s s - S t r a i n R e l a t i o n s h i p o f W e b F i b e r s , L a y e r 3 ( G r e e n ’ s T e s t 1 0 ) . . . . . . . . . . . 1 4 5 F i g . 3 . 6 9 S t r e s s - S t r a i n R e l a t i o n s h i p o f W e b F i b e r s , L a y e r 4 ( G r e e n ’ s T e s t 1 0 ) . . . . . . . . . . . 1 4 5 F i g . 3 . 7 0 F l a n g e a n d w e b fi b e r ( 7 — 8 c u r v e s f o r W 3 6 x 1 3 5 r o l l e d s h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 F i g . 3 . 7 1 F l a n g e a n d w e b fi b e r 0 - 8 c u r v e s f o r W 3 3 x 1 1 8 r o l l e d s h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 F i g . 3 . 7 2 F l a n g e a n d w e b fi b e r ( 7 - 6 c u r v e s f o r W 3 0 x 1 0 8 r o l l e d s h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 F i g . 3 . 7 3 F l a n g e a n d w e b fi b e r 0 — 8 c u r v e s f o r W 2 7 x 8 4 r o l l e d s h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 F i g . 3 . 7 4 F l a n g e a n d w e b fi b e r 0 — 8 c u r v e s f o r W 2 4 x 6 2 r o l l e d s h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 x x i . w . ' 2 ' . 1 ) 2 & : 4.. 9 ] . F 1 3 6 S I : C ‘ \ ' \ " ' f l i t - ' 1 » ( P . r‘ n N 71$ 11%], . 1 \ s . “*5 (Pr 4 : \ \ \ 7‘ i “ ‘ \ ~9‘ J I n d “ . \ V 3 . " ” w k , b t ‘ r r1» \ \ - ,,.. ‘ 1 ’ r u ! k i f ’ \ F‘ \ 3 ' 3 - 7 ‘ P? ‘ ~ 5!; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F F i g . 3 . 7 5 I d e a l i z e d fl a n g e a n d w e b fi b e r ( 7 — 5 c u r v e f o r r o l l e d s h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 F i g . 3 . 7 6 F i b e r - b a s e d M o d e l f o r t h e I n e l a s t i c F a i l u r e S e g m e n t o f S t e e l B e a m . . . . . . . . . . . . . 1 4 8 F i g . 3 . 7 7 E x p e r i m e n t a l a n d F E M a n a l y s i s M — O r e s p o n s e ( S p e c i m e n 1 1 , G r e e n e t a 1 2 0 1 0 ; ) ; F i g . 3 . 7 8 E x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s M - Q r e s p o n s e ( S p e c i m e n 1 1 , G r e e n e t a l 2 0 1 : 2 ) 8 F i g . 3 . 7 9 E x p e r i m e n t a l a n d F E M a n a l y s i s M - H r e s p o n s e ( S p e c i m e n 1 0 , G r e e n e t a l 2 0 1 0 2 9 ) F i g . 3 . 8 0 E x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s M - 0 r e s p o n s e ( S p e c i m e n 1 0 , G r e e n e t a 1 2 0 ( 1 1 2 ) 9 F i g . 3 . 8 1 E x p e r i m e n t a l a n d F E M a n a l y s i s M - Q r e s p o n s e ( S p e c i m e n 1 2 , G r e e n e t a l 2 0 1 0 ; ) ; F i g . 3 . 8 2 E x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s M — Q r e s p o n s e ( S p e c i m e n 1 2 , G r e e n e t a 1 2 0 0 ( 5 ) ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 F i g u r e 3 . 8 3 D o u b l e S p l i t - T e e M o m e n t C o n n e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 0 F i g u r e 3 . 8 4 F E M M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n ( S w a n s o n ’ s T e s t : S p e c i m e n T A - 0 5 ) 1 5 1 F i g u r e 3 . 8 5 T r u e s t r e s s - l o g a r i t h m i c p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f T - s t u b b a s e m a t e r i a l ( S w a n s o n ’ s T e s t : S p e c i m e n T A - 0 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 1 F i g u r e 3 . 8 6 T r u e s t r e s s - l o g a r i t h m i c p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f b o l t m a t e r i a l ( S w a n s o n ’ s T e s t : S p e c i m e n T A - 0 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2 F i g u r e 3 . 8 7 F E M - p r e d i c t e d a n d E x p e r i m e n t a l T o t a l D e f o r m a t i o n f o r T - s t u b ( T A - 0 5 ) 1 5 2 F i g . 3 . 8 8 D R A I N - 2 D X D o u b l e S p l i t - T e e c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l y m o d e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 3 F i g . 3 . 8 9 T r u e s t r e s s - t r u e p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f t e n s i l e c o u p o n t e s t - A 3 6 , b e a m fl a n g e ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4 F i g . 3 . 9 0 T r u e s t r e s s - t r u e p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f t e n s i l e c o u p o n t e s t - A 3 6 , b e a m w e b ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4 F i g . 3 . 9 1 T r u e s t r e s s - t r u e p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f t e n s i l e c o u p o n t e s t — - A 5 0 0 , G r . B , s t e e l t u b e ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4 F i g . 3 . 9 2 T r u e s t r e s s - t r u e p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f t e n s i l e c o u p o n t e s t - — A 5 7 2 , G r . 5 0 , s t r u c t u r a l t e e ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 x x i i F i g . 3 . 9 7 F o r c 7 i d e - i s . . . . . . . . 4 3 r ( . 9 8 F U F L 5 . ‘ 6 C & - d ' F i g t. 3 . “ 9 9 C o F m 9 p 5 a “ h . s r i ‘ n \ : r — ' D -‘- I ( 1 Li!) C r o c m 5 l ‘ a r p i 1 n \ i r l . 3 4 , 7 ’ ( : a - ‘ . . 1 0 1 .‘ ( ( ) m r e s ; p \ i 3 u r l n i . w F L F l i i ‘ f ; ' ‘ 3 ' ] F E W - C a l : 1 fi ‘ - . ' e s - ‘ L ‘ l l \ ' . 1 r ~ - . m ‘ L R " ‘ \ g t g l } ( l r L g I 1 . t , “ “ H ' M ' i 1 ; , r - 5 . 7 9 . . : : d \ ( ' l r ‘ . . 1 ' 3 ‘ 3 ; " . l i t } ’ r ‘ . ‘ . 5 7 . " . - . ‘ “ s t I “ ~ ' l a 4 w . g l v F r ‘ . . r ” : . 0 . 4 ‘ ~ 4 1 . F i g . 3 . 9 3 S t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f c o n c r e t e i n fi l l ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . 1 5 5 F i g . 3 . 9 4 S t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f s t e e l t u b e ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 F i g . 3 . 9 5 S t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s f o r fl a n g e fi b e r s o f s t e e l b e a m s ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 6 F i g . 3 . 9 6 S t r e s s — s t r a i n r e l a t i o n s h i p s f o r w e b fi b e r s o f s t e e l b e a m s ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 6 F i g . 3 . 9 7 F o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s o f T - s t u b s i n t e n s i o n ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 6 F i g . 3 . 9 8 F o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s o f T - s t u b s i n c o m p r e s s i o n ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 7 F i g . 3 . 9 9 C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s o f l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e f o r P e n g ’ s S p e c i m e n 5 ( P e n g 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 7 F i g . 3 . 1 0 0 C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s o f l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e f o r P e n g ’ s S p e c i m e n 6 ( P e n g 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 8 F i g . 3 . 1 0 ] C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s o f l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e f o r P e n g ’ s S p e c i m e n 7 ( P e n g 2 0 0 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 8 F i g u r e 4 . ] T y p i c a l fl o o r p l a n o f p r o t o t y p e b u i l d i n g s ( p e r i m e t e r f r a m e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 0 F i g u r e 4 . 2 S t r u c t u r a l e l e v a t i o n o f s i x - s t o r y p r o t o t y p e b u i l d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 0 F i g u r e 4 . 3 S t r u c t u r a l e l e v a t i o n o f t w e l v e - s t o r y p r o t o t y p e b u i l d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 F i g u r e 4 . 4 T y p i c a l fl o o r p l a n o f p r o t o t y p e b u i l d i n g s ( d i s t r i b u t e d f r a m e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 F i g u r e 4 . 5 D e s i g n p r o c e d u r e s o f t h e p r o t o t y p e C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 F i g u r e 4 . 6 D e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m f o r t h e p r o t o t y p e C F T M R F s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 F i g u r e 4 . 7 S e i s m i c R e s p o n s e C o e f fi c i e n t - F u n d a m e n t a l P e r i o d R e l a t i o n s h i p f o r s i x - s t o r y C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3 F i g u r e 4 . 8 S e i s m i c R e s p o n s e C o e f fi c i e n t - F u n d a m e n t a l P e r i o d R e l a t i o n s h i p f o r t w e l v e - s t o r y C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3 F i g u r e 4 . 9 E l e v a t i o n o f s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( 0 . 9 < T / / T , , m < 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 3 F i g u r e 4 . 1 0 E l e v a t i o n o f s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( 1 < T l / T m m < 1 . 1 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 F i g u r e 4 . 1 1 E l e v a t i o n o f s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( T , / T , , , a x > 1 . 1 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 x x i i i F i g u r e 4 . l 6 F l e x .1: . . . . . . . . . . . . . F i g u r e 4 . l 8 S t r e n g t l Figure 4 . l 9 F i g u r e - 1 . 3 0 Figure 4 . 1 1 M o d e l x L u t e r u ‘ . k ‘ s :“ m F l l i \ l . r 5 g u r e 4 3 3 8 1 u t i e — s R F ( M \ r ( l r- ' 1 . ‘ 1 ‘ . , l l ’ l ; . \ l \ F i g u r e 4 1 3 F l e x . . F i g u r e 4 . l 3 F l e x . 2 F i g u r e 4 . l 4 F l e x ' . : ' . ' F i g u r e 4 . 1 5 F l e x u f ‘ 1 p . ‘ 7 . . . “ 1 \ . x x ‘ ‘ , ~ \ ‘ 9 \ K ‘ d t l l k . : " . . Q \ r \ ‘ . - “ ‘ - . ‘ » - ‘ l 0 ‘ \ ‘ fi ' . \ l \ ‘ h \ " ‘ 1 : ] \ ‘ . ‘ . ‘ f v . l F i g u r e 4 . 1 2 E l e v a t i o n o f s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F ( 0 . 9 < T 1 / T m a x < 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 F i g u r e 4 . 1 3 E l e v a t i o n o f t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( 0 . 9 < T l / T m a x < 1 ) . . . . . . . . . . . 1 9 5 F i g u r e 4 . 1 4 E l e v a t i o n o f t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( 1 < T l / T m a x < 1 . 1 5 ) . . . . . . . . . 1 9 5 F i g u r e 4 . 1 5 E l e v a t i o n o f t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F ( T I / T m a . > 1 . 1 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 6 F i g u r e 4 . 1 6 E l e v a t i o n o f t w e l v e - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F ( T l / T m a x > 1 . 1 5 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 6 F i g u r e 4 . 1 7 S t r e n g t h c h e c k f o r 1 S t a n d 2 " d s t o r i e s C F T s o f s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 F i g u r e 4 . 1 8 S t r e n g t h c h e c k f o r W 3 6 x 1 3 5 g i r d e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 7 F i g u r e 4 . 1 9 M o d e l o f C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 7 F i g u r e 4 . 2 0 L a t e r a l l o a d p a t t e r n s o f s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 8 F i g u r e 4 . 2 1 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( F E M A 3 5 6 N S P P r o c e d u r e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 8 F i g u r e 4 . 2 2 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( F E M A 3 5 6 N S P P r o c e d u r e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9 F i g u r e 4 . 2 3 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f r i g i d s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S ( F E M A 3 5 6 N S P P r o c e d u r e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9 F i g u r e 4 . 2 4 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d a n d p e r i m e t e r C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 0 F i g u r e 4 . 2 5 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S 2 0 0 F i g u r e 4 . 2 6 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f r i g i d s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . 2 0 1 F i g u r e 4 . 2 7 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1 F i g u r e 4 . 2 8 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f h i g h l y fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 2 F i g u r e 4 . 2 9 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f r i g i d s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S . . 2 0 2 F i g u r e 4 . 3 0 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f r i g i d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 F i g u r e 4 . 3 1 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 x x i v F i g u r e 4 . 3 3 l R M F i g u r e 4 . 3 4 F i g u r e 4 . 3 5 I F N F C M R F i g u r e 4 . 3 6 A d F i g u r e 4 . 3 7 R d M l F C e l l e d e i a l i u l l s : . \ - i s . a F p S t : ” u e T i l M / l F i g u r e 4 . 3 8 d l i e u l / e d i s t r i b u t . F i g u r e 4 . 3 3 S t u t i ( F F . ' n o t 1 t ; ‘ 3 ' : 9 ‘ \ ‘ l ’ \ - 6 c h p ‘ , n \ c F i n ‘ r ‘ q ‘ t r i ‘ J . , . 1 R 3 3 F ‘ i ‘ l ‘ m c V ’ r : 4 8 ‘ 8 R C S P , i n “ \ V ‘ “ L . f ‘ . : \ ‘ 1 . A l l P H " ‘ e r ‘ q p ‘ c ' I . \ L D \ ' \ . . . ‘ ‘ 3 } ; 3 . “ P i n e . \ \ " . ‘ . ‘ p } \ . ” \ 1 5 . ‘ I \ - H “ , “ W m - A ‘ \ £ t \ " F i g u r e 4 . 3 2 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f h i g h l y fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 F i g u r e 4 . 3 3 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S ( p o s i t i v e p o s t - y i e l d s l o p e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 F i g u r e 4 . 3 4 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( n e g a t i v e p o s t - y i e l d s l o p e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5 F i g u r e 4 . 3 5 A d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5 F i g u r e 4 . 3 6 A d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 6 F i g u r e 4 . 3 7 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s , 3 - m o d e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 6 F i g u r e 4 . 3 8 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s , 4 - m o d e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 7 F i g u r e 5 . 1 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 F i g u r e 5 . 2 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I w h o w n ( m a t c h e d a t 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 F i g u r e 5 . 3 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I k b j m a a n d I l p l g p c . . . . . . . . . 2 6 0 F i g u r e 5 . 4 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l t b t a b a n d l e p s t 0 4 . . . . . . . . . . 2 6 1 F i g u r e 5 . 5 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I e p s t 1 0 a n d l e p s t 1 3 . . . . . . . . 2 6 1 F i g u r e 5 . 6 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l n r r s a n d I p v s t 0 3 . . . . . . . . . . . 2 6 1 F i g u r e 5 . 7 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l n r s y l m a n d l p v s t 0 6 . . . . . . . 2 6 2 F i g u r e 5 . 8 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l 4 0 i v i r a n d l l n b a r s . . . . . . . 2 6 2 F i g u r e 5 . 9 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I i v a r 0 5 a n d l i v a r 0 6 . . . . . . 2 6 2 F i g u r e 5 . 1 0 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I l p g i l 3 a n d I l n y e r m 2 6 3 F i g u r e 5 . 1 1 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I n r r r s a n d l n r n e w h 2 6 3 F i g u r e 5 . 1 2 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l n r s y l m a n d I p s d h s p . . . 2 6 3 F i g u r e 5 . 1 3 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I c l g i l Z a n d l k n h s b f . . . . . 2 6 4 X X V “ - 4 h S . i - S x \ t C : d I i i F i g u r e 5 . 1 4 R C ‘ l F i g u r e 5 . 1 5 R e fi t F i g u r e 5 . l 6 R C ‘ F F i g u r e 5 . 1 7 R t ‘ l ‘ F i g u r e 5 . l 8 l n t e r - F i g u r e 5 . 1 9 S I N } S . - \ ( ‘ 3 F i g u r e 5 . 3 0 S t a r ) . S A L " 3 F ; g u r e 5 . 3 l S t o r ) x S A C 3 . F z g u r e 5 . 3 3 M a x i m d i s t r i F u t F l - I g ' S ‘ 3 ‘ 0 . 4 3 - . . . ) S l u r } x i : S s ‘ x C l l ! F i g u r e 5 F i g u r e 5 . 1 4 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l i v a r 0 6 a n d l l n f r t i . . . . . . 2 6 4 F i g u r e 5 . 1 5 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I m h g i l 3 a n d l p k c s O S . . 2 6 4 F i g u r e 5 . 1 6 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l p s p l m a a n d l p k c 5 0 8 . . 2 6 5 F i g u r e 5 . 1 7 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l s f h s b f a n d I w h d o w n . . 2 6 5 F i g u r e 5 . 1 8 I n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e f o r M R F s a s i l l u s t r a t e d i n F E M A 3 5 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 5 F i g u r e 5 . 1 9 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l k b j m a , I n r r r s a n d I l p l g p c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 F i g u r e 5 . 2 0 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , I t b t a b , l e p s t 0 4 a n d I e p s t I O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 F i g u r e 5 . 2 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l e p s t 1 3 , l p v s t 0 3 a n d l p v s t O 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 F i g u r e 5 . 2 2 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 7 F i g u r e 5 . 2 3 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I 4 0 i v i r , l i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 7 F i g u r e 5 . 2 4 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l l n b a r s , l l n y e r m , I l p g i l 3 a n d I n r n e w h . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 7 F i g u r e 5 . 2 5 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I n r r r s , l n r s y l m a n d l p s d h s p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 8 F i g u r e 5 . 2 6 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 8 F i g u r e 5 . 2 7 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l c l g i 1 2 , I k n h s b f a n d l i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 8 F i g u r e 5 . 2 8 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l m h g i l 3 , l l n f r t i , k a c s 0 5 a n d k a c s 0 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 9 F i g u r e 5 . 2 9 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l p s p l m a , l s fl r s b f a n d I w h d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 9 F i g u r e 5 . 3 0 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 9 F i g u r e 5 . 3 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l k b j m a , l n r r r s a n d l l p l g p c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0 x x v i F i g u r e 5 . 3 4 . \ l d l > l F i g u r e 5 . 3 5 S 0 1 F i g u r e 5 . 3 6 S t o l S u r _ i \ i r l ‘ l c } r A C d } r A C t o S u F i g u r e 5 . 3 7 S t a r } t o S A C d . i F i z u r e 5 N . . 3 8 a x i M m . d i s t r i b u t e Figure 5 . 3 9 S t o r x t o S A C e l m 5 ! F i g u r e 5 4 0 S t o r } t 0 S A C d r i 5 l Figu'e54l F i g u r e 5 1 ‘ 4 ‘ Sturx to S A C drit 5tI . l m fi “ u m E l l i l f l l f i u r u j \ l d l i u r ( - 5 3 3 8 “ . i i i . i m i ‘ i m t l l r i n r \ F 5 3 3 5 “ \ i i F ‘ T . . - . I u « . l \ \ { g \ : F " \ F J C \ ’ ; . € B I k ‘ . i ‘ L ‘ i C t i r r ( i ' . ‘ " ‘ D . i : \ i z " F i g u r e 5 . 3 2 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l t b t a b , l e p s t 0 4 , l e p s t I O a n d I e p s t I 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0 F i g u r e 5 . 3 3 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , l p v s t 0 3 a n d l p v s t 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0 F i g u r e 5 . 3 4 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 F i g u r e 5 . 3 5 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l 4 0 i v i r , l i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 F i g u r e 5 . 3 6 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l l n b a r s , l l n y e r m , l l p g i l 3 a n d I n r n e w h . . . . . . . . . . . . 2 7 1 F i g u r e 5 . 3 7 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e — s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I n r r r s , l n r s y l m a n d l p s d h s p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 F i g u r e 5 . 3 8 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 F i g u r e 5 . 3 9 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l c l g i 1 2 , l k n h s b f a n d I i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 F i g u r e 5 . 4 0 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l m h g i 1 3 , I l n f r t i , k a c s O 5 a n d k a c s 0 8 . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 F i g u r e 5 . 4 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l p s p l m a , l s f h s b f a n d I w h d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 F i g u r e 5 . 4 2 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 F i g u r e 5 . 4 3 S t r e s s b l o c k o f M A I J m e t h o d ( S a k i n o a n d N a k a h a r a , 2 0 0 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 4 F i g u r e 5 . 4 4 I d e a l i z e d s t e e l s t r e s s - s t r a i n c u r v e s f o r t h r e e d i f f e r e n t c a s e s o f C F T s p e c i m e n s ( N a k a h a r a e t a l . , 1 9 9 8 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 4 F i g u r e 5 . 4 5 I n t e r a c t i o n d i a g r a m f o r n o m i n a l C F T b e a m - c o l u m n s t r e n g t h i n c o m b i n e d b e n d i n g a n d a x i a l l o a d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 4 F i g u r e 5 . 4 6 a L e f t c o m e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l p v s r 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 F i g u r e 5 . 4 6 b L e f t c o m e r c o l u m n M - ( D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I p v s 1 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 x x v i i F i g u r e 5 . 4 7 l n 3 t x ' sul‘gix‘i F i g u r f 5 . 4 7 b l n t e s u l ‘ i t ’ t ‘ F i g u r e 5 . 4 8 : 1 R i g l i s u l ‘ j t ‘ x ' : F i g u r e 5 4 8 6 S U l R ‘ i g h t j t ‘ C l x F i g u r e 5 4 % L e f t e s u l ‘ _ _ l L ' L ‘ l C Figure Figure 5 . 4 % L e f t Ci S U l ‘ v ‘ l C C l e 5 . 5 0 3 l n t e r i i ~r s u h i t ‘ t ‘ l c d \g r e 5 . 5 6 6 l n t e r i u r s u b j e c t e d igur. 5.5la R i g h t C U s u b j e c t e d Fit" a i ' i t H a r p g e e . . 5 l b ; - ' iglit C(it :grrei 3" “ . 3 M R S U F J C L ' L L ‘ d lr ‘ L e t t F C 0 m i S U l ‘ i L ‘ L ‘ . s ‘ i { . r : L l i h i r ' - . ~ x . e f . . 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F i g u r e 5 . 4 7 a I n t e r i o r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l p v s t 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 F i g u r e 5 . 4 7 b I n t e r i o r c o l u m n M - ( D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I p v s t O 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 F i g u r e 5 . 4 8 a R i g h t c o r n e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l p v s t 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 F i g u r e 5 . 4 8 b R i g h t c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I p v s t 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 F i g u r e 5 . 4 9 a L e f t c o m e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i I Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 7 F i g u r e 5 4 % L e f t c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I c h i l Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 7 F i g u r e 5 . 5 0 a I n t e r i o r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 7 F i g u r e 5 . 5 0 b I n t e r i o r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8 F i g u r e 5 . 5 1 a R i g h t c o r n e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i I Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8 F i g u r e 5 . 5 1 b R i g h t c o m e r c o l u m n M - ( D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e — h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8 F i g u r e 5 . 5 2 a L e f t c o m e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I p v s t O 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 9 F i g u r e 5 . 5 2 b L e f t c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l p v s r 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 9 F i g u r e 5 . 5 3 3 I n t e r i o r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I p v s t 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 9 F i g u r e 5 . 5 3 b I n t e r i o r c o l u m n M - ( D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l p v s t 0 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 F i g u r e 5 . 5 4 a R i g h t c o m e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y I p v s t O 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 0 F i g u r e 5 5 % R i g h t c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l p v s t O 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 0 x x v i i i L 5 4 ; 5 . 4 4 4 ; . F . 9 d L e m ; r 8 4 4 . “ . 4 4 . . . 4 . u . _ . m a r m m 8 4 . 5 4 6 4 . 4 3 5 4 : — L e t ; r 8 4 . 4 % ; 3 . 3 . 4 . 4 3 . 3 4 : 4 2 3 . 2 4 4 . 4 4 4 . $ 4 7 . 4 3 4 4 4 7 / . 5 4 4 4 . 4 4 4 4 / . 4 . 3 - 4 4 5 . 4 . 2 4 4 . 4 : F i g u r e 5 . 5 5 a L e f t c o m e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 F i g u r e 5 . 5 5 b L e f t c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 F i g u r e 5 . 5 6 a I n t e r i o r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i l 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 F i g u r e 5 . 5 6 b I n t e r i o r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2 F i g u r e 5 . 5 7 a R i g h t c o r n e r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2 F i g u r e 5 . 5 7 b R i g h t c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2 F i g u r e 5 . 5 8 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r l o w e r t h r e e s t o r i e s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3 F i g u r e 5 . 5 9 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r u p p e r t h r e e s t o r i e s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3 F i g u r e 5 . 6 0 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r t h e 1 S t t o 3 r d s t o r i e s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3 F i g u r e 5 . 6 1 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r t h e 4 ‘ h t o 6 ‘ h s t o r i e s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4 F i g u r e 5 . 6 2 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r t h e 7 ‘ h t o 9 ‘ h s t o r i e s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4 F i g u r e 5 . 6 3 S t o r y p u s h o v e r c u r v e s f o r t h e 1 0 ‘ 1 1 t o 1 2 t h s t o r i e s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4 F i g u r e 5 . 6 4 S t o r y d r i f t e n v e l o p a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l k b j m a , I n r r r s a n d l l p l g p c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 5 F i g u r e 5 . 6 5 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l k b j m a ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 5 F i g u r e 5 . 6 6 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l n r r r s a n d I l p l g p c ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 6 F i g u r e 5 . 6 7 S t o r y d r i f t e n v e l o p e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , I t b t a b , l e p s t 0 4 a n d l e p s t 1 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 6 x x i x i g u r e 5 6 9 1 S L t A a r . - m t F F i g u r e 5 . 7 0 S t a r t . E ? t v i i - s h . 3 . W 1 " ; S L J I I _ L . r - - . ' r m . u t u r t / i j c j m a . r ‘ l F i g u r e 5 . 6 8 S t o r . \ l R l [ t i / ' 7 3 r ' . F l i e n x l f f p l ’ x / H j i I F i f i ? ' . S l \ - t h n r ~ - ' [ t u r f / 3 L 1 : r i f f F i i s i l l l f \ * _ S i d l l c P u I ; . _ ' A j t ‘ N F C : ‘ F i g u r e 5 . 6 8 S t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , l t b t a b , I e p s t O 4 a n d l e p s t l 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 7 F i g u r e 5 . 6 9 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l n r s y l m a n d l t b t a b ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 7 F i g u r e 5 . 7 0 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l e p s t 0 4 a n d I e p s t 1 0 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 8 F i g u r e 5 . 7 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l e p s t 1 3 , l p v s t 0 3 a n d l p v s t O 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 8 F i g u r e 5 . 7 2 S t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l e p s t I 3 , l p v s t 0 3 a n d l p v s t 0 6 . . 2 8 9 F i g u r e 5 . 7 3 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l e p s t l 3 a n d I p v s t 0 3 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 9 F i g u r e 5 . 7 4 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l p v s t 0 6 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 0 F i g u r e 5 . 7 5 S t o r y d r i fi e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I 4 0 i v i r , I i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 0 F i g u r e 5 . 7 6 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l 4 0 i v i r , I i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 1 F i g u r e 5 . 7 7 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l l n b a r s , l l n y e r m , l l p g i l 3 a n d I n r n e w h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 2 F i g u r e 5 . 7 8 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l l n b a r s ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 2 F i g u r e 5 . 7 9 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e — h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l l n y e r m , l l p g i l 3 a n d I n r n e w h ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 3 F i g u r e 5 . 8 0 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I n r r r s , l n r s y l m a n d I p s d h s p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4 F i g u r e 5 . 8 ] S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l n r r r s ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4 F i g u r e 5 . 8 2 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l n r s y l m a n d I p s d h s p ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 5 X X X F i g u r e 5 8 ’ 1 S t o r - F i g u r e 5 . 8 5 S t a r r ; F z g u r e 5 . 8 0 S t F i g u r e 5 . 8 7 s i x - S i m x t l - : s l u s u s m 5 n i n t d H t r J a r ? - F i g u r e 5 . 8 8 S m u r 1': 9 i " c " ) [ .. {i F " -: ? . e - 5 ~ 8 9 S l u e S , z ' e i p r l n n r .re 5 % S t u n d ' P S [ l V t F i l n d j \ Z x ’ 1 ) ” d I I ' » L , ‘ “ V - I m ‘ 1 ' : d n ) 0 ? 4 e ; t h : 3 1 “ 9 ] S t [ \ a t l k h X I C J ” H i E F F $ » 9 1 ' 9 I . “ : ~ " : ‘ 5 . 9 " s § - : \ I d \ l n l U ' ] i F i g u r e 5 . 8 3 S l u r S A C M R F l i l ‘ d f ’ " : j ‘ " n u \ 1 L w I . i . k N I H ? - I f ; I “ ) e . 1 0 F i g u r e 5 . 8 3 S t o r y d r i f t e n v e l o p e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I n r r r s , l n r s y l m a n d l p s d h s p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 5 F i g u r e 5 . 8 4 S t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I n r r r s , l n r s y l m a n d l p s d h s p . . 2 9 6 F i g u r e 5 . 8 5 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l c l g i I Z a n d I i v a r 0 6 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 6 F i g u r e 5 . 8 6 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l k n h s b j ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 7 F i g u r e 5 . 8 7 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l m h g i 1 3 , l l n fi t i , l p k c s 0 5 a n d k a c s 0 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 7 F i g u r e 5 . 8 8 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , I l n f r t i , l m h g i l 3 a n d k a c s O 5 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 8 F i g u r e 5 . 8 9 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , k a c s 0 8 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 9 F i g u r e 5 . 9 0 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l p s p l m a , I s f h s b f a n d l w h d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 9 F i g u r e 5 . 9 1 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , I p s p l m a , I s j h s b f a n d l w h d o w n ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 0 F i g u r e 5 . 9 2 M e d i a n s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 1 F i g u r e 5 . 9 3 M a x i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 1 F i g u r e 5 . 9 4 M i n i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 1 F i g u r e 5 . 9 5 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I k b j m a , l n r r r s a n d I l p l g p c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2 F i g u r e 5 . 9 6 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l k b j m a ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2 F i g u r e 5 . 9 7 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , I l p l g p c a n d l n r r r s ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 3 x x x i F i g u r e 5 . 1 0 0 8 1 . 1 1 : F i g u r e 5 1 0 1 8 1 . 1 1 ; . F i g u r e 5 . 1 1 ) : S t u n l 0 S K F i g u r e 5 . 1 0 3 C S t u n F T \ H F r u . . - . ) F F S t a t i c l y r e 5 . 1 0 6 S t u n re1J , ’ . , l N e w ‘ “ H a i r : [ : L ‘ u r r p ‘ . I I . ' ' 1 ' F i g u r e 5 . 9 8 S t o r t o 8 . 1 . F i g u r e 5 . 9 9 S l u r ; ( F ' F ‘ l t ; 7 \ l f I l t P \ N i D r ‘ f t p w ' . ) o . - - - - - . . . . . I “ C l \ C “ : G ( P ‘ ~ - . 1 " } S ' l e ’ l g e w e . F ‘ 1 J 8 S i 0 f \ h ‘ C l \ c - I D r " “ h l U W t ‘ . . i “ \ . \ Q l t ‘ ~ ‘ ; “ - < _ \ 1 ! . ‘ ' l u g s . ” t u t } 1 " ‘ e r ‘ 3 3 \ fi ‘ ' - ‘ ‘ F i g u r e 5 . 9 8 S t o r y d r i f t e n v e l o p e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l t b t a b , l e p s t 0 4 , l e p s t 1 0 a n d l e p s t 1 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 3 F i g u r e 5 . 9 9 S t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I t b t a b , I e p s t 0 4 , I e p s t 1 0 a n d l e p s t l 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 4 F i g u r e 5 . 1 0 0 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , I t b t a b a n d l e p s t 0 4 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 4 F i g u r e 5 . 1 0 1 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , I e p s t 1 0 a n d I e p s t 1 3 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 5 F i g u r e 5 . 1 0 2 S t o r y d r i f t e n v e l o p e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , I p v s t 0 3 a n d l p v s t 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 5 F i g u r e 5 . 1 0 3 S t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , l p v s t O 3 a n d I p v s t 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 6 F i g u r e 5 . 1 0 4 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , l n r s y l m a n d I p v s t 0 3 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 6 F i g u r e 5 . 1 0 5 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 2 / 5 0 , I p v s t 0 6 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 7 F i g u r e 5 . 1 0 6 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l 4 0 i v i r , I i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 7 F i g u r e 5 . 1 0 7 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , I 4 0 i v i r , I i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . 3 0 8 F i g u r e 5 . 1 0 8 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l l n b a r s , l l n y e r m , l l p g i l 3 a n d I n r n e w h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 9 F i g u r e 5 . 1 0 9 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l l n b a r s ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 9 F i g u r e 5 . 1 1 0 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , I l n y e r m , l l p g i l 3 a n d I n r n e w h ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . 3 1 0 F i g u r e 5 . 1 1 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I n r r r s , l n r s y l m a n d l p s d h s p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 1 x x x i i _ F — — — H H g g m m — 5 i F i g u r e 5 . 1 i * fl fl 3 O l l fi fl fl q c w m S A t 1 5 C S i r » : . H .\:' F u m e 5 1 1 6 8 k u x h w w i fl T fl m k l \ \ L ‘ l \ C - . \ { i ‘ . ' t " . g u 1 6 3 . 1 1 8 S t u r \ n w h e s i m i g s u . 1 F ‘ ~ u 4 7 1 3 ” 1 3 1 w . 1 9 8 ‘ m m ' ; H g m e 5 i l Z S L ; I I u w h l i t u r r ’ r t V [ " 1 0 1 ” , ‘ r 3 I . \ H - c . - . . I . . . - . I - . . . - i 1 p “ ; ‘ - ‘ . j ‘ \ \ ~ s . I ' I n h ‘ i l ' n u “ u w ' “ 5 § L T A L 3 1 , q - " j . ~ . w ‘ 4 ‘ F i g u r e 5 . 1 1 2 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l n r r r s ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 1 F i g u r e 5 . 1 1 3 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 1 0 / 5 0 , l n r s y l m a n d I p s d h s p ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 2 F i g u r e 5 . 1 1 4 S t o r y d r i f t e n v e l o p e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l c l g i 1 2 , l k n h s b f a n d I i v a r 0 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 2 F i g u r e 5 . 1 1 5 S t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l c l g i 1 2 , I k n h s b f a n d I i v a r 0 6 ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 F i g u r e 5 . 1 1 6 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l c l g i I Z a n d I i v a r 0 6 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 F i g u r e 5 . 1 1 7 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , I k n h s b f ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 4 F i g u r e 5 . 1 1 8 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l m h g i l 3 , I l n f r t i , l p k c s 0 5 a n d l p k c s 0 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 4 F i g u r e 5 . 1 1 9 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , I l n f r t i , l m h g i l 3 a n d l p k c s 0 5 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . 3 1 5 F i g u r e 5 . 1 2 0 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , k a c s O 8 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6 F i g u r e 5 . 1 2 1 S t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : I p s p l m a , l s j h s b f a n d l w h d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6 F i g u r e 5 . 1 2 2 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y ( I p s p l m a , l s f h b f a n d l w h d o w n ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 F i g u r e 5 . 1 2 3 M e d i a n s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8 F i g u r e 5 . 1 2 4 M a x i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8 F i g u r e 5 . 1 2 5 M i n i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8 F i g u r e A . 1 G e o m e t r y f o r p r y i n g f o r c e s a n d b e n d i n g o f T - s e c t i o n fl a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 7 F i g u r e A . 2 D S T C o n n e c t i o n f o r r o l l e d s e c t i o n s W 3 6 x 1 3 5 , W 3 3 x 1 1 8 a n d W 3 0 x 1 0 8 . . 3 5 7 x x x i i i F i g u r e A . 3 D 5 1 F i g u r e . 1 4 0 8 1 ‘ I F i g u r e A . 3 D S T C o n n e c t i o n f o r r o l l e d s e c t i o n s W 2 7 x 9 4 a n d W 2 7 x 8 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8 F i g u r e A . 4 D S T C o n n e c t i o n f o r r o l l e d s e c t i o n s W 2 7 x 9 4 a n d W 2 7 x 8 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 8 x x x i v 1 . 1 C o m p 0 8 i t i S t e e l c o n c r e t . u o r l d d u e t o t h e i r i' | u s u a l ! ) c o n s i s t o r c o l u m n s . E x a m p l c o n c r e t e ( R C 1. o r e c o m p o s i t e c o l u m n ~ satistiirig c r i t i c a l e c o n o m i c a l l y c u mi F o r . e q u i r e m e n t s . b e a m d e s i g n \: t 1 M , L H o m e ; m e M M I M e r i t resistini‘; Fr; « m . consrsts o f I1 fem .. - { l i t } . . i u m c n l F ' J ‘ x l [ m : i " g ' ‘ w l i \ e M ‘ A p l l ' . ' ‘ 9 q " ” H u r t ? . . 1 | .. \ I k ‘ n O n C H A P T E R 1 I N T R O D U T I O N 1 . 1 C o m p o s i t e S t r u c t u r e s S t e e l - c o n c r e t e c o m p o s i t e s t r u c t u r e s a r e b e c o m i n g i n c r e a s i n g l y p o p u l a r a r o u n d t h e w o r l d d u e t o t h e i r s t r u c t u r a l e f fi c i e n c y a n d c o n s t r u c t i o n e c o n o m y . C o m p o s i t e s t r u c t u r e s u s u a l l y c o n s i s t o f s t e e l m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s o r b r a c e d f r a m e s w i t h c o m p o s i t e c o l u m n s . E x a m p l e s o f c o m p o s i t e c o l u m n s i n c l u d e s t e e l s h a p e s e n c a s e d i n r e i n f o r c e d c o n c r e t e ( S R C ) , o r c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b e ( C F T ) c o l u m n s , s e e F i g u r e 1 . 1 . T h e s e c o m p o s i t e c o l u m n s h a v e a d d i t i o n a l fl e x u r a l s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h , w h i c h a s s i s t i n s a t i s f y i n g c r i t i c a l s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s ( e . g . , I B C 2 0 0 0 , B S S C 2 0 0 1 ) m o r e e c o n o m i c a l l y . F o r e x a m p l e , t h e a d d i t i o n a l fl e x u r a l s t i f f n e s s h e l p s s a t i s f y t h e i n t e r - s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s , a n d t h e a d d i t i o n a l fl e x u r a l s t r e n g t h h e l p s s a t i s f y t h e s t r o n g c o l u m n - w e a k b e a m d e s i g n r e q u i r e m e n t s m o r e e c o n o m i c a l l y . 1 . 2 C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s O n e p r o m i s i n g t y p e o f c o m p o s i t e s t r u c t u r e f o r s e i s m i c - r e s i s t a n t d e s i g n i s t h e C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e ( M R F ) . A s s h o w n i n F i g u r e 1 . 2 , t h e C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s c o n s i s t s o f t h r e e t y p e s o f c o m p o n e n t s : ( 1 ) s q u a r e C F T c o l u m n s , ( 2 ) s t e e l b e a m s , a n d ( 3 ) m o m e n t r e s i s t i n g b e a m - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n s . E a c h o f t h e s e c o m p o n e n t s h a s a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . e P t e e l r n d 1 3 R 1 3 . 1 M p o o s n u c t c o m c o n d 8 1 9 6 1 . v a n t e e p t r s v c i ’ o o n i 9 9 o f V t a 8 1 u . l h U l l O I e n d a z : . 1 1 r e 9 r 9 7 . i e u b e e n c o 5’: l l . m e n g t Z l l f l i T 1 t d l o m n d ‘ u e x c l a . t e e l 1 t b i p . a ; o n l s ' e r i n e d o n \ u i . n d c . 5 9 1 1 ? ? C F T c o l u m n S F l ' t " T i l F l ' l \ l L a n I r c \ c ; “ . m i ' i or, hermit-(i ll " " \ . I ‘ s t ‘ 1 . 3 R e l e v a n t P r i o r R e s e a r c h 1 . 3 . ] P r e v i o u s R e s e a r c h o n C F T C o l u m n s a n d C o n n e c t i o n s M o s t p r e v i o u s r e s e a r c h h a s f o c u s e d o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r a n d d e s i g n o f t h e c o m p o n e n t s o f t h e C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . S i g n i fi c a n t r e s e a r c h h a s b e e n c o n d u c t e d o n t h e b e h a v i o r , a n a l y s i s , a n d d e s i g n o f C F T c o l u m n s , f o r e x a m p l e , F u r l o n g ( 1 9 6 8 ) , T o m i i a n d S a k i n o ( 1 9 7 9 a , b ) , Z h a n g a n d S h a h r o o z ( 1 9 9 7 ) , H a j j a r e t a 1 . ( 1 9 9 6 , 1 9 9 7 , a n d 1 9 9 8 ) a m o n g o t h e r s . H a j j a r e t a l . ( 2 0 0 3 ) h a v e p r e s e n t e d a c o m p r e h e n s i v e r e v i e w o f e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n C F T c o l u m n s . M o r e r e c e n t l y , s i g n i fi c a n t r e s e a r c h h a s b e e n c o n d u c t e d o n t h e b e h a v i o r a n d d e s i g n o f h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T c o l u m n s ( V a n n a e t a l . 2 0 0 2 a , b , N a k a h a r a e t a l . 1 9 9 8 ) . T h e s e s t u d i e s w e r e m o t i v a t e d b y t h e f a c t t h a t h i g h s t r e n g t h s t e e l a n d c o n c r e t e m a t e r i a l s c a n b e u s e d e f fi c i e n t l y t o c o m p l e m e n t e a c h o t h e r i n s q u a r e C F T c o l u m n s . S i g n i fi c a n t r e s e a r c h h a s a l s o b e e n c o n d u c t e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f d i f f e r e n t m o m e n t r e s i s t i n g b e a m - t o - C F T c o l u m n c o n n e c t i o n s , f o r e x a m p l e , A l o s t a z a n d S c h n e i d e r ( 1 9 9 6 ) , R i c l e s e t a l . ( 1 9 9 7 ) , E l r e m a i l y e t a l . ( 2 0 0 0 ) , P e n g ( 2 0 0 1 ) a m o n g o t h e r s . B a s e d o n t h e s e s t u d i e s , t h e s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s h o w n i n F i g u r e 1 . 3 h a s b e e n i d e n t i fi e d a s o n e o f t h e m o s t e f fi c i e n t b e a m - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n s f o r C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( R i c l e s e t a 1 . 1 9 9 7 , P e n g 2 0 0 1 ) . T h e s e r e s e a r c h e r s h a v e d e m o n s t r a t e d t h r o u g h f u l l - s c a l e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s t h a t s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s c a n p r o v i d e a d e q u a t e c y c l i c j o i n t s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h t o d e v e l o p t h e h i g h l y d e s i r a b l e w e a k b e a m - s t r o n g c o l u m n f a i l u r e m e c h a n i s m i n C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . - — — ‘ - — fi l 1 3 . 2 I P r e v i o r l1 R e s e a r c h O F - is q u i t e l i m i t e d . n a u t i c a l m o d i n f o r c e d c o n c c l r . r F e o u t e h c u r d ) ‘ u n l . S o m e r e s e a r c h z d e i c l e s 1 1 9 9 6 1 . b e h a i i o r o f C F 1' n ‘ simplifying : s s u n t g c o m p o n e n t s “ 1 8 n t r t o b e COl‘u’lCCl i o n s or ignored the Cli‘k'k , .. A g .7 w i l l s e i s m i c F‘Cl‘i _ 1 . 3 . 2 P r e v i o u s R e s e a r c h o n C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s R e s e a r c h o n t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r o f c o m p o s i t e C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s i s q u i t e l i m i t e d . M o s t p r e v i o u s r e s e a r c h h a s f o c u s e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f s o p h i s t i c a t e d a n a l y t i c a l m o d e l s a n d d e t a i l e d a n a l y s i s o f t h e s e i s m i c b e h a v i o r a n d d e s i g n o f s t e e l o r r e i n f o r c e d c o n c r e t e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , f o r e x a m p l e , G u p t a a n d K r a w i n k l e r ( 2 0 0 0 ) , F o u t c h a n d Y u n ( 2 0 0 2 ) , G a r l o c k e t a 1 . ( 2 0 0 0 ) , a n d B r o w n i n g e t a 1 . ( 2 0 0 1 ) a m o n g o t h e r s . S o m e r e s e a r c h e r s , f o r e x a m p l e , H a j j a r e t a l . ( 1 9 9 8 a , b ) , E l r e m a i l y ( 2 0 0 0 ) , a n d Z h a n g a n d R i c l e s ( 1 9 9 6 ) , h a v e c o n d u c t e d l i m i t e d a n a l y t i c a l s t u d i e s t o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . M o s t o f t h e s e s t u d i e s i n v o l v e d s e v e r a l s i m p l i f y i n g a s s u m p t i o n s , b e c a u s e k n o w l e d g e o f t h e b e h a v i o r o f t h e i n d i v i d u a l c o m p o n e n t s w a s n o t f u l l y d e v e l o p e d . F o r e x a m p l e , s o m e o f t h e s e s t u d i e s a s s u m e d t h e c o n n e c t i o n s t o b e r i g i d , o r t h e C F T c o l u m n s t o b e e q u i v a l e n t r e i n f o r c e d c o n c r e t e s e c t i o n s , o r i g n o r e d t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T s t e e l t u b e s a n d t h e s t e e l b e a m s o n t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e f r a m e . A s a r e s u l t , t h e c o n c l u s i o n s f r o m t h e s e s t u d i e s a r e l i m i t e d i n s c o p e a n d a p p l i c a b i l i t y . C u r r e n t l y , t h e r e a r e s e v e r a l o n g o i n g r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f c o m p o s i t e s t r u c t u r e s w i t h C F T c o l u m n s . F o r e x a m p l e , r e s e a r c h e r s a t L e h i g h U n i v e r s i t y a r e c o n d u c t i n g l a r g e - s c a l e t e s t s t o e x p e r i m e n t a l l y i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s a n d b r a c e d f r a m e s . T h i s s t u d y i s m o s t l y l i m i t e d t o f r a m e s w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T c o l u m n s ( s t e e l y i e l d s t r e s s 0 , , S 4 6 k s i , a n d c o n c r e t e s t r e n g t h f ’ c S 8 k s i ) . R e s e a r c h e r s a t t h e U n i v e r s i t y o f M i n n e s o t a a r e c o n d u c t i n g a n a l y t i c a l r e s e a r c h t o d e v e l o p p e r f o r m a n c e - b a s e d s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s f o r s t r u c t u r e s w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h C F T c o l u m n s . R e s e a r c h e r s a t t h e U n i v e r s i t y o f W a s h i n g t o n a r e c o n d u c t i n g i f a n } . h a \ e b e e t S t r e n g t h s q u a r e C (11 H i g h s t r e n g t h a t ' a i i ' a l ‘ l e a r o u i 13! T h e S e h i g h s t r i n C F T c o i u m : '31 R e c e n t r e s e u r c l e a r n s i G r e e n l e h a x i o r . l a n a l j t i c a l r e s e u ; s t r e n g t h c i r c u l a r . L ‘ u s ” T , \ “ C M ” S C a n ; n _ _ ‘ & 1 ~ a n a l y t i c a l r e s e a r c h t o i n v e s t i g a t e t h e b e h a v i o r o f b r a c e d f r a m e s w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c i r c u l a r C F T c o l u m n s . A l l t h e s e s t u d i e s a r e o n g o i n g a n d v e r y p r e l i m i n a r y r e s u l t s , i f a n y , h a v e b e e n r e p o r t e d b y t h e s e r e s e a r c h e r s ( e . g . F a h n e s t o c k e t a 1 . 2 0 0 4 ) . 1 . 4 H i g h S t r e n g t h C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s R e s e a r c h a n d c o n s t r u c t i o n i n t e r e s t i s e x p a n d i n g t o m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T c o l u m n s . T h i s g r o w t h i n i n t e r e s t i s b a s e d o n t h e f o l l o w i n g r e a s o n s : ( 1 ) H i g h s t r e n g t h s t e e l a n d c o n c r e t e m a t e r i a l s a r e b e c o m i n g m o r e e c o n o m i c a l a n d r e a d i l y a v a i l a b l e a r o u n d t h e w o r l d . ( 2 ) T h e s e h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s c a n b e c o m b i n e d t o c o m p l e m e n t e a c h o t h e r e f f e c t i v e l y i n C F T c o l u m n s ( V a r m a e t a l . 2 0 0 2 b ) , a n d ( 3 ) R e c e n t r e s e a r c h o n h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T c o l u m n s ( V a r m a e t a l . 2 0 0 2 a ) a n d s t e e l b e a m s ( G r e e n 2 0 0 0 ) h a v e e s t a b l i s h e d d e t a i l e d k n o w l e d g e r e g a r d i n g t h e i r c y c l i c b e h a v i o r . I n s p i t e o f v a r i o u s o n g o i n g p r o j e c t s , c u r r e n t l y t h e r e i s a c o m p l e t e l a c k o f r e s e a r c h o n t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r a n d d e s i g n o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h h i g h s t r e n g t h C F T c o l u m n s ( a ; Z 5 0 k s i , a n d f ’ c 2 1 0 k s i ) . D u e t o t h i s l a c k o f r e s e a r c h , c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s ( e . g . I B C 2 0 0 0 , B S S C 2 0 0 1 ) r e s t r i c t t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s i n c o m p o s i t e C F T s t r u c t u r e s . T h i s r e s e a r c h p r o j e c t a i m s t o d e v e l o p k n o w l e d g e t h a t w i l l h e l p t o o v e r c o m e t h e s e r e s t r i c t i o n s a n d l i m i t a t i o n s . e g o a l o t i g n o r s e o a n d 1 . 1 1 l d T i e h T b m c l f a ‘ n r e g . - i ' . o L p i n e r e s e d k e l x i u c - 1 T o i n t e s t i n e 1 ‘ 1 ‘ Q - u t i l t ‘ r e ; . - “ .. h R 5 d r “ W ~ S E - ? " 1 . 5 R e s e a r c h 1 . 5 . 1 R e s e a r 1 . 5 R e s e a r c h O b j e c t i v e s , S i g n i f i c a n c e a n d S c o p e 1 . 5 . 1 R e s e a r c h G o a l a n d R e s e a r c h O b j e c t i v e s T h e g o a l o f t h i s r e s e a r c h i s t o a d v a n c e k n o w l e d g e o f t h e s e i s m i c b e h a v i o r , a n a l y s i s a n d d e s i g n o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T c o l u m n s . T h e r e s e a r c h o b j e c t i v e s a r e : ( 1 ) T o d e v e l o p a n a n a l y t i c a l m o d e l f o r i n v e s t i g a t i n g t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g a n d d e g r a d a t i o n o n t h e c y c l i c b e h a v i o r o f s t r u c t u r a l m e m b e r s a n d f r a m e s . ( 2 ) T o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( M R F S ) w i t h h i g h - s t r e n g t h s q u a r e c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b e ( C F T ) c o l u m n s , w h i c h a r e m o r e s u s c e p t i b l e t o i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g a n d d e g r a d a t i o n e f f e c t s . ( 3 ) T o e v a l u a t e c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s f o r C F T M R F S , w h i c h i n c l u d e l i m i t s o n t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . 1 . 5 . 2 R e s e a r c h S i g n i fi c a n c e T h e c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s ( e . g . I B C 2 0 0 0 , B S S C 2 0 0 1 ) r e s t r i c t t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s ( 0 ; . S 5 0 k s i , f ’ c _ < _ 1 0 k s i ) f o r C F T s t r u c t u r e s d u e t o t h e l a c k o f a d e q u a t e r e s e a r c h o n t h e i r s e i s m i c b e h a v i o r a n d d e s i g n . R e c e n t r e s e a r c h h a s b e g u n a d d r e s s i n g s o m e o f t h e s e c o n c e r n s , b u t h a s m o s t l y f o c u s e d o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r a n d d e s i g n o f c o m p o n e n t s , f o r e x a m p l e , N a k a h a r a e t a l . ( 1 9 9 8 ) , V a r m a e t a 1 . ( 2 0 0 2 a , b ) , a n d P e n g ( 2 0 0 1 ) . T h e r e i s s t i l l a n e e d f o r d e t a i l e d r e s e a r c h o f t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r a n d d e s i g n o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h h i g h s t r e n g t h C F T c o l u m n s , w h i c h i s b e i n g a d d r e s s e d b y t h i s r e s e a r c h p r o j e c t . t h e s e s t u d i e s \ x i l i n s o t h i g h s t r e n g t h r e c o m m e n d a t i o n c o m p o n e n t s o f h i . b u c k l i n g q a i T h ‘ e C o u m i n S c l s ‘ m F U S h - m C f - T h i s r e s e u r t a n a l } s i s . a n d d c l o c a l m a t e r i a l L t “ C F T s t e e l t u b e . . o t ‘ h i g h s t r e n g t h < T h i s r e s e a r c h p r o j e c t w i l l d e v e l o p k n o w l e d g e r e g a r d i n g t h e s e i s m i c b e h a v i o r , a n a l y s i s , a n d d e s i g n o f h i g h s t r e n g t h C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e i n fl u e n c e o f l o c a l m a t e r i a l a n d g e o m e t r i c p a r a m e t e r s , s u c h a s t h e b / t r a t i o a n d t h e y i e l d s t r e s s o f t h e C F T s t e e l t u b e , a n d t h e y i e l d s t r e s s o f t h e s t e e l b e a m s o n t h e o v e r a l l s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f h i g h s t r e n g t h C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i l l a l s o b e e x a m i n e d . T h e r e s u l t s f r o m t h e s e s t u d i e s w i l l b e u s e d t o d e v e l o p r e c o m m e n d a t i o n s f o r r e l a x i n g t h e l i m i t s o n t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s f o r C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . A d d i t i o n a l l y , r a t i o n a l r e c o m m e n d a t i o n s w i l l b e m a d e f o r l i m i t s o n t h e l o c a l g e o m e t r i c p a r a m e t e r s o f t h e c o m p o n e n t s o f h i g h s t r e n g t h C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . 1 . 5 . 3 R e s e a r c h S c o p e ( 1 ) T h e a n a l y t i c a l m o d e l i s a fi b e r e l e m e n t c a p a b l e o f m o d e l i n g i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g e f f e c t s t h r o u g h t h e u s e o f s p e c i a l l y d e v e l o p e d fi b e r a — e c u r v e s . ( 2 ) T h e fi b e r e l e m e n t i s u s e d t o m o d e l C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s , w h i l e a c c o u n t i n g f o r t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g a n d d e g r a d a t i o n . ( 3 ) T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S i s i n v e s t i g a t e d b y c o n d u c t i n g n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s u s i n g D R A I N - 2 D X . 1 . 6 D i s s e r t a t i o n O u t l i n e T h e r e m a i n i n g c h a p t e r s o f t h i s d i s s e r t a t i o n ( C h a p t e r s 2 t h r o u g h 6 ) a r e o r g a n i z e d a s f o l l o w s : - C h a p t e r 2 p r e s e n t s t h e r e l e v a n t e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l i n v e s t i g a t i o n s c o n d u c t e d b y o t h e r r e s e a r c h e r s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f c o m p o n e n t s o f c o m p o s i t e C F T l h e d € \ ' c l t \ p c d m 1 " ! c u s s e s . a . Q o t t h e 6 m o m e n t r e s i s t i t s e i s m i c h e h a x i t . - C h a p t e r f o r t h e c o m p o n e : t h e S p i l l - F C C m o : c o n t e x t o f t h e n o ; l - . 1 8 F s u b - a s s e m h . ’ C h a p n r 4 i l ‘ . - - - “ > 1 " H o l l i e s h ( H u n t e r s S i r — : 1 3 , ” ‘ 1 " : i i ' l i g a l i d 5 H 0 ' ' O p h i ? E l l “ . l 0 : 0 1 ‘ ( . [ - . l \ t i p - i . ~ “ ~ t h I " . k n d w t t r H o i - . . “ ( ‘ r ’ l g r 6 ‘ F 5 : 5 5 ? 1 4 ' ! I l i l ' r t ‘ . . ‘ E F F K ' n i “ : 3 1 X , ~ W ‘ s . t ‘ h ‘ r " ( I . ‘ \ . I . ‘ t ‘ I r - ‘ l \ . . , l ‘ ‘ 7 ‘ " 1 “ . g F ' s w fi ‘ - . _ : . m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . C h a p t e r 2 a l s o p r e s e n t s s o m e o f t h e r e l e v a n t r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f s t e e l o r r e i n f o r c e d c o n c r e t e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . . C h a p t e r 3 p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n t a n d v a l i d a t i o n o f d e t a i l e d a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e c o m p o n e n t s o f C F T M R F S , n a m e l y , t h e C F T b e a m - c o l u m n s , t h e s t e e l b e a m s , a n d t h e s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s , r e s p e c t i v e l y . T h e s e m o d e l s w e r e d e v e l o p e d w i t h i n t h e c o n t e x t o f t h e n o n l i n e a r s t r u c t u r a l a n a l y s i s p r o g r a m D R A I N - 2 D X ( P r a k a s h e t a l . 1 9 9 3 ) . T h e d e v e l o p e d m o d e l s w e r e f u r t h e r v a l i d a t e d b y s i m u l a t i n g t h e c y c l i c b e h a v i o r o f a C F T M R F s u b - a s s e m b l y t h a t w a s t e s t e d b y P e n g ( 2 0 0 0 ) . . C h a p t e r 4 p r e s e n t s t h e s e i s m i c d e s i g n o f a l o w - r i s e ( 6 s t o r y ) a n d a m e d i u m - r i s e ( 1 2 - s t o r y ) o f f i c e b u i l d i n g w i t h h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T - M R F S i s a l s o p r e s e n t e d i n C h a p t e r 4 . T h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f t h e m e m b e r s e c t i o n c o m p o n e n t s o n t h e o v e r a l l s e i s m i c r e s p o n s e o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i s a l s o e x a m i n e d i n C h a p t e r 4 . . C h a p t e r 5 p r e s e n t s n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f t h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s . T o i n v e s t i g a t e t h e i n e l a s t i c d y n a m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S . T h e e f f e c t s o f d y n a m i c h i g h e r m o d e s a n d t h e P — A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e a l s o p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . . C h a p t e r 6 p r e s e n t s t h e s u m m a r y a n d c o n c l u s i o n s o f t h e a n a l y t i c a l r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f l o w - r i s e a n d m e d i u m - r i s e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T s , i n c l u d i n g t h e v a l i d i t y o f t h e c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s a n d r e c o m m e n d a t i o n s f o r s e i s m i c d e s i g n a n d a n a l y s i s . F u t u r e w o r k r e c o m m e n d a t i o n s a r e a l s o p r e s e n t e d i n C h a p t e r 6 . ( a t S t r i e n c a s c g » V W b 2 7 2 , V o 4 c 4 r , x u I 6 t 1 2 f 7 s t u o m r 6 - s t u h . C , . U . W T — T 7 . 1 3 1 " . a _ . . . ‘ 6 L 1 1 I O ‘ _ — / \ / ~ # . . q ' M — L , . ‘ 1 , 6 P o F p / C ‘ — " — 2 — . g " — I H _ . ‘ 2 ’ 1 2 W E E W 2 ‘ - ‘ F [ ” 8 I S * - l i i © / — 3 i © 8 . o © 3 C _ ) O \ t x _ © | © — . — " _ n / _ c . e © © _ ' S 1 % — l _ " ‘ f i I “ “ N H } " _ _ - — B 1 ‘ l B » r i " g i _ ( a ) S t r u c t u r a l s t e e l s h a p e e n c a s e d i n r e i n f o r c e d c o n c r e t e A _ C F T C o l u m n — i W 2 4 x " 6 3 2 " l d fi l l e d t u b e ( C F T ) F i g u r e 1 . 1 C o l u m n s u s e d i n c o m p o s i t e c o n s t r u c t i o n ' _ , l t » 1 l l b l ( b ) C i r c u l a r C o n c r e t e ( c ) R e c t a n g u l a r c o n c r e t e fi l l e d t u b e ( C F T ) C F T C o l u m n s _ S t e e l B e a m s 1 ] B e a r n - t o - C o l u m n C o n n e c t i o n F i g u r e 1 . 2 C F T M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e _ ‘ g I g u a n a . A 4 9 0 _ _ _ . _ A _ _ . t e n s i o n b o l t ( t y p . ) ' % B I © C O ) © © ; 1 £ 3 5 " 2 3 E H 0 1 8 © fi fi © \ \ ' 2 4 x 1 ' 6 S e c t i o n A - A F i g u r e 1 . 3 S p l i t - T e e M o m e n t C o n n e c t i o n H a i i a r e t a 1 , ( 3 1 » r e s e a r c h o n C F ; l d u p l i c a t e d h e r e . '1 C h a p t e r s 4 a n d 5 1 S C E l l t t n l l [ ‘ 1 i C H A P T F j S i g n i f i c a n t c b e h a v i o r . a n a l y n a m e l y . t h e C H d e l fi l o p c d a n “ F ~ . L “ 2 & 1 : l e R ‘ E ‘ : ; I ‘ A P ~ \ H . \ L } £ r 5 a r ' . \ C H A P T E R 2 - P R I O R R E S E A R C H A N D B A C K G R O U N D S i g n i fi c a n t e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l r e s e a r c h h a s b e e n c o n d u c t e d o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r , a n a l y s i s , a n d d e s i g n o f t h e c o m p o n e n t s o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , n a m e l y , t h e C F T b e a m - c o l u m n s , s p l i t - T e e m o m e n t r e s i s t i n g c o n n e c t i o n s , a n d s t e e l b e a m s . H a j j a r e t a 1 . ( 2 0 0 3 ) h a v e d e v e l o p e d a n e x c e l l e n t d a t a b a s e s u m m a r i z i n g t h e e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n C F T c o l u m n s , b e a m - c o l u m n s , a n d c o n n e c t i o n s . H e n c e , t h i s w o r k i s n o t d u p l i c a t e d h e r e . T h i s C h a p t e r s u m m a r i z e s p r i o r r e s e a r c h a n d b a c k g r o u n d t h a t a r e d i r e c t l y r e l e v a n t t o t h e a n a l y t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d a n d v a l i d a t e d i n C h a p t e r 3 , a n d u s e d i n C h a p t e r s 4 a n d 5 f o r i n v e s t i g a t i n g t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T f r a m e s . 0 S e c t i o n 2 . 1 p r e s e n t s t h e d e t a i l s o f a fi b e r - b a s e d b e a m - c o l u m n e l e m e n t t h a t h a s b e e n d e v e l o p e d a n d i m p l e m e n t e d i n t h e n o n l i n e a r s t r u c t u r a l a n a l y s i s p r o g r a m D R A I N - 2 D X . R e c e n t m o d i fi c a t i o n s t o t h e o r i g i n a l fi b e r e l e m e n t a r e a l s o p r e s e n t e d . T h i s m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t i s u s e d l a t e r i n C h a p t e r s 3 , 4 , a n d 5 t o m o d e l C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s . H e n c e , i t s d e t a i l s a r e p r e s e n t e d fi r s t i n S e c t i o n 2 . 1 . 0 S e c t i o n 2 . 2 p r e s e n t s t h e fi b e r - b a s e d a n a l y t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d f o r C F T b e a m - c o l u m n s b y r e s e a r c h e r s i n U S . a n d J a p a n a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n C o o p e r a t i v e E a r t h q u a k e R e s e a r c h P r o g r a m . T h e m o d e l i n g a p p r o a c h e s d e v e l o p e d b y t h e s e r e s e a r c h e r s a r e r e l e v a n t a n d a d O p t e d i n t h e c u r r e n t w o r k a s p r e s e n t e d i n S e c t i o n 3 . 1 . 0 S e c t i o n 2 . 3 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s f o r C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , a n d t h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h d e v e l o p e d f o r m o d e l i n g t h e b e h a v i o r o f b o l t e d s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s f o r s t e e l M R F S . T h e e x p e r i m e n t a l d a t a w i l l b e u s e d t o v a l i d a t e t h e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r s p l i t — T e e m o m e n t ‘ ' 1 1 3 * (‘i connectitlll Section b e h a t ior p r e s e n t e d ir. d e t ' c l O P C d li‘ II S e c t i o n 3 . 5 steel M R F S .1 \ a n d a d a p t i t ' e u s e d in C h a n ' s 1‘! S e c t i o n 3 . 6 seismic h e h a t it to w h o u a l c Steel project a n importance o f i prior r e s e a r c h . locusing o n the ' c o n n e c t i o n s i n S e c t i o n 3 . 2 l a t e r . 0 S e c t i o n 2 . 4 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l r e s e a r c h o f t h e b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h s t e e l b e a m s s u b j e c t e d t o c y c l i c l o a d i n g . T h e r e s u l t s p r e s e n t e d i n t h i s s e c t i o n a r e u s e d l a t e r i n S e c t i o n 3 . 3 t o v a l i d a t e t h e a n a l y t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d f o r s t e e l b e a m s . 0 S e c t i o n 2 . 5 p r e s e n t s r e l e v a n t r e s e a r c h f o c u s i n g o n t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f s t e e l M R F S w i t h p o s t - t e n s i o n e d c o n n e c t i o n s . T h i s s e c t i o n a l s o s u m m a r i z e s F E M A a n d a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p r o c e d u r e s f o r p u s h o v e r a n a l y s i s . T h e s e p r o c e d u r e s a r e 6 u s e d i n C h a p t e r 4 t o i n v e s t i g a t e t h e p u s h o v e r b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . 0 S e c t i o n 2 . 6 p r e s e n t s r e l e v a n t b a c k g r o u n d a n d a n a l y t i c a l r e s e a r c h f o c u s i n g o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r ( r e s u l t s o f n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s ) o f s t e e l M R F S s u b j e c t e d t o e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s . T h e g r o u n d m o t i o n h i s t o r i e s d e v e l o p e d f o r t h e S A C s t e e l p r o j e c t a n d t h e m e t h o d s f o r s c a l i n g t h e m t o t a r g e t s p e c t r a a r e s u m m a r i z e d . T h e i m p o r t a n c e o f i n c l u d i n g P - A a n d h i g h e r m o d e e f f e c t s a r e d i s c u s s e d w i t h c o n t e x t t o p r i o r r e s e a r c h . T h e m a t e r i a l p r e s e n t e d i n t h i s s e c t i o n i s u s e d l a t e r i n C h a p t e r 5 f o c u s i n g o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . 2 . 1 F I B E R E L E M E N T I N D R A I N - 2 D X D R A I N - Z D X ( P r a k a s h e t a 1 . 1 9 9 3 ) i s a n o n l i n e a r s t r u c t u r a l a n a l y s i s p r o g r a m t h a t c a n b e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e n o n l i n e a r s t a t i c o r d y n a m i c b e h a v i o r o f 2 D s t r u c t u r a l f r a m e s . A ‘ fi b e r - b a s e d b e a m - c o l u m n ’ e l e m e n t ( fi b e r e l e m e n t ) w a s d e v e l o p e d a n d i m p l e m e n t e d i n D R A I N - Z D X b y P r a k a s h e t a 1 . ( 1 9 9 3 ) . T h i s fi b e r e l e m e n t i s a d i s t r i b u t e d - p l a s t i c i t y b a s e d f i n i t e e l e m e n t w i t h a fl e x i b i l i t y - b a s e d f o r m u l a t i o n . T h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n i s 1 0 d i s c u s S c ’ d l “ p i m c S C C l l U F l b e n d i n g : 1 3 1 C S i " S s h e a r d e f o m t o u n i a t i a A s c h l e m a t S i l 0 \ \ T 1 i n t h i s a t i i i s t r e i s ~ c F i 3 e l e m e n t l e n g t h i s d e f i n e d i n d e p e n d - the m i d ~ l e n g t h a n d e a c h f i b e r o 1 h . o n s h i p . T h e s t r a i n - l e n d i n g m i . 0 ‘ 6 h e h a t i o r o w ” { t h S c u r i O f m c C l e m i e j r l s “ ‘ L : ‘ . 1 5 3 1 ' i n ‘ 5 h t ‘ 3 ‘ ! q \ ‘ i g _ h \ d i s c u s s e d i n d e t a i l i n K u r a r n a e t a l . ( 1 9 9 6 ) . I t i n v o l v e s t h e f o l l o w i n g a s s u m p t i o n s : ( 1 ) p l a n e s e c t i o n s r e m a i n p l a n e a n d p e r p e n d i c u l a r t o t h e c e n t r o i d a l a x i s b e f o r e a n d a f t e r b e n d i n g ; ( 2 ) s l i p d o e s n o t o c c u r b e t w e e n t h e m a t e r i a l s i n t h e c r o s s - s e c t i o n ; ( 3 ) i n e l a s t i c s h e a r d e f o r m a t i o n s a r e n e g l i g i b l e ; a n d ( 4 ) t h e m a t e r i a l s i n t h e c r o s s - s e c t i o n a r e s u b j e c t e d t o u n i a x i a l s t r e s s - s t r a i n s t a t e s . A s c h e m a t i c d e s c r i p t i o n o f t h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t i s s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 . A s s h o w n i n t h i s F i g u r e , t h e l e n g t h o f t h e fi b e r e l e m e n t i s d e fi n e d b y t w o e n d - n o d e s . T h e e l e m e n t l e n g t h i s d i v i d e d i n t o s e v e r a l s e g m e n t s , w h e r e t h e l e n g t h o f e a c h s e g m e n t c a n b e d e fi n e d i n d e p e n d e n t l y . T h e b e h a v i o r o f e a c h s e g m e n t i s r e p r e s e n t e d b y a s l i c e l o c a t e d a t t h e m i d - l e n g t h o f t h e s e g m e n t . A t e a c h s l i c e , t h e c r o s s - s e c t i o n i s d i s c r e t i z e d i n t o fi b e r s a n d e a c h fi b e r h a s a n a s s o c i a t e d a r e a , d i s t a n c e f r o m t h e c e n t r o i d , a n d u n i a x i a l a — e r e l a t i o n s h i p . T h e s l i c e f o r c e — d e f o r m a t i o n b e h a v i o r , i . e . , t h e s e c t i o n a x i a l f o r c e - a x i a l s t r a i n - b e n d i n g m o m e n t - c u r v a t u r e ( P - e — M - g fi ) b e h a v i o r , i s o b t a i n e d b y i n t e g r a t i n g t h e fi b e r a — e b e h a v i o r o v e r t h e c r o s s - s e c t i o n . T h e s l i c e fl e x i b i l i t i e s a r e a s s u m e d c o n s t a n t o v e r t h e l e n g t h o f t h e s e g m e n t , a n d t h e s l i c e f o r c e - d e f o r m a t i o n r e s p o n s e s a r e i n t e g r a t e d a l o n g t h e l e n g t h o f t h e e l e m e n t t o o b t a i n i t s f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e . T h e n u m b e r a n d d i s t r i b u t i o n o f s e g m e n t s a l o n g t h e l e n g t h c a n h a v e a n i n fl u e n c e o n t h e p r e - p e a k i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e fi b e r e l e m e n t . H o w e v e r , i n t h e p o s t - p e a k r a n g e o f r e s p o n s e , t h e i n e l a s t i c d e f o r m a t i o n s ( f a i l u r e ) c o n c e n t r a t e i n t h e s e g m e n t s u b j e c t e d t o t h e l a r g e s t i n t e r n a l f o r c e s , w h i l e t h e r e m a i n i n g s e g m e n t s u n l o a d e l a s t i c a l l y . A s a r e s u l t , t h e p o s t - p e a k i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e fi b e r e l e m e n t i s g o v e r n e d b y t h e l e n g t h a n d t h e f o r c e - d e f o r r n a t i o n b e h a v i o r o f t h e f a i l u r e s e g m e n t . T h e f o r c e - d e f o r m a t i o n b e h a v i o r o f t h e f a i l u r e s e g m e n t i s g o v e r n e d b y t h e fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e c r o s s - s e c t i o n , a n d t h e fi b e r 1 1 a — a r e l a t i o n s l i is d s i e s g g t o t e m e d 1“ r i b u t i o n 0 1 ‘ m e n t : a n d i n 2 . 1 . 1 F i b e r l h e m a m e m h e r h e n d t h e f i b l i i x l o i h e n a r a g o ~ H r c ~ C 1 e n e r i c f i b e r C ‘ 8 ‘ o n e t i h e r i l k l k ‘ l u V i m o f abilit} to m o d e l 0 — 8 r e l a t i o n s h i p s . T h u s , t h e b e h a v i o r a n d c o n s e q u e n t l y t h e a C C u r a c y o f t h e fi b e r e l e m e n t i s g o v e r n e d b y t h r e e i n p u t p a r a m e t e r s s p e c i fi e d b y t h e u s e r : ( a ) t h e n u m b e r a n d d i s t r i b u t i o n o f s e g m e n t s ; ( b ) t h e fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e s l i c e c r o s s - s e c t i o n i n e a c h s e g m e n t ; a n d ( c ) t h e fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p s . 2 . 1 . ] F i b e r a — a R e l a t i o n s h i p s T h e m a i n l i m i t a t i o n o f t h e D R A I N - Z D X fi b e r e l e m e n t i s t h a t t h e c o m p l e x i t i e s o f m e m b e r b e h a v i o r a r e m o d e l e d i m p l i c i t l y b y t h e fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e c r o s s - s e c t i o n a n d t h e fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p s . P r a k a s h e t a l . ( 1 9 9 3 ) d e v e l o p e d a n d i m p l e m e n t e d t w o g e n e r i c fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p s f o r t h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t . T h e s e a r e t h e ‘ C ’ a n d ‘ 8 ’ t y p e fi b e r ( 7 — 5 r e l a t i o n s h i p s . T h e ‘ C ’ t y p e ( 7 - 8 r e l a t i o n s h i p w a s d e v e l o p e d t o m o d e l t h e b e h a v i o r o f c o n c r e t e . I t w a s f u r t h e r e n h a n c e d b y K u r a m a e t a l . ( 1 9 9 6 ) t o i n c l u d e t h e a b i l i t y t o m o d e l t h e s t i f f n e s s c h a n g e s i n c o n c r e t e u n d e r c y c l i c l o a d i n g . T h e m o d i fi e d ‘ C ’ t y p e 0 — 8 r e l a t i o n s h i p i s s h o w n i n F i g u r e 2 . 2 , a n d e x p l a i n e d i n m o r e d e t a i l l a t e r . T h e ‘ 8 ’ t y p e a — e r e l a t i o n s h i p w a s d e v e l o p e d t o m o d e l t h e b e h a v i o r o f s t e e l . T h e o r i g i n a l ‘ 8 ’ t y p e 0 - 6 r e l a t i o n s h i p ( P r a k a s h e t a 1 . 1 9 9 3 ) w a s s y m m e t r i c i n t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n . H e n c e , i t c o u l d n o t m o d e l c o m p r e s s i o n s o f t e n i n g o r l o c a l b u c k l i g n g e f f e c t s . C o r d e r o e t a l . ( 2 0 0 2 ) e n h a n c e d t h e ‘ 8 ’ t y p e ( 7 — 5 r e l a t i o n s h i p t o m o d e l c y c l i c l o c a l b u c k l i n g e f f e c t s b a s e d o n t h e r e c o m m e n d a t i o n s o f V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 ) . T h e s e r e c o m m e n d a t i o n s w e r e b a s e d o n t h e c y c l i c b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s a s p r e s e n t e d l a t e r . T h e m o n o t o n i c b e h a v i o r o f t h e m o d i fi e d ‘ 8 ’ t y p e ( 7 — 5 r e l a t i o n s h i p i s s h o w n i n F i g u r e 2 . 3 , a n d i t s c y c l i c b e h a v i o r i s s h o w n i n F i g u r e s 2 . 4 a n d 2 . 5 . T h e s e a r e e x p l a i n e d i n m o r e d e t a i l b e l o w . 1 2 — 1 — — 7 l T h e fi b e r ( S 6 6 F i g u r e s 2 c o n s i s t o f t h h ‘ fi ' 0 . 5 b e h a t i o r 131 c } c l i c l o a d i n g . \\ b e h a v i o r . l h e m o n o t o n a s s i g n e d a n d t h e t g r e } d o t s i n F i g u t e n s i o n . l l o x t e x e r t h e F R Y . l h e s e li . W e « i f . } U P t o ‘ t i t e - T h e fi b e r ( 7 - 8 r e l a t i o n s h i p s a r e m u l t i l i n e a r , i . e . , c o m p o s e d o f s t r a i g h t l i n e s e g m e n t s , ( s e e F i g u r e s 2 . 2 — 2 . 5 ) b e c a u s e D R A I N - 2 D X u s e s a n e v e n t - t o - e v e n t s o l u t i o n s t r a t e g y b a s e d o n m u l t i l i n e a r e l e m e n t b e h a v i o r . B o t h t h e ‘ C ’ a n d ‘ 8 ’ t y p e fi b e r ( 7 - 8 r e l a t i o n s h i p s c o n s i s t o f t h r e e p a r t s : ( 1 ) t h e m o n o t o n i c 0 — 8 b e h a v i o r i n c o m p r e s s i o n , ( 2 ) t h e m o n o t o n i c ( 7 — 8 b e h a v i o r i n t e n s i o n , a n d ( 3 ) t h e h y s t e r e s i s r u l e s g o v e r n i n g t h e ( 7 - 8 b e h a v i o r u n d e r c y c l i c l o a d i n g , w h e r e t h e m o n o t o n i c a — e c u r v e s s e r v e a s t h e e n v e l o p e s o f t h e c y c l i c o — e b e h a v i o r . T h e m o n o t o n i c c r — e c u r v e s a r e s p e c i fi e d b y t h e u s e r . T h e h y s t e r e s i s r u l e s a r e p r e - a s s i g n e d a n d t h e u s e r h a s l i t t l e c o n t r o l o v e r t h e m . T h e u s e r s p e c i fi e s p a i r s o f ( 7 — 6 p o i n t s ( g r e y d o t s i n F i g u r e s 2 . 2 a n d 2 . 3 ) t o d e fi n e t h e m o n o t o n i c ( 7 - 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n a n d t e n s i o n . H o w e v e r , t h e r e a r e s o m e l i m i t a t i o n s o n t h e m o n o t o n i c ( 7 - 8 c u r v e s s p e c i fi e d b y t h e u s e r . T h e s e l i m i t a t i o n s a r e a s f o l l o w s : ( 1 ) f o r t h e ‘ C ’ t y p e a — e c u r v e , t h e u s e r c a n s p e c i f y u p t o fi v e ( 7 - 8 p o i n t s i n c o m p r e s s i o n a n d u p t o t w o ( 7 — 8 p o i n t s i n t e n s i o n , ( 2 ) f o r t h e ‘ 8 ’ t y p e a — e c u r v e , t h e u s e r m u s t s p e c i f y t h r e e ( 7 — 8 p o i n t s i n c o m p r e s s i o n a n d t w o 0 — 8 p o i n t s i n t e n s i o n , ( 3 ) t h e t a n g e n t m o d u l u s o f t h e m o n o t o n i c a — e c u r v e s m u s t b e d e c r e a s i n g , a n d ( 4 ) a t s t r a i n s b e y o n d t h e l a s t i n p u t 0 — 5 p o i n t , t h e s t r e s s i s a s s u m e d t o r e m a i n c o n s t a n t f o r b o t h ‘ C ’ a n d ‘ 8 ’ t y p e a — e c u r v e s . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 2 , t h e ‘ C ’ t y p e fi b e r ( 7 — 5 r e l a t i o n s h i p c a n m o d e l a s y m m e t r i c b e h a v i o r i n c o m p r e s s i o n a n d t e n s i o n , p o s t - p e a k s o f t e n i n g i n c o m p r e s s i o n , y i e l d i n g a n d s t r a i n h a r d e n i n g o r s t r a i n s o f t e n i n g i n t e n s i o n . A d d i t i o n a l l y , t h e ‘ C ’ t y p e ( 7 — 8 r e l a t i o n s h i p c a n m o d e l t e n s i o n c r a c k o p e n i n g - a n d - c l o s i n g b e h a v i o r a n d s t i f f n e s s c h a n g e s u n d e r c y c l i c l o a d i n g , w h i c h a r e c o n t r o l l e d b y t h e u s e r - s p e c i fi e d p a r a m e t e r , 6 . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 2 , 1 3 u i a fi l c t o a n s m S r p h e i n g . s z w e t n s n i d t o s a fl s i n u e g c q n A o c k i b o n i r : i “ : p o h n } i l r 3 b n - i : e l a t i o n s a n d 1 m i l e s l h o a c a l r d e . b 1 u e a f f o t r e e c k l i r n i n g i n bucrling o n l l o o e o g t . e n t h e . ; ; h : l s 2 . 5503111 in F i g u r e lg, L i l l m d t C a n d l l l C F C negngzhle local h u e c Iil‘er e l e m e T h . ‘ I l “ l 0 ‘ m t d e l Slc‘c‘l 6 e q u a l t o z e r o c o r r e s p o n d s t o n o s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n , a n d , 6 e q u a l t o o n e c o r r e s p o n d s t o s i g n i fi c a n t s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 3 , t h e ‘ S ’ t y p e a — e r e l a t i o n s h i p c a n m o d e l a s y m m e t r i c b e h a v i o r i n c o m p r e s s i o n a n d t e n s i o n , y i e l d i n g a n d p o s t - p e a k s o f t e n i n g i n c o m p r e s s i o n a f t e r l o c a l b u c k l i n g , a n d y i e l d i n g a n d s t r a i n h a r d e n i n g i n t e n s i o n . U n d e r c y c l i c l o a d i n g , t h e ‘ 8 ’ t y p e 0 — 8 r e l a t i o n s h i p c a n m o d e l t w o d i f f e r e n t h y s t e r e t i c b e h a v i o r s : ( 1 ) b e f o r e l o c a l b u c k l i n g , a n d ( 2 ) a f t e r l o c a l b u c k l i n g , a s s h o w n i n F i g u r e s 2 . 4 a n d 2 . 5 , r e s p e c t i v e l y . T h e h y s t e r e s i s r u l e s b e f o r e l o c a l b u c k l i n g i n c l u d e t h e e f f e c t s o f k i n e m a t i c h a r d e n i n g a n d s u b s e q u e n t l o c a l b u c k l i n g . T h e h y s t e r e s i s r u l e s a f t e r l o c a l b u c k l i n g i n c l u d e t h e e f f e c t s o f k i n e m a t i c h a r d e n i n g i n t e n s i o n a n d c y c l i c l o c a l b u c k l i n g i n c o m p r e s s i o n . T h e e f f e c t s o f c y c l i c l o c a l b u c k l i n g o n t h e h y s t e r e t i c b e h a v i o r i s c o n t r o l l e d b y t h e u s e r - s p e c i fi e d p a r a m e t e r a . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 5 , a t e q u a l t o o n e c o r r e s p o n d s t o t h e c a s e w h e r e l o c a l b u c k l i n g e f f e c t s d o m i n a t e a n d t h e r e i s s i g n i fi c a n t d e g r a d a t i o n . o r e q u a l t o z e r o c o r r e s p o n d s t o t h e c a s e o f n e g l i g i b l e l o c a l b u c k l i n g e f f e c t s a n d t h e r e i s e l a s t i c u n l o a d i n g . T h e fi b e r e l e m e n t a l o n g w i t h t h e m o d i fi e d ‘ C ’ a n d ‘ S ’ t y p e a — g r e l a t i o n s h i p s c a n b e u s e d t o m o d e l s t e e l , r e i n f o r c e d c o n c r e t e , o r s t e e l - c o n c r e t e c o m p o s i t e m e m b e r s ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 , K u r a m a e t a l . 1 9 9 6 ) . A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , t h e a c c u r a c y o f t h e fi b e r e l e m e n t d e p e n d s o n t h e v a l u e s o f t h e fi b e r ( 7 — 5 c u r v e s a n d c y c l i c r e l a t i o n s h i p s u s e d t o d e fi n e t h e fi b e r m o d e l o f t h e s t r u c t u r a l m e m b e r c r o s s - s e c t i o n . D e v e l o p i n g t h e d e t a i l s o f t h e fi b e r 0 — 6 c u r v e s f o r p a r t i c u l a r s t r u c t u r a l m e m b e r s b e c o m e s t h e c h a l l e n g e f o r a c c u r a t e l y m o d e l i n g t h e i r b e h a v i o r . 1 4 d f t n m c n m l O K “ “ “ C d u t i ” x i i - " W 2 . 2 F I B E R - S e t ' e r a l e \ : s u b j e c t e d t o d : J a p a n . l ' . 1 \ ' . , S u m m a r i z i n g 1 } , 1 . 1 9 9 9 } a n d C 1 0 1 ] d f l i t i l s o f C F T 5 l a n d F a i l u r e m t k l e P h a s e \ ' o f C o m l ‘ O S l l e a n d l o n h i m ‘ l ' e n ' 1 ' E i i R e m ‘ l l l l ‘ e t a ; c t r t , _ i n n . e s p e e m c d c F i l e e \ F \ ' F ‘ j n s l . i " - ( r m ‘ C ~ — l 3 1 “ " a n d - " U r n . s " P a i l H ; ‘ ' u - ‘ 4 . " ' ~ ' . ‘ t h . ‘ . ' 5 ‘ . J . . . l i " ‘ . . \ I M ‘ ‘ ‘ \ p l . . ‘ ‘ 4 ‘ h \ J l ( , v I 2 . 2 F I B E R - B A S E D M O D E L S F O R C F T B E A M - C O L U M N S S e v e r a l e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l s t u d i e s h a v e b e e n c o n d u c t e d o n C F T m e m b e r s s u b j e c t e d t o d i f f e r e n t l o a d i n g a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s i n t h e U S . a n d a b r o a d ( C h i n a , J a p a n , U K , A u s t r a l i a , a n d C a n a d a a m o n g o t h e r s ) . C o m p r e h e n s i v e d a t a b a s e s s u m m a r i z i n g t h e r e s u l t s o f e x p e r i m e n t a l s t u d i e s h a v e b e e n c o m p i l e d b y A h o a n d L e o n ( 1 9 9 9 ) a n d G o u r l e y e t a l . ( 2 0 0 1 ) . T h e s e d a t a b a s e s i n c l u d e t h e g e o m e t r i c a n d m a t e r i a l d e t a i l s o f C F T s p e c i m e n s , t h e l o a d i n g a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s , a n d t h e b e h a v i o r , r e s u l t s , a n d f a i l u r e m o d e f r o m t h e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s . P h a s e V o f t h e U . S . - J a p a n C o o p e r a t i v e E a r t h q u a k e R e s e a r c h P r o g r a m f o c u s e d o n C o m p o s i t e a n d H y b r i d S t r u c t u r e s . I t i n c l u d e d s e v e r a l e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l s t u d i e s o n h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s t h a t w e r e c o n d u c t e d i n t h e U S . ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 , E l - R e m a i l y e t a l . 2 0 0 2 ) a n d J a p a n ( S a k i n o e t a 1 . 2 0 0 4 , I n a i e t a l . 2 0 0 4 , a n d F u j i m o t o e t a 1 . 2 0 0 4 ) . H a j j a r e t a l . ( 2 0 0 3 ) c o m p i l e d a n e x c e l l e n t c o m p r e h e n s i v e d a t a b a s e s u m m a r i z i n g t h e r e s u l t s o f v a r i o u s e x p e r i m e n t a l s t u d i e s o n C F T m e m b e r s . T h i s d a t a b a s e s u m m a r i z e s t h e s p e c i fi c d e t a i l s o f t h e t e s t i n g a p p r o a c h e s , m a t e r i a l a n d g e o m e t r i c p a r a m e t e r s , e x p e r i m e n t a l o b s e r v a t i o n s , r e s u l t s , f a i l u r e m o d e , a n d c o n c l u s i o n s . T h e e x p e r i m e n t a l b e h a v i o r , r e s u l t s , a n d f a i l u r e m o d e o f C F T b e a m - c o l u m n s s u b j e c t e d t o c o m b i n e d a x i a l l o a d a n d m o n o t o n i c o r c y c l i c fl e x u r a l l o a d i n g i n d i c a t e t h a t : ( l ) C F T b e a m - c o l u m n s a c h i e v e t h e i r s t r e n g t h a n d f a i l d u e t o t h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f s t e e l a n d c o n c r e t e m a t e r i a l s c o m b i n e d w i t h l o c a l b u c k l i n g o f s t e e l t u b e fl a n g e s , w e b s . ( 2 ) F a i l u r e o c c u r s w i t h t h e f o r m a t i o n o f a n i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t i n t h e p o r t i o n o f t h e b e a m - c o l u m n s u b j e c t e d t o m a x i m u m b e n d i n g m o m e n t . ( 3 ) T h e l e n g t h o f t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t i s a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o t h e w i d t h ( b ) o f 1 5 ( h e s q u a r e ( 4 1 L o c a l b U C l ‘ ~ _ o c c u r s i n U c o l u m n u n l f m a o m e r i m e n t a . ( 5 , T h e i m d t F r o m t h e b a s e d m o d e l s a i m : p r e m t d e l i n g t h e f u n H e n c e . m o s t t e s e b e h a i i o r o f C F l 011 t h e l i h e r d i s c r t r e l a t i o n s h i p s ( r o t ; l ‘ O l l t l l k l l l " k . ‘lif t ' lnai et al. :1 j I s l i p s " i I " c l i p m c n t 0 1 a c T h e t h e s q u a r e C F T . ( 4 ) L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e fl a n g e s a n d w e b s , a n d c r u s h i n g o f t h e c o n c r e t e i n fi l l o c c u r s i n t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t w h i l e t h e r e m a i n i n g p o r t i o n s o f t h e C F T b e a m - c o l u m n u n l o a d e l a s t i c a l l y . ( 5 ) T h e m o m e n t - c u r v a t u r e ( M — ¢ ) r e s p o n s e o f t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t r e p r e s e n t s t h e f u n d a m e n t a l fl e x u r a l b e h a v i o r o f C F T b e a m - c o l u m n s . F r o m t h e a b o v e d i s c u s s i o n o f C F T b e a m - c o l u m n b e h a v i o r a n d t h e d e t a i l s o f t h e fi b e r - b a s e d m o d e l s p r e s e n t e d i n S e c t i o n 2 . 1 , i t i s e v i d e n t t h a t fi b e r - b a s e d m o d e l s a r e i d e a l f o r m o d e l i n g t h e f u n d a m e n t a l f o r c e - d e f o r m a t i o n ( P - M — ¢ ) b e h a v i o r o f C F T b e a m - c o l u m n s . H e n c e , m o s t r e s e a r c h e r s h a v e d e v e l o p e d fi b e r m o d e l s f o r r e p r e s e n t i n g t h e f u n d a m e n t a l b e h a v i o r o f C F T b e a m - c o l u m n s . T h e a c c u r a c y a n d v a l i d i t y o f t h e fi b e r m o d e l s d e p e n d s o n t h e fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e C F T c r o s s - s e c t i o n a n d t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 r e l a t i o n s h i p s ( r e f e r S e c t i o n 2 . 1 . 1 ) . H e n c e , r e s e a r c h e r s h a v e a l w a y s f o c u s e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f a c c u r a t e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p s f o r t h e C F T s e c t i o n . T h e f o l l o w i n g t w o s u b - s e c t i o n s 2 . 2 . 1 a n d 2 . 2 . 2 p r e s e n t t h e J a p a n e s e ( S a k i n o e t a l . 2 0 0 4 , I n a i e t a l . 2 0 0 4 ) a n d t h e U S . ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 , 2 0 0 5 ) a p p r o a c h e s f o r d e v e l o p i n g s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r ( 7 - 8 c u r v e s t h a t w e r e d e v e l o p e d a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n C o o p e r a t i v e E a r t h q u a k e P r o g r a m . B o t h a p p r o a c h e s a r e e n u m e r a t e d b e c a u s e t h e y a r e f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t , h a v e u n i q u e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s . A s p r e s e n t e d l a t e r i n S e c t i o n 3 . 1 , o n e o f t h e s e a p p r o a c h e s w i l l b e a d o p t e d f o r t h e c u r r e n t r e s e a r c h w o r k . 2 . 2 . ] J a p a n e s e M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r ( 7 — 5 r e l a t i o n s h i p s f o r C F T s c a n b e d e fi n e d c o m p l e t e l y b y s p e c i f y i n g : ( a ) t h e m o n o t o n i c ( 7 — 8 c u r v e s i n t e n s i o n , ( b ) t h e 1 6 c l ° o n c r e t e i t a s h e h } s t e r e t i c o n c r e t e f i b e r a n d t e n s i o n g , T h e h } S l c ’ r c ' l l t s t e e l t i h e r s . T ‘ r e l o a d i n g b l ’ d l ‘ r e s e a r c h a n d t i‘ i t ‘ fi h e d is. m o n o t o n i c e r I b e h a t i o r ( \ t h 1 . a l . 1 1 0 0 4 ) . l n a : l i b e r o — e r e l a t z l 0 l h e s t e e l t i ? a n d y i e l d s i r ' - T h e 5 ’ 6 5 ] a n d 1 m i n i - W ‘ s : n o m o n o t o n i c a — g c u r v e s i n c o m p r e s s i o n , a n d ( c ) t h e h y s t e r e s i s r u l e s g o v e r n i n g c y c l i c b e h a v i o r ( w h i l e t h e m o n o t o n i c c u r v e s a s e n v e l o p e s ) . T h e J a p a n e s e r e s e a r c h e r s S a k i n o e t a l . ( 2 0 0 4 ) , I n a i e t a l . ( 2 0 0 4 ) , a n d F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) d e v e l o p e d t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r ( 7 - 8 r e l a t i o n s h i p s a s f o l l o w s : - T h e s t e e l fi b e r o — e c u r v e s i n t e n s i o n w e r e b a s e d o n t h e m a t e r i a l u n i a x i a l ( 7 — 5 c u r v e s a n d y i e l d s t r e s s v a l u e s . T h e c o n c r e t e fi b e r ( 7 — 8 b e h a v i o r i n t e n s i o n w a s i g n o r e d , i . e . , c o n c r e t e w a s a s s u m e d t o h a v e z e r o t e n s i l e s t r e s s c a p a c i t y . o T h e h y s t e r e t i c r u l e p r o p o s e d b y F u j i i e t a l . ( 1 9 7 3 , s e e F i g u r e 2 . 6 ) w a s u s e d f o r t h e J c o n c r e t e fi b e r s . T h i s h y s t e r e t i c b e h a v i o r i n c l u d e s t h e e f f e c t s o f s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n , a n d t e n s i o n c r a c k o p e n i n g a n d c l o s i n g b e h a v i o r , b u t n o e n e r g y d i s s i p a t i o n . o T h e h y s t e r e t i c r u l e p r o p o s e d b y M e n g e t a 1 . ( 1 9 9 2 , s e e F i g u r e 2 . 7 ) w a s u s e d f o r t h e s t e e l fi b e r s . T h i s h y s t e r e t i c b e h a v i o r d o e s n o t a c c o u n t f o r s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n o n t h e r e l o a d i n g b r a n c h d u e t o c y c l i c l o c a l b u c k l i n g e f f e c t s . 0 T h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r a — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w e r e d e v e l o p e d b a s e d o n p a s t r e s e a r c h a n d t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f o r fi f t y - t w o C F T s t u b ( s h o r t ) c o l u m n s a n d t w e n t y - fi v e h o l l o w s t e e l t u b e s t u b c o l u m n s t e s t e d u n d e r c o n c e n t r i c a x i a l c o m p r e s s i o n , a s d e s c r i b e d b e l o w . C o n c r e t e fi b e r a — a c u r v e i n c o m p r e s s i o n T ' h e c o n c r e t e fi b e r c r - a c u r v e s i n c o m p r e s s i o n a r e b a s e d o n t h e 0 - 8 m o d e l d e v e l o p e d S a k i n o a n d S u n ( 1 9 9 4 ) f o r c o n c r e t e c o n fi n e d t r i a x i a l l y b y s t e e l t u b e s a n d / o r r e c t i l i n e a r h o o p s - T h i s t w o - p a r a m e t e r m o d e l c a n d e t e r m i n e t h e ( 7 - 8 b e h a v i o r o f t r i a x i a l l y c o n fi n e d c O n c r e t e u s i n g t h e u n c o n fi n e d c o n c r e t e s t r e n g t h ( f ’ c ) a n d t h e l a t e r a l c o n fi n i n g p r e s s u r e ( O r e ) . T h e u n c o n fi n e d c o n c r e t e s t r e n g t h w a s e s t i m a t e d a s t h e c y l i n d e r c o m p r e s s i v e 1 7 _ T c h m o n f i n i o o o p s . d u l u c o n l i n e n l g h p r e s e } a.‘ s d E c , o ( F n c r . e q u a t i o n s F o r E , . l n a i a h l i l l O F n S d q : S a a r l e u r e t a i n i n g t h e i m re ‘ i o r the c o n c r e t e i n . l ‘ l c l ‘ e l ‘ “ i f C t ‘ i n f ” s t r e n g t h m u l t : M c N a m a r a t s t r e n g t h m u l t i p l i e d b y a s c a l e e f f e c t f a c t o r ( 7 , , = 1 . 6 7 b ' O ‘ H z ) d e fi n e d b y B l a n k s a n d M c N a m a r a ( 1 9 3 5 ) . S a k i n o a n d S u n p r o p o s e d e q u a t i o n s f o r e s t i m a t i n g t h e l a t e r a l c o n fi n i n g p r e s s u r e ( a m ) f o r t h e c a s e s o f c o n fi n e m e n t b y s t e e l j a c k e t a n d / o r r e c t i l i n e a r h o o p s . T h e y a l s o p r o p o s e d e q u a t i o n s f o r e s t i m a t i n g : ( a ) t h e u n c o n fi n e d c o n c r e t e e l a s t i c m o d u l u s E C , ( b ) t h e u n c o n fi n e d c o n c r e t e s t r a i n c o r r e s p o n d i n g t o p e a k s t r e s s 5 0 , ( c ) t h e c o n fi n e d c o n c r e t e s t r e n g t h f ’ C C , a n d ( d ) t h e c o n fi n e d c o n c r e t e p e a k s t r a i n 6 w . T h e s e e q u a t i o n s f o r E C , . 9 0 , f e e , a n d 3 m d e p e n d o n l y o n t w o p a r a m e t e r s f c a n d a r e . I n a i a n d S a k i n o ( 1 9 9 6 ) m o d i fi e d t h e o r i g i n a l S a k i n o a n d S u n m o d e l f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l o f s q u a r e C F T c o l u m n s b y e l i m i n a t i n g t h e i n c r e a s e i n c o n c r e t e s t r e n g t h b u t r e t a i n i n g t h e i n c r e a s e i n d u c t i l i t y d u e t o c o n fi n e m e n t . T h e l a t e r a l c o n fi n i n g p r e s s u r e ( a r e ) f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l o f a C F T w a s a s s u m e d s a m e a s t h a t f o r c o n c r e t e c o n fi n e d b y a s t e e l j a c k e t . T h e c o n fi n e d c o n c r e t e s t r e n g t h a n d s t r a i n a t p e a k s t r e s s ( f ’ c c a n d 8 6 0 ) w e r e a s s u m e d e q u a l t o t h e u n c o n fi n e d v a l u e s ( f ’ c a n d £ 0 ) . T h e e f f e c t s o f c o n fi n e m e n t o n p o s t - p e a k d u c t i l i t y a r e d e fi n e d b y t h e l a t e r a l c o n fi n i n g p r e s s u r e 0 ; . . . E q u a t i o n ( 2 . 1 ) p r e s e n t s t h e fi n a l f o r m o f t h e 0 — 8 c u r v e f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l o f a C F T . T h i s c u r v e w a s a d o p t e d a n d e n d o r s e d b y t h e J a p a n e s e r e s e a r c h e r s [ S a k i n o e t a l . , I n a i e t a l . , a n d F u j i m o t o e t a l . ] . V X + ( W — 1 ) X 2 Y : 2 1 + ( V — 2 ) X + W X . . . . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 1 ) I n E q u a t i o n ( 1 ) , Y i s t h e n o r m a l i z e d s t r e s s g i v e n b y Y = 0 / f ’ c X i s t h e n o r m a l i z e d s t r a i n g i v e n b y X = 8 / 6 ‘ 0 V = E C e o / f ’ c . . . . . . . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 2 ) W = 1 . 5 0 — 0 . 0 1 7 l f c ' + 2 . 3 9 a r e . . . . . . . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 3 ) 1 8 lnEiuanon l; P a r a m e t e r \ V * concrelc- E- ail F i g u r e 2 . 8 s h o w 3.6. In this F ' ".._.u \ influence on the 1 Steelfi b e r 0 % lnai a n d 8 4 h : in compression. ‘ nodes tel. Wis adapted a n d .«ullu et all. lnai 5.213 - \ ‘ t h Elli l a r e : 3 P h 0 y ( % j . . . . . . . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 4 ) I n E q u a t i o n ( 2 . 4 ) , p } , i s t h e s t e e l v o l u m e t r i c r a t i o a n d 0 3 , i s t h e s t e e l y i e l d s t r e s s . T h e p a r a m e t e r W a c c o u n t s f o r t h e e f f e c t s o f c o n fi n e m e n t o n t h e p o s t - p e a k d u c t i l i t y o f t h e c o n c r e t e . E C a n d s o c a n b e o b t a i n e d u s i n g E q u a t i o n s 2 . 5 a n d 2 . 6 ( S a k i n o a n d S u n 1 9 9 4 ) . E C = 6 9 0 0 + 3 3 2 0 f é E q u a t i o n ( 2 . 5 ) 1 / 4 x 1 0 _ 3 . . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 6 ) 6 w = 0 - 9 4 ( f c ' ) F i g u r e 2 . 8 s h o w s s o m e e x a m p l e c o n c r e t e fi b e r 0 — 5 c u r v e s o b t a i n e d u s i n g E q u a t i o n s 2 . 1 - 2 . 6 . I n t h i s F i g u r e , f c i s e q u a l t o 1 1 0 M P a , a n d t h e C F T s t e e l t u b e s h a v e : ( a ) a 3 , = 8 7 k s i a n d b / t = 3 4 , ( b ) a y = 9 6 k s i a n d b / t = 5 0 , ( c ) 0 3 : 3 9 k s i a n d b / t = 3 5 , a n d ( d ) o 3 . = 6 5 k s i a n d b / t = 5 2 . F i g u r e 2 . 8 s h o w s t h a t b o t h t h e s t e e l t u b e c r y a n d b / t r a t i o h a v e s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e p o s t - p e a k d u c t i l i t y o f t h e c o n c r e t e i n fi l l o f t h e s q u a r e C F T . S t e e l fi b e r 0 - 8 c u r v e i n c o m p r e s s i o n I n a i a n d S a k i n o ( 1 9 9 6 ) h a d o r i g i n a l l y p r o p o s e d a 0 - 8 m o d e l f o r t h e C F T s t e e l fi b e r s i n c o m p r e s s i o n . N a k a h a r a e t a l . ( 1 9 9 8 ) e n h a n c e d t h i s m o d e l t o i n c l u d e a d d i t i o n a l f a i l u r e m o d e s ( e l a s t i c a n d i n e l a s t i c b u c k l i n g ) f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s . T h e e n h a n c e d m o d e l w a s a d o p t e d a n d e n d o r s e d f o r t h e s t e e l t u b e s o f C F T s b y t h e J a p a n e s e r e s e a r c h e r s [ S a k i n o e t a l l , I n a i e t a l . , a n d F u j i m o t o e t a l . 2 0 0 4 ] . I t i s d e s c r i b e d b e l o w . T h e s t e e l fi b e r a — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n d e p e n d o n t h e n o r m a l i z e d s l e n d e m e s s p a r a m e t e r a g i v e n b y E q u a t i o n ( 7 ) . I n t h i s e q u a t i o n , 0 3 . a n d E , a r e t h e y i e l d s t r e s s a n d e l a s t i c m o d u l u s o f t h e s t e e l t u b e . T h e C F T s t e e l t u b e s a r e c a t e g o r i z e d a s C a s e s 1 , 2 , o r 3 d e p e n d i n g o n t h e v a l u e s o f a . 1 9 fi n . . . _ . . e 9 n ( 2 i s r e E c 2 . 3 " o m n t . M 3 b . u c k l i n g g i t e n b } a n a l ) s i s p m o f t a E l q o h f e t e r u t a t ; h e e 1 2 3 , e q u a t i o n s F o r l o e “ h e n 2 . 3 7 . . m Figure 2.9 is r b a = ( 7 ) l . . . . . . . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 7 ) W h e n a S 2 . 3 7 , t h e s t e e l t u b e i s c a t e g o r i z e d a s C a s e - 1 a n d t h e 0 — 3 c u r v e s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 i s r e c o m m e n d e d . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 , t h e C a s e - 1 s t e e l t u b e w i l l u n d e r g o l o c a l b u c k l i n g a f t e r y i e l d i n g a t s t r e s s e q u a l t o [ S 1 0 3 , ] a n d c o r r e s p o n d i n g s t r a i n e q u a l t o £ 3 g i v e n b y E q u a t i o n s 8 a n d 9 , r e s p e c t i v e l y . T h e s e e q u a t i o n s w e r e d e v e l o p e d b y r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f o r s e v e r a l h o l l o w s t e e l t u b e s s t u b c o l u m n s t e s t e d a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n P r o g r a m . K a t o a n d N i s h i y a m a ( 1 9 8 0 ) h a d a l s o i n d i c a t e d s i m i l a r e q u a t i o n s f o r l o c a l b u c k l i n g o f h o l l o w s t e e l t u b e w a l l s . 1 S = . . . . . . . . . E u a t i o n 2 . 8 1 0 . 6 9 8 + 0 . 1 2 8 a q ( ) £ 3 = 5 y [ 9 5 2 2 — 9 ; : , _ 0 1 + 1 ' 1 0 J E q u a t i o n ( 2 . 9 ) W h e n 2 . 3 7 < a < 4 . 1 1 , t h e s t e e l t u b e i s c a t e g o r i z e d a s C a s e - 2 a n d t h e 0 — 8 c u r v e s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 i s r e c o m m e n d e d . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 , t h e C a s e - 2 s t e e l t u b e w i l l u n d e r g o l o c a l b u c k l i n g a t y i e l d i n g w i t h s t r e s s e q u a l t o 0 , . a n d c o r r e s p o n d i n g s t r a i n 5 3 e q u a l t o . 3 . W h e n ( 1 2 4 . 1 1 , t h e s t e e l t u b e i s c a t e g o r i z e d a s C a s e - 3 a n d t h e 0 — 8 c u r v e s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 i s r e c o m m e n d e d . A s s h o w n i n t h i s F i g u r e , t h e C a s e - 3 s t e e l t u b e w i l l u n d e r g o e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g b e f o r e y i e l d i n g a t a s t r e s s e q u a l t o [ $ 2 0 3 . ] a n d c o r r e s p o n d i n g s t r a i n 8 3 e q u a l t o [ $ 2 0 3 / E s ] . T h e v a l u e o f 5 2 i s g i v e n b y E q u a t i o n ( 1 0 ) . l . $ 2 — 4 . 0 0 . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 1 0 ) 0 . 6 9 8 + 0 . 1 2 8 0 ! ~ — — — — 6 . 9 7 2 0 b u c k l i n g t h e o . ’ d i t l e r e n t b u c k l 4 . 0 0 i s t h s ’ l‘l ' c r e p ? a s s u m e d t o p l a t e ~ h u c k l i n g e l a s t i c l o c a l h u c l A S S h i m linearl} t o s t r e s s ‘ a n d e : a r e _ c u t e r stress. A s s h o o t slctei. i.e.. t h e s“ ‘ h e T h i s e q u a t i o n w a s d e v e l o p e d b y m o d i f y i n g E q u a t i o n ( 8 ) b y m u l t i p l y i n g t h e s l e n d e m e s s p a r a m e t e r a b y 4 . 0 0 / 6 . 9 7 . T h i s m o d i fi c a t i o n i s b a s e d o n e l a s t i c p l a t e b u c k l i n g t h e o r y , a n d i t c o n s i d e r s t h e d i f f e r e n c e i n p l a t e e d g e c o n d i t i o n s r e p r e s e n t i n g t h e d i f f e r e n t b u c k l i n g m o d e s f o r h o l l o w s t e e l t u b e s a n d C F T s t e e l t u b e s . I n E q u a t i o n ( 1 0 ) , 4 . 0 0 i s t h e p l a t e - b u c k l i n g c o e f fi c i e n t ( k ) f o r s i m p l y s u p p o r t e d e d g e c o n d i t i o n s t h a t i s a s s u m e d t o r e p r e s e n t t h e e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f h o l l o w s t e e l t u b e w a l l s , a n d 6 . 9 7 i s t h e p l a t e - b u c k l i n g c o e f fi c i e n t ( k ) f o r fi x e d e n d c o n d i t i o n s t h a t i s a s s u m e d t o r e p r e s e n t t h e e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f C F T t u b e w a l l s . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 , f o r a l l t h r e e c a s e s , t h e p o s t - p e a k a — e c u r v e s d e s c e n d l i n e a r l y t o s t r e s s 0 7 e q u a l t o [ T 0 ) , ] a n d c o r r e s p o n d i n g s t r a i n e q u a l t o o r . T h e v a l u e s o f T a n d 8 f a r e g i v e n b y E q u a t i o n s ( 1 1 ) a n d ( 1 2 ) r e s p e c t i v e l y , w h e r e 6 3 i s t h e s t r a i n a t p e a k s t r e s s . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 9 , a f t e r r e a c h i n g [ 0 7 , o r ] , t h e 0 — 6 ‘ c u r v e b e c o m e fl a t ( z e r o s l o p e ) , i . e . , t h e s t r e s s r e m a i n s c o n s t a n t w i t h i n c r e a s i n g s t r a i n . T = 1 . 1 9 - 0 . 2 1 J E . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 1 1 ) £ 7 = 8 3 + 3 . 5 9 8 ) , . . . . . . E q u a t i o n ( 2 . 1 2 ) E q u a t i o n s ( 1 1 ) a n d ( 1 2 ) w e r e d e v e l o p e d e m p i r i c a l l y u s i n g e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f o r s e v e r a l ( a p p r o x . fi f t y - t w o ) C F T s t u b c o l u m n s t e s t e d a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n P r o g r a m . T h e d e v e l o p e d c o n c r e t e a — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n ( E q u a t i o n 1 ) w e r e a s s u m e d f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l , a n d t h e s t e e l 0 — 8 b e h a v i o r i n c o m p r e s s i o n w a s b a c k c a l c u l a t e d f r o m t h e e x p e r i m e n t a l d a t a . E q u a t i o n s ( 1 1 ) a n d ( 1 2 ) w e r e d e v e l o p e d b y r e g r e s s i o n a n a l y s i s t o b e s t fi t t h e [ 0 7 , . 9 7 ] p o i n t o n t h e p r o p o s e d s t e e l a — e c u r v e s t o t h e b a c k c a l c u l a t e d s t e e l a — e b e h a v i o r . S i g n i fi c a n t s c a t t e r w a s o b s e r v e d w h i l e p e r f o r m i n g t h i s r e g r e s s i o n a n a l y s i s , w h i c h i s s o m e c a u s e f o r c o n c e r n . 2 1 — F ” s t e e l o - c c u n e - 2 . 2 . 2 [ 2 8 . . ‘ l o T h e L S . F L ‘ P r o g r a m ] l e ' l L ‘ l t i c o l u m n s u s i n g tli c r o s s - s e c t i t in F i g u r e 2 . 3 2 . 1 3 f o r C F l q = 3 ° k s i a n d a n d F i g u r e 3 ' . n o r m a l i z e d s l e : r . 1 5 6 3 3 5 S l i t ‘ t t ' n F i g u r e 2 . 1 0 s h o w s s o m e e x a m p l e s t e e l fi b e r 0 — 5 c u r v e s o b t a i n e d u s i n g E q u a t i o n s 2 . 7 - 2 . 1 2 f o r C F T s t e e l t u b e s w i t h : ( a ) 0 3 . = 8 7 k s i a n d b / t = 3 4 , ( b ) 0 y = 9 6 k s i a n d b / t = 5 0 , ( c ) 0 y = 3 9 k s i a n d b / t = 3 5 , a n d ( d ) 0 3 . = 6 5 k s i a n d b / t = 5 2 . I t i s e v i d e n t f r o m E q u a t i o n s 2 . 7 - 2 . 1 2 a n d F i g u r e 2 . 1 0 t h a t t h e s t e e l fi b e r 0 — 5 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n d e p e n d o n l y o n t h e n o r m a l i z e d s l e n d e m e s s p a r a m e t e r a . T h e c o n c r e t e s t r e n g t h f c h a s n o i n fl u e n c e o n t h e s t e e l 0 - 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n . 2 . 2 . 2 U . S . M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s T h e U S . r e s e a r c h e r s [ V a r m a e t a 1 . ( 2 0 0 1 , 2 0 0 5 ) w o r k i n g a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n P r o g r a m ] d e v e l o p e d a n d v a l i d a t e d fi b e r m o d e l s f o r h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T b e a m - c o l u m n s u s i n g t h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t p r e s e n t e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 2 . 1 . T h e C F T c r o s s - s e c t i o n w a s d i s c r e t i z e d i n t o c o n c r e t e fi b e r s a n d s t e e l fl a n g e , w e b , a n d c o m e r fi b e r s a s s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 1 . T h e m o d i fi e d ‘ 8 ’ a n d ‘ C ’ t y p e 0 - 8 r e l a t i o n s h i p s p r e s e n t e d e a r l i e r i n S e c t i o n 2 . 1 . 1 w e r e u s e d f o r s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s o f t h e C F T s e c t i o n , r e s p e c t i v e l y . T h e s e ‘ 8 ’ a n d ‘ C ’ t y p e fi b e r 0 — 5 r e l a t i o n s h i p s c o n s i s t o f m o n o t o n i c 0 - 8 c u r v e s i n t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n a n d c y c l i c h y s t e r e s i s r u l e s t h a t w e r e d e fi n e d f o r t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s o f t h e C F T s e c t i o n a s f o l l o w s : 0 T h e s t e e l fi b e r { 7 - 8 c u r v e s i n m o n o t o n i c t e n s i o n w e r e t r i l i n e a r w i t h a n e l a s t i c b r a n c h ( s l o p e = 3 ) , s t r a i n h a r d e n i n g b r a n c h ( s l o p e = 0 . 0 1 E s ) , a n d u l t i m a t e p l a s t i c b r a n c h ( s l o p e = 0 ) . T h e y w e r e b a s e d o n t h e m e a s u r e d m a t e r i a l u n i a x i a l 0 — e c u r v e s o r t h e n o m i n a l y i e l d ( 0 3 , ) a n d u l t i m a t e s t r e s s ( 0 3 , ) v a l u e s . 2 2 o T h e c o n e : Steel a n d C o n “ 1 8 l e l i l l fl l c ‘ ; h a t e z e r o 0 T h e c y c l i c 3 . 1 . 1 a n d e n e r g y d i s s 0 T h e e ) c l i c S e c t i o n 3 . 1 . h a r d e n i n g a n . ° T h e s t e e l a n . u s i n g t h e r e ~ C O l t t p r e s s i o n o T h e c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 b e h a v i o r i n t e n s i o n w a s i g n o r e d , i . e . , c o n c r e t e w a s a s s u m e d t o h a v e z e r o t e n s i l e s t r e s s c a p a c i t y . T h i s i s s i m i l a r t o t h e J a p a n e s e m o d e l . 0 T h e c y c l i c h y s t e r e s i s r u l e s f o r t h e ‘ C ’ t y p e 6 7 - 8 r e l a t i o n s h i p w e r e d e s c r i b e d i n S e c t i o n 2 . 1 . 1 a n d s h o w n i n F i g u r e 2 . 3 . T h e y i n c l u d e t h e e f f e c t s o f c y c l i c s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n , e n e r g y d i s s i p a t i o n a n d t e n s i o n c r a c k o p e n i n g a n d c l o s i n g b e h a v i o r . o T h e c y c l i c h y s t e r e s i s r u l e s f o r t h e ‘ 8 ’ t y p e s - e r e l a t i o n s h i p w e r e a l s o d e s c r i b e d i n S e c t i o n 2 . 1 . 1 a n d s h o w n i n F i g u r e s 2 . 4 a n d 2 . 5 . T h e y i n c l u d e t h e e f f e c t s o f k i n e m a t i c h a r d e n i n g a n d c y c l i c l o c a l b u c k l i n g . J o T h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r { 7 - 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w e r e d e v e l o p e d a n a l y t i c a l l y u s i n g t h e r e s u l t s o f 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f a C F T s e g m e n t s u b j e c t e d t o a x i a l c o m p r e s s i o n a s d e s c r i b e d b e l o w . S t e e l a n d C o n c r e t e F i b e r O ' - £ C u r v e s i n C o m p r e s s i o n T h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 5 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n c o n s i s t e d o f t h r e e s t e p s : ( 1 ) d e v e l o p i n g a 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e f a i l u r e s e g m e n t o f t h e C F T b e a m - c o l u m n , ( 2 ) a n a l y z i n g t h e m o d e l u n d e r c o n c e n t r i c a x i a l c o m p r e s s i v e l o a d i n g , a n d ( 3 ) d e r i v i n g t h e fi b e r 0 — 6 c u r v e s f r o m t h e r e s u l t s o f t h e n o n l i n e a r fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s . T h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d u s i n g A B A Q U S ( 2 0 0 3 ) . T h e y e x p l i c i t l y i n c l u d e d t h e e f f e c t s o f s t e e l a n d c o n c r e t e m a t e r i a l i n e l a s t i c i t y , l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e , a n d t r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e r e s u l t i n g i n c o n fi n e m e n t o f t h e c o n c r e t e i n fi l l . H e n c e , t h e d e r i v e d fi b e r 0 — 5 c u r v e s i m p l i c i t l y a c c o u n t e d f o r t h e s e e f f e c t s . F i g u r e 2 . 1 2 s h o w s t h e t y p i c a l 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l f o r t h e C F T s e g m e n t . A s s h o w n , t h e l e n g t h o f t h e s e g m e n t w a s e q u a l t o t h e c r o s s - s e c t i o n ( b ) , w h i c h r e p r e s e n t s t h e 2 3 P l a n e u s i n g s f o o d i u m u r - n o . i s o t r o p i c m u l z i . b e h a x i o r a n d F i g u r e 3 . 1 3 “ E L C l o c a l b u c k l i n V . f I ( T h e c o n t - r e l ! e l c m c n s . T h e I n u n i c h is a m u l i : lSOlIOplC h a r d e n . M i c a l i h m t c d h ii S h a u n i n P w. . ” fi ‘ i n n ' In t h e ir a n x m a i n E J C ‘ S S C U R L , wncreie infill \\ a The 3 D finii P H C C J ' “ “ 3 ‘ ”1 : ‘ i B . l e n g t h o f t h c l e n g t h o f t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t ( p l a s t i c h i n g e ) . O n l y a q u a r t e r o f t h e c r o s s - s e c t i o n w a s m o d e l e d b e c a u s e t h e b e h a v i o r u n d e r c o n c e n t r i c a x i a l l o a d i n g i s a s s u m e d s y m m e t r i c . P l a n e s e c t i o n s w e r e a s s u m e d t o r e m a i n p l a n e a t b o t h e n d s . T h e s t e e l t u b e w a s m o d e l e d u s i n g f o u r - n o d e s h e l l e l e m e n t s , a n d t h e m a t e r i a l i n e l a s t i c i t y w a s m o d e l e d u s i n g a n i s o t r o p i c m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l w i t h V o n M i s e s y i e l d s u r f a c e , i s o t r o p i c h a r d e n i n g b e h a v i o r a n d a s s o c i a t e d fl o w r u l e i s u s e d t o m o d e l . G e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n s s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 3 w e r e i n t r o d u c e d a t t h e m i d - h e i g h t o n a l l s i d e s o f t h e s t e e l t u b e t o i n i t i a t e l o c a l b u c k l i n g . T h e c o n c r e t e i n fi l l w a s m o d e l e d u s i n g s i x - n o d e t e t r a h e d r a l a n d e i g h t - n o d e b r i c k e l e m e n t s . T h e m a t e r i a l i n e l a s t i c i t y w a s i d e a l i z e d u s i n g t h e ‘ C O N C R E T E ’ m a t e r i a l m o d e l , w h i c h i s a m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l w i t h a D r u c k e r — P r a g e r c o m p r e s s i o n y i e l d s u r f a c e , i s o t r o p i c h a r d e n i n g o r s o f t e n i n g b e h a v i o r , a n d a s s o c i a t e d fl o w r u l e . T h i s m a t e r i a l m o d e l w a s c a l i b r a t e d b y V a r m a e t a 1 . ( 2 0 0 0 ) t o a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f t r i a x i a l c o n fi n e m e n t . A s s h o w n i n F i g . 2 . 1 4 , c o m p o s i t e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l i n t h e t r a n s v e r s e d i r e c t i o n w a s m o d e l e d b y u n i a x i a l g a p - c o n t a c t e l e m e n t s w i t h h a r d f r i c t i o n l e s s c o n t a c t b e h a v i o r . T h e l o n g i t u d i n a l b o n d b e t w e e n t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l w a s m o d e l e d b y r i g i d - p l a s t i c s p r i n g e l e m e n t s . T h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l w a s a n a l y z e d u s i n g t h e m o d i fi e d R i k s a n a l y s i s p r o c e d u r e i n A B A Q U S ( 2 0 0 3 ) . T h e r e s u l t s f r o m t h e a n a l y s i s i n c l u d e d t h e a x i a l l o a d - s h o r t e n i n g P - A r e s p o n s e o f t h e s e g m e n t , a n d t h e m u l t i a x i a l s t a t e o f s t r e s s e s a n d s t r a i n s i n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e e l e m e n t s . T h e l o n g i t u d i n a l s t r e s s e s i n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e e l e m e n t s a t t h e e n d s e c t i o n o f t h e s e g m e n t ( S e c t i o n A i n F i g u r e 2 . 1 5 ) w e r e u s e d t o 2 4 — l d e t e r m i n e t l t t s t e e l t T h u e b e e f “ f a ? e c t c a r r i d d l l l d t . e u s c o t c u o m n p e t e d “ e m r m p r e s s i o n t : s e . t l — c o m p r e s s i o n 0 o - t e u n e w a s it llie c o n c r e t e i n t t u n e f o r t h e c o n Thus. the results of a El) thou e x a m p l e lit ti o ~ ( R S w i t h l a m ; “ W 6 5 t o ot‘ t} 6 ‘ ~ m m e s i t e r e t l . - s u t ' h u t . - 4 ‘ V U t h I m t i ‘ t d e t e r m i n e t h e a x i a l f o r c e s c a r r i e d b y t h e c o m p o n e n t s o f t h e c r o s s - s e c t i o n , n a m e l y , t h e s t e e l t u b e w a l l s , c o m e r s , a n d c o n c r e t e i n fi l l ( P M , P M , a n d P C s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 5 ) . T h e e f f e c t i v e s t r e s s f o r e a c h c r o s s - s e c t i o n c o m p o n e n t w a s c o m p u t e d a s t h e a x i a l f o r c e c a r r i e d d i v i d e d b y i t s c r o s s - s e c t i o n a l a r e a . T h e e f f e c t i v e s t r a i n f o r t h e c o m p o n e n t s w a s c o m p u t e d a s t h e a x i a l s h o r t e n i n g A d i v i d e d b y t h e o r i g i n a l l e n g t h ( b ) . T h u s , e f f e c t i v e a — e c u r v e s w e r e d e v e l o p e d f o r t h e s t e e l t u b e w a l l s , c o m e r s , a n d c o n c r e t e i n fi l l i n c o m p r e s s i o n . T h e s t e e l t u b e w a l l e f f e c t i v e a — e c u r v e w a s i d e a l i z e d a n d u s e d a s t h e c o m p r e s s i o n 0 — 8 c u r v e f o r t h e s t e e l fl a n g e a n d w e b fi b e r s . T h e s t e e l t u b e c o r n e r e f f e c t i v e a — a c u r v e w a s i d e a l i z e d a n d u s e d a s t h e c o m p r e s s i o n c r — e c u r v e f o r t h e s t e e l c o r n e r fi b e r s . T h e c o n c r e t e i n fi l l e f f e c t i v e a — e c u r v e w a s i d e a l i z e d a n d u s e d a s t h e c o m p r e s s i o n 0 - 8 c u r v e f o r t h e c o n c r e t e fi b e r s . T h u s , t h e fi b e r o — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w e r e d e v e l o p e d a n a l y t i c a l l y f r o m t h e r e s u l t s o f a 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f t h e C F T f a i l u r e s e g m e n t . F i g u r e s 2 . 1 6 a n d 2 . 1 7 s h o w e x a m p l e a — e c u r v e s f o r s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r i n c o m p r e s s i o n , r e s p e c t i v e l y . T h e s e a — e c u r v e s w e r e o b t a i n e d u s i n g t h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h d e s c r i b e d a b o v e f o r h i g h s t r e n g t h C F T s w i t h ( a ) o ; . = 8 7 k s i a n d b / t = 3 4 , ( b ) o 3 . = 9 6 k s i a n d b / t = 5 0 , ( c ) o 3 , = 3 9 k s i a n d b / t = 3 5 , a n d ( d ) o 3 , = 6 5 k s i a n d b / t = 5 2 . T h e s e fi g u r e s i l l u s t r a t e t h e e f f e c t s o f s t e e l t u b e b / t r a t i o o n l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e a n d c o n fi n e m e n t o f t h e c o n c r e t e i n fi l l ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) . 2 . 2 . 3 C o m p a r i s o n o f U S . a n d J a p a n e s e M o d e l s K o w a l k o w s k i a n d V a r m a ( 2 0 0 3 ) c o m p a r e d t h e J a p a n e s e a n d U S . fi b e r m o d e l s a n d e v a l u a t e d t h e i r v a l i d i t y f o r h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T b e a m - c o l u m n s . T h e y u s e d t h e 2 5 f e r p i s i r b t s e e e r d ' n b o d n i s c t o r o " ) 8 a 7 n m e n s m T s s b k e 0 l . e r 2 s 0 t ‘ r 3 c d t i a l t s : . W n ; n n m o i p l a u c u 0 l 4 l t s J a c o t h a ( n 3 r e s C F e a : u T s p n h o e t n t K n t o g i S t r e l ’ S a l c o n c r e e s e n s t m p a c k ( e a a s l l i l c l C e t f i - i k F a b f ‘ 4 1 6 ‘ m e h . i g h l s n t t i c a n t d i t ‘ r ; b y the L S . a n d t h e s e In spite o f a n d J a p a n e s e “1th e a c h o t h e r a H ae n c e . a n . b o t h t h e l 0 J a p a n e s e fi b e r m o d e l t o p r e d i c t t h e P - M - ¢ b e h a v i o r o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s t e s t e d b y t h e U S . r e s e a r c h e r s , a n d v i c e v e r s a . F o r e x a m p l e , F i g u r e 2 . 1 8 s h o w s t h e c o m p a r i s o n s o f t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s ( M — g fi ) a n d t h e U S . a n d J a p a n e s e m o d e l a n a l y t i c a l p r e d i c t i o n s f o r t h e U S h i g h s t r e n g t h C F T s p e c i m e n s w i t h f c = 1 6 k s i , b / t = 3 2 , 0 3 : 4 0 k s i o r 8 7 k s i , a n d P / P 0 = 4 O % . F i g u r e 2 . 1 9 s h o w s t h e c o m p a r i s o n s o f e x p e r i m e n t a l r e s u l t s ( M - ¢ ) a n d t h e J a p a n e s e a n d U S . m o d e l p r e d i c t i o n s f o r t h e J a p a n e s e h i g h s t r e n g t h C F T s p e c i m e n s w i t h f ’ C = 1 7 k s i , b / t = 3 2 , o ; . = 4 5 k s i o r 1 1 3 k s i , a n d P / P o = 4 0 % . K o w a l k o w s k i a n d V a r m a ( 2 0 0 3 ) d e v e l o p e d s i m i l a r c o m p a r i s o n c h a r t s f o r a l l t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s s p e c i m e n s t e s t e d i n t h e U S . ( V a n n a e t a l . 2 0 0 1 ) a n d J a p a n ( S a k i n o e t a l . 2 0 0 4 ) a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n P r o g r a m . T h e y a l s o c o m p a r e d t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 c u r v e s p r e d i c t e d b y t h e U S . a n d J a p a n e s e m o d e l i n g a p p r o a c h e s f o r t h e s a m e h i g h s t r e n g t h C F T s . T h e r e s u l t s f r o m t h e s e c o m p a r i s o n s i n d i c a t e d t h a t : 0 S i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e s e x i s t b e t w e e n t h e fi b e r a — a c u r v e s i n c o m p r e s s i o n d e v e l o p e d b y t h e U S . a n d J a p a n e s e m o d e l i n g a p p r o a c h e s . ' I n s p i t e o f t h e s e d i f f e r e n c e s , t h e f u n d a m e n t a l P - M - ¢ r e s p o n s e s p r e d i c t e d b y t h e U S . a n d J a p a n e s e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r h i g h s t r e n g t h C F T s g e n e r a l l y c o m p a r e f a v o r a b l y w i t h e a c h o t h e r a n d t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s . ' H e n c e , b o t h t h e U S . a n d J a p a n e s e fi b e r m o d e l s a l o n g w i t h a p p r o a c h e s f o r d e v e l o p i n g t h e fi b e r 0 — 5 r e l a t i o n s h i p s w e r e r e c o m m e n d e d f o r m o d e l i n g h i g h s t r e n g t h C F T s . ' T h e J a p a n e s e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g fi b e r c r — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w a s m o r e u s e a b l e t o m o d e l a n d a n a l y z e C F T s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l o r h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . H o w e v e r , t h e a c c u r a c y o f t h e s e fi b e r a — e c u r v e s w a s q u e s t i o n a b l e . ° T h e U S . a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w a s 2 6 _ _ ' | \ \ \ ' l ' w . i b a s e d 0 “ “ 0 d e s e l O P m c m T h e y h a t e 2 3 1 m a t e r i a l s . 2 3 E x p e r i m e t C o n n e c t i O I I n o r d e r t o m i x b e t u e e n t h e b e a m r e s e a r c h h a s b e e n a c C F T c o l u m n c o n n c t E l r e m a i l y e t a l . : t ‘ t t i t T e e ( D S T ) m o m e n t I n s t 15’ 4 3 ‘ ; e t t i c t e n t b e a m - 31- ” 9 . 7 . P e n g 2 t c l . i ‘ t ' n m e n t a l s t u d i e s t o t a l s t o r y d r i f t , r e s p e c t i v e l y ( P e n g , S . - W . , 2 0 0 1 ) . I t m e a n s t h a t t h e c o n t r i b u t i o n o f t h e b a s e d o n n o n l i n e a r m e c h a n i c s a n d m o r e a c c u r a t e . H o w e v e r , t h e y r e q u i r e t h e d e v e l o p m e n t a n d a n a l y s i s o f a 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l f o r e a c h C F T b e i n g m o d e l e d . T h e y h a v e a l s o n o t b e e n v a l i d a t e d f o r C F T s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h m a t e r i a l s . 2 . 3 E x p e r i m e n t a l a n d A n a l y t i c a l R e s e a r c h o f D o u b l e S p l i t - T e e C o n n e c t i o n s I n o r d e r t o t a k e a d v a n t a g e o f t h e f e a t u r e s o f a C F T M R F s y s t e m , t h e c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e b e a m a n d t h e c o l u m n m e m b e r s m u s t b e r e l i a b l e a n d e c o n o m i c a l . S i g n i fi c a n t r e s e a r c h h a s b e e n c o n d u c t e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f d i f f e r e n t m o m e n t r e s i s t i n g b e a m - t o - C F T c o l u m n c o n n e c t i o n s , f o r e x a m p l e , A l o s t a z a n d S c h n e i d e r 1 9 9 6 , R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 , E l r e m a i l y e t a l . 2 0 0 0 , P e n g 2 0 0 1 a m o n g o t h e r s . B a s e d o n t h e s e s t u d i e s , t h e D o u b l e S p l i t - T e e ( D S T ) m o m e n t c o n n e c t i o n s h o w n i n F i g u r e 2 . 2 0 h a s b e e n i d e n t i fi e d a s o n e o f t h e m o s t e f fi c i e n t b e a r n - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n s f o r C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 , P e n g 2 0 0 1 ) . T h e s e r e s e a r c h e r s h a v e d e m o n s t r a t e d t h r o u g h f u l l - s c a l e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s t h a t s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s c a n p r o v i d e a d e q u a t e c y c l i c j o i n t s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h t o d e v e l o p t h e h i g h l y d e s i r a b l e w e a k b e a m - s t r o n g c o l u m n f a i l u r e m e c h a n i s m i n C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . I n t h e c u r r e n t a n a l y t i c a l s t u d i e s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m a , f o r e x a m p l e , H a j j a r e t a l . ( 1 9 9 8 a , b ) , E l r e m a i l y ( 2 0 0 0 ) , a n d Z h a n g a n d R i c l e s ( 1 9 9 6 ) , t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e b e a m s a n d t h e c o l u m n s a r e a s s u m e d t o b e r i g i d . H o w e v e r , r e c e n t r e s e a r c h o n C F T M R F S i n d i c a t e s t h a t f o r a C F T s u b a s s e m b l a g e , t h e b e a m , c o n n e c t i o n , c o l u m n , a n d p a n e l z o n e c o n t r i b u t e 8 3 . 0 % , 9 . 7 % , 7 . 0 % , a n d 0 . 3 % t o 2 7 ‘ “ I n U s c o n n e c t i O n ‘ 0 [ h 2 3 . 1 c h l P u " . S c a e s e t a l - i n e l a s t i c c y c l i c t h a r m s i n M R I - ‘ 5 . a d e q u a t e e } c l i c j t t t i t h c o m p a C r F T c o l u m a b l e t o t h e x p e n s i t e a d t a n t a g e i f o n t e r i o r t h e T ‘ s T h e t e s t S e t u p . t o used fillet w e l d s tompared to b o l t i m potential h t ’ i l b h t i f o r k i n o f “o s e n ‘ e d f o r [l W e ‘ l w n b e a m 2 n H a n g . 2 4 rue c o n - t r i b u t e 3 ‘ : q u . m » .‘ttr'errc ‘ c . ‘ ‘ ‘ d l S S l "t ' d l l l t , S i m s . i n t h e b e a m s . c o n n e c t i o n t o t h e t o t a l s t o r y d r i f t s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . 2 . 3 . 1 F u l l - s c a l e I n e l a s t i c C y c l i c T e s t o f S p l i t - t e e C o n n e c t i o n s R i c l e s e t a l . ( R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 a n d 2 0 0 4 , P e n g 2 0 0 1 ) c o n d u c t e d t h r e e f u l l - s c a l e i n e l a s t i c c y c l i c t e s t s o n s p l i t - t e e c o n n e c t i o n s f o r C F T c o l u m n - w i d e fl a n g e ( W F ) s t e e l b e a m s i n M R F S . T h e e x p e r i m e n t r e s u l t s i n d i c a t e t h a t s p l i t - t e e c o n n e c t i o n c a n p r o v i d e a d e q u a t e c y c l i c j o i n t s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h f o r a w e a k b e a m - s t r o n g c o l u m n M R F s y s t e m w i t h C F T c o l u m n s . C o n n e c t i o n s w i t h o u t b e a m s h e a r t a b s w e r e f o u n d t o p e r f o r m c o m p a r a b l e t o t h e c o n n e c t i o n w i t h s h e a r t a b s . S u c h c o n n e c t i o n s a v o i d t h e u s e o f e x p e n s i v e i n t e r i o r d i a p h r a g m s t o d e v e l o p t h e b e a m ’ s fl e x u r a l c a p a c i t y , b y t a k i n g a d v a n t a g e o f t h e b e a r i n g a n d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e . T h e t e s t s e t u p i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 0 . F o u r s p e c i m e n s w e r e t e s t e d . T w o o f t h e s e s p e c i m e n s , S p e c . 4 a n d 5 , w e r e a l l b o l t e d ( F i g . 2 . 2 1 ) , w h i l e t h e o t h e r t w o , S p e c . 6 a n d 7 , u s e d fi l l e t w e l d s t o a t t a c h t h e t e e s t o t h e b e a m ( F i g . 2 . 2 2 ) . W e l d i n g t e e s t o b e a m fl a n g e s , c o m p a r e d t o b o l t i n g , r e s u l t e d i n m o r e s t a b l e h y s t e r e s i s , b e c a u s e w e l d i n g e l i m i n a t e d t h e P o t e n t i a l f o r b o l t - h o l e e l o n g a t i o n i n t h e b e a m fl a n g e s a n d p i n c h e d h y s t e r e s i s , w h i c h h a d b e e n o b s e r v e d f o r t h e t e e s b o l t e d t o t h e b e a m s . A s s h o w n i n F i g . 2 . 2 3 , w i t h o u t s l i p b e t w e e n b e a m fl a n g e s a n d t e e s t e m s , f o r S p e c . 6 , t h e b e a m , c o n n e c t i o n , c o l u m n , a n d P a n e l z o n e c o n t r i b u t e d 8 3 . 0 % , 9 . 7 % , 7 . 0 % , a n d 0 . 3 % t o t o t a l s t o r y d r i f t , r e s p e c t i v e l y . A n d e n e r g y d i s s i p a t i o n o c c u r r e d p r i m a r i l y i n t h e b e a m s , s i n c e p l a s t i c h i n g e s w a s f o r m e d 2 8 t n o n . e s l e ' a fl a n l g s h s u p i J R s t r e e o l n B e a ( S r W t i n g “ C c t i o n t e T l s d h e i n s t o d e u x a fi s P ' T ~ W u r h T C S s i : t t n e s s . o n c m s l 2 3 . 2 S w \ t h i c h s t u h c o S a b n F S $ i g . 2 2 4 w a n s o n M g m n d h i d u 1 1 1 1 0 S p m r i m s s e C t fl T h 1 8 w e a “ - h O I C , T h 1 5 S h O W ‘ e n C 0 i n T A - ( t s “ w T 2 . 3 . 2 S t e e l B e a m t o S t e e l C o l u m n T - s t u b C o n n e c t i o n s S w a n s o n ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) p r o p o s e d a p r o c e d u r e t o d e s i g n D S T c o n n e c t i o n s , i n w h i c h b o l t i n g w e r e u s e d t o c o n n e c t b e a m fl a n g e s t o t e e s t e m s , b a s e d o n a s e r i e s o f t e e s t u b c o n n e c t i o n t e s t . T h e c o m p o n e n t t e s t f r a m e o f t h e T - s t u b c o n n e c t i o n t e s t i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 4 . T h e i n s t r u m e n t a t i o n s c h e m e o f t h e T - s t u b c o n n e c t i o n t e s t i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 5 . S w a n s o n a l s o d e v e l o p e d a s p r i n g m o d e l t o p r e d i c t s t i f f n e s s o f T - s t u b c o n n e c t i o n . T h e s p r i n g m o d e l f o r a T - s t u b c o n n e c t i o n i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 6 . T h e s p r i n g m o d e l o f a n i n d i v i d u a l T - s t u b i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 7 . A s s h o w n i n F i g . 2 . 2 7 , t h e T - s t u b w a s b r o k e n i n t o s p r i n g s r e p r e s e n t i n g 1 ) t h e t e n s i o n b o l t s t i f f n e s s , 2 ) t e e s t u b fl a n g e s t i f f n e s s , 3 ) t e e s t u b s t e m s t i f f n e s s , 4 ) s h e a r b o l t s t i f f n e s s , 5 ) b e a r i n g d e f o r m a t i o n a n d 6 ) c o n n e c t i o n s l i p . T h e s e c o m p o n e n t s p r i n g s a r e t h e n a s s e m b l e d i n t o a s i n g l e s p r i n g r e p r e s e n t i n g t h e T - s t u b a s a w h o l e . T h e c o m p a r i s o n o f p r e d i c t e d a n d e x p e r i m e n t a l t o t a l d e f o r m a t i o n f o r T - s t u b T A - O S i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 8 . A s s h o w n i n F i g . 2 . 2 8 , t h e m o n o t o n i c s t i f f n e s s m o d e l p r o v i d e s a g o o d d e f o r m a t i o n p r e d i c t i o n f o r t h e T - s t u b s t e s t e d . H o w e v e r , t h e l i m i t a t i o n o f t h i s s p r i n g m o d e l i s t h a t i t ’ s i t e r a t i v e a n d c a n n o t b e a p p l i e d t o t h e D S T c o n n e c t i o n s i n w h i c h fi l l e t w e l d i n g w e r e u s e d t o c o n n e c t b e a m fl a n g e s t o t e e s t e m s . 2 . 3 . 3 S u m m a r y T h e s p l i t - t e e c o n n e c t i o n s a v o i d t h e u s e o f e x p e n s i v e i n t e r i o r d i a p h r a g m s t o d e v e l o p t h e b e a m ’ s fl e x u r a l c a p a c i t y , b y t a k i n g a d v a n t a g e o f t h e b e a r i n g a n d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e . T h e r e s e a r c h e r s ( R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 , P e n g 2 0 0 1 ) h a v e d e m o n s t r a t e d t h r o u g h f u l l - s c a l e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s t h a t s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s c a n p r o v i d e a d e q u a t e c y c l i c j o i n t s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h t o d e v e l o p t h e h i g h l y d e s i r a b l e w e a k b e a m - 2 9 V s t r o n g c f o o l r s a c o k n e n S w h i c h u l m i n a b i n l 1 e n s i 9 t f l a i h i " e : e c t i w a o s n o b p i e e t i n o p o n o r o . l n s a l f e c o i n g s n e s i n t f w d w e w o e t h l e c t f o r h e m o d c T h f c o o n e r o r m p n t e e o n e n t s c o n n e c t i o n s l h [ 4 f c t h i s rt 2.4 ‘ - E x p e r i m e n t a l e h i g h - s t r e n g t h .ltsl. a n d f x t l “ (02:87! , t h t h j t v h s t r e n - [ n u - « l 3 : 1 “ . . L . _‘ . “ c 5 6 : 3 i j ‘ h a h i l i l r ( ) f - L A M U “ [ h 3 L 1 \ \ t h e e l l c c t s s t r o n g c o l u m n f a i l u r e m e c h a n i s m i n C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e r e f o r e , f o r t h e s a k e o f r e l i a b i l i t y a n d e c o n o m i c , t h e s p l i t - t e e c o n n e c t i o n s a r e u s e d a s m o m e n t c o n n e c t i o n s i n t h i s r e s e a r c h . S w a n s o n ( 1 9 9 9 ) d e v e l o p e d a s p r i n g m o d e l t o p r e d i c t s t i f f n e s s o f T - s t u b c o n n e c t i o n , i n w h i c h b o l t i n g w e r e u s e d t o c o n n e c t b e a m fl a n g e s t o t e e s t e m s . H o w e v e r , t h e s p r i n g m o d e l p r o p o s e d b y S w a n s o n ( 1 9 9 9 ) i s i t e r a t i v e a n d c a n n o t b e a p p l i e d t o t h e D S T c o n n e c t i o n s i n w h i c h fi l l e t w e l d i n g w e r e u s e d t o c o n n e c t b e a m fl a n g e s t o t e e s t e m s . T h e r e f o r e , a n e w F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r t h e c o n n e c t i o n s , w h i c h i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s , w i l l b e d e v e l o p e d a n d u s e d t o m o d e l t h e d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s i n t h i s r e s e a r c h . 2 . 4 E x p e r i m e n t a l a n d A n a l y t i c a l R e s e a r c h o n S t e e l B e a m s T h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F S i n t h i s r e s e a r c h c o n s i s t w i t h h i g h - s t r e n g t h C F T c o l u m n ( o 3 , = 8 0 k s i , a n d f c = 1 5 k s i ) a n d h i g h - s t r e n g t h s t e e l b e a m ( 0 ; . = 5 0 k s i ) . C u r r e n t r e s e a r c h s h o w t h a t , t h e e f f e c t s o f t h e s e l o c a l d e g r a d a t i o n s a r e e s p e c i a l l y s i g n i fi c a n t f o r m e m b e r s m a d e f r o m h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l , d u e t o t h e i r s u s c e p t i b i l i t i e s t o i s s u e s s u c h a s l o c a l b u c k l i n g o f h i g h s t r e n g t h s t e e l ( R i c l e s , J . M . , e t a l . , 1 9 9 3 ) . T h e r e f o r e , c u r r e n t r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h - s t r e n g t h s t e e l b e a m a r e r e v i e w e d . 2 . 4 . ] E x p e r i m e n t a l R e s e a r c h o n S t e e l B e a m s G r e e n e t a l . ( G r e e n e t a l . 2 0 0 1 , 2 0 0 2 , G r e e n 2 0 0 0 ) c o n d u c t e d n i n e f u l l - s c a l e m o n o t o n i c a n d t h r e e f u l l - s c a l e i n e l a s t i c c y c l i c t e s t s o n s t e e l b e a m s f a b r i c a t e d f r o m h i g h 3 0 r t s l a c t n h n e a t e p t T l h e r e x f u r e t y f o r 3 t e s t e d - . a s i a i o n B t r e a m c a i r d n i d t e i fl u 3 1 3 1 t h l a p n c l i T i d o l p o e t . e i t ' e o r m c e s t e e l c s g s y n s e p c t c e t l e c t i i o c r c i i o e t t i t . o n h h i e n t l i o t m o i h r t e e r h d i g a d i - s m d g l d u \ n 2.4.2 A n a l y t i c a l s i l p e r f o r m a n c e s t e e l ( H S L A - 8 0 ) a n d t y p i c a l m i l d s t e e l ( A 3 6 ) . T h e t e s t s e t u p f o r 3 - p o i n t fl e x u r a l t e s t s p e c i m e n s i s s h o w n i n F i g . 2 . 2 9 . N i n e m o n o t o n i c s p e c i m e n s w e r e t e s t e d . T h e t y p i c a l s e c t i o n s f o r t h e fl e x u r a l t e s t s p e c i m e n s a r e s h o w n F i g . 2 . 3 0 . T h e t e s t s e t u p f o r 3 - p o i n t c y c l i c t e s t s p e c i m e n s i s s h o w n i n F i g . 2 . 3 1 . T h r e e c y c l i c s p e c i m e n s w e r e t e s t e d . T h e s e c t i o n s f o r t h e c y c l i c t e s t s p e c i m e n s a r e s h o w n F i g . 2 . 3 2 . B a s e d o n t h e e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h , t h e e x t r a p o l a t i o n o f c u r r e n t U S c o m p a c t n e s s c r i t e r i a t o h i g h e r s t r e n g t h s t e e l w a s s h o w n t o o v e r - e s t i m a t e fl e x u r a l d u c t i l i t y c a p a c i t y . I n a d d i t i o n , t h e y i e l d - t o - t e n s i l e s t r e n g t h r a t i o o f t h e m a t e r i a l w a s s h o w n t o h a v e a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n d u c t i l i t y a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n c a p a c i t y u n d e r c y c l i c l o a d i n g , s u g g e s t i n g t h a t a l i m i t i n g v a l u e s h o u l d b e u s e d i n o r d e r t o e n s u r e a c c e p t a b l e b e h a v i o r u n d e r e a r t h q u a k e l o a d i n g ( G r e e n e t a l . 2 0 0 1 ) . 2 . 4 . 2 A n a l y t i c a l M o d e l o f S t e e l B e a m s F E M m o d e l s o f t h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e m o n o t o n i c t e s t s p e c i m e n s , S p e c . 1 t o 9 , w e r e d e v e l o p e d u s i n g t h e fi n i t e e l e m e n t p r o g r a m A B A Q U S . T h e i n i t i a l g e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n s o f e a c h m o n o t o n i c t e s t s p e c i m e n s w e r e t a k e n i n t o a c c o u n t i n t h e F E M m o d e l s . T h e l o c a l w e b i m p e r f e c t i o n h a s t h e d e fl e c t e d s h a p e o f a c l a m p e d r e c t a n g u l a r p l a t e , w i t h s i d e s a ( t h e i m p e r f e c t i o n l e n g t h ) a n d b . T h e l o c a l fl a n g e i m p e r f e c t i o n h a s t h e d e fl e c t e d s h a p e o f a r e c t a n g u l a r p l a t e w i t h s i d e s a ( t h e i m p e r f e c t i o n l e n g t h ) a n d c , c l a m p e d a l o n g t h e e d g e s p a r a l l e l t o 2 , f r e e a l o n g t h e e d g e s p a r a l l e l t o x , a n d c l a m p e d a l o n g a m i d — l i n e p a r a l l e l t o x . E q u a t i o n 2 . 1 2 a n d 2 . 1 3 w e r e u s e d t o s p e c i f y t h e g e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n f o r w e b a n d fl a n g e , r e s p e c t i v e l y , i n w h i c h a , a n d b 1 a r e t h e a m p l i t u d e o f t h e g e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n o f w e b a n d fl a n g e , r e s p e c t i v e l y ( G r e e n e t a l . , 2 0 0 2 ) : 3 1 " 6 “ t ’ f " : t 1 ( ) f f d l l g t ' F o r t h e w e b w e b p l a t e . I " ) a t h e l o c a t i o n o f : i t i i m n k l d e t e r m i n e d b o u t o t l f l a t n e s l t ‘ i n g i t u d i n a l F o r t h e f o l y s r a s e t t i l i m d e p n g e i t i t the f l a n g e p l a t e . .r 2 _ 5 w e b = a n [ 1 — C O S M ] [ l — C O S Z — : Z ] ( 2 . 1 3 ) a 2 _ _ S fl a n g e : b l l I ‘ C O S ” ( x X f ) ( 2 7 ” ) ( 2 - 1 4 ) l — c o s — a c F o r t h e w e b i m p e r f e c t i o n , x a n d y a r e t h e l o n g i t u d i n a l a n d v e r t i c a l c o o r d i n a t e s o f t h e w e b p l a t e , x = 0 a t m i d - s p a n , y = 0 a t t h e j u n c t i o n o f t h e w e b a n d t h e fl a n g e , a n d x . . . d e fi n e s t h e l o c a t i o n o f t h e i m p e r f e c t i o n a l o n g t h e l e n g t h o f t h e w e b . T h e c o e f fi c i e n t o n i s d e t e r m i n e d b y s e t t i n g t h e m a x i m u m a m p l i t u d e o f t h e i m p e r f e c t i o n t o b e j u s t w i t h i n t h e o u t - o f - fl a t n e s s l i m i t o f t h e A W S S t r u c t u r a l W e l d i n g C o d e , w h i c h i s t h e l a r g e r o f t h e l o n g i t u d i n a l o r d e p t h d i m e n s i o n s o f t h e w e b p l a t e d i v i d e d b y 1 5 0 . F o r t h e fl a n g e i m p e r f e c t i o n , x a n d z a r e t h e l o n g i t u d i n a l a n d t r a n s v e r s e c o o r d i n a t e s o f t h e fl a n g e p l a t e , x = 0 a t m i d - s p a n , z = 0 a t t h e j u n c t i o n o f t h e w e b a n d t h e fl a n g e , a n d X f d e fi n e s t h e l o c a t i o n o f t h e i m p e r f e c t i o n a l o n g t h e l e n g t h o f t h e fl a n g e . T h e c o e f fi c i e n t b I 1 i s d e t e r m i n e d b y s e t t i n g t h e m a x i m u m a m p l i t u d e o f t h e i m p e r f e c t i o n t o 1 . 6 m m ( G r e e n e t a L , 2 0 0 2 ) T h e f u l l d e p t h w e b i m p e r f e c t i o n f o r r e c / 1 , 5 5 3 a n d 2 9 u s e d i n F E M m o d e l a r e s h o w n i n F i g . 2 . 3 3 a n d 2 . 3 4 , r e s p e c t i v e l y . T h e fi l l ] w i d t h fl a n g e i m p e r f e c t i o n f o r b / t h = 9 u s e d i n F E M m o d e l i s s h o w n i n F i g . 2 . 3 5 ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . A s s h o w n i n F i g . 2 . 3 6 , t h e F E M m o d e l w i t h b o t h fl a n g e a n d w e b i m p e r f e c t i o n s c a p t u r e s t h e l o c a l b u c k l i n g o f c o m p r e s s i o n fl a n g e , n e c k i n g o f t h e t e n s i o n fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g o f T e s t S p e c i m e n 3 ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . T w o t y p e s o f s h e l l e l e m e n t s i n A B A Q U S , t h e S S R S a n d t h e S 4 s h e l l e l e m e n t s , w e r e u s e d i n t h e F E M a n a l y s i s . T h e S S R S e l e m e n t i s a n e i g h t - n o d e d o u b l y c u r v e d t h i n s h e l l 3 2 e l e m e n s t r a i n . t [ a w r t h i s a p p l i c i g a t C t h - W T o m l i o n \ \ w e b b u c k l i n g a l . . 2 S R S e n e f m o h a r n t t c 0 : l e : a 0 e t i . l a r g g e m s e u s l a a e r J T T t d o ; e t S e e t s d c t h ’ s l e R ( G r e T e h n e T h e S 4 f o r m u l a n a o e s s n t h i c k a n S i d m p t T m s o h s ‘ c r s e s h e { T i l l i e - S t r a i n et al., ‘t'ttt‘ . . . t - l . using the S 4 a n a l _\.\‘i> A s s l i t e l e m n k } a r o m a M l m f ’ d k ‘ l U s i n e l e m e n t w i t h r e d u c e d i n t e g r a t i o n u s i n g fi v e D O F p e r n o d e . I t ’ s a q u a d r i l a t e r a l s m a l l - s t r a i n , l a r g e - r o t a t i o n e l e m e n t . I t w a s f o u n d t h a t t h e S 8 R 5 w a s n o t a p p r o p r i a t e f o r u s e i n t h i s a p p l i c a t i o n w h e r e t h e r e s p o n s e o f fl e x u r a l m e m b e r s i s c o n t r o l l e d b y l o c a l fl a n g e a n d w e b b u c k l i n g a f t e r t h e fl a n g e a n d w e b h a v e r e a c h e d s i g n i fi c a n t l e v e l s o f i n e l a s t i c s t r a i n ( G r e e n e t a l . , 2 0 0 2 ) . T h e S S R S e l e m e n t w a s s u b s e q u e n t l y r e p l a c e d w i t h t h e S 4 e l e m e n t i n t h e m o d e l s . T h e S 4 e l e m e n t i s a f o u r - n o d e , d o u b l y c u r v e d g e n e r a l - p u r p o s e s h e l l e l e m e n t t h a t i s f o r m u l a t e d f o r l a r g e - s t r a i n a n a l y s i s . I t ’ s a q u a d r i l a t e r a l fi n i t e - s t r a i n e l e m e n t t h a t i n c l u d e s t h i c k n e s s c h a n g e s a s a f u n c t i o n o f i n - p l a n e d e f o r m a t i o n , h a s s i x a c t i v e D O F p e r n o d e , a n d h a s t h e s a m e d e f a u l t v a l u e s o f fi v e i n t e g r a t i o n p o i n t s t h r o u g h t h e t h i c k n e s s a n d S i m p s o n ’ s R u l e m e t h o d o f i n t e g r a t i o n a s t h e S 8 R 5 e l e m e n t . T h e S 4 e l e m e n t a l l o w s t r a n s v e r s e s h e a r d e f o r m a t i o n a n d c h a n g e s i n t h i c k n e s s t o o c c u r m a k i n g i t s u i t a b l e f o r fi n i t e - s t r a i n a n a l y s i s i n v o l v i n g m a t e r i a l s w i t h a n o n z e r o e f f e c t i v e P o i s s o n ’ s r a t i o ( G r e e n e t a l . , 2 0 0 2 ) . A s s h o w n i n F i g . 2 . 3 7 , t h e a n a l y t i c a l m o m e n t - a v e r a g e e n d r o t a t i o n r e s u l t s u s i n g t h e S 4 e l e m e n t c o m p a r e s f a v o r a b l y w e l l w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s , w h i l e t h e a n a l y t i c a l m o d e l u s i n g t h e S 8 R 5 e l e m e n t g i v e s a p o o r p r e d i c t i o n ( G r e e n , 2 0 0 0 ) . 2 . 4 . 3 S u m m a r y F E M m o d e l s o f t h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e m o n o t o n i c t e s t s p e c i m e n s o f h i g h s t r e n g t h s t e e l b e a m s w e r e d e v e l o p e d , a c c o u n t i n g f o r t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g o f h i g h s t r e n g t h s t e e l ( G r e e n e t a l . 2 0 0 1 ) . H o w e v e r , t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f s t e e l b e a m u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h - s t r e n g t h C F T M R F S s h o u l d b e b a s e d o n c y c l i c t e s t s r a t h e r t h a n m o n o t o n i c t e s t . T h e r e f o r e , a n e w a n a l y t i c a l m o d e l f o r s t e e l b e a m , w h i c h 3 3 c y c l i c s p e c 2 . 5 P u s h o i v m e n s t e r A I n o r s t r e n g t h d C e r t o u s e F T M R 1 a r c h o n t h e s c i r e s c o l e u m n s . e x i s t i g n w e d e x ‘ i e r e f r a m e s a r e W h i r t n a n c m t ' e s t r g a t e o f m m t h e m e r e . i m p l i c i t l y a c c o u n t w i l l b e d e v e l o p e d i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f b e a m fl a n g e a n d b e a m w e b , w i l l b e d e v e l o p e d i n t h i s r e s e a r c h a n d w i l l b e c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f c y c l i c s p e c i m e n s o f G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) . 2 . 5 P u s h o v e r A n a l y s i s o f M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s I n o r d e r t o u s e t h e d e t a i l e d a n a l y t i c a l m o d e l t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , i n a d d i t i o n t o c u r r e n t e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f s t e e l s t r u c t u r e s a n d c o m p o s i t e s t r u c t u r e s w i t h C F T c o l u m n s , e x i s t i n g m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s a r e r e v i e w e d . B a s e d o n t h e r e v i e w s o f t h e c u r r e n t m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , s u i t a b l e e v a l u a t i o n m e t h o d s w i l l b e c h o s e t o i n v e s t i g a t e t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i n t h i s r e s e a r c h . 2 . 5 . 1 P u s h o v e r A n a l y s i s o f S t e e l M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s 2 . 5 . 1 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l f o r P o s t e n s i o n e d C o n n e c t i o n s R i c l e s e t a l . ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ; G a r l o c k e t a l . , 2 0 0 0 ) p r o p o s e d a n a n a l y t i c a l m o d e l c o n s i d e r i n g s t i f f n e s s o f p o s t e n s i o n e d ( P T ) c o n n e c t i o n s f o r p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e h i s t o r y a n a l y s i s o f M R F S . A s s h o w n i n F i g . 2 . 3 8 ( b ) , t h e P T c o n n e c t i o n u s e s h i g h s t r e n g t h s t e e l s t r a n d s t h a t a r e p o s t t e n s i o n e d a f t e r b o l t e d t o p a n d s e a t a n g l e s a r e i n s t a l l e d . C o n t a c t s t r e s s e s d e v e l o p a t t h e i n t e r f a c e o f t h e b e a m a n d c o l u m n u n d e r t h e a c t i o n o f t h e p o s t t e n s i o n i n g f o r c e . T h e p r e s t r e s s e d c o n t a c t s u r f a c e p r o v i d e s s i g n i fi c a n t m o m e n t r e s i s t a n c e . F r i c t i o n a t t h e c o n t a c t s u r f a c e p r o v i d e s s h e a r r e s i s t a n c e . T h e p o s t t e n s i o n i n g s t r a n d s r u n t h r o u g h t h e c o l u m n a n d a r e a n c h o r e d o u t s i d e t h e c o n n e c t i o n r e g i o n . S h i m 3 4 e p w l i a t t h s a E l d e d m i e a E l O P V . d E F i p W r i g o t ( 3 e s 2 p e r h i n 3 t 9 i a c h a r a c t e d i s t a n c r T e s l h M a a a t F 1 o o o t t i ? i i - s e n r r 3 r h m 4 fibers O T I h e a r e u s e a d l b e 5 1 C t i o n t s i n t l ‘ . 1 1 d e e a l c h m n ) o r . a c o n t . t h a m c c w s e r r e m m a e b r n y e s e g z e d r o p s i f i o f t h e e 0 r b t h s e h a e o m 4nd 8, in the r i g h t e : h p l a t e s a r e u s e d b e t w e e n t h e e n d o f t h e b e a m a n d t h e c o l u m n f a c e f o r c o n s t r u c t i o n fi t u p , w i t h a d d i t i o n a l s t e e l p l a t e s u s e d t o r e i n f o r c e t h e b e a m fl a n g e s ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . E l e m e n t s i n t h e c o m p u t e r p r o g r a m D R A I N - 2 D X ( P r a k e s h e t a l . , 1 9 9 3 ) w e r e u s e d t o d e v e l o p a m o d e l f o r P T c o n n e c t i o n s a n d t h e a s s o c i a t e d b e a m s a n d c o l u m n s . A s s h o w n i n F i g . 2 . 3 9 ( a ) , e a c h fi b e r e l e m e n t i s d i v i d e d i n t o a n u m b e r o f s e g m e n t s . T h e c r o s s s e c t i o n p r o p e r t i e s a r e c o n s t a n t w i t h i n a s e g m e n t , b u t c a n v a r y f r o m o n e s e g m e n t t o a n o t h e r . W i t h i n a s e g m e n t , fi b e r s m o d e l t h e c r o s s s e c t i o n , a s s h o w n i n F i g . 2 . 3 9 ( a ) . E a c h fi b e r i s c h a r a c t e r i z e d b y a u n i a x i a l m a t e r i a l s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p , a c r o s s s e c t i o n a r e a , a n d a d i s t a n c e f r o m t h e l o n g i t u d i n a l r e f e r e n c e a x i s o f t h e m e m b e r . T h e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s a r e m u l t i l i n e a r , a s s h o w n i n F i g s . 2 . 3 9 ( b a n d c ) . T h e f o r c e - d e f o r m a t i o n b e h a v i o r o f t h e c r o s s s e c t i o n i s d e t e r m i n e d b y i n t e g r a t i o n o f t h e fi b e r s t r e s s - s t r a i n b e h a v i o r o v e r t h e c r o s s s e c t i o n ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . F i g . 2 . 4 0 s h o w s t h e m o d e l f o r a n i n t e r i o r j o i n t r e g i o n w i t h a P T c o n n e c t i o n . T h e fi b e r s o f t h e b e a m e n d s e g m e n t s b e t w e e n n o d e s A M a n d B S i n t h e l e f t b e a m a n d n o d e s C M a n d B S i n t h e r i g h t b e a m a r e a s s i g n e d t h e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s h o w n i n F i g . 2 . 4 0 ( b ) t o m o d e l g a p o p e n i n g b e h a v i o r o f P T c o n n e c t i o n s . P a r a l l e l s p r i n g s a r e u s e d t o m o d e l t h e a n g l e s o f P T c o n n e c t i o n s . T h e p r o p e r t i e s o f t h e s e s p r i n g s a r e o b t a i n e d f r o m fi b e r a n a l y s i s o f t h e a n g l e s o f P T c o n n e c t i o n s . T h e n o d e s i d e n t i fi e d a s A 5 , B S , a n d C 5 a r e s l a v e d t o m a s t e r n o d e s A M , B M , a n d C M , r e s p e c t i v e l y . T h e t r a n s l a t i o n a l a n d r o t a t i o n a l d e g r e e s o f f r e e d o m o f a s l a v e d n o d e a r e c o n s t r a i n e d t o t h e d e g r e e s o f f r e e d o m o f t h e c o r r e s p o n d i n g m a s t e r n o d e . T h e t r a n s l a t i o n o f a s l a v e d n o d e i s c o n s t r a i n e d b y a s i m u l a t e d r i g i d l i n k b e t w e e n t h e s l a v e d n o d e a n d t h e m a s t e r n o d e ; t h u s , t h e s l a v e d n o d e t r a n s l a t i o n i s a f u n c t i o n o f t h e t r a n s l a t i o n a n d r o t a t i o n o f t h e m a s t e r n o d e a s w e l l a s t h e 3 5 n b n r m e t o s o g d t t w a s d o a e e t l h d i s t t i r n a d n s e a p i n p a e i p l a t h e i m p c s E l b e i “ h F a t i g . r c m o 2 n c e l a t n e g o e i d a i n g h e r . a t n e f 0 n o 4 e f t e i l c r . c ; n m n o s i n ' i n t l ‘ . a m c m t . e a .45 o r (‘5. t h e s h e a r E l o n g a t i f o r c e i n tl‘ of t h e t w o p a r a l l e l tPucles et al.. A s s h o w n d i s t a l : c e m e n t 2 T H ll i n H 1 o ( } / ~ J t 1 “ “ d i s t a n c e b e t w e e n t h e t w o n o d e s . S l a v e d n o d e E 5 i s c o n s t r a i n e d t o h a v e t h e s a m e t r a n s l a t i o n s a s m a s t e r n o d e B M ; h o w e v e r , t h e r o t a t i o n a l d e g r e e o f f r e e d o m o f n o d e E 5 i s i n d e p e n d e n t o f n o d e B M . T h e fl e x i b i l i t y o f t h e c o l u m n p a n e l z o n e i n s h e a r i s m o d e l e d b y p l a c i n g a r o t a t i o n a l s p r i n g b e t w e e n n o d e s B M a n d E S . T h e m o m e n t - r o t a t i o n b e h a v i o r o f t h e s p r i n g m o d e l s t h e s h e a r s t i f f n e s s o f t h e p a n e l z o n e ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . E a c h a n g l e i n t h e P T c o n n e c t i o n i s m o d e l e d a s t w o p a r a l l e l n o n l i n e a r s p r i n g s t h a t a r e i m p l e m e n t e d i n t h e m o d e l u s i n g D R A I N - 2 D X t r u s s e l e m e n t s . T h e s p r i n g s m o d e l t h e b e h a v i o r o f t h e a n g l e w h e n g a p o p e n i n g o c c u r s a t t h e b e a m - c o l u m n i n t e r f a c e . A s s h o w n i n F i g . 2 . 4 0 ( a ) , e a c h s p r i n g i s c o n n e c t e d t o t h e c o l u m n a t n o d e D a n d t o t h e b e a m a t n o d e A 5 o r C 3 . E l o n g a t i o n o r s h o r t e n i n g o f t h e s p r i n g s r e s u l t s i n f o r c e s t h a t a r e e q u i v a l e n t t o t h e s h e a r f o r c e i n t h e v e r t i c a l l e g o f t h e a n g l e . T h e c o m b i n e d f o r c e - d e f o r m a t i o n b e h a v i o r o f t h e t w o p a r a l l e l b i l i n e a r s p r i n g s p r o d u c e s a t r i l i n e a r f o r c e - d e f o r m a t i o n r e l a t i o n s h i p ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) . A s s h o w n i n F i g . 2 . 4 1 , t h e m o d e l p r o v i d e d r e a s o n a b l e p r e d i c t i o n s o f t h e l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t ( H - A ) b e h a v i o r f o r t h e t e s t o f s u b a s s e m b l a g e s w i t h P T c o n n e c t i o n s . T h e a n a l y t i c a l m o d e l w a s u s e d f o r a p a r a m e t r i c a n a l y t i c a l s t u d y o f t h e e f f e c t s o f c o n n e c t i o n d e t a i l s o n b e h a v i o r o f i n t e r i o r c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l a g e s . I t w a s a l s o u s e d f o r d y n a m i c t i m e h i s t o r y a n a l y s e s o f a s i x - s t o r y s t e e l M R F w i t h P T c o n n e c t i o n s . 2 . 5 . 1 . 2 S u m m a r y I n t h e c u r r e n t a n a l y t i c a l s t u d i e s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , f o r e x a m p l e , H a j j a r e t a l . ( 1 9 9 8 a , b ) , E l r e m a i l y ( 2 0 0 0 ) , a n d Z h a n g a n d R i c l e s ( 1 9 9 6 ) , t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e b e a m s a n d t h e c o l u m n s a r e a s s u m e d t o b e r i g i d . 3 6 H o w ‘ e l ' f fi r e c e n t i o n . r c e t . h t t h i g e c d r i t f t h o e s b t c o o m o s t r e t a a d n e l n e n n y n o r o r n t a n d m . c s c e l g t h t o t f t i o o h e } H t i l f n s i m i b ) ’ R l i a c r l t t h e a a l . n ( a 2 l 1 e s e in t h i s r e s e a r c h . 2 . 5 . 2 A d a p t i v e S T Y T T O H n a n c e - b a s e d from m i d a n d u p p e r d i s , . . . . . 2 . l F E M A a n O n e m a j o r d r a w H o w e v e r , r e c e n t r e s e a r c h o n C F T M R F S i n d i c a t e t h a t , f o r a C F T s u b a s s e m b l a g e , t h e b e a m , c o n n e c t i o n , c o l u m n , a n d p a n e l z o n e c o n t r i b u t e d 8 3 . 0 % , 9 . 7 % , 7 . 0 % , a n d 0 . 3 % t o t o t a l s t o r y d r i f t , r e s p e c t i v e l y ( P e n g , S . - W . , 2 0 0 1 ) . I t m e a n s t h a t t h e c o n t r i b u t i o n o f t h e c o n n e c t i o n t o t h e t o t a l s t o r y d r i f t s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . T h e r e f o r e , a n e w fi b e r - b a s e d m o d e l f o r t h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F , w h i c h a c c o u n t s f o r t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n o f t h e m e m b e r s a n d c o n n e c t i o n s s i m u l t a n e o u s l y a n d i s s i m i l a r t o t h e a n a l y t i c a l m o d e l f o r s t e e l M R F w i t h p o s t e n s i o n e d c o n n e c t i o n s d e v e l o p e d b y R i c l e s e t a l . ( 2 0 0 1 ) , w i l l b e d e v e l o p e d a n d u s e d t o m o d e l t h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F i n t h i s r e s e a r c h . 2 . 5 . 2 A d a p t i v e S p e c t r a - B a s e d P u s h o v e r P r o c e d u r e 2 . 5 . 2 . 1 F E M A a n d A d a p t i v e P u s h o v e r S p e c t r a - B a s e d P r o c e d u r e s O n e m a j o r d r a w b a c k o f t h e p r e v i o u s r e s e a r c h , i n t h e d e s i g n e v a l u a t i o n p h a s e o f p e r f o r m a n c e - b a s e d d e s i g n , i s t h a t t h e y d o n o t c o n s i d e r p o t e n t i a l f a i l u r e m o d e s t h a t s t e m f r o m m i d a n d u p p e r s t o r y m e c h a n i s m s c a u s e d b y t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e s . I n o r d e r t o u s e t h e d e t a i l e d a n a l y t i c a l m o d e l t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F s m o r e a c c u r a t e l y , e x i s t i n g m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e a r e i n v e s t i g a t e d . E v a l u a t i o n m e t h o d s t h a t c a n c a p t u r e p o t e n t i a l f a i l u r e m o d e s t h a t s t e m f r o m m i d a n d u p p e r s t o r y m e c h a n i s m s c a u s e d b y t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e s a r e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S i n t h i s r e s e a r c h . I n t h e n o n - l i n e a r s t a t i c p r o c e d u r e ( N S P ) , o r p u s h o v e r a n a l y s i s i n F E M A 3 5 6 , t h e s e i s m i c d e m a n d s a r e c o m p u t e d b y n o n - l i n e a r s t a t i c a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e s u b j e c t e d t o m o n o t o n i c a l l y i n c r e a s i n g l a t e r a l f o r c e s w i t h a n i n v a r i a n t h e i g h t - w i s e d i s t r i b u t i o n , u n t i l a 3 7 p r e d e t e r m i n e d t i t ! d i s p l f ( u C n h d o a p T h y i e l d i n a m r e g n l e n c e a m t A e a . s t i f t K f . P r e . n y a r m . e o s d e s i o a p p r o x i m a t e a s s a n d m e d i u m - r i s e e r u u c s m ' I o I e s t r h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e F o r a l m o s t a l l n T . 1 1 c h d e g r e e s . c o n t r i b u t i o n s o f h i .h e o f W C I U m l . i e y l d i n g t Lites. g a t e t h e thep “.rcbe ‘ like 0 i ‘ s e i s m i c ' h i g h e r A I ‘ V ' M E E C I p r e d e t e r m i n e d t a r g e t d i s p l a c e m e n t i s r e a c h e d . B o t h t h e f o r c e d i s t r i b u t i o n a n d t a r g e t d i s p l a c e m e n t a r e b a s e d o n t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e r e s p o n s e i s c o n t r o l l e d b y t h e f u n d a m e n t a l m o d e a n d t h e m o d e s h a p e r e m a i n s u n c h a n g e d a f t e r t h e s t r u c t u r e y i e l d s ( C h o p r a , A . K . , e t a l . , 2 0 0 2 ) . T h e s t i f f n e s s o f s t r u c t u r a l c o m p o n e n t a n d t h e o v e r a l l s t r u c t u r e a r e r e v i s e d a f t e r y i e l d i n g . P r e v i o u s s t u d i e s s h o w t h a t , u s i n g F E M A p u s h o v e r p r o c e d u r e s w i t h t h e s e s t w o a p p r o x i m a t e a s s u m p t i o n s r e s u l t s i n s a t i s f a c t o r y p r e d i c t i o n s o f s e i s m i c d e m a n d s f o r l o w - a n d m e d i u m - r i s e s t r u c t u r e s , p r o v i d e d t h e i n e l a s t i c a c t i o n i s d i s t r i b u t e d t h r o u g h o u t t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e ( K r a w i n k l e r , H . , e t a l . , 1 9 9 8 ) . F o r a l m o s t a l l m i d - a n d h i g h - r i s e s t r u c t u r e s , h i g h m o d e e f f e c t s a r e p r e s e n t t o s i g n i fi c a n t d e g r e e s . B u t n o n e o f t h e i n v a r i a n t f o r c e d i s t r i b u t i o n s c a n a c c o u n t f o r t h e c o n t r i b u t i o n s o f h i g h e r m o d e s t o r e s p o n s e , o r f o r a r e d i s t r i b u t i o n o f i n e r t i a f o r c e s b e c a u s e o f s t r u c t u r a l y i e l d i n g ( K r a w i n k l e r , H , e t a l . , 1 9 9 8 ) . I n o r d e r t o u s e p u s h o v e r a n a l y s i s t o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h r e l i a b i l i t y e v e n i n t h e p r e s e n c e o f h i g h e r m o d e s , G u p t a a n d K u n n a t h ( 2 0 0 0 ) p r o p o s e d a n a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r p r o c e d u r e . T h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r p r o c e d u r e u s e d f o r w a s s i m i l a r t o t h e m o d a l c o m b i n a t i o n p r o c e d u r e o f F E M A 3 5 6 , e x c e p t t h a t t h e m o d a l r e s p o n s e s a r e b a s e d o n t h e c u r r e n t s t i f f n e s s s t a t e o f t h e s t r u c t u r e ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) : ( 1 ) C o m p u t e t h e d a m p e d e l a s t i c r e s p o n s e s p e c t r u m f o r t h e s i t e - s p e c i fi c g r o u n d m o t i o n t o b e u s e d f o r e v a l u a t i o n . T h i s i s r e q u i r e d t o o b t a i n m o d a l s p e c t r a l a c c e l e r a t i o n s a t v a r i o u s s t e p s . 3 8 ( 3 ) P e r f o r S I J I L ‘ U t h e s t p a r t i c i ] ( 3 i C o m p t S t r u c t u : l e a s t 9 t l i t P e r t i i m C o m p u t f o r c e s i m e n t h o l R C P C a t t ( 2 ) P e r f o r m a n e i g e n v a l u e a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r a l m o d e l a t t h e c u r r e n t s t i f f n e s s s t a t e ( f o r t h e fi r s t s t e p t h i s w i l l b e t h e i n i t i a l s t i f f n e s s ) o f t h e s t r u c t u r e . U s i n g t h e s t o r y m a s s e s a n d t h e c o m p u t e d e i g e n v a l u e s , d e t e r m i n e t h e m o d a l p a r t i c i p a t i o n f a c t o r s . ( 3 ) C o m p u t e t h e s t o r y s h e a r d i s t r i b u t i o n b y c o m b i n i n g m o d a l r e s p o n s e s o f t h e s t r u c t u r e a t t h e c u r r e n t s t i f f n e s s s t a t e , i n c l u d i n g s u f fi c i e n t m o d e s t o c a p t u r e a t l e a s t 9 0 % o f t h e t o t a l b u i l d i n g m a s s . ( 4 ) P e r f o r m a s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e u s i n g t h e s t o r y f o r c e s c o m p u t e d i n t h e p r e v i o u s s t e p . A t t h e e n d o f e v e r y s t e p , c o m p a r e t h e m e m b e r f o r c e s w i t h t h e i r y i e l d v a l u e s . I f a n y m e m b e r h a s y i e l d e d , r e - c o m p u t e t h e m e m b e r a n d g l o b a l s t i f f n e s s m a t r i c e s a n d r e t u r n t o s t e p 2 . ( 5 ) R e p e a t t h e p r o c e s s u n t i l t h e g l o b a l d r i f t e x c e e d s t h e s p e c i fi e d l i m i t . 2 . 5 . 2 . 2 . V a l i d a t i o n o f A d a p t i v e S p e c t r a — B a s e d P u s h o v e r P r o c e d u r e F i v e d i f f e r e n t “ o f fi c e ” b u i l d i n g s w i t h h e i g h t s o f 4 , 8 , 1 2 , 1 6 , a n d 2 0 s t o r i e s w e r e d e s i g n e d i n o r d e r t o c o v e r a b r o a d r a n g e o f f u n d a m e n t a l p e r i o d s . T h e a s s u m e d p l a n ( F i g . 2 . 4 2 ) f o r a l l b u i l d i n g s c o m p r i s e d o f 2 4 - f t b a y s , 3 i n t h e t r a n s v e r s e d i r e c t i o n a n d 5 i n t h e l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n . T h e g r a v i t y l o a d r e s i s t i n g s y s t e m c o n s i s t e d o f R C s l a b s s p a n n i n g b e t w e e n R C b e a m s t h a t a r e s u p p o r t e d o n R C c o l u m n s . T h e l a t e r a l f o r c e r e s i s t i n g s y s t e m c o n s i s t e d o f f o u r S p e c i a l M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s ( S M R F s ) i n t h e l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n a n d s i x S M R F s i n t h e t r a n s v e r s e d i r e c t i o n . A s t o r y h e i g h t o f 1 2 f e e t w a s a s s u m e d t h r o u g h o u t . A l l c o n c r e t e w a s a s s u m e d n o r m a l - w e i g h t w i t h a s p e c i fi e d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ( fl ) r a n g i n g f r o m 4 t o 6 k s i . T h e y i e l d s t r e s s o f a l l r e i n f o r c e m e n t 3 9 w a s a s s u m e d a s ( e f f e c t s w e r e . , ~‘ 59616 S A C 1 0 9 . , r t o d l . l n m g m ‘ " - w c l u a t i o ; n c t o d r e p r t o s t i r c d o o e l y u a r d e u r e s . a n l s m s o a d r ; r a d w e l a s h i s a e s s t l t 1 o r i 0 L 0 o 0 g i t h r ) f o r s d t e r o n g t a i l e I n p r o c e n a l y a o r s o a m h m e c a l y s i s n h a T M e t i i l h f t s ‘ a f t d i d n m w e a i e w a s a s s u m e d a s 6 0 k s i . A l l c o l u m n s w e r e a s s u m e d fi x e d a t t h e b a s e . P - A a n d t o r s i o n a l e f f e c t s w e r e i g n o r e d . A l l b u i l d i n g s w e r e d e s i g n e d t o s a t i s f y t h e d r i f t c r i t e r i o n a n d t h e s t r o n g c o l u m n - w e a k b e a m p h i l o s o p h y . A t y p i c a l l o n g i t u d i n a l f r a m e w a s c o n s i d e r e d f o r d e t a i l e d e v a l u a t i o n ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . I n o r d e r t o d e m o n s t r a t e t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r p r o c e d u r e t o r e p r o d u c e t h e o v e r a l l b e h a v i o r p r e d i c t e d b y a n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s , a n d t o s h o w t h e i n a b i l i t y o f t r a d i t i o n a l p u s h o v e r p r o c e d u r e s u s i n g fi x e d u n i f o r m o r m o d a l l o a d p a t t e r n s t o c a p t u r e e i t h e r h i g h m o d e e f f e c t s o r p o t e n t i a l f a i l u r e m e c h a n i s m s , t r a d i t i o n a l p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r a n a l y s i s a s w e l l a s t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s w e r e p e r f o r m e d f o r e a c h p r o t o t y p e s t r u c t u r e . T h e t i m e h i s t o r i e s d e v e l o p e d a s p a r t o f t h e S A C P h a s e - 2 s t e e l p r o j e c t ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) w i t h 1 0 % p r o b a b i l i t i e s o f b e i n g e x c e e d e d i n 5 0 y e a r s ( r e f e r r e d t o a s 1 0 % / 5 0 h e r e a f t e r ) f o r L o s A n g e l e s a r e a w e r e u t i l i z e d i n t h e e v a l u a t i o n s t u d y . F o r e a c h f r a m e , t h e b a s i c S A C 1 0 % / 5 0 r e c o r d s w e r e s c a l e d t o t h e m e d i a n ( g e o m e t r i c m e a n ) s p e c t r a l a c c e l e r a t i o n a t t h e f u n d a m e n t a l f r e q u e n c y o f t h e r e s p e c t i v e s t r u c t u r e . A n e x t r e m e l y i m p o r t a n t c o n s i d e r a t i o n b e h i n d t h i s s c a l i n g w a s t o s t u d y t h e e f f e c t o f h i g h e r m o d e s ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . F i g . 2 . 4 3 s h o w s i n t e r - s t o r y d r i f t p r o fi l e s f o r s e l e c t e d r e c o r d s f o r v a r i o u s m u l t i s t o r y M R F S r e s p e c t i v e l y . O n l y t h o s e d r i f t p r o fi l e s i n w h i c h t h e e f f e c t s o f h i g h e r m o d e s i s m o s t p r o m i n e n t w e r e c o n s i d e r e d . T h e c u r v e s m a r k e d T i m e - h i s t o r y , P r o p o s e d , F E M A - 2 7 3 a n d U n i f o r m c o r r e s p o n d e d t o t h e i n t e r - s t o r y d r i f t p r o fi l e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s , p u s h o v e r a n a l y s i s u s i n g t h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r p r o c e d u r e , F E M A - 2 7 3 l o a d p a t t e r n , a n d u n i f o r m l o a d p a t t e r n , a t a r o o f d i s p l a c e m e n t e q u a l t o t h a t p r e d i c t e d b y 4 0 — ’ T . n o n l i n e a r t i m e - h l p e r i o d i n c r e a s e . i, b e c o m e m o r e P ” t i m e - h i s t o r y 1 1 m l } s p e c t r a - b a s e d p u s h K u n n a t h . 3 0 0 0 ) . 2 . 5 . 2 . 3 M o m e n It is c o m m o n t p m P l o d the r e m a i n i n g l e y e l s . t irst s t o r y l e y e l { i n discontinurty. ‘ ' T h e d i e n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s , r e s p e c t i v e l y . A s s h o w n i n F i g . 2 . 4 3 , a s t h e b u i l d i n g p e r i o d i n c r e a s e , i . e . , a s t h e n u m b e r o f s t o r i e s i n c r e a s e , a n d t h e e f f e c t o f h i g h e r m o d e s b e c o m e m o r e p r o n o u n c e , t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e r e s p o n s e p r e d i c t e d b y n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a n d F E M A / u n i f o r m p u s h o v e r a n a l y s e s i n c r e a s e s . T h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r m e t h o d , h o w e v e r , p r e d i c t s r e s p o n s e r e a s o n a b l y w e l l ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . 2 . 5 . 2 . 3 M o m e n t F r a m e S t r u c t u r e s w i t h S t i f f n e s s D i s c o n t i n u i t y I t i s c o m m o n p r a c t i c e t o d e s i g n s t r u c t u r e s w i t h t h e fi r s t s t o r y h e i g h t m u c h t a l l e r t h a n t h e r e m a i n i n g l e v e l s . T o e v a l u a t e t h e p o t e n t i a l e f f e c t s o f a “ s o f t ” fi r s t s t o r y , t h e h e i g h t o f t h e fi r s t s t o r y l e v e l o f t h e r e g u l a r f r a m e s w a s i n c r e a s e d b y 1 0 0 % t o c r e a t e a s t i f f n e s s d i s c o n t i n u i t y . T h e d e s i g n o f f r a m e s w a s n o t r e v i s e d t o i n c o r p o r a t e t h e s o f t s t o r y . H o w e v e r , t h e i n p u t g r o u n d m o t i o n s w e r e s c a l e d t o r e fl e c t t h e n e w f u n d a m e n t a l p e r i o d o f t h e m o d i fi e d f r a m e s . O n l y 1 6 a n d 2 0 - s t o r y f r a m e s w e r e c o n s i d e r e d i n t h i s p h a s e o f t h e s t u d y . F i g . 2 . 4 4 s h o w s t h e i n t e r - s t o r y d r i fi p r o fi l e s f o r a t y p i c a l e a r t h q u a k e . A s e x p e c t e d , t h e i n t r o d u c t i o n o f s o f t fi r s t s t o r y r e s u l t s i n m u c h h i g h e r d r i f t s a t t h e l o w e s t l e v e l a s c o m p a r e d t o t h e s a m e f o r t h e r e g u l a r f r a m e s . I n t h e u p p e r l e v e l s , a s e v i d e n c e d i n F i g . 2 . 4 4 , n e i t h e r t h e u n i f o r m l o a d p a t t e r n n o r t h e F E M A - m o d a l p a t t e r n i s a b l e t o p r e d i c t t h e p o t e n t i a l h i n g i n g a n d s u b s e q u e n t d r i f t a c c u m u l a t i o n s . I t i s a l s o c l e a r t h a t t h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r m e t h o d c a p t u r e s a l l s i g n i fi c a n t a s p e c t s o f t h e d r i f t p r o fi l e a t a l l l e v e l s ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . 4 1 — 1 2 . 5 . 2 . 4 E f f e c t t f m t “ d i d c . r ‘ s o p e c : f i l l lf h i g h e r w o u l d h a t h e e o n e p a t t i o b e c a u s i c i p a m o r t t i o n s w u l d b e c a n a l y s e s . a t a a n a l y s i s o f t h i s c u r s e s m a r k e d o b t a i n e d f r o m r o o t f r a n l — m u t h e 1 m o d e s w e r e c o n s i d e r p T E X l A - m o d a l 1 ,. l o a d n c n n n e a r t i m e ~ h i s t o r to that for t h e . . u n i f o m 10 5tinctures in w h i t 2 . 5 . 3 S u m m 3 5 6 , t h e s e i s a m r y i c d e m a n d s w e r e c o m p u t e d b y n o n - l i n e a r s t a t i c a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e 2 . 5 . 2 . 4 E f f e c t s o f H i g h e r M o d e s I f h i g h e r m o d e s w e r e i g n o r e d i n t h e a d a p t i v e m o d a l p u s h o v e r p r o c e d u r e , e a c h f r a m e w o u l d h a v e i d e n t i c a l r e s p o n s e f o r a n y g r o u n d m o t i o n c o r r e s p o n d i n g t o t h a t f r a m e , b e c a u s e t h e s p e c t r a l a c c e l e r a t i o n a t t h e f u n d a m e n t a l p e r i o d i s i d e n t i c a l . D u e t o t h e p a r t i c i p a t i o n o f h i g h e r m o d e s , h o w e v e r , t h e r e s p o n s e o f a f r a m e f o r d i f f e r e n t g r o u n d m o t i o n s w o u l d b e d i f f e r e n t . T h e d r i f t p r o fi l e s f o r a 2 0 - s t o r y f r a m e o b t a i n e d f r o m v a r i o u s a n a l y s e s , a t a r o o f d i s p l a c e m e n t e q u a l t o t h a t o b t a i n e d f r o m n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h i s f r a m e s u b j e c t e d t o t h e L A 1 4 r e c o r d , a r e c o m p a r e d i n F i g . 2 . 4 5 . T h e f o u r c u r v e s m a r k e d I - m o d e , 2 - m 0 d e s , 3 - m o d e s , a n d a l l - m o d e s c o r r e s p o n d t o t h e d r i f t p r o fi l e s o b t a i n e d f r o m t h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d p u s h o v e r a n a l y s i s i n w h i c h o n e o r s e v e r a l m o d e s w e r e c o n s i d e r e d i n t h e a n a l y s e s . T h e d r i f t p r o fi l e s o b t a i n e d b y u s i n g u n i f o r m a n d F E M A - m o d a l l o a d p a t t e r n s w e r e a l s o s h o w n f o r c o m p a r i s o n w i t h t h a t o b t a i n e d f r o m n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s . T h e c u r v e f o r o n l y t h e f u n d a m e n t a l m o d e i s v e r y s i m i l a r t o t h a t f o r t h e u n i f o r m l o a d p a t t e r n i n d i c a t i n g t h a t u n i f o r m l o a d p a t t e r n m a y b e a p p l i c a b l e t o s t r u c t u r e s i n w h i c h h i g h e r m o d e s a r e n o t s i g n i fi c a n t . A s a d d i t i o n a l m o d e s a r e c o n s i d e r e d , t h e d r i f t p r o fi l e s f o r t h e a d a p t i v e m o d a l p u s h o v e r p r o c e d u r e a p p r o a c h t h o s e o b t a i n e d f o r t h e n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s . T h e a b o v e d i s c u s s i o n i n d i c a t e s t h a t i g n o r i n g t h e h i g h e r m o d e s m a y r e s u l t i n h i g h l y i n a c c u r a t e e s t i m a t e s o f d e f o r m a t i o n d e m a n d s ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) . I n t h e n o n - l i n e a r s t a t i c p r o c e d u r e s ( N S P ) , o r p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s o f F E M A 4 2 s u b j e c t e d i s t r i b u d i s c o n t t r r i o b l u l t t e s t r u c t u r e d i i d y t . o a o o n n b e y l i 7 “ t ’ n d u n t h y d s i t F o r a l m o s t s i g n i fi c a n c o n t r i b u t t i o f s t r u c t u r s e i s m i c r e o a s d e s g o n l r x e h a . r e f i y ' n i d e g h l c e a n a l y s i s S h o u l p r o c e d u r e s i n t h i s ) . . 6 T . i m e ~ H i s t o r s u b j e c t e d t o m o n o t o n i c a l l y i n c r e a s i n g l a t e r a l f o r c e s w i t h a n i n v a r i a n t h e i g h t - w i s e d i s t r i b u t i o n , u n t i l a p r e d e t e r m i n e d t a r g e t d i s p l a c e m e n t i s r e a c h e d . B o t h t h e f o r c e d i s t r i b u t i o n a n d t a r g e t d i s p l a c e m e n t a r e b a s e d o n t h e a s s u m p t i o n t h a t , t h e r e s p o n s e i s c o n t r o l l e d b y t h e f u n d a m e n t a l m o d e a n d t h e m o d e s h a p e r e m a i n s u n c h a n g e d a f t e r t h e s t r u c t u r e y i e l d s ( C h o p r a , A . K . , e t a l . , 2 0 0 2 ) . F o r a l m o s t a l l m i d - a n d h i g h - r i s e s t r u c t u r e s , h i g h m o d e e f f e c t s a r e p r e s e n t t o s i g n i fi c a n t d e g r e e s . B u t n o n e o f t h e i n v a r i a n t f o r c e d i s t r i b u t i o n s c a n a c c o u n t f o r t h e c o n t r i b u t i o n s o f h i g h e r m o d e s t o r e s p o n s e , o r f o r a r e d i s t r i b u t i o n o f i n e r t i a f o r c e s b e c a u s e o f s t r u c t u r a l y i e l d i n g ( K r a w i n k l e r , H . , e t a l . , 1 9 9 8 ) . H e n c e , i n o r d e r t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s s h o u l d b e p e r f o r m e d i n a d d i t i o n t o s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s i n t h i s r e s e a r c h . 2 . 6 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s o f M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e s E s t i m a t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d s i s o f g r e a t s i g n i fi c a n c e i n s e i s m i c d e s i g n o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , b e c a u s e o f t h e e x c e e d e n c e o f a l l o w a b l e l i m i t s w o u l d c a u s e g r e a t d a m a g e i n b o t h s t r u c t u r a l a n d n o n - s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s . A n o t h e r c o n c e r n i n t h e d e s i g n o f C F T M R F S i s t o a v o i d e x c e s s i v e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s , w h i c h m a y , b u t n o t n e c e s s a r y w i l l , b r i n g t h e s t r u c t u r e c l o s e t o i n c r e m e n t a l c o l l a p s e . C o l l a p s e m a y o c c u r i f a n i n d i v i d u a l s t o r y d i s p l a c e s s u f f i c i e n t l y s o t h a t t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d i n s t a b i l i t y o c c u r s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 3 ) . T h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s c a n b e u s e d t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e s , b y p u s h i n g t h e s t r u c t u r e u n d e r a p r e d e t e r m i n e d o r a d a p t i v e l o a d p a t t e r n t o a 4 3 m o r e a c c u r a t e l y t a r g e t d i s p l a c e n t i n t h e d e s i g n e a r d i s p l a c e m e n t t o m o t i o n c a n b e I fi r s t m o d e a n d t l ‘ A n o t h e r d r a v d } ' n a m i c s t o r y d r O n a c c o u n t o f [ h m t ‘ d c e t f e c t s . P - _ : ( fl l fl b y H C D C C . t a r g e t d i s p l a c e m e n t , w h i c h r e p r e s e n t t h e m a x i m u m d e m a n d s e x p e r i e n c e d b y t h e s t r u c t u r e i n t h e d e s i g n e a r t h q u a k e , a n d c o m p a r i n g t h e d e f o r m a t i o n d e m a n d s c o m p u t e d a t t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t t o a v a i l a b l e c a p a c i t i e s . T h e r o o f d i s p l a c e m e n t c a u s e d b y t h e d e s i g n g r o u n d m o t i o n c a n b e p r e d i c t e d w i t h r e a s o n a b l e a c c u r a c y , p r o v i d e d t h a t i t i s c o n t r o l l e d b y t h e fi r s t m o d e a n d t h e P - A s e n s i t i v e r a n g e i s n o t e n t e r e d ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . A n o t h e r d r a w b a c k o f t h e p u s h o v e r a n a l y s i s i s t h a t i t i s d i f fi c u l t t o p r e d i c t m a x i m u m d y n a m i c s t o r y d r i f t d e m a n d s o v e r t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e a s a f u n c t i o n o f t h e r o o f d r i f t , o n a c c o u n t o f t h e d e p e n d e n c e o f t h e r e l a t i o n s h i p o n a m u l t i t u d e o f f a c t o r s , e . g . , h i g h e r m o d e e f f e c t s , P - A e f f e c t s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f g r o u n d m o t i o n s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . H e n c e , i n o r d e r t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , t i m e h i s t o r y a n a l y s e s a r e u s e d i n t h e d e s i g n e v a l u a t i o n p h a s e o f t h i s r e s e a r c h . T h e e x i s t i n g g r o u n d m o t i o n s d a t a b a s e a n d t i m e h i s t o r y e v a l u a t i o n m e t h o d s a r e r e v i e w e d . S u i t a b l e g r o u n d m o t i o n d a t a b a s e a n d t i m e - h i s t o r y e v a l u a t i o n m e t h o d s t h a t c a n c a p t u r e p o t e n t i a l f a i l u r e m o d e s t h a t s t e m f r o m m i d a n d u p p e r s t o r y m e c h a n i c s c a u s e d b y t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e s a r e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S i n t h i s r e s e a r c h . 2 . 6 . 1 G r o u n d m o t i o n T i m e H i s t o r i e s f o r S A C P h a s e 2 S t e e l P r o j e c t T h e r e s u l t s o f t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s d e p e n d o n n o t o n l y o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e M R F S , b u t a l s o o n t h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e s e l e c t e d g r o u n d m o t i o n . A m o n g t h e g r o u n d m o t i o n p a r a m e t e r s t h a t c a n a f f e c t t h e s t r u c t u r a l r e s p o n s e , t h e r e a r e t h r e e k e y p a r a m e t e r s : a m p l i t u d e , f r e q u e n c y c o n t e n t a n d d u r a t i o n , w h e r e f r e q u e n c y c o n t e n t a n d d u r a t i o n a r e t h e m a i n p a r a m e t e r s o f e a r t h q u a k e s . T h e s e i s m i c r e s p o n s e o f s t r u c t u r e s i s v e r y s e n s i t i v e t o 4 4 5 0 ° , i n ” ' 0 6 i n 5 5 0 0 ) L ‘ C t r : y e a r : S e r s m i c Z o n e 4 u 2.6.2 S e a l i n g T h e n o n l i r m m O I l u n G r f ‘ , a t h e f r e q u e n c y S o m e r y ' i l l e d i t l e r e n t s e i s n C a l i f o m i a ( Z o r t o p r o v i d e r e s ; s t u d i e s . a n d t r i ; a r e p r o y i d e d a t e a c h o f t h e s e t h i £ 3 0 m t h e f r e q u e n c y c o n t e n t a n d d u r a t i o n o f d i f f e r e n t g r o u n d m o t i o n s ( K r a m e r , 1 9 9 6 ) . S o m e r v i l l e e t a l . ( 1 9 9 7 ) d e v e l o p e d g r o u n d m o t i o n s i n t h r e e c i t i e s r e p r e s e n t i n g t h r e e d i f f e r e n t s e i s m i c z o n e s a s d e fi n e d b y t h e U n i f o r m B u i l d i n g C o d e — L o s A n g e l e s , C a l i f o r n i a ( Z o n e 4 ) ; S e a t t l e , W a s h i n g t o n ( Z o n e 3 ) ; a n d B o s t o n , M a s s a c h u s e t t s ( Z o n e 2 ) ; t o p r o v i d e r e s p o n s e s p e c t r a a n d t i m e h i s t o r i e s f o r u s e i n t o p i c a l i n v e s t i g a t i o n s , c a s e s t u d i e s , a n d t r i a l a p p l i c a t i o n s i n t h e S A C P h a s e 2 S t e e l P r o j e c t . S u i t e s o f t i m e h i s t o r i e s a r e p r o v i d e d a t t w o p r o b a b i l i t i e s o f o c c u r r e n c e ( 2 % i n 5 0 y e a r s a n d 1 0 % i n 5 0 y e a r s ) i n e a c h o f t h e s e t h r e e l o c a t i o n s f o r fi r m s o i l c o n d i t i o n s . T i m e h i s t o r i e s a r e a l s o p r o v i d e d f o r 5 0 % i n 5 0 y e a r s f o r L o s A n g e l e s . T i m e h i s t o r i e s f o r s o f t s o i l p r o fi l e s a r e p r o v i d e d f o r 1 0 % i n 5 0 y e a r s i n a l l t h r e e l o c a t i o n s . N e a r f a u l t t i m e h i s t o r i e s a r e a l s o p r o v i d e d f o r s e i s m i c z o n e 4 c o n d i t i o n s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) . 2 . 6 . 2 S c a l i n g o f T i m e H i s t o r i e s t o T a r g e t S p e c t r a T h e n o n l i n e a r r e s p o n s e o f s t r u c t u r e s i s s t r o n g l y d e p e n d e n t o n t h e p h a s i n g o f t h e i n p u t g r o u n d m o t i o n a n d o n t h e d e t a i l e d s t r u c t u r e o f i t s s p e c t r u m . U n l i k e t h e c a s e o f l i n e a r r e s p o n s e , w h i c h c a n o f t e n b e o b t a i n e d f r o m a s i n g l e t i m e h i s t o r y m a t c h e d t o a t a r g e t s p e c t r u m , a n a p p r o p r i a t e m e a s u r e o f n o n l i n e a r r e s p o n s e r e q u i r e s t h e u s e o f m u l t i p l e r e a l i s t i c t i m e h i s t o r i e s h a v i n g p h a s i n g a n d r e s p o n s e s p e c t r a l p e a k s a n d t r o u g h s t h a t a r e a p p r o p r i a t e f o r t h e m a g n i t u d e , d i s t a n c e , s i t e c o n d i t i o n s , a n d w a v e p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e r e g i o n . T h e p u r p o s e o f p r o v i d i n g s u i t e s o f t i m e h i s t o r i e s i s t o p r o v i d e a s t a t i s t i c a l s a m p l e o f t h i s v a r i a b i l i t y i n p h a s i n g a n d s p e c t r a t h r o u g h a s e t o f t i m e h i s t o r i e s t h a t a r e r e a l i s t i c n o t o n l y i n t h e i r a v e r a g e p r o p e r t i e s b u t i n t h e i r i n d i v i d u a l c h a r a c t e r i s t i c s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) . 4 5 T h e 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s c o r r e s p o n d t o t h e r e t u r n p e r i o d s o f 2 , 4 7 5 , 4 7 5 a n d 7 2 y e a r s , r e s p e c t i v e l y . A l l t h e t h r e e s e t s o f t h e t i m e h i s t o r i e s a r e f o r s t i f f s o i l s i t e s a n d m a t c h ( i n t h e m e a n ) t h e t a r g e t r e s p o n s e s p e c t r a d e fi n e d i n t h e 1 9 9 4 N E H R P p r o v i s i o n s , i . e . , o n t h e a v e r a g e , t h e i r s p e c t r a l v a l u e s m a t c h w i t h a l e a s t - s q u a r e e r r o r fi t t o t h e U S G S m a p p e d v a l u e s a t 0 . 3 , 1 . 0 a n d 2 . 0 s ( U S G S 1 9 9 6 ) a n d a p r e d i c t e d v a l u e a t 4 . 0 s , f o r t h e a p p r o p r i a t e r e t u r n p e r i o d . T h e s e p e r i o d s ( 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 s ) a r e s e l e c t e d b e c a u s e t h e y c o v e r t h e r a n g e o f i n t e r e s t f o r t h e fl e x i b l e s t e e l s t r u c t u r e s . T h e w e i g h t s u s e d a r e 0 . 1 , 0 . 3 , 0 . 3 a n d 0 . 3 f o r p e r i o d s o f 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 s e c o n d s , r e s p e c t i v e l y ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) , i . e . , t h e s c a l e f a c t o r , S F , i s : 0 . 1 0 . 3 S F _ _ S t a r g e t , 0 . 3 S t a r g e t , l . 0 _ S t a r g 9 1 , 2 . 0 ‘ S t a r g e t , 4 . 0 ( 2 1 5 ) S G M , 0 . 3 S G M , 1 . 0 S G M , 2 . 0 S G M , 4 . 0 w h e r e 8 , 0 , 2 “ , T a n d S G M , r a r e t h e s p e c t r a l v a l u e s o f t h e t a r g e t s p e c t r u m a n d t h e g r o u n d m o t i o n s p e c t r u m b e i n g s c a l e d , r e s p e c t i v e l y , f o r a p e r i o d e q u a l t o T i n s e c o n d s . 2 . 6 . 3 D y n a m i c P - A E f f e c t s f o r F l e x i b l e I n e l a s t i c S t e e l S t r u c t u r e s C o l l a p s e p r e v e n t i o n i s a f u n d a m e n t a l o b j e c t i v e o f e a r t h q u a k e r e s i s t i n g d e s i g n . C o l l a p s e m a y o c c u r i f a n i n d i v i d u a l s t o r y d i s p l a c e s s u f fi c i e n t l y s o t h a t t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d i n s t a b i l i t y o c c u r s . I t i s o n e o f t h e m a j o r c o n c e r n s i n s e i s m i c d e s i g n t o a v o i d e x c e s s i v e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s , w h i c h m a y , b u t n o t n e c e s s a r y w i l l , b r i n g t h e s t r u c t u r e c l o s e t o i n c r e m e n t a l c o l l a p s e ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . G u p t a a n d K r a w i n k l e r ( 2 0 0 0 a ) s t u d i e d t w o s t r u c t u r e s r e p r e s e n t a 2 0 — s t o r y b u i l d i n g d e s i g n e d f o r L o s A n g e l e s c o n d i t i o n s ( S e i s m i c Z o n e 4 ) , a n d a 3 - s t o r y b u i l d i n g d e s i g n e d 4 6 f o r S e a t t l e c o n d i t i o n s ( S e i s m i c Z o n e 3 ) . B o t h d e s i g n s c o n f o r m e d t o U n i f o r m B u i l d i n g C o d e ( U B C ) r e q u i r e m e n t s ( 1 9 9 4 ) . P l a n e v i e w s a n d e l e v a t i o n s o f t h e t w o b u i l d i n g s w e r e s h o w n i n F i g . 2 . 4 6 . B o t h s t r u c t u r e s h a v e p e r i m e t e r m o m e n t f r a m e s t h a t w e r e d e s i g n e d t o r e s i s t a l l l a t e r a l l o a d s . T h e i n t e r i o r s i m p l e f r a m i n g w a s d e s i g n e d t o r e s i s t o n l y t r i b u t a r y g r a v i t y e f f e c t s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . 2 . 6 . 3 . 1 C a s e S t u d y 1 : L o s A n g e l e s 2 0 — S t o r y S t r u c t u r e T h e v a l u e s o f t h e s t a b i l i t y c o e f fi c i e n t f o r t h e 2 0 - s t o r y s t r u c t u r e d e s i g n e d f o r L o s A n g e l e s c o n d i t i o n i s f o u n d t o b e < 0 . 1 0 f o r a l l s t o r i e s . T h u s , a c c o r d i n g t o p r e s e n t U . S . c o d e s n o s p e c i a l c o n s i d e r a t i o n n e e d s t o b e g i v e n t o P - A e f f e c t s i n t h e s e i s m i c d e s i g n o f t h i s s t r u c t u r e . T h e b e h a v i o r o f t h i s s t r u c t u r e u n d e r l a t e r a l l o a d s a n d u n d e r s p e c i fi c e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s w a s fi r s t u s i n g a s i m p l e c e n t e r l i n e m o d e l o f t h e b a r e m o m e n t r e s i s t i n g f a m e ( m o d e l M 1 ) a n d t h e n u s i n g v a r i o u s i m p r o v e d a n a l y t i c a l m o d e l s . I n e l a s t i c b e h a v i o r w a s p e r m i t t e d o n l y a t t h e e n d s o f e l e m e n t s a n d w a s r e p r e s e n t e d b y b i l i n e a r m o m e n t - r o t a t i o n h y s t e r e t i c m o d e l s w i t h 3 % s t r a i n h a r d e n i n g ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . 2 . 6 . 3 . 1 . ] S t a t i c R e s p o n s e o f M o d e l M 1 T h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r ( b a s e s h e a r V o v e r s e i s m i c w e i g h t W ) v e r s u s r o o f d r i f t a n g l e ( r o o f d i s p l a c e m e n t o v e r s t r u c t u r e h e i g h t ) r e s p o n s e f o r m o d e l M 1 , w i t h a n d w i t h o u t P - A e f f e c t s b e i n g c o n s i d e r e d , i s s h o w n i n F i g . 2 . 4 7 . T h e m o d e l i n w h i c h P - A e f f e c t s a r e n o t c o n s i d e r e d ( m o d e l M l - N P D ) h a s a h a r d e n i n g p o s t - y i e l d s t i f f n e s s , w h i c h i s m a i n t a i n e d e v e n a t l a r g e d r i f t s . T h e e l a s t i c s t i f f n e s s o f t h e m o d e l i n w h i c h P - A e f f e c t s a r e 4 7 c o n s i d e r e d ( m o d e l M 1 ) i s o n l y s l i g h t l y s m a l l e r t h a n f o r m o d e l M l - N P D b e c a u s e o f t h e s m a l l v a l u e o f 0 . T h e p o s t - y i e l d g l o b a l r e s p o n s e o f m o d e l M l d i f f e r s s i g n i fi c a n t l y f r o m t h a t o f m o d e l M l - N P D , e x h i b i t i n g a s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u u n t i l a r o o f d r i f t o f a b o u t 0 . 0 1 5 , f o l l o w e d b y a r a p i d d e c r e a s e i n l a t e r a l l o a d r e s i s t a n c e r e p r e s e n t e d b y t h e n e g a t i v e s l o p e o f t h e c u r v e . T h e s t r u c t u r e r e a c h e s a s t a t e o f z e r o l a t e r a l r e s i s t a n c e a t t h e r e l a t i v e l y s m a l l r o o f d r i f t a n g l e o f 0 . 0 4 ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . T h e r e s p o n s e o f t h e l o w e s t e i g h t s t o r i e s o f t h e s t r u c t u r e , i n t e r m s o f n o r m a l i z e d s t o r y s h e a r v e r s u s s t o r y d r i f t a n g l e , i s s h o w n i n F i g . 2 . 4 8 . T h e b o t t o m fi v e s t o r i e s e x h i b i t s i m i l a r n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s v a l u e s , w h i c h a r e a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o - 6 % o f t h e e l a s t i c s t o r y s t i f f n e s s . T h i s i m p l i e s t h a t t h e s e s t o r i e s a r e i n v o l v e d i n a m e c h a n i s m m o t i o n . T h e n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s a r i s e s b e c a u s e o f t h e P - A “ s h e a r ” , w h i c h c o u n t e r a c t s t h e s t r a i n h a r d e n i n g t h a t w o u l d e x i s t w i t h o u t P - A e f f e c t s . I f t h e s t o r y d r i f t i n a n e a r t h q u a k e d o e s n o t e x c e e d t h e v a l u e a s s o c i a t e d w i t h t h e o n s e t o f n e g a t i v e s t i f f n e s s , t h e n s t a b l e r e s p o n s e i s e x p e c t e d t o o c c u r . I f t h i s l i m i t i n g v a l u e i s e x c e e d e d , r a t c h e t i n g m a y o c c u r , a n d t h e p o t e n t i a l f o r d y n a m i c i n s t a b i l i t y e x i s t s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . T h e s t o r y s h e a r v e r s u s s t o r y d r i f t r e s p o n s e c u r v e s p r e s e n t e d i n F i g . 2 . 4 8 i n d i c a t e t h a t t h e b o t t o m s t o r i e s r e a c h a s t a t e o f d y n a m i c i n s t a b i l i t y ( z e r o l a t e r a l r e s i s t a n c e ) a t a s t o r y d r i f t o f a b o u t 0 . 1 4 - 0 . 1 6 . S t o r i e s 6 t h r o u g h 8 ( a n d s t o r i e s 9 t h r o u g h 2 0 ) e x p e r i e n c e u n l o a d i n g a s t h e s t r u c t u r e i s p u s h e d t o l a r g e r d i s p l a c e m e n t s ( b e y o n d 0 . 0 1 5 g l o b a l d r i f t ) , a n d t h e l a t e r a l l o a d s a p p l i e d t o t h e s t r u c t u r e h a v e t o b e r e d u c e d t o a c c o m m o d a t e t h e i n c r e a s i n g s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s i n t h e l o w e r s t o r i e s . T h u s , a s t h e r o o f d i s p l a c e m e n t i n c r e a s e s , t h e d r i f t i n a l l b u t t h e l o w e s t fi v e s t o r i e s d e c r e a s e s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) 4 8 2 . 6 . 3 . 1 . 2 D y n a m i c R e s p o n s e o f M o d e l M 1 T h e o b s e r v a t i o n t h a t t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e a t t a i n s a n e g a t i v e s t i f f n e s s a t a r o o f d r i f t o f a b o u t 0 . 0 1 5 p r o v i d e s a n i n d i c a t i o n t h a t d y n a m i c i n s t a b i l i t y i s a d i s t i n c t p o s s i b i l i t y u n d e r s e v e r e g r o u n d m o t i o n s . W h e n t h i s f r a m e m o d e l w a s s u b j e c t e d t o a s e t o f 2 0 v e r y s e v e r e g r o u n d m o t i o n s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) , p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y p r o b l e m s w e r e n o t e d u n d e r t w o n e a r - f a u l t g r o u n d m o t i o n s t h a t h a v e p u l s e - l i k e c h a r a c t e r i s t i c s . D y n a m i c i n s t a b i l i t y d i d o c c u r w h e n t h e M 1 m o d e l w a s s u b j e c t e d t o t h e L A 3 0 ( T a b a s ) r e c o r d , a n d s t o r y d r i f t a n g l e s e x c e e d i n g 0 . 1 3 , w h i c h i s a l s o c l o s e t o d y n a m i c i n s t a b i l i t y , w e r e o b t a i n e d w h e n t h e s i m u l a t e d r e c o r d L A 3 6 w a s u s e d a s i n p u t ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . T h e s e d y n a m i c a n a l y s i s r e s u l t s i n d i c a t e t h a t a c o l l a p s e p o t e n t i a l e x i s t s f o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l M 1 , w h i c h i s v e r y s i m p l e r e p r e s e n t a t i o n o f a c o m p l e x 3 D s t r u c t u r e . I f t h e m o d e l w e r e r e p r e s e n t a t i v e o f t h e s t r u c t u r e , t h e a n a l y s i s w o u l d p o i n t o u t a n a l a r m i n g p r o b l e m s i n c e t h e s t r u c t u r e w a s d e s i g n e d i n a c c o r d a n c e w i t h r e c e n t c o d e r e q u i r e m e n t s a n d h a s c o n s i d e r a b l e o v e r - s t r e n g t h , t h e d e s i g n b a s e s h e a r a t t h e a l l o w a b l e s t r e s s d e s i g n l e v e l i s 0 . 0 3 W , w h e r e a s t h e s t r e n g t h a t t h e g l o b a l y i e l d i n g i s a b o u t 0 . 0 7 5 W ( F i g . 2 . 4 0 ) . 2 . 6 . 3 . 1 . 3 S t a t i c a n d D y n a m i c R e s p o n s e o f I m p r o v e d M o d e l s T h e b a r e f r a m e c e n t e r l i n e m o d e l M 1 , t h o u g h c o m m o n l y u s e d i n e n g i n e e r i n g a n a l y s i s , i s o f t e n a v e r y a p p r o x i m a t e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s t h a t c o n t r i b u t e t o l a t e r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s . M o r e o v e r , a c e n t e r l i n e m o d e l i s o f t e n a m e d i o c r e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e b a r e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e . S t e e l m o m e n t f r a m e s w i t h f u l l y r e s t r a i n e d c o n n e c t i o n s c o n s i s t o f b e a m s t h a t s p a n b e t w e e n c o l u m n f a c e s , c o l u m n s t h a t 4 9 e x t e n d o v e r t h e c l e a r h e i g h t o f a s t o r y , a n d p a n e l z o n e s t h a t d e fi n e t h e i n t e r s e c t i o n o f b e a m s a n d c o l u m n s a n d o f t e n y i e l d i n s h e a r b e f o r e b e a m s a n d c o l u m n s a t t a i n t h e i r b e n d i n g s t r e n g t h . T h e f r a m e a n a l y s i s m o d e l t h a t i n c o r p o r a t e s p a n e l z o n e s i s d e n o t e d a s m o d e l M 2 . T h e r e a r e m a n y o t h e r c o n t r i b u t i o n s t o l a t e r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s , s o m e o f w h i c h c a n b e e v a l u a t e d a c c u r a t e l y a n d s o m e w h o s e c o n t r i b u t i o n s c a n o n l y b e e s t i m a t e d . T h e f o l l o w i n g a n a l y s i s m o d e l s w e r e u t i l i z e d t o e v a l u a t e t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t m o d e l i n g a s s u m p t i o n s o n t h e d y n a m i c r e s p o n s e ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 1 9 9 9 ) : 0 M 1 - b a s i c c e n t e r l i n e m o d e l o f b a r e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e 0 M 2 - b a r e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e m o d e l i n c o r p o r a t i n g p a n e l z o n e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s 0 M 2 A — t h e M 2 m o d e l w i t h t h e b e s t e s t i m a t e o f a l l o t h e r “ d e p e n d a b l e ” c o n t r i b u t i o n s ( g r a v i t y c o l u m n s , o r t h o g o n a l f r a m e c o l u m n s , s h e a r c o n n e c t i o n s , fl o o r s l a b s ) o M l - N P D — t h e M 1 m o d e l w i t h o u t P - A e f f e c t s 0 M l E — e l a s t i c M 1 m o d e l w i t h P - A e f f e c t s 0 M l E - N P D — e l a s t i c M 1 m o d e l w i t h o u t P - A e f f e c t s B a s e s h e a r v e r s u s r o o f d r i f t d i a g r a m s f o r m o d e l s M 1 , M 2 , a n d M 2 A a r e s h o w n i n F i g . 2 . 4 9 . T h e m o r e r e a l i s t i c b a r e f r a m e m o d e l M 2 s h o w s i m p r o v e d b e h a v i o r c o m p a r e d w i t h t h e M 1 m o d e l b e c a u s e m a x i m u m m o m e n t s i n b e a m s a n d c o l u m n s a r e c o m p u t e d a t p a n e l z o n e b o u n d a r i e s r a t h e r t h a n c o n n e c t i o n c e n t e r l i n e s , a n d t h e s h e a r s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f t h e p a n e l z o n e s i s r e l a t i v e l y l a r g e . A d d i n g a l l “ r e l i a b l e ” c o n t r i b u t i o n s t o t h e M 2 m o d e l ( m o d e l M 2 A ) i n c r e a s e s t h e s t r e n g t h f u r t h e r , w i d e n s t h e s t r e n g t h p l a t e a u c o n s i d e r a b l y , a n d i n c r e a s e t h e g l o b a l d r i f t a t w h i c h d y n a m i c i n s t a b i l i t y o c c u r s t o a v a l u e o f a b o u t 0 . 0 7 . P r o p o r t i o n a l e f f e c t s a r e o b s e r v e d i n t h e r e s p o n s e s o f i n d i v i d u a l s t o r i e s . F o r i n s t a n c e , t h e 5 0 s t o r y d r i f t a n g l e a t w h i c h d y n a m i c i n s t a b i l i t y o c c u r s i n c r e a s e s f r o m 0 . 1 6 f o r t h e M 1 m o d e l t o 0 . 2 3 5 f o r t h e M 2 A m o d e l . A p i c t u r e o f t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s i n a l l s t o r i e s a n d f o r a l l m o d e l s s u b j e c t e d t o t h e g r o u n d m o t i o n r e c o r d L A 3 0 ( T a b a s ) i s p r e s e n t e d i n F i g . 2 . 5 0 . N o r e s u l t s a r e s h o w n f o r m o d e l M 1 b e c a u s e c o l l a p s e o c c u r r e d . F o r m o d e l M 2 t h e s t o r y d r i f t a n g l e s i n t h e b o t t o m s t o r i e s a r e a s h i g h a s 0 . 1 5 , w h i c h i s o u t s i d e t h e r a n g e o f a c c e p t a b l e r e s u l t s . H o w e v e r , f o r t h e m o s t r e a l i s t i c m o d e l ( M 2 A ) t h e s t o r y d r i f t a n g l e s h a v e d e c r e a s e d d r a s t i c a l l y , w i t h t h e m a x i m u m v a l u e b e i n g 0 . 0 5 1 . T h u s , t h i s r e a l i s t i c m o d e i s f a r f r o m P - A c o l l a p s e . G r e a t v a r i a t i o n s i n s t o r y d r i f t p a t t e r n s a r e e v i d e n t f r o m F i g . 2 . 5 0 , d e p e n d i n g o n m o d e l i n g a s s u m p t i o n s . A l l i n e l a s t i c m o d e l s s h o w t h e c o m m o n p a t t e r n o f l a r g e d r i f t s i n t h e b o t t o m s t o r i e s a n d s m a l l d r i f t s i n t h e t o p s t o r i e s . P - A e f f e c t s h a v e m u c h t o d o w i t h t h i s p a t t e r n , b u t t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p u l s e - t y p e g r o u n d m o t i o n a r e a l s o r e s p o n s i b l e f o r t h i s p a t t e r n . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e s t o r y d r i f t p a t t e r n c h a n g e s d r a s t i c a l l y i f a n e l a s t i c t i m e h i s t o r y a n a l y s i s i s p e r f o r m e d ( M l E a n d M l E - N P D ) . I t m u s t b e c o n c l u d e d t h a t e l a s t i c a n a l y s i s i s a n i n a d e q u a t e t o o l f o r c a p t u r i n g P - A s e n s i t i v e r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . T o e v a l u a t e t h e s e n s i t i v i t y o f r e s u l t s t o g r o u n d - m o t i o n v a r i a t i o n s , a l l a n a l y s e s a r e r e p e a t e d w i t h t h e s i m u l a t e d g r o u n d - m o t i o n r e c o r d L A 3 6 . T h i s g r o u n d m o t i o n a l s o e x h i b i t s c l e a r p u l s e - t y p e c h a r a c t e r i s t i c s . T h e r e s u l t s f o r m a x i m u m s t o r y d r i f t s a r e p r e s e n t e d i n F i g . 2 . 5 1 . T h e p a t t e r n s a r e m o s t l y s i m i l a r t o t h o s e f o r t h e L A 3 0 ( T a b a s ) g r o u n d m o t i o n , b u t t h e r e a r e a l s o i m p o r t a n t d i f f e r e n c e s . I n t h i s c a s e t h e c e n t e r l i n e m o d e l M 1 d i d n o t c o l l a p s e , a n d t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t a n g l e s f o r t h i s m o d e l a r e s m a l l e r t h a n t h o s e f o r m o d e l M 2 s u b j e c t e d t o t h e T a b a s r e c o r d . H o w e v e r , n o t v e r y m u c h i s g a i n e d b y 5 1 u s i n g t h e r e a l i s t i c m o d e l M 2 A f o r t h e s i m u l a t e d r e c o r d , a n d t h e m a x i m u m d r i f t a n g l e s f o r t h i s r e c o r d a r e c o n s i d e r a b l y l a r g e r t h a n t h o s e f o r t h e T a b a s r e c o r d ( 0 . 1 0 5 v e r s u s 0 . 0 5 1 ) . T h e c o n c l u s i o n i s t h a t t h e s i m u l a t e d r e c o r d b r i n g s t h i s 2 0 - s t o r y b u i l d i n g c l o s e r t o P A c o l l a p s e t h a n t h e T a b a s r e c o r d , e v e n t h o u g h t h e o p p o s i t e c o n c l u s i o n w o u l d h a v e b e e n d r a w n f r o m t h e c e n t e r l i n e m o d e l M 1 . O n e r e a s o n f o r t h e s m a l l i m p r o v e m e n t f r o m m o d e l M 1 t o m o d e l M 2 A i s t h a t f o r t h i s p a r t i c u l a r r e c o r d t h e fi r s t m o d e s p e c t r a l d i s p l a c e m e n t d o e s n o t c h a n g e m u c h w h e n t h e p e r i o d c h a n g e s f r o m 4 . 0 s ( f o r m o d e l M 1 ) t o 3 . 5 s ( f o r m o d e l M 2 A ) . 2 . 6 . 3 . 2 C a s e S t u d y 2 : S e a t t l e 3 - S t o r y S t r u c t u r e T h e 3 - s t o r y s t r u c t u r e d e s i g n e d f o r S e a t t l e c o n d i t i o n s ( s e e F i g . 2 . 3 9 f o r p l a n a n d e l e v a t i o n ) a l s o i s p r o n e t o l a r g e P - A e f f e c t s b e c a u s e i t m a y a t t a i n a n e g a t i v e m e c h a n i s m s t i f f n e s s i f 3 % e l e m e n t s t r a i n h a r d e n i n g i s a s s u m e d . T h e g l o b a l p u s h o v e r s t i f f n e s s b e c o m e s n e g a t i v e a t a g l o b a l d r i f t o f a b o u t 0 . 0 2 0 , 0 . 0 4 5 , a n d 0 . 0 6 5 f o r m o d e l s M 1 , M 2 , a n d M 2 A , r e s p e c t i v e l y , a s c a n b e s e e n i n F i g . 2 . 5 2 . F o r m o d e l M 2 , s h a r i n g o f p l a s t i fi c a t i o n b e t w e e n p a n e l z o n e s a n d b e a m s c a u s e s t h e n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s t o b e r e a c h e d a t a m u c h h i g h e r g l o b a l d r i f t v a l u e t h a n t h a t f o r m o d e l M 1 . T h e S e a t t l e 3 - s t o r y s t r u c t u r a l m o d e l s a r e v e r y fl e x i b l e ( fi r s t m o d e p e r i o d f o r m o d e l s M 1 a n d M 2 i s 1 . 3 6 s ) , a n d t h e P — A e f f e c t s r e s u l t i n a n e g a t i v e s t i f f n e s s o f a b o u t - 3 % o n c e a m e c h a n i s m h a s f o r m e d ( s t a b i l i t y c o e f f i c i e n t i s a p p r o x i m a t e l y 0 . 0 6 ) . T h e s e t o f g r o u n d - m o t i o n r e c o r d s , w h i c h w a s r e p r e s e n t a t i v e o f a 2 % p r o b a b i l i t y o f b e i n g e x c e e d e d i n 5 0 y e a r s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) a n d w a s u s e d t o e v a l u a t e t h i s s t r u c t u r e , d i d c o n t a i n r e c o r d s t h a t d r i v e t h e m o d e l s o f t h e s t r u c t u r e i n t o t h e n e g a t i v e p o s t - 5 2 y i e l d s t i f f n e s s r e g i o n . T h e l o n g s t r o n g m o t i o n d u r a t i o n o f t h e s e r e c o r d s , w h i c h r e p r e s e n t s h a k i n g i n s u b d u c t i o n z o n e e a r t h q u a k e , r e n d e r s t h e S e a t t l e s t r u c t u r e s u s c e p t i b l e t o r a t c h e t i n g o n c e t h e r a n g e o f n e g a t i v e s t i f f n e s s i s a t t a i n e d . A t y p i c a l e x a m p l e i s s h o w n i n F i g . 2 . 5 3 . I n t h e M 1 m o d e l , w h i c h a t t a i n s a n e g a t i v e s t i f f n e s s a t a r e l a t i v e l y s m a l l r o o f d r i f t , t h e fi r s t s i g n i fi c a n t p u l s e o f r e c o r d S E 2 7 d r i v e s t h e s t r u c t u r e f a r i n t o t h e r a n g e o f n e g a t i v e s t i f f n e s s , n o d i s p l a c e m e n t r e c o v e r y o c c u r s , a n d t h e s t r u c t u r e r a t c h e t s i n o n e d i r e c t i o n f o r t h e f u l l d u r a t i o n o f m o t i o n w i t h e a c h c y c l e c a u s i n g a r e l a t i v e l y s m a l l i n c r e a s e i n d i s p l a c e m e n t ( s e e m o d e l M 1 i n F i g . 2 . 5 3 ) . C l e a r l y , a r o o f d r i f t a n g l e o f 0 . 3 0 i s o n l y a b y - p r o d u c t o f a n a l y s i s ; d e t e r i o r a t i o n w o u l d h a v e o c c u r r e d a t m u c h s m a l l e r r o o f d r i f t a n g l e s , a n d t h e b u i l d i n g w o u l d h a v e c o l l a p s e d i n a P - A m o d e i f t h e a n a l y t i c a l m o d e l w e r e i n d e e d a r e a l i s t i c r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c o m p l e t e s y s t e m . A s F i g . 2 . 5 3 s h o w s , s i g n i fi c a n t i m p r o v e m e n t i n d r i f t r e s p o n s e i s o b t a i n e d w h e n t h e M 2 m o d e l i s u s e d i n t h e a n a l y s i s r a t h e r t h a n t h e M 1 m o d e l . G o i n g o n e s t e p f u r t h e r , a w e l l - c o n t a i n e d r o o f d r i f t r e s p o n s e i s o b t a i n e d w h e n t h e M 2 A m o d e l i s e m p l o y e d , d u e t o t h e s o m e w h a t l a r g e r s t r u c t u r e s t r e n g t h a n d t h e m u c h l a r g e r d r i f t a t w h i c h a n e g a t i v e s t i f f n e s s f o r m s . T h e M 2 A m o d e l i s n o t d r i v e n i n t o t h e r a n g e o f n e g a t i v e s t i f f n e s s b y t h i s g r o u n d m o t i o n r e c o r d . T h e s e r e s u l t s c l e a r l y s h o w t h e P - A d i l e m m a . S m a l l d i f f e r e n c e s i n s t r u c t u r a l o r g r o u n d - m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s c a n r e s u l t i n l a r g e d i f f e r e n c e s i n r e s p o n s e s . T h i s i n d i c a t e s g r e a t s e n s i t i v i t y t o P - A e f f e c t s . F o r t h i s r e a s o n , e v e r y e f f o r t s h o u l d b e m a d e t o a v o i d P - A s e n s i t i v e s i t u a t i o n s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . 5 3 2 . 6 . 4 D y n a m i c H i g h e r M o d e E f f e c t s f o r F l e x i b l e S t e e l S t r u c t u r e s I n o r d e r t o e s t i m a t e t h e s e i s m i c d r i f t d e m a n d s f o r f r a m e s t r u c t u r e s , G u p t a a n d K r a w i n k l e r ( 2 0 0 0 b ) i n v e s t i g a t e d t h r e e s t r u c t u r e s o f v a r i o u s h e i g h t s ( 3 , 9 , a n d 2 0 s t o r i e s ) w h i c h a r e l o c a t e d i n t h r e e r e g i o n s o f d i f f e r e n t s e i s m i c i t y ( L o s A n g e l e s , S e a t t l e , a n d B o s t o n ) . T h e d e s i g n s c o m p l y w i t h a p p l i c a b l e 1 9 9 4 U S . c o d e r e q u i r e m e n t s f o r g r a v i t y , w i n d , a n d s e i s m i c d e s i g n . T h e p l a n v i e w s a n d e l e v a t i o n s o f t h e s t r u c t u r e s a r e s h o w n i n F i g . 2 . 5 4 . F o l l o w i n g t y p i c a l U . S . p r a c t i c e , o n l y t h e p e r i m e t e r f r a m e s a r e m o m e n t r e s i s t i n g . T h e i n t e r i o r s y s t e m , c o n s i s t i n g o f b e a m s c o n n e c t e d w i t h s h e a r t a b s t o c o l u m n s , i s d e s i g n e d a s a g r a v i t y l o a d r e s i s t i n g s y s t e m o n l y . T h e r e s p o n s e o f t h e s t r u c t u r e s w a s e v a l u a t e d f o r s e t s o f g r o u n d m o t i o n s r e p r e s e n t a t i v e o f t h e f o l l o w i n g t h r e e h a z a r d l e v e l s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) : 2 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ( d e n o t e d a s 2 / 5 0 ) , 1 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ( d e n o t e d a s 1 0 / 5 0 ) , a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ( d e n o t e d a s 5 0 / 5 0 , f o r L o s A n g e l e s o n l y ) ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . 2 . 6 . 4 . 1 V a r i a t i o n o f t h e R a t i o o f S t o r y D r i f t t o R o o f D r i f t o v e r H e i g h t T h e d i s t r i b u t i o n o f s t o r y d r i f t s o v e r t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e , a n d t h e r e f o r e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t o r y d r i f t s a n d r o o f d r i f t s , i s s t r o n g l y d e p e n d e n t o n t h e g r o u n d m o t i o n a n d s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c s . T h e m e d i a n v a l u e s o f t h e r a t i o s o f m a x i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e f o r i n d i v i d u a l s t o r i e s a r e p r e s e n t e d i n F i g . 2 . 5 5 f o r t h e 2 0 - s t o r y s t r u c t u r e s i n t h e t h r e e l o c a t i o n s . T h e v a l u e s a r e s h o w n f o r t h e 1 0 / 5 0 a n d 2 / 5 0 s e t s o f g r o u n d m o t i o n s . T h e f o l l o w i n g p a t t e r s c a n b e i d e n t i fi e d : ( 1 ) W i t h f e w e x c e p t i o n s , t h e d i s t r i b u t i o n a n d v a l u e s a r e s i m i l a r f o r t h e 1 0 / 5 0 a n d 2 / 5 0 5 4 s e t s o f g r o u n d m o t i o n s , i n d i c a t i n g l i t t l e s e n s i t i v i t y t o s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . T h e n o t a b l e e x c e p t i o n i s t h e L A 2 0 - s t o r y s t r u c t u r e , f o r w h i c h t h e d a t a f o r t h e 2 / 5 0 s e t o f g r o u n d m o t i o n s s h o w s a m i g r a t i o n o f l a r g e d r i f t d e m a n d s t o t h e b o t t o m o f t h e s t r u c t u r e . T w o r e a s o n s c a n b e q u o t e d f o r t h i s m i g r a t i o n , o n e b e i n g t h e P - A e f f e c t s w h i c h a r e l a r g e r f o r t h e m o r e s e v e r e g r o u n d m o t i o n s , a n d t h e o t h e r b e i n g t h e p u l s e - l i k e n a t u r e o f t h e 2 / 5 0 r e c o r d s . ( 2 ) T h e B o s t o n s t r u c t u r e s e x h i b i t v e r y l a r g e r a t i o s o f s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e n e a r t h e t o p o f t h e s t r u c t u r e , d e m o n s t r a t i n g t h e g r e a t i m p o r t a n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s g e n e r a t e d b y t h e B o s t o n g r o u n d m o t i o n s . ( 3 ) F o r a l l n i n e s t r u c t u r e s t h e r a t i o s a r e l a r g e r t h a n 1 . 0 f o r m o s t o r a l l s t o r i e s , a n d i n m a n y c a s e s m u c h l a r g e r t h a n 1 . 0 . T h i s i m p l i e s t h a t t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t a n g l e i s l a r g e r t h a n t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e i n a l m o s t a l l s t o r i e s . T h e r e a s o n i s t h a t m a x i m u m s t o r y d r i f t s d o n o t o c c u r s i m u l t a n e o u s l y i n a l l s t o r i e s . T h u s , t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s i s a l w a y s l a r g e r t h a n t h e m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . I f t h e p u s h o v e r a n a l y s i s i s t o c a p t u r e a l l m a x i m u m s t o r y d r i f t s o v e r t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e , t h e n t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t s h o u l d b e a m p l i fi e d b y t h e r a t i o o f t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . T h e d i s t r i b u t i o n o f s t o r y d r i f t s o v e r t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e d e p e n d s o n c o n fi g u r a t i o n , d e s i g n d e c i s i o n s , a n d o n t h e g r o u n d m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s . T h e s e n s i t i v i t y t o g r o u n d m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s c a n b e e v a l u a t e d o n l y t h r o u g h t i m e h i s t o r y a n a l y s i s , w h i c h m a y l e a d t o c o n s i s t e n t b u t g r o u n d m o t i o n d e p e n d e n t p a t t e r n s t h a t p o t e n t i a l l y c a n b e g e n e r a l i z e d . T h e s e n s i t i v i t y t o t h e d e s i g n d e c i s i o n c a n p o s s i b l y b e e v a l u a t e d f r o m a 5 5 s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s . I n c o n c l u s i o n , a n e s t i m a t i o n o f s t o r y d r i f t d e m a n d s o v e r t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e a s a f u n c t i o n o f t h e r o o f d r i f t i s d i f fi c u l t t o a c c o m p l i s h o n a c c o u n t o f t h e d e p e n d e n c e o f t h e r e l a t i o n s h i p o n a m u l t i t u d e o f f a c t o r s . T h e s e f a c t o r s i n c l u d e , a m o n g o t h e r s , r e l a t i v e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f t h e s t o r i e s , h i g h e r m o d e a n d P - A e f f e c t s , a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e g r o u n d m o t i o n s . T h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e w i l l p r o v i d e g o o d p r e d i c t i o n f o r l o w - r i s e s t r u c t u r e s a n d w i l l p r o v i d e m u c h i n s i g h t i n t o s t r u c t u r a l b e h a v i o r i n m a n y o t h e r c a s e s . F o r i n s t a n c e , i t i s v e r y u s e f u l i n a s s e s s i n g t h e i m p o r t a n c e o f P - A e f f e c t s b y p r o v i d i n g g o o d e s t i m a t e s o f t h e d r i f t d e m a n d a s s o c i a t e d w i t h t h e o n s e t o f n e g a t i v e s t i f f n e s s . H o w e v e r , i t i s n o t a g o o d m e a n s f o r p r e d i c t i n g d r i f t d e m a n d s i n s t r u c t u r e s s u b j e c t e d t o g r o u n d m o t i o n s t h a t c a u s e s i g n i fi c a n t h i g h e r m o d e e f f e c t s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . 2 . 6 . 5 S u m m a r y T h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e w i l l p r o v i d e g o o d p r e d i c t i o n f o r l o w - r i s e s t e e l s t r u c t u r e s a n d w i l l p r o v i d e m u c h i n s i g h t i n t o s t r u c t u r a l b e h a v i o r i n m a n y o t h e r c a s e s . F o r i n s t a n c e , i t i s v e r y u s e f u l i n a s s e s s i n g t h e i m p o r t a n c e o f P - A e f f e c t s b y p r o v i d i n g g o o d e s t i m a t e s o f t h e d r i f t d e m a n d a s s o c i a t e d w i t h t h e o n s e t o f n e g a t i v e s t i f f n e s s . H o w e v e r , i t i s n o t a g o o d m e a n s f o r p r e d i c t i n g d r i f t d e m a n d s i n s t r u c t u r e s s u b j e c t e d t o g r o u n d m o t i o n s t h a t c a u s e s i g n i fi c a n t h i g h e r m o d e e f f e c t s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . C u r r e n t l y t h e r e i s a l a c k o f k n o w l e d g e o f t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F S . T h e r e f o r e , t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F S w i l l b e i n v e s t i g a t e d i n t h i s r e s e a r c h b y 5 6 c o m p a r i n g t h e r e s u l t s o f t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s . T h i s r e s e a r c h i s i n t e n d e d t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S , b u t n o t i n t e n d e d t o c o n d u c t a s t a t i s t i c a l s t u d y o f t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S t o g r o u n d m o t i o n o f v a r y i n g c h a r a c t e r i s t i c s . T h e r e f o r e , t h e M R F S i n t h i s r e s e a r c h w i l l b e s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s f o r L o s A n g e l e s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ( r e t u r n p e r i o d s o f 2 , 4 7 5 , 4 7 5 a n d 7 2 y e a r s , r e s p e c t i v e l y ) , t o i n v e s t i g a t e t h e i n e l a s t i c d y n a m i c b e h a v i o r o f t h e M R F S . 2 . 7 S u m m a r y o f L i t e r a t u r e R e v i e w C u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s ( B S S C 2 0 0 1 ) r e s t r i c t t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s ( 0 ' y 2 8 0 k s i , a n d f ’ c 2 : 1 0 k s i ) i n c o m p o s i t e C F T s t r u c t u r e s . I n o r d e r t o d e v e l o p k n o w l e d g e t h a t w i l l h e l p t o o v e r c o m e t h e s e r e s t r i c t i o n s a n d l i m i t a t i o n s , c u r r e n t e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f s t e e l s t r u c t u r e s a n d c o m p o s i t e s t r u c t u r e s w i t h C F T c o l u m n s , a s w e l l a s t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e c o m p o n e n t s o f t h e s e s t e e l s t r u c t u r e s a n d c o m p o s i t e s t r u c t u r e s , a n d t h e e x i s t i n g m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w e r e r e v i e w e d . 2 . 7 . ] A n a l y t i c a l M o d e l s f o r I n d i v i d u a l C o m p o n e n t s F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l s o f t h e i n d i v i d u a l s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s o f C F T M R F S , t h e F E M m o d e l ( U S m o d e l ) f o r C F T b e a m - c o l u m n d e v e l o p e d b y V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 ) , w h i c h i m p l i c i t l y a c c o u n t s f o r t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g , c o n c r e t e c o n fi n e m e n t a n d c r u s h i n g , a n d t r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e , i s s e l e c t e d t o m o d e l t h e C F T 5 7 b e a m - c o l u m n i n t h i s r e s e a r c h , o t h e r t h a n t h e J a p a n e s e e m p i r i c a l m o d e l ( S a k i n o a n d N a k a h a r a , 2 0 0 0 ) . F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f s t e e l b e a m , a n e w a n a l y t i c a l m o d e l f o r s t e e l b e a m , w h i c h i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f b e a m fl a n g e a n d b e a m w e b , w i l l b e d e v e l o p e d a n d c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f c y c l i c s p e c i m e n s o f G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) i n t h i s r e s e a r c h , o t h e r t h a n t h e F E M m o d e l s o f t h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e m o n o t o n i c t e s t s p e c i m e n s d e v e l o p e d b y G r e e n e t a l . ( 2 0 0 1 ) . F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f d o u b l e s p l i t - t e e c o n n e c t i o n s , a n e w F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r t h e c o n n e c t i o n s , w h i c h i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s , w i l l b e d e v e l o p e d a n d c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f S w a n s o n ( 1 9 9 9 ) i n t h i s r e s e a r c h , o t h e r t h a n t h e s p r i n g m o d e l d e v e l o p e d b y S w a n s o n ( 1 9 9 9 ) , w h i c h i s i t e r a t i v e a n d c a n n o t b e a p p l i e d t o t h e D S T c o n n e c t i o n s i n w h i c h fi l l e t w e l d i n g w e r e u s e d t o c o n n e c t b e a m fl a n g e s t o t e e s t e m s . 2 . 7 . 2 A n a l y t i c a l M o d e l s f o r C F T M R F S F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f C F T M R F S , r e c e n t r e s e a r c h o n C F T M R F S i n d i c a t e t h a t , f o r a C F T s u b a s s e m b l a g e , t h e b e a m , c o n n e c t i o n , c o l u m n , a n d p a n e l z o n e c o n t r i b u t e d 8 3 . 0 % , 9 . 7 % , 7 . 0 % , a n d 0 . 3 % t o t o t a l s t o r y d r i f t , r e s p e c t i v e l y ( P e n g , S . - W . , 2 0 0 1 ) . I t m e a n s t h a t t h e c o n t r i b u t i o n o f t h e c o n n e c t i o n t o t h e t o t a l s t o r y d r i f t s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . T h e r e f o r e , a n e w fi b e r - b a s e d m o d e l f o r t h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F , w h i c h a c c o u n t s f o r t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n o f t h e m e m b e r s a n d c o n n e c t i o n s s i m u l t a n e o u s l y a n d i s s i m i l a r t o t h e a n a l y t i c a l m o d e l f o r s t e e l M R F w i t h p o s t e n s i o n e d c o n n e c t i o n s d e v e l o p e d b y R i c l e s e t a l . ( 2 0 0 1 ) , w i l l b e d e v e l o p e d 5 8 a n d u s e d t o m o d e l t h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F i n t h i s r e s e a r c h , o t h e r t h a n t h e m o d e l s u s e d i n t h e c u r r e n t a n a l y t i c a l s t u d i e s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , e . g . , H a j j a r e t a l . ( 1 9 9 8 a , b ) , E l r e m a i l y ( 2 0 0 0 ) , a n d Z h a n g a n d R i c l e s ( 1 9 9 6 ) , i n w h i c h t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e b e a m s a n d t h e c o l u m n s a r e a s s u m e d t o b e r i g i d . 2 . 7 . 3 E v a l u a t i o n M e t h o d s f o r S e i s m i c P e r f o r m a n c e o f C F T M R F S I n t h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s o f F E M A 3 5 6 , t h e s e i s m i c d e m a n d s a r e c o m p u t e d b y n o n - l i n e a r s t a t i c a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e s u b j e c t e d t o m o n o t o n i c a l l y i n c r e a s i n g l a t e r a l f o r c e s w i t h a n i n v a r i a n t h e i g h t - w i s e d i s t r i b u t i o n , u n t i l a p r e d e t e r m i n e d t a r g e t d i s p l a c e m e n t i s r e a c h e d . F o r a l m o s t a l l m i d - a n d h i g h - r i s e s t r u c t u r e s , h i g h m o d e e f f e c t s a r e p r e s e n t t o s i g n i fi c a n t d e g r e e s . B u t n o n e o f t h e i n v a r i a n t f o r c e d i s t r i b u t i o n s i n t h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s o f F E M A 3 5 6 c a n a c c o u n t f o r t h e c o n t r i b u t i o n s o f h i g h e r m o d e s t o r e s p o n s e , o r f o r a r e d i s t r i b u t i o n o f i n e r t i a f o r c e s b e c a u s e o f s t r u c t u r a l y i e l d i n g ( K r a w i n k l e r , H . , e t a l . , 1 9 9 8 ) . H e n c e , i n o r d e r t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s s h o u l d b e p e r f o r m e d i n a d d i t i o n t o s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s i n t h i s r e s e a r c h . T h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e i s n o t a g o o d m e a n s f o r p r e d i c t i n g d r i f t d e m a n d s i n s t r u c t u r e s s u b j e c t e d t o g r o u n d m o t i o n s t h a t c a u s e s i g n i fi c a n t h i g h e r m o d e e f f e c t s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . T h e r e f o r e , i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F s w i l l b e i n v e s t i g a t e d i n t h i s r e s e a r c h b y c o m p a r i n g t h e r e s u l t s o f t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s , i n w h i c h C F T M R F S w i l l b e s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s f o r L o s A n g e l e s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 5 9 _ : r . 1 9 9 7 ) , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , r e s p e c t i v e l y , t o i n v e s t i g a t e t h e i n e l a s t i c d y n a m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S . 2 . 7 . 4 S u m m a r y C u r r e n t e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l r e s e a r c h o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f s t e e l s t r u c t u r e s a n d c o m p o s i t e s t r u c t u r e s w i t h C F T c o l u m n s , a s w e l l a s t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e c o m p o n e n t s o f t h e s e s t e e l s t r u c t u r e s a n d c o m p o s i t e s t r u c t u r e s , a n d t h e e x i s t i n g m e t h o d s t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w e r e r e v i e w e d . F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l s o f t h e i n d i v i d u a l s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s o f C F T M R F S , t h e F E M m o d e l f o r C F T b e a m - c o l u m n d e v e l o p e d b y V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 ) i s s e l e c t e d t o m o d e l t h e C F T b e a m - c o l u m n i n t h i s r e s e a r c h . F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f s t e e l b e a m , a n e w a n a l y t i c a l m o d e l f o r s t e e l b e a m , w h i c h i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f b e a m fl a n g e a n d b e a m w e b , w i l l b e d e v e l o p e d a n d c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f c y c l i c s p e c i m e n s o f G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) i n t h i s r e s e a r c h . F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f d o u b l e s p l i t - t e e c o n n e c t i o n s , a n e w F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r t h e c o n n e c t i o n s , w h i c h i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s , w i l l b e d e v e l o p e d a n d c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f S w a n s o n ( 1 9 9 9 ) i n t h i s r e s e a r c h . F o r t h e a n a l y t i c a l m o d e l o f C F T M R F S , a n e w fi b e r — b a s e d m o d e l f o r t h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F , w h i c h a c c o u n t s f o r t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n o f t h e m e m b e r s a n d c o n n e c t i o n s s i m u l t a n e o u s l y , w i l l b e d e v e l o p e d a n d u s e d t o m o d e l t h e h i g h - s t r e n g t h C F T M R F i n t h i s r e s e a r c h , o t h e r t h a n t h e m o d e l s u s e d i n t h e 6 0 c u r r e n t a n a l y t i c a l s t u d i e s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F , i n w h i c h t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e b e a m s a n d t h e c o l u m n s a r e a s s u m e d t o b e r i g i d . F o r t h e e v a l u a t i o n m e t h o d s o f s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S , a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s a s w e l l a s s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s w i l l b e u s e d i n t h i s r e s e a r c h . I n a d d i t i o n , t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e I s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F S w i l l b e i n v e s t i g a t e d i n t h i s r e s e a r c h b y c o m p a r i n g t h e r e s u l t s o f t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s , i n w h i c h C F T M R F S w i l l b e s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s f o r L o s A n g e l e s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , r e s p e c t i v e l y , t o i n v e s t i g a t e t h e i n e l a s t i c d y n a m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S . 6 1 O p t i o n a l c o n n e c t i o n h i n g e ( a l s o m a d e u p o f fi b e r s ) S e g m e n t . i X O p t i o n a l r i g i d y \ / I e n d z o n e S l i c e F i b e r F i g u r e 2 . 1 D R A I N - 2 D X F i b e r - b a s e d b e a m — c o l u m n e l e m e n t ( P r a k a s h e t a l . 1 9 9 3 ) S t r e s s “ C o m p r e s s i o n o m a x 3 : 0 . 5 _ , , " " f E 9 3 9 { 1 6 : 0 ' 1 1 O m a n / 2 1 I . n x , l u t ' I 5 : 0 4 , , / S t r a i n o w n / 2 : , , Z e r o - S t r e s s l I [ 3 : 0 0 9 . o — x — — - C r a c k o p e n i n g & c l o s m g T e n s i o n F i g u r e 2 . 2 C - t y p e fi b e r 0 - 8 r e l a t i o n s h i p ( K u r a m a e t a l . 1 9 9 6 ) C o m p r e s s i o n a u t T e n s i o n I I I I l l | l | I l I l l _ . _ _ q 0 ' y t . - - - - - - - - - - - - - o u t F l g u r e 2 . 3 S - t y p e fi b e r 0 — 8 r e l a t i o n s h i p m o n o t o n i c b e h a v i o r ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 ) 6 2 r S t ' i i e s s C o m p r e s s i o n L o c a l b u c k l i n g : b c L o c a l b u c k l i n g T — I l I : l I l 0 ' + 0 I Y 6 Y ‘ i i c y c ' l ' o y t j t : a y e i S b c S t r a i n i l I I I l I I I I I I I I i 6 ‘ “ K i t ' h d ' n e m a 1 c a r e n m T e n s i o n 0 ‘ “ g F i g u r e 2 . 4 C y c l i c b e h a v i o r o f S - t y p e fi b e r b e f o r e l o c a l b u c k l i n g ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 ) S t r e s s C . “ o o m p r e s s r o n ” 6 L o c a l b u c k l i n g T — O ‘ 3 I I i a : I I I i a n b e : S t r a i n I | I I E E c h + 0 y t - O ' b c l I i _ L t 0 y : T e n s i o n o u t F i g u r e 2 . 5 C y c l i c b e h a v i o r o f S - t y p e fi b e r a f t e r l o c a l b u c k l i n g ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 ) . 6 3 fi = 9 6 k s i , b / t = 5 2 ) i s k ( s s e r t s e v i t c e f f E O ' s S t r e s s 9 0 - ( M P a ) C o m p r e s s i o n 2 4 5 5 S t r a i n ( % ) F i g u r e 2 . 6 J a p a n e s e m o d e l : C o n c r e t e fi b e r h y s t e r e t i c b e h a v i o r ( F u j i i e t a l . 1 9 7 3 ) S t r e s s ( M P a ) 8 ” 0 0 . ‘ 4 0 ° T e n s i o n " 2 0 0 l 1 ‘ 7 ' 6 ' 5 ' 4 - 3 . _ 2 0 0 4 0 0 C o m p r e s s i o n - 6 0 0 S t r a i n ( % ) p F i g u r e 2 . 7 J a p a n e s e m o d e l : S t e e l fi b e r h y s t e r e t i c b e h a v i o r ( M e n g e t a l . 1 9 9 2 ) 1 5 t , o y = 8 7 k s i , b l t = 3 5 _ s N \ O O 5 0 3 0 0 y = 3 9 k s i , b / t = 3 4 0 y = 6 5 k s i , b / t = 5 0 l l / U n c o n f m e d 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 E f f e c t i v e s t r a i n ( i n . / i n . ) F i g u r e 2 . 8 J a p a n e s e m o d e l : E x a m p l e c o n c r e t e fi b e r a — g c u r v e s i n c o m p r e s s i o n ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) 6 4 - - C - - - - - - - - - — - - - - - - - - - - - - - - h p - . . . . . . C a s e ] 5 C a s e 2 ' 1 ‘ , . l ; C a s e fi i y . 1 : > s t y B y “ B 8 2 8 T s F i g u r e 2 . 9 J a p a n e s e m o d e l : S t e e l fi b e r a — s c u r v e s i n c o m g e s s i o n ( S a k i n o e t a l . 2 0 0 4 ) 1 0 0 * 7 5 6 y = 8 7 k 8 l , b / 1 7 : 3 5 E l 3 2 5 0 . - G y = 9 6 k s i , b / F S Z P a " 2 5 . . . o y = 6 5 k s i , b / t = 5 0 G y = 3 9 k s i , b / t = 3 4 l l r 0 ' I I 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 S t r a i n ( i n . / i n . ) F i g u r e 2 . 1 0 J a p a n e s e m o d e l : E x a m p l e s t e e l fi b e r o — a c u r v e s i n c o m p r e s s i o n ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) 6 5 C D S t e e l F l a n g e F i b e r s @ S t e e l C o r n e r F i b e r s 6 ) S t e e l W e b F i b e r s ® C o n c r e t e F i b e r s F i g u r e 2 . 1 1 F i b e r d i s c r e t i z a t i o n o f C F T c r o s s - s e c t i o n ( V a r m a e t a 1 . 2 0 0 1 ) S T E E L ‘ * I fi i z g t . C O N C R E T E e l e m e n t — l — U n i a x i a l g a p c o n t a c t F i g u r e 2 . 1 3 U S . m o d e l : G e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n f o r s t e e l t u b e w a l l s ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) 6 6 S T E E L C O N C R E T E 3 l — l — _ I _ U n i a x i a l a c o n t a c t e l e m e n t g p — ’ V W — L o n g i t u d i n a l b o n d s p r i n g ( a ) T r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n ( b ) L o n g i t u d i n a l i n t e r a c t i o n F i g u r e 2 . 1 4 U S . m o d e l : T r a n s v e r s e a n d l o n g i t u d i n a l i n t e r a c t i o n ( V a r m a e t a 1 . 2 0 0 1 ) P s - f S t e e l t u b e fl a n g e P S t e e l t u b e / c o m e r s - c P C P s - w S t e e l t u b e w e b L a y e r s _ o f c o n c r e t e i n fi l l F i g u r e 2 . 1 5 U S . m o d e l : E n d s e c t i o n A o f C F T m o d e l a n d c r o s s - s e c t i o n c o m p o n e n t s ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) . 6 7 - . i ’ 9 2 3 a e q * ’ a 5 : . é m 1 2 8 4 0 ? ? i 7 . : I i 0 ) i s k ( s s e r t S e v i t c e f f E k , , , 6 \ 5 . . 0 0 5 o y = 0 c r y - = 9 6 ‘ t = 5 0 k s i , b / k s r = - G y . . 0 _ . 3 0 0 9 7 5 _ , - - - - _ _ _ - - _ 0 . 0 0 2 5 s i , b / t = 5 2 b / t = 3 4 i . i g s f 2 - . 0 1 0 L . “ - l a L f 4 2 0 G y = 8 7 k s i , b / t = 3 5 3 : l / E f f e c t i v e S t r a i n ( i n . / i n . ) F i g u r e 2 . 1 6 U S . m o d e l : E x a m p l e e f f e c t i v e s t e e l fi b e r 0 - 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n f o r h i g h s t r e n g t h C F T s ( V a r m a e t a l . 2 0 0 1 ) 1 0 0 * _ , - . _ _ ' m y 9 f c = 1 6 k s i 0 0 O o y = s 7 k s i , b / t = 3 5 ‘ O N C E y = 9 6 k s i , b / t = 5 2 2 A O N O o y = 6 5 k s i , b / t = 5 0 o y = 3 9 k s i , b / t = 3 4 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 E f f e c t i v e S t r a i n ( i n . / i n . ) F i g u r e 2 . 1 7 U S . m o d e l : E x a m p l e e f f e c t i v e c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n f o r h i g h s t r e n g t h C F T s ( f c = 1 6 k s i ) 6 8 _ _ _ _ - _ _ _ 1 1 3 9 - 3 2 - 7 8 1 - 4 0 ( C a s e - 2 ) e 3 0 0 f 2 0 0 s g f J B C - 3 2 - 3 1 0 - 4 0 - 1 ( C a s e - 1 ) * a , w E / J B C - 3 2 - 3 1 0 - 4 0 - 2 c 1 0 0 . ’ . . . . . . . . . . . . . . . 2 / ‘ ( C a s e - l ) — U S M o d e l I , _ _ J a p a n e s e M o d e l / — — E x p e r i m e n t a l R e s u l t s 0 . . , 0 5 1 0 1 5 C u r v a t u r e x 1 0 ' 5 ( l / m m ) F i g u r e 2 . 1 8 C o m p a r i s o n s o f e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l M - ¢ r e s p o n s e s f o r C F T s w i t h f ’ c = 1 7 k s i , b / t = 3 2 , o y = 4 5 k s i o r 1 1 3 k s i , P / P 0 = 4 0 % ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) 9 0 0 * B C - 3 2 - 5 5 2 - 4 0 / A \ ( C a s e - 2 ) ‘ ~ 6 7 5 ~ r ~ ‘ \ / \ \ \ B C - 3 2 - 3 l 7 - 4 0 M o m e n t ( k N - m ) . 5 u - ‘ ( C a s e - 1 ) 2 2 5 - I " _ U S M o d e l - - J a p a n e s e M o d e l — — E x p e r i m e n t a l R e s u l t s 0 , , e 0 1 . 6 3 . 2 4 . 8 6 . 4 8 C u r v a t u r e x 1 0 ' 5 ( l / m m ) F i g u r e 2 . 1 9 C o m p a r i s o n s o f e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l M - d ) r e s p o n s e s f o r C F T s w i t h P C : 1 6 k s i , b / t = 3 2 , o y = 3 9 k s i o r 8 7 k s i , P / P O = 4 0 % ( K o w a l k o w s k i a n d V a r m a 2 0 0 3 ) 6 9 S h e a r S t u d ( 4 W 4 P m ) m T C e S W 2 c 4 u t x f r o m 1 4 6 C a l i b r a t e d A x i a l L o a d C e l l H o l l o w C o r e A c h r a b r A x i a l L o a d i n g B e a m C F T C o l u m n f o r m x 4 0 3 x 1 2 . 5 ) L 8 6 0 9 6 m m ' F i g u r e 2 . 2 0 C o n n e c t i o n t e s t s e t u p ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 4 ) S t r u c t u r a l T u b e 4 0 6 x 4 0 6 x 1 2 2 @ 8 6 m m W a s h e r P l a t e ( W 1 1 ) . . . fi l 2 9 m m D i a . b o l t 5 0 . 3 4 1 h e a r T a b s , 6 ‘ © 3 5 0 5 9 r L L J ’ 5 8 8 6 1 E 7 0 1 8 , ’ m T 0 Q ‘ ( ‘ 3 ’ 1 6 m m D i a . x 1 1 4 m m 1 3 1 5 m m d i a . B o l t . ( t y p . ) A 4 9 0 S e c t i o n B - B L ( w a s h e r p l a t e s n o t S h o w n f o r c l a r i t y ) . I ' d i 3 8 1 3 . 5 n g L W J J 7 6 m m L . . . . l 8 9 m m 4 @ _ 6 7 m m 3 7 8 m m ' S e c t i o n A - A F i g u r e 2 . 2 1 C o n n e c t i o n d e t a i l s , S p e c . 4 a n d 5 ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 4 ) 7 0 V T l q u n R o d ( N O N I 8 - S o u t h o f $ 9 0 6 ) 4 0 6 x 4 0 6 x 1 2 T e e s , c u t f r o m 2 2 m m d i a . b o l t S t r u c t u r a l T u b e W 2 4 x 1 4 6 I 3 8 1 m m . ' l “ 3 " _ - _ . ‘ . l i I 3 7 8 m m I S e c t i o n A - A F i g u r e 2 . 2 2 C o n n e c t i o n d e t a i l s , S p e c . 6 a n d 7 ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 4 ) . . - - . - - - - C - . ‘ C - - - - - “ - - - O — ' — — - 2 0 0 l s . . . » l 5 : l 8 1 . fl 7 1 ' ; 1 5 0 - 3 5 . / ‘ E _ J 1 0 0 < E a : a C o l u m n C o n t r i b u t i o n 3 5 0 . 5 8 B e a m C o n t r i b u t i o n 5 , a P a n e l Z o n e C o n t r i b u t i o n 5 . 9 . . . = C o n n e c t i o n C o n t r i b u t i o n o — 1 _ O 4 8 S t o r y D r i f t ( I n ) F i g u r e 2 . 2 3 F u l l - s c a l e i n e l a s t i c c y c l i c t e s t o f s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s : c o n t r i b u t i o n o f c o m p o n e n t s t o s t o r y d r i f t , S p e c . 6 ( P e n g , 2 0 0 0 ) 7 1 g r — h £ # 2 # l | l l l l l l l F i g u r e 2 . 2 4 T - s t u b c o n n e c t i o n t e s t : c o m p o n e n t t e s t f r a m e ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) ¥ l ' ' _ ‘ g . I 0 0 0 0 0 y ’ : 1 9 0 0 0 0 0 B o ' — _ — # 5 F i g u r e 2 . 2 5 T - s t u b c o n n e c t i o n t e s t : i n s t r u m e n t a t i o n s c h e m e ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) 7 2 r - ) - - - - - - — — - - - q — - — - — - - - - - - - — — — — - — - - — — - - — - - — — — — — - — - - — - — — — — - - — - — - - - — - — - — - q q 7 3 F i g u r e 2 . 2 8 P r e d i c t e d a n d e x p e r i m e n t a l t o t a l d e f o r m a t i o n f o r T - s t u b T A - 0 5 ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) D e f o r m a t i o n ( i n ) i 0 . 6 0 0 . 9 0 - — — — — — + — - - - - 4 - - - - d — — - - - - - - — — - - - — - - - — — — — — — - - - — - » — — — - - & - - - - - 4 - - - — - 4 - — - — - — F i g u r e 2 . 2 7 S p r i n g m o d e l o f a n i n d i v i d u a l T - s t u b ( S w a n s o n , 1 9 9 9 ) L V F i g u r e 2 . 2 6 S p r i n g m o d e l f o r a T - s t u b c o n n e c t i o n ( S w a n s o n , 1 9 9 9 L o a d c e l l — \ T e n s i o n y - — - — - - - - ‘ T e s t i n g M a c h i n e C r o s s - H e a d T e s t S p e c i m e n N S 4 6 0 4 6 0 1 4 6 0 4 6 0 * R e a c t i o n B e a m - ' ' L 1 5 2 4 1 5 2 4 4 F i g u r e 2 . 2 9 E x p e r i m e n t s e t u p f o r 3 - p o i n t fl e x u r a l t e s t s p e c i m e n s ( G r e e n , 2 0 0 0 ) m m n [ 1 N l A _ J " l u I * 4 F A A 8 - r - r ‘ 1 E 9 1 T K 1 E 9 1 T K 1 E 9 1 T K 1 8 m g 3 , - > « 1 0 3 " ‘ 1 0 3 . 9 T ” ' 1 0 " ’ E 9 1 T K 1 8 E l T K l v m E 9 1 T K 1 8 g . . . 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S p e c i m e n 1 0 S p e c i m e n l l S p e c i m e n 1 2 F i g u r e 2 . 3 2 S e c t i o n s o f c y c l i c t e s t s p e c i m e n s ( G r e e n , 2 0 0 0 ) W e b D e p t h ( i n . ) F i g u r e 2 . 3 3 F u l l d e p t h w e b i m p e r f e c t i o n f o r h c / t w = 5 3 u s e d i n F E M m o d e l ( G r e e n , 2 0 0 0 ) 6 6 . 0 0 . 6 9 v - i . W e b D e p t h ( i n . ) 9 F i g u r e 2 . 3 4 F u l l d e p t h w e b i m p e r f e c t i o n f o r h c / t w = 2 9 u s e d i n F E M m o d e l ( G r e e n , 2 0 0 0 ) 7 5 \ ' . 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S 8 R 5 0 0 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 0 . 2 0 A v e r a g e E n d R o t a t i o n ( r a d ) F i g u r e 2 . 3 7 A n a l y t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l m o m e n t - a v e r a g e e n d r o t a t i o n r e s u l t s o f T e s t S p e c . 3 , u s i n g t w o d i f f e r e n t e l e m e n t t y p e S 4 a n d S 8 R 5 ( G r e e n , 2 0 0 0 ) 7 6 ( a ) ( b ) I I : : E 7 0 - T 4 S h i m P o s t - t e n s i o n e d 7 1 O a > W e l d o 1 A c c e s s ° H o l e 3 h - u l \ B a c k i n g B a r F l a n e W a s h e r P l a t e fi g f j m m g F i g u r e 2 . 3 8 M o m e n t c o n n e c t i o n s : ( a ) p r e - N o r t h r i d g e w e l d e d c o n n e c t i o n ; ( b ) P o s t t e n s i o n e d c o n n e c t i o n ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) ( a ) ( b ) I S t r e s s C o m r e s s i o n N o d e l r ¢ E e m e n t * I N o d e J c p S e g m e n t S l i c e F i b e r ( 8 ) S t r e s s s o : . . . . . . . . T e n s i o n F i g u r e 2 . 3 9 F i b e r e l e m e n t : ( a ) e l e m e n t , s e g m e n t s , a n d fi b e r s ; ( b ) c o m p r e s s i o n - o n l y fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p ; ( c ) t y p i c a l fi b e r s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p ( R i c l e s e t a l . , 2 0 0 1 ) 7 7 I M a s t e r N o d e 0 S l a v e d N o d e 4 0 0 A ( a ) 5 v 2 0 0 — . . I g 0 A n I _ — _ ’ g a S p r i n g 3 M o d e l " 1 " § - 2 0 0 - - h - 3 E x p e r i m e n t a l l . ‘ 4 0 0 l I l r I l 4 2 0 - 4 0 4 0 1 2 0 4 0 0 P T C o n n 5 u - l s I 2 0 0 ’ P T ' C o n n . 3 ' 3 0 P T C o n n 4 o _ J ' 5 6 g 4 0 0 — 3 ’ v ) A d d ‘ l b e a m fl a n g e y i e l d i n g . P T C o n n . 8 ‘ 4 0 0 i I T l I I I I I I I l i l - 1 2 0 - 4 0 4 0 1 2 0 - 1 2 O - 4 O 4 0 1 2 0 L a t e r a l D i s p l a c e m e n t - A ( m m ) L a t e r a l D i s p l a c e m e n t - A ( m m ) F i g u r e 2 . 4 1 L a t e r a l l o a d — d i s p l a c e m e n t b e h a v i o r o f p o s t e n s i o n e d c o n n e c t i o n s ( R i c l e s e t a L , 2 0 0 1 ) 7 8 ' 2 7 = ' 4 2 ! 6 s y a B 3 . - i i — T J ~ — . — s — — — — — — I L 5 B a y s @ 2 4 ' = 1 2 0 ' 4 1 F i g u r e 2 . 4 2 T y p i c a l p l a n o f p r o t o t y p e s t r u c t u r e u s e d i n e v a l u a t i o n s t u d y ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) ‘ ‘ 8 . s 1 L I 1 2 A . r r . 7 " " ? “ “ ' { ' : " " 1 1 0 ' - - 3 " " " = ' “ a " “ “ “ “ “ 6 - - - - - ‘ - . - r - ' = - . - - - 3 - - 3 . ! " - 3 . . 3 ; . . 3 3 . a t x . 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P r o p o s e d - « ~ - « F E M A - 2 7 3 ” ’ 7 ‘ " U n i f o r m F i g u r e 2 . 4 3 I n t e r - s t o r y d r i f t p r o fi l e s f o r v a r i o u s f r a m e s f o r s e l e c t e d g r o u n d m o t i o n s ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) 7 9 t — I O \ 2 0 . . . 1 4 1 6 1 2 _ a g 1 2 5 1 ° o A E ‘ 3 s : 7 1 m 6 4 4 2 0 l 0 0 1 2 3 0 1 2 3 4 S t o r y D r i f t ( % ) S t o r y D r i fl ( % ) T i m e - H i s t o r y _ _ . _ _ . _ _ . P r o p o s e d “ e u w - F E M A - 2 7 3 - - O - - - - - U n i f o r m F i g u r e 2 . 4 4 D r i f t p r o fi l e s f o r t y p i c a l s t r u c t u r e s w i t h “ s o f t ” fi r s t s t o r y ( G u p t a a n d K u n n a t h , 2 0 0 0 ) 2 0 — T i m c H i s t o r y 1 6 - l - M o d c T ) 1 2 - . - - - 2 - M o d e s 5 E , - - — 3 — M o d c s % a \ { I i . \ ‘ ‘ 4 - . 1 ~ o — A l l - M o c l e e \ \ “ . ‘ / . . ‘ ' " U n i f o r m 4 / o \ o o a / . . 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A : 2 1 5 0 + 8 5 : 1 0 / 5 0 + S E : 2 / 5 0 - 0 - B O : 1 0 / 5 0 + 3 0 : 2 1 5 0 O l 2 3 4 5 C H A P T E R 3 A N A L Y T I C A L M O D E L S F O R C O M P O N E N T S O F C F T M O M E N T R E S I S T I N G F R A M E S T h i s c h a p t e r p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n t a n d v a l i d a t i o n o f a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e m a j o r s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s o f h i g h s t r e n g t h C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , i . e . , t h e C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d d o u b l e s p l i t - T e e b e a m - t o - c o l u m n m o m e n t c o n n e c t i o n s . T h e m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t i n D R A I N - Z D X i s u s e d t o m o d e l t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s . T h e c o n n e c t i o n fi n i t e e l e m e n t s i n D R A I N - Z D X ( P r a k a s h e t a l . 1 9 9 3 ) a r e u s e d t o m o d e l t h e d o u b l e s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s . T h e g o v e r n i n g i n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e m o d e l s , i . e . , t h e fi b e r 0 — 5 r e l a t i o n s h i p s f o r t h e fi b e r e l e m e n t s , a n d t h e s p r i n g f o r c e - d e f o r m a t i o n r e l a t i o n s f o r t h e c o n n e c t i o n e l e m e n t s a r e d e v e l o p e d u s i n g t h e r e s u l t s o f r i g o r o u s 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f t h e c o m p o n e n t s ( b e a m - c o l u m n s , b e a m s , a n d c o n n e c t i o n s ) a n d t h e i r e x p e r i m e n t a l b e h a v i o r . T h e d e v e l o p e d a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e c o m p o n e n t s a r e v a l i d a t e d u s i n g e x i s t i n g e x p e r i m e n t a l d a t a p r e s e n t e d e a r l i e r i n C h a p t e r 2 ( S e c t i o n s 2 . 2 - 2 . 5 ) . S e c t i o n 3 . 1 p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n t a n d v a l i d a t i o n o f t h e fi b e r e l e m e n t m o d e l s f o r C F T b e a m - c o l u m n s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l o r h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . 0 S e c t i o n 3 . 2 p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n t a n d v a l i d a t i o n o f t h e fi b e r e l e m e n t m o d e l s f o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h s t e e l b e a m s . 0 S e c t i o n 3 . 3 p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n t a n d v a l i d a t i o n o f t h e c o n n e c t i o n e l e m e n t m o d e l s f o r d o u b l e s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s . ' F i n a l l y , s e c t i o n 3 . 4 v a l i d a t e s t h e d e v e l o p e d c o m p o n e n t m o d e l s f o r p r e d i c t i n g t h e e x p e r i m e n t a l b e h a v i o r o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s u b - s y s t e m s t e s t e d b y P e n g 8 6 ( 2 0 0 0 ) a t L e h i g h U n i v e r s i t y . 3 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s T h e m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t i n D R A I N - 2 D X w i l l b e u s e d t o m o d e l t h e C F T b e a m - c o l u m n s o f t h e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e d e t a i l s o f t h i s fi b e r e l e m e n t w e r e p r e s e n t e d e a r l i e r i n S e c t i o n 2 . 1 . A s p r e s e n t e d , t h e fi b e r e l e m e n t w a s d e v e l o p e d b y P r a k a s h e t a l . ( 1 9 9 3 ) , a n d m o d i fi e d b y K u r a m a e t a l . ( 1 9 9 7 ) a n d C o r d e r o e t a l . ( 2 0 0 2 ) t o m o d e l m o r e a c c u r a t e l y t h e b e h a v i o r o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e , s t e e l , a n d s t e e l - c o n c r e t e c o m p o s i t e m e m b e r s . T w o fi b e r a — s r e l a t i o n s h i p s h a v e b e e n i m p l e m e n t e d i n D R A I N - 2 D X f o r u s e w i t h t h i s fi b e r e l e m e n t . T h e s e a r e t h e ‘ S ’ a n d ‘ C ’ t y p e fi b e r 0 - 8 r e l a t i o n s h i p s t h a t w e r e d e v e l o p e d f o r m o d e l i n g t h e b e h a v i o r o f s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s b y C o r d e r o e t a l . ( 2 0 0 2 ) a n d K u r a m a e t a l . ( 1 9 9 7 ) , r e s p e c t i v e l y . T h e ‘ S ’ a n d ‘ C ’ t y p e fi b e r a — g r e l a t i o n s h i p s w e r e p r e s e n t e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 2 . 1 . 1 . A s p r e s e n t e d , t h e y c o n s i s t o f m o n o t o n i c 0 — 8 c u r v e s i n t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n a n d p r e - a s s i g n e d h y s t e r e s i s r u l e s f o r c y c l i c b e h a v i o r . T h e f u n d a m e n t a l i n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e fi b e r e l e m e n t a r e : ( a ) t h e n u m b e r a n d d i s t r i b u t i o n o f s e g m e n t s a l o n g t h e l e n g t h , ( b ) t h e fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e C F T c r o s s - s e c t i o n , a n d ( c ) t h e v a l u e s o f t h e 0 - 6 r e l a t i o n s h i p s f o r t h e fi b e r s m o d e l i n g t h e c r o s s - s e c t i o n . F i g u r e 3 . 1 s h o w s t h e fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e C F T c r o s s - s e c t i o n t h a t w i l l b e u s e d i n t h i s r e s e a r c h . A s s h o w n , t h e C F T c r o s s - s e c t i o n w i l l b e d i s c r e t i z e d i n t o c o n c r e t e fi b e r s , a n d s t e e l fl a n g e , w e b , a n d c o m e r fi b e r s . T h e ‘ 8 ’ t y p e a — a r e l a t i o n s h i p w i l l b e u s e d f o r t h e s t e e l fi b e r s a n d t h e ‘ C ’ t y p e a — g r e l a t i o n s h i p w i l l b e u s e d f o r t h e c o n c r e t e fi b e r s . A s e x p l a i n e d i n S e c t i o n 2 . 1 . 1 . , t h e v a l u e s o f t h e m o n o t o n i c a — g c u r v e s i n t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n a r e r e q u i r e d t o d e fi n e c o m p l e t e l y t h e 0 - 6 ‘ r e l a t i o n s h i p s . T h e h y s t e r e s i s r u l e s d e fi n i n g t h e c y c l i c b e h a v i o r o f t h e ‘ S ’ a n d ‘ C ’ t y p e 0 — 5 r e l a t i o n s h i p s a r e p r e - a s s i g n e d , 8 7 a n d t h e m o n o t o n i c 0 — 8 c u r v e s s e r v e a s e n v e l o p e s o f t h e c y c l i c b e h a v i o r . S e c t i o n 2 . 2 p r e s e n t e d t w o a p p r o a c h e s f o r d e v e l o p i n g t h e m o n o t o n i c a — g c u r v e s f o r t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s o f C F T b e a m - c o l u m n s . T h e fi r s t a p p r o a c h w a s d e v e l o p e d a n d v a l i d a t e d b y J a p a n e s e r e s e a r c h e r s [ S a k i n o e t a l . ( 2 0 0 4 ) , I n a i e t a l . ( 2 0 0 4 ) , a n d F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) ] a n d p r e s e n t e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 2 . 2 . 1 . A c c o r d i n g t o t h i s a p p r o a c h , t h e m o n o t o n i c a — a c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s i n t e n s i o n c a n b e d e v e l o p e d b a s e d o n t h e n o m i n a l o r m e a s u r e d s t e e l m a t e r i a l p r o p e r t i e s ( y i e l d a n d u l t i m a t e s t r e s s ) . T h e m o n o t o n i c 0 — 5 b e h a v i o r o f t h e c o n c r e t e fi b e r s i n t e n s i o n c a n b e i g n o r e d , i . e . , t h e c o n c r e t e fi b e r s c a n b e a s s u m e d t o h a v e z e r o t e n s i l e s t r e s s c a p a c i t y . T h e m o n o t o n i c 0 — 5 c u r v e s f o r t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s i n c o m p r e s s i o n c a n b e d e v e l o p e d u s i n g a s e r i e s o f e q u a t i o n s 2 . 1 - 2 . 1 2 d e v e l o p e d e m p i r i c a l l y b y t h e J a p a n e s e r e s e a r c h e r s u s i n g r e g r e s s i o n a n a l y s i s a n d t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f o r s e v e r a l ( a t l e a s t 5 2 ) C F T s t u b c o l u m n a n d ( a t l e a s t 2 5 ) h o l l o w s t e e l t u b e s t u b c o l u m n t e s t s . T h e s e c o n d a p p r o a c h w a s d e v e l o p e d a n d v a l i d a t e d b y U S . r e s e a r c h e r s ( V a n n a e t a l . 2 0 0 5 ) a n d p r e s e n t e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 2 . 2 . 2 . A c c o r d i n g t o t h i s a p p r o a c h , t h e m o n o t o n i c 0 - 8 c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s c a n b e t r i l i n e a r a n d b a s e d o n t h e n o m i n a l o r m e a s u r e d s t e e l m a t e r i a l p r o p e r t i e s ( y i e l d a n d u l t i m a t e s t r e s s ) . T h e m o n o t o n i c a — a b e h a v i o r o f t h e c o n c r e t e fi b e r s i n t e n s i o n c a n b e i g n o r e d . T h e m o n o t o n i c a — g c u r v e s f o r t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s i n c o m p r e s s i o n c a n b e d e v e l o p e d u s i n g t h e r e s u l t s o f a 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f a c o r r e s p o n d i n g C F T s e g m e n t s u b j e c t e d t o p u r e a x i a l c o m p r e s s i o n l o a d i n g . T h e d e t a i l s r e g a r d i n g t h e d e v e l o p m e n t a n d a n a l y s i s o f t h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e C F T s e g m e n t u s i n g A B A Q U S ( 2 0 0 3 ) w e r e p r e s e n t e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 2 . 1 . 1 . 8 8 T h u s , t h e t w o a p p r o a c h e s ( J a p a n e s e a n d U S . ) d i f f e r e d p r i m a r i l y r e g a r d i n g t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 5 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n . T h e J a p a n e s e a p p r o a c h c o n s i s t i n g o f e q u a t i o n s 2 . 1 - 2 . 1 2 i s m o r e g e n e r a l a n d h a s b e e n v a l i d a t e d f o r C F T b e a m - c o l u m n s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l o r h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . T h e U S . a p p r o a c h i s m o r e s p e c i fi c a n d c u r r e n t l y v a l i d a t e d o n l y f o r C F T s m a d e f r o m h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . S e c t i o n 2 . 2 . 3 p r e s e n t e d t h e r e s u l t s o f a d d i t i o n a l s t u d i e s c o n d u c t e d b y K o w a l k o w s k i a n d V a r m a ( 2 0 0 3 ) t o f u r t h e r c o m p a r e a n d e v a l u a t e t h e v a l i d i t y o f t h e fi b e r O ' - 8 c u r v e s d e v e l o p e d b y t h e t w o a p p r o a c h e s . T h e y u s e d t o J a p a n e s e fi b e r 0 — 8 c u r v e s t o p r e d i c t t h e b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T s p e c i m e n s t e s t e d i n t h e U S , a n d v i c e v e r s a . T h e y a l s o c o m p a r e d t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n d e v e l o p e d b y t h e t w o a p p r o a c h e s f o r t h e s a m e C F T s p e c i m e n s . T h e r e s u l t s i n d i c a t e d s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r a — a c u r v e s d e v e l o p e d b y t h e t w o a p p r o a c h e s f o r t h e s a m e C F T s p e c i m e n . H o w e v e r , t h e C F T s p e c i m e n b e h a v i o r p r e d i c t e d b y fi b e r m o d e l s u s i n g e i t h e r t h e U S . o r t h e J a p a n e s e fi b e r a — g c u r v e s c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h e x p e r i m e n t a l r e s u l t s a n d w i t h e a c h o t h e r . A c c o r d i n g t o K o w a l k o w s k i a n d V a n n a ( 2 0 0 3 ) , t h e fi b e r 0 — 6 c u r v e s d e v e l o p e d b y t h e J a p a n e s e a p p r o a c h ( e q u a t i o n s 2 . 1 - 2 . 1 2 ) i n c l u d e s e v e r a l a s s u m p t i o n s , s i m p l i fi c a t i o n s , a n d c a l i b r a t i o n w i t h e x p e r i m e n t a l r e s u l t s . T h e i r a c c u r a c y i s s o m e w h a t q u e s t i o n a b l e . H o w e v e r , t h e y c a n b e u s e d e a s i l y f o r C F T s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l o r h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . T h e fi b e r a — a c u r v e s d e v e l o p e d b y t h e U S . a p p r o a c h a r e b a s e d i n n o n l i n e a r m e c h a n i c s a n d o b t a i n e d a n a l y t i c a l l y f r o m t h e r e s u l t s o f 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s , w h i c h e n h a n c e s t h e i r c r e d i b i l i t y . H o w e v e r , t h e y r e q u i r e t h e d e v e l o p m e n t a n d a n a l y s i s o f 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s , a n d a r e c u r r e n t l y l i m i t e d t o C F T s m a d e f r o m h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s . 8 9 3 . 1 . 1 F i b e r 0 — 8 R e l a t i o n s h i p s f o r C F T s B a s e d o n t h e r e c o m m e n d a t i o n s o f K o w a l k o w s k i a n d V a r m a ( 2 0 0 3 ) , a n d t h e d i s c u s s i o n s p r e s e n t e d a b o v e a n d i n s e c t i o n 2 . 2 , t h e U S . a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g fi b e r a — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w i l l b e u s e d i n t h i s r e s e a r c h . T h e U S . r e s e a r c h e r s ( V a n n a e t a l . 2 0 0 5 ) v a l i d a t e d t h i s a p p r o a c h o n l y f o r h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T s w i t h ( 0 3 2 8 0 k s i , a n d f 2 1 0 k s i ) . H e n c e , t h e f o l l o w i n g s u b - s e c t i o n s w i l l : ( a ) e x t e n d a n d v a l i d a t e t h i s a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r C F T s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l o r h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s , a n d ( b ) d e v e l o p g e n e r a l p a r a m e t r i c f o r m s f o r t h e fi b e r a — a c u r v e s i n c o m p r e s s i o n t h a t c a n b e u s e d w i t h a w i d e r a n g e o f m a t e r i a l ( < 7 y a n d f 6 ) a n d g e o m e t r i c ( w i d t h - t o - t h i c k n e s s b / t ) p a r a m e t e r s w i t h o u t r e s o r t i n g t o r i g o r o u s 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s . 3 . 1 . 2 A p p r o a c h f o r D e v e l o p i n g F i b e r 0 — 8 C u r v e s i n C o m p r e s s i o n T h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 - 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n w a s d e v e l o p e d b y V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 ) a n d p r e s e n t e d i n d e t a i l i n V a r m a e t a l . ( 2 0 0 5 ) a n d S e c t i o n 2 . 2 . 2 o f t h i s d i s s e r t a t i o n . I t c o n s i s t s o f t h r e e s t e p s : ( 1 ) d e v e l o p i n g a 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e f a i l u r e s e g m e n t o f t h e C F T b e a m - c o l u m n , ( 2 ) a n a l y z i n g t h e m o d e l u n d e r p u r e a x i a l c o m p r e s s i v e l o a d i n g , a n d ( 3 ) d e r i v i n g t h e fi b e r c r — g c u r v e s f r o m t h e r e s u l t s o f t h e n o n l i n e a r fi n i t e e l e m e n t a n a l y s i s . T h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s a r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d u s i n g A B A Q U S ( 2 0 0 3 ) . T h e y e x p l i c i t l y i n c l u d e t h e e f f e c t s o f s t e e l a n d c o n c r e t e m a t e r i a l i n e l a s t i c i t y , l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e , a n d t r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e r e s u l t i n g i n c o n fi n e m e n t o f t h e c o n c r e t e i n fi l l . H e n c e , t h e d e r i v e d fi b e r a — a c u r v e s a l s o i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s . T h e d e t a i l s o f t h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s , n o n l i n e a r 9 0 a n a l y s e s , a n d t h e d e v e l o p m e n t o f fi b e r 0 - 6 c u r v e s f r o m t h e r e s u l t s o f t h e a n a l y s e s w e r e p r e s e n t e d i n S e c t i o n 2 . 2 . 2 a n d V a r m a e t a l . ( 2 0 0 5 ) . H e n c e , t h e y a r e o n l y s u m m a r i z e d b r i e fl y i n t h i s s e c t i o n . F i g u r e 2 . 1 2 ( i n C h a p t e r 2 ) s h o w s t h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e C F T f a i l u r e s e g m e n t . A s s h o w n , t h e l e n g t h o f t h e fi n i t e e l e m e n t m o d e l w a s e q u a l t o t h e w i d t h ( b ) o f t h e C F T c r o s s - s e c t i o n , w h i c h r e p r e s e n t s t h e l e n g t h o f t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t . T h e C F T s e g m e n t w a s a n a l y z e d f o r c o n c e n t r i c a x i a l l o a d i n g , s o s y m m e t r y o f b e h a v i o r i s a s s u m e d , a n d o n l y o n e - f o u r t h o f t h e C F T c r o s s - s e c t i o n i s m o d e l e d . P l a n e s e c t i o n s w e r e c o n s t r a i n e d t o r e m a i n p l a n e a t t h e a x i a l l y l o a d e d a n d s u p p o r t e d e n d s . T h e s t e e l t u b e w a s m o d e l e d u s i n g f o u r n o d e ‘ S 4 ’ s h e l l e l e m e n t s . T h e e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e s t e e l e l e m e n t s w a s i d e a l i z e d b y a n i s o t r o p i c m u l t i a x i a l e l a s t i c i t y m o d e l , w h i c h i s d e fi n e d b y t h e e l a s t i c m o d u l u s ( E , ) a n d P o i s s o n ’ s r a t i o ( v s ) . T h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e s t e e l e l e m e n t s w a s i d e a l i z e d b y a m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l w i t h a V o n M i s e s y i e l d s u r f a c e , i s o t r o p i c h a r d e n i n g b e h a v i o r , a n d a s s o c i a t e d fl o w r u l e . T h e u n i a x i a l 0 — 8 c u r v e o f t h e s t e e l m a t e r i a l i s r e q u i r e d t o d e fi n e t h i s m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l . T h i s a — g c u r v e w a s s p e c i fi e d b a s e d o n n o m i n a l s t e e l m a t e r i a l p r o p e r t i e s ( y i e l d a n d u l t i m a t e s t r e s s ) . G e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n s s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 3 w e r e i n t r o d u c e d a t t h e m i d - h e i g h t o n a l l s i d e s o f t h e s t e e l t u b e t o s t i m u l a t e l o c a l b u c k l i n g . E q u a t i o n 3 . 1 w a s u s e d t o s p e c i f y t h e g e o m e t r i c i m p e f e c t i o n s , i n w h i c h d o i s t h e a m p l i t u d e t h a t c a n b e t a k e n a s w a l l t h i c k n e s s ( t ) d i v i d e d b y 1 0 . 5 : 9 3 l + c o s i x l + c o s fl ( 3 . 1 ) 4 b 2 " " 3 t b i z ] 3 9 1 T h e c o n c r e t e i n fi l l w a s m o d e l e d u s i n g s i x - n o d e ‘ C 3 D 6 ’ t e t r a h e d r a l a n d e i g h t - n o d e ‘ C 3 D 8 ’ s o l i d e l e m e n t s . T h e e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e c o n c r e t e e l e m e n t s w a s i d e a l i z e d b y a n i s o t r o p i c m u l t i a x i a l e l a s t i c i t y m o d e l , w h i c h i s d e fi n e d b y s p e c i f y i n g t h e e l a s t i c m o d u l u s ( E C ) a n d P o i s s o n ’ s r a t i o ( v c ) o f t h e c o n c r e t e m a t e r i a l . T h e i n e l a s t i c b e h a v i o r i n c o m p r e s s i o n w a s i d e a l i z e d b y t h e ‘ C O N C R E T E ’ m a t e r i a l m o d e l , w h i c h i s a m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l w i t h a D r u c k e r - P r a g e r c o m p r e s s i o n y i e l d s u r f a c e , i s o t r o p i c h a r d e n i n g o r s o f t e n i n g b e h a v i o r , a n d t h e a s s o c i a t e d f l o w r u l e . V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 ) d e v e l o p e d t h e d e t a i l s f o r c a l i b r a t i n g t h e ‘ C O N C R E T E ’ m o d e l t o a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f c o n fi n e m e n t o n s t r e n g t h a n d d u c t i l i t y . T h i s c a l i b r a t e d m o d e l w a s u s e d f o r t h e e l e m e n t s m o d e l i n g t h e c o n c r e t e i n fi l l o f t h e C F T . T h e u n i a x i a l 0 — 8 c u r v e o f t h e c o n c r e t e i n c o m p r e s s i o n w a s r e q u i r e d t o d e fi n e c o m p l e t e l y t h e ‘ C O N C R E T E ’ m a t e r i a l m o d e l . P o p o v i c ’ s e m p i r i c a l 0 — 5 m o d e l w a s u s e d f o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e w i t h f ’ c < 1 0 k s i , a n d t h e i d e a l i z e d u n i a x i a l 0 — 5 m o d e l p r o p o s e d b y V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 ) w a s u s e d f o r h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e w i t h f c 2 1 0 k s i . A s s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 4 , t h e c o m p o s i t e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l i n t h e t r a n s v e r s e a n d l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n s w e r e m o d e l e d . T h e t r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n w a s m o d e l e d u s i n g u n i a x i a l g a p - c o n t a c t e l e m e n t s . T h e g a p - c o n t a c t e l e m e n t s c o n n e c t c o r r e s p o n d i n g n o d e s o f t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l . T h e s e e l e m e n t s h a v e a h a r d fi i c t i o n l e s s c o n t a c t b e h a v i o r a n d a r e c l o s e d ( i n c o n t a c t ) a t t h e b e g i n n i n g o f t h e a n a l y s e s . T h e l o n g i t u d i n a l i n t e r a c t i o n w a s m o d e l e d u s i n g s p r i n g e l e m e n t s . T h e s e e l e m e n t s a l s o c o n n e c t c o r r e s p o n d i n g n o d e s o f t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l . T h e s p r i n g e l e m e n t s a c t i n t h e l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n a n d o f f e r r e s i s t a n c e t o s l i p ( r e l a t i v e m o t i o n ) . A r i g i d - p l a s t i c f o r c e - s l i p b e h a v i o r i s u s e d f o r t h e s p r i n g e l e m e n t s . T h e y i e l d 9 2 f o r c e i s e q u a l t o t h e c o n t a c t a r e a m u l t i p l i e d b y t h e b o n d s t r e n g t h ( r b o n d ) . T b o n d w a s e s t i m a t e d u s i n g t h e e m p i r i c a l e q u a t i o n s p r o p o s e d b y R o e d e r e t a l . ( 1 9 9 8 ) o r P a r s l e y e t a 1 . ( 2 0 0 0 ) , w h i c h e v e r w a s a p p l i c a b l e . T h e 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s w e r e a n a l y z e d f o r c o n c e n t r i c a x i a l l o a d i n g u s i n g t h e R i k s a r c a n a l y s i s o p t i o n i n A B A Q U S ( 2 0 0 3 ) . T h e r e s u l t s f r o m t h e fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s i n c l u d e d t h e a x i a l f o r c e - d i s p l a c e m e n t ( P F w — A F E M ) r e s p o n s e f o r t h e C F T s e g m e n t a n d t h e s t a t e s o f s t r e s s e s a n d s t r a i n s i n a l l t h e s t e e l a n d c o n c r e t e e l e m e n t s . T h e l o n g i t u d i n a l s t r e s s e s i n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e e l e m e n t s a t t h e e n d s e c t i o n o f t h e s e g m e n t ( S e c t i o n A i n F i g u r e 2 . 1 5 ) w e r e u s e d t o d e t e r m i n e t h e a x i a l f o r c e s c a r r i e d b y t h e s t e e l t u b e ( P 3 ) a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l ( P C s h o w n i n F i g u r e 2 . 1 5 ) . E f f e c t i v e a — a c u r v e s w e r e d e v e l o p e d f o r t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l , w h e r e t h e e f f e c t i v e s t r e s s w a s c a l c u l a t e d a s t h e a x i a l f o r c e c a n i e d b y t h e s t e e l t u b e o r c o n c r e t e i n fi l l ( P , o r P C ) d i v i d e d b y t h e c o r r e s p o n d i n g c r o s s - s e c t i o n a l a r e a , a n d t h e e f f e c t i v e s t r a i n w a s c a l c u l a t e d a s t h e a x i a l d i s p l a c e m e n t ( A F E M ) o f t h e C F T s e g m e n t d i v i d e d b y i t s o r i g i n a l l e n g t h . T h e e f f e c t i v e 0 — 6 ‘ c u r v e s f o r t h e s t e e l t u b e a n d t h e c o n c r e t e i n fi l l w e r e i d e a l i z e d m u l t i - l i n e a r l y a n d u s e d a s t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n f o r t h e C F T fi b e r m o d e l . 3 . 1 . 3 S t e e l F i b e r o — e C u r v e s i n C o m p r e s s i o n S e v e r a l 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d f o r C F T s e g m e n t s . T h e r e s u l t s f r o m t h e fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s w e r e u s e d t o d e v e l o p s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n p r e s e n t e d i n t h i s a n d t h e f o l l o w i n g s u b - s e c t i o n . T h e fi n i t e e l e m e n t m o d e l s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d f o r C F T s e g m e n t s m a d e f r o m : ( a ) e i t h e r 9 3 A 5 0 0 G r a d e - B ( o 3 . = 4 6 k s i ) o r A 5 0 0 G r a d e - 8 0 ( o 3 . = 8 0 k s i ) s t e e l t u b e s , w i t h ( b ) w i d t h - t o - t h i c k n e s s ( b / t ) r a t i o s e q u a l t o 2 4 , 3 2 , 4 8 , o r 6 4 , a n d ( c ) fi l l e d w i t h c o n c r e t e w i t h c o m p r e s s i v e s t r e n g t h e q u a l t o 4 , 8 , 1 0 , o r 1 6 k s i . A t o t a l o f t h i r t y - t w o ( 3 2 ) fi n i t e e l e m e n t m o d e l s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d . F i b e r a — e C u r v e s f o r C o n v e n t i o n a l S t r e n g t h S t e e l T u b e W a l l s F i g u r e s 3 . 2 t o 3 . 5 p r e s e n t t h e e f f e c t i v e o — e c u r v e s f o r t h e s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h A 5 0 0 G r a d e - B ( ( 5 : 4 6 k s i ) s t e e l . T h e s e F i g u r e s i n d i c a t e t h a t t h e s t e e l t u b e s d e v e l o p a n d s u s t a i n t h e y i e l d s t r e s s 0 ; b e f o r e s o f t e n i n g d u e t o c o m b i n e d l o c a l b u c k l i n g a n d b i a x i a l s t r e s s e f f e c t s , w h i c h i s s i m i l a r t o t h e o b s e r v a t i o n s o f V a r m a e t a l . ( 2 0 0 1 , 2 0 0 5 ) . T h e s e F i g u r e s a l s o i n d i c a t e t h a t i n c r e a s i n g t h e w i d t h - t o - t h i c k n e s s ( b / t ) r a t i o o f t h e s t e e l t u b e o r t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h f ’ c o f t h e c o n c r e t e i n fi l l r e s u l t s i n m o r e s i g n i fi c a n t p o s t - p e a k s o f t e n i n g o f t h e s t e e l t u b e w a l l s d u e t o t h e i n c r e a s e d l o c a l b u c k l i n g a n d b i a x i a l s t r e s s e f f e c t s . T h e s e e f f e c t i v e a — e c u r v e s w e r e i d e a l i z e d t o d e v e l o p fi b e r o — e c u r v e s t h a t c a n b e u s e d w i t h t h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t . F i g u r e s 3 . 6 t o 3 . 9 p r e s e n t t h e m u l t i l i n e a r i d e a l i z a t i o n s o f t h e e f f e c t i v e a — e c u r v e s f o r t h e s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 ' y = 4 6 k s i , f ’ C = 4 , 8 , 1 0 , 1 6 k s i a n d b / t = 2 4 , 6 4 , r e s p e c t i v e l y . A s s h o w n i n t h e s e fi g u r e s , t h e m u l t i l i n e a r i d e a l i z a t i o n s a r e v e r y s i m i l a r i n t h e i r g e n e r a l f o r m a n d n a t u r e . F i g u r e 3 . 1 0 s h o w s t h e g e n e r a l f o r m o f t h e m u l t i l i n e a r a — e c u r v e t h a t c a n b e u s e d f o r t h e s t e e l fi b e r s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - B ( a y = 4 6 k s i ) s t e e l t u b e . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 1 0 , t h e i d e a l i z e d c r — e c u r v e c o n s i s t s o f f o u r b r a n c h e s , ( 3 ) e l a s t i c w i t h s l o p e e q u a l t o E S , 0 ) ) e l a s t i c - p l a s t i c w i t h s l o p e e q u a l t o z e r o , ( c ) p o s t - p e a k s o f t e n i n g w i t h n e g a t i v e s l o p e , a n d ( d ) p o s t - p e a k p l a s t i c w i t h s l o p e e q u a l t o z e r o . 9 4 T h e p a r a m e t e r s r e q u i r e d t o c o m p l e t e l y d e fi n e t h e i d e a l i z e d 0 - 8 c u r v e a r e t h e e l a s t i c m o d u l u s E , , t h e y i e l d s t r e s s 0 3 , , t h e s t r a i n a t t h e o n s e t o f s o f t e n i n g 5 ] , , t h e p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s 0 7 . , a n d t h e s t r a i n a t t h e o n s e t o f p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s 5 7 ' O f t h e s e p a r a m e t e r s , E , a n d 0 3 . a r e e q u a l t o 2 9 0 0 0 k s i a n d 4 6 k s i , r e s p e c t i v e l y . M u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d t o d e fi n e t h e p a r a m e t e r s 5 , ) , 0 7 , a n d 6 7 a s f u n c t i o n s o f t h e s t e e l y i e l d s t r e s s 0 3 . , t h e c o n c r e t e s t r e n g t h f c , a n d t h e s t e e l t u b e b / t r a t i o . T h e r e s u l t s o f t h e m u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s i s a r e g i v e n b y E q u a t i o n s 3 . 2 , 3 . 3 , a n d 3 . 4 . 5 p = 0 . 6 5 1 + 3 . 4 3 £ + ( H a — 0 ' 0 : 7 5 y ( 3 . 2 ) 0 y a s a s 0 r = 0 . 6 2 5 - — 0 . 4 5 2 1 9 — + 0 1 9 9 — 0 0 : 7 0 ) , ( 3 . 3 ) 0 ' ) , a s a s 3 . 4 0 — 2 . 8 8 — f i + 2 ' 4 5 _ 1 £ ? _ 5 y ( f ; < 1 0 k s i ) 0 ' ) , a s a s z E T = 4 ( 3 . 4 ) 2 . 6 7 + 0 . 3 8 3 1 ; - + 2 7 9 — L 5 2 — 2 0 y a s a s J a y ( f ; 2 1 0 w ) W h e r e , J 2 1 : = ( b / t ) , ’ 0 ' } , / E i s t h e n o r m a l i z e d d e p t h - t o - t h i c k n e s s r a t i o o f t h e s t e e l t u b e a n d E , = Y o u n g ’ s m o d u l u s o f s t e e l . T h e s e e q u a t i o n s c a n b e u s e d t o o b t a i n t h e p a r a m e t e r s a n d d e fi n e t h e i d e a l i z e d 0 — 8 c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - B ( 0 3 , = 4 6 k s i ) s t e e l w i t h b / t r a t i o s b e t w e e n 2 4 a n d 6 4 a n d f ’ 6 b e t w e e n 4 a n d 1 6 k s i . F i b e r 0 ' - £ C u r v e s f o r H i g h S t r e n g t h S t e e l T u b e W a l l s F i g u r e s 3 . 1 ] t o 3 . 1 4 p r e s e n t t h e e f f e c t i v e U — E c u r v e s f o r t h e s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s m a d e f r o m h i g h s t r e n g t h A 5 0 0 G r a d e - 8 O ( 0 3 : 8 0 k s i ) s t e e l . T h e s e fi g u r e s i n d i c a t e f o r 9 5 m o s t c a s e s t h e h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e s d e v e l o p t h e y i e l d s t r e s s 0 3 . . b e f o r e s o f t e n i n g d u e t o t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g a n d b i a x i a l s t r e s s . T h e s e fi g u r e s a l s o i n d i c a t e t h a t i n c r e a s i n g t h e w i d t h - t o - t h i c k n e s s ( b / t ) r a t i o o f t h e h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e o r t h e s t r e n g t h f ’ C o f t h e c o n c r e t e i n fi l l r e s u l t s i n m o r e s i g n i fi c a n t p o s t - p e a k s o f t e n i n g o f t h e s t e e l t u b e w a l l s d u e t o i n c r e a s e d l o c a l b u c k l i n g a n d b i a x i a l s t r e s s e f f e c t s . I n s o m e c a s e s t h e s t e e l t u b e s d i d n o t r e a c h t h e y i e l d s t r e s s 0 3 . b e f o r e u n d e r g o i n g s o f t e n i n g . T h e s e e f f e c t i v e 0 ' — £ c u r v e s w e r e i d e a l i z e d t o d e v e l o p fi b e r ( T — E c u r v e s t h a t c a n b e u s e d w i t h t h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t . F i g u r e s 3 . 1 5 t o 3 . 1 8 p r e s e n t t h e m u l t i l i n e a r i d e a l i z a t i o n s o f t h e e f f e c t i v e a — e c u r v e s f o r t h e s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 3 : 8 0 k s i , f ’ c = 4 , 8 , 1 0 , 1 6 k s i a n d b / t = 2 4 , 6 4 , r e s p e c t i v e l y . A s s h o w n i n t h e s e fi g u r e s , t h e m u l t i l i n e a r i d e a l i z a t i o n s a r e v e r y s i m i l a r i n t h e i r g e n e r a l f o r m a n d n a t u r e . F i g u r e 3 . 1 9 s h o w s t h e g e n e r a l f o r m o f t h e m u l t i l i n e a r 0 ' — e c u r v e t h a t c a n b e u s e d f o r t h e s t e e l fi b e r s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - 8 0 ( 0 3 7 — ‘ 8 0 k s i ) s t e e l t u b e . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 1 9 , t h e i d e a l i z e d 0 - 8 c u r v e c o n s i s t s o f t h r e e b r a n c h e s a n d c a n b e d e fi n e d b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f f o u r p a r a m e t e r s : ( a ) t h e s t r a i n a t o n s e t o f s o f t e n i n g 5 p ( b ) t h e e l a s t i c m o d u l u s E , , ( c ) t h e p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s 0 7 , a n d ( d ) t h e s t r a i n a t o n s e t o f p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s E T - T h e fi r s t b r a n c h i s l i n e a r e l a s t i c w i t h s l o p e e q u a l t o E s . T h e s t e e l b u c k l e s i n e l a s t i c a l l y a t s t r e s s e q u a l t o 0 7 > w h e n 5 p < . 5 5 . , o r a t t h e y i e l d s t r e s s 0 3 , w h e n s p a 3 y . T h e s t e e l u n d e r g o e s p o s t - y i e l d s o f t e n i n g i n t h e s e c o n d b r a n c h u n t i l i t r e a c h e s t h e p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s o f o r a t t h e s t r a i n o f £ 7 . T h e s t r e s s r e m a i n s c o n s t a n t i n t h e t h i r d b r a n c h f o r a l l s t r a i n . 9 2 g r . T h e p a r a m e t e r s r e q u i r e d t o c o m p l e t e l y d e fi n e t h e i d e a l i z e d 0 — 8 c u r v e a r e t h e e l a s t i c m o d u l u s E , , t h e s t r a i n c o r r e s p o n d i n g t o t h e p e a k s t r e s s 8 p , t h e p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s 0 7 , 9 6 a n d t h e s t r a i n a t t h e o n s e t o f p o s t - p e a k p l a s t i c s t r e s s 6 7 . O f t h e s e p a r a m e t e r s , E 5 i s e q u a l t o 2 9 0 0 0 k s i . M u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s e s w e r e p e r f o r m e d t o d e fi n e t h e p a r a m e t e r s 8 p , o r , a n d e r a s f u n c t i o n s o f t h e s t e e l y i e l d s t r e s s 0 3 . , t h e c o n c r e t e s t r e n g t h f c , a n d t h e s t e e l t u b e b / t r a t i o . T h e r e s u l t s o f t h e m u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s i s a r e g i v e n b y E q u a t i o n s 3 . 5 , 3 . 6 , a n d 3 . 7 . F 5 p = 0 . 7 9 7 + 0 . 3 9 3 f — C + 0 ' 5 1 5 — 0 5 : 8 a s , ( 3 . 5 ) ( 7 y a s a s ( I T = 0 . 6 1 6 — 0 . 0 9 3 — [ £ + 0 2 4 5 — 0 ‘ 1 ? a s ( 3 . 6 ) I 0 ' ) , a s a s 2 9 9 — 1 0 . 5 - — f C - + 3 ' 6 5 — L ( - ) — 1 g ( f c ' < 1 0 k s i ) a s , a s a s z y 8 T = < . ( 3 . 7 ) [ 2 . 1 2 — 1 . 3 3 3 3 5 1 % } , ( f c ' 2 1 0 k s i ) 0 y a s a s T h e s e e q u a t i o n s c a n b e u s e d t o o b t a i n t h e p a r a m e t e r s a n d d e fi n e t h e i d e a l i z e d 0 ' - — £ c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - 8 0 ( 0 3 : 8 0 k s i ) s t e e l w i t h b / t r a t i o s b e t w e e n 2 4 a n d 6 4 a n d f } b e t w e e n 4 a n d 1 6 k s i . 3 . 1 . 4 C o n c r e t e F i b e r o — e R e l a t i o n s h i p s i n C o m p r e s s i o n F i b e r a - e c u r v e s f o r C o n v e n t i o n a l S t r e n g t h C o n c r e t e I n fi l l s ( I ’ C S I 0 k s i ) F i g u r e s 3 . 2 0 t o 3 . 2 2 p r e s e n t t h e e f f e c t i v e a — e c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - B ( 0 3 : 4 6 k s i ) s t e e l t u b e s w i t h b / t r a t i o s o f 2 4 , 3 2 , 4 8 , o r 6 4 , a n d c o n c r e t e s t r e n g t h f ’ C e q u a l t o 4 , 8 , a n d 1 0 k s i , r e s p e c t i v e l y . S i m i l a r l y , F i g u r e s 3 . 2 3 t o 3 . 2 5 s h o w t h e e f f e c t i v e 0 ' - £ c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 - G r a d e 8 0 9 7 ( 0 3 : 8 0 k s i ) s t e e l t u b e s w i t h b / t r a t i o s o f 2 4 , 3 2 , 4 8 , o r 6 4 , a n d c o n c r e t e s t r e n g t h f ’ c e q u a l t o 4 , 8 , a n d 1 0 k s i , r e s p e c t i v e l y . T h e s e fi g u r e s i n d i c a t e t h a t c o n fi n e m e n t i n c r e a s e s t h e e f f e c t i v e s t r e n g t h a n d d u c t i l i t y o f t h e c o n c r e t e i n fi l l . I n c r e a s i n g t h e y i e l d s t r e s s o f t h e s t e e l t u b e f r o m 4 6 t o 8 0 k s i o r d e c r e a s i n g t h e s t e e l t u b e b / t r a t i o r e s u l t s i n b e t t e r c o n fi n e m e n t o f t h e c o n c r e t e i n fi l l . T h e e f f e c t i v e 0 ' — £ c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s w i t h f ’ c _ < _ 1 0 k s i ( i . e . , F i g u r e s 3 . 2 0 t o 3 . 2 5 ) w e r e n o r m a l i z e d w i t h r e s p e c t t o t h e i r p e a k s t r e s s ( f ’ c c ) a n d s t r a i n ( a ' c c ) v a l u e s . T h e n o r m a l i z e d c u r v e s w e r e s i m i l a r i n g e n e r a l f o r m a n d n a t u r e . F o r e x a m p l e , F i g u r e s 3 . 2 6 a n d 3 . 2 7 s h o w t h e n o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s w i t h 0 3 : 4 6 k s i , f ’ C = 4 k s i , a n d b / t = 2 4 o r 6 4 . F i g u r e 3 . 2 8 s h o w s t h e g e n e r a l f o r m o f t h e n o r m a l i z e d e f f e c t i v e a — e c u r v e . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 2 8 , t h e n o r m a l i z e d a — a c o n s i s t s o f a n a s c e n d i n g b r a n c h a n d a p o s t - p e a k s o f t e n i n g b r a n c h . T h e a s c e n d i n g b r a n c h o f t h e n o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 — 6 c u r v e ( s t r a i n e C / E ' c c 5 1 ) c a n b e d e s c r i b e d u s i n g t h e e m p i r i c a l 0 ' — £ m o d e l p r o p o s e d b y M a n d e r e t a l . ( 1 9 8 8 ) . E q u a t i o n 3 . 8 s u m m a r i z e s t h i s 0 ' - e m o d e l f o r t h e a s c e n d i n g b r a n c h . f c = 8 6 = " ( 3 8 ) r r ' n ' f C C E C G n — l + ( £ c / 8 c c ) W h e r e , n = E ? , , ( 3 . 9 ) E C _ f e e . I / g e e f ' c c i s t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n fi n e d c o n c r e t e , e ’ c c i s t h e c o m p r e s s i v e s t r a i n a t w h i c h t h i s p e a k c o m p r e s s i v e s t r e s s w o u l d b e r e a c h e d , E C i s t h e i n i t i a l t a n g e n t s t i f f n e s s o f t h e u n c o n fi n e d c o n c r e t e a n d n i s d e t e r m i n e d u s i n g E q u a t i o n ( 3 . 9 ) . T h e p o s t - p e a k d e s c e n d i n g b r a n c h c a n b e m o d e l e d a s a s t r a i g h t l i n e w i t h n e g a t i v e s t i f f n e s s e q u a l t o k . 9 8 k [ f — @ f = e e C 5 0 — 0 1 ] + 1 ( 3 . 1 0 ) T h e 0 — 8 b e h a v i o r o f t h e d e s c e n d i n g b r a n c h ( a c / 5 ’ 6 ? ! ) c a n b e d e fi n e d u s i n g E q u a t i o n 3 . 1 0 . T h e n o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e i n F i g u r e 3 . 2 8 c a n b e d e fi n e d c o m p l e t e l y b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f f ' c c . 8 ' “ , a n d k . M u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s e s w e r e p e r f o r m e d t o d e fi n e t h e v a l u e o f t h e s e p a r a m e t e r s a s f u n c t i o n s o f 0 3 , f ’ c , a n d t h e b / t r a t i o . T h e r e s u l t s o f t h e m u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s e s a r e g i v e n i n E q u a t i o n s 3 . 1 1 t o 3 . 1 4 . [ 2 — 1 0 1 . 1 4 f c — l . 9 8 1 , + 1 . 2 9 z , — 0 ' 0 3 4 — 0 ' O § 2 ] f c ' ( 0 ' 0 y . . 4 6 k s i ) 0 y 4 1 1 1 f c ' c = 1 3 8 . — 7 1 9 5 % : — 4 1 . 8 s / — + 1 3 . 6 / 1 1 — fl + L — 8 4 f c ' ( 0 ' ) , > 4 6 k s i , — — — f > 0 0 5 ) ( 3 ' 1 1 ) 4 1 4 1 2 0 y ( 3 . 2 2 - 3 . 2 8 R , + 1 . 4 7 2 1 ) f ; . ( 0 y > 4 6 k s i , — f — C < 0 . 0 5 ) 0 ' y 7 f . 3 — 1 . 5 5 + . 0 0 4 — C , £ — 1 . 9 2 , 1 , + 2 0 7 1 , 4 . 4 7 2 2 1 2 + 0 . 0 6 0 1 , C a ; ( 0 ' $ 4 6 1 . 9 1 ) _ 1 . 4 9 + 0 . l 3 3 _ 0 . 0 0 8 + 3 . 1 8 2 2 3 \ ’ 1 ’ 4 1 4 1 J ; 1 r f \ — 5 7 0 . 8 + 7 . 8 2 — 6 ? + 8 1 0 . 6 \ / _ — 3 8 2 1 ) . , . ( 3 1 2 ) 5 0 0 = J f c 8 : : ( a s , > 4 6 k . 9 i , — ‘ : C — > 0 . 0 5 ) 0 ’ + 3 1 . 8 , 1 , 2 + — — — ” 9 ' 5 - % y K ’ 1 ’ 4 t 1 4 2 1 . 0 — 1 3 0 . 3 — f % — 4 3 0 . 1 1 1 . 1 1 9 5 4 1 , . 9 ; ( 0 y > 4 6 k s i , ‘ — f C — S O . 0 5 ) 0 ' c y 9 9 l 2 9 4 0 — 2 2 4 0 2 , + 7 3 1 1 , — 3 . 7 0 , 1 , 2 + 5 2 ' 6 — 1 ' 9 2 ' 1 9 0 ' 2 ( 0 ' $ 4 6 1 1 . 9 0 1 : 1 1 1 I ; ( 3 . 1 3 ) 3 0 . 0 1 . 8 8 8 3 . 5 — 1 0 1 . 5 + 6 1 . 8 , / / 1 — , — 1 6 . 3 / 1 , + 0 . 5 5 3 / 1 1 2 — + 7 + ( 0 y > 4 6 k 9 i ) 1 1 , 1 ; - J 3 0 A 0 4 b / t — l w h e r e - y S - y : ( ) ( 3 . 1 4 ) _ _ f c i A c _ f c ' ( 1 ) / 1 — 2 ) 2 , 1 , i s t h e r e f e r r e d a s t h e c o n fi n e m e n t i n d e x f o r t h e C F T . T h u s , E q u a t i o n s 3 . 8 a n d 3 . 1 0 c a n b e u s e d t o d e fi n e t h e n o r m a l i z e d 0 - 8 c u r v e f o r c o n c r e t e i n fi l l s w i t h f ’ c _ < _ 1 0 k s i , a n d E q u a t i o n s 3 . 1 1 t o 3 . 1 3 c a n b e u s e d t o o b t a i n t h e v a l u e s o f t h e p a r a m e t e r s f “ , 5 ’ “ , a n d k r e q u i r e d t o c o m p l e t e l y d e fi n e t h e n o r m a l i z e d 0 - 6 c u r v e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 4 6 o r 8 0 k s i , b / t r a t i o s b e t w e e n 2 4 a n d 6 4 , a n d f c b e t w e e n 4 a n d 1 0 k s i . F i b e r a — s C u r v e s f o r H i g h S t r e n g t h C o n c r e t e I n fi l l s F i g u r e s 3 . 2 9 s h o w s t h e e f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - B ( 0 3 : 4 6 k s i ) s t e e l t u b e s w i t h b / t r a t i o s o f 2 4 , 3 2 , 4 8 , o r 6 4 , a n d c o n c r e t e s t r e n g t h f c e q u a l t o 1 6 k s i . S i m i l a r l y , F i g u r e s 3 . 3 0 s h o w s t h e e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s m a d e f r o m A 5 0 0 G r a d e - 8 0 ( 0 3 : 8 0 k s i ) s t e e l t u b e s w i t h b / t r a t i o s o f 2 4 , 3 2 , 4 8 , a n d 6 4 , a n d c o n c r e t e s t r e n g t h f c e q u a l t o 1 6 k s i . T h e s e fi g u r e s i n d i c a t e t h a t c o n fi n e m e n t i n c r e a s e s t h e d u c t i l i t y o f t h e h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l b u t d o e s n o t h a v e a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n i t s s t r e n g t h . I n c r e a s i n g t h e y i e l d s t r e s s o f t h e s t e e l t u b e f r o m 4 6 t o 8 0 k s i o r d e c r e a s i n g t h e s t e e l t u b e b / t r a t i o r e s u l t s i n b e t t e r c o n fi n e m e n t o f t h e c o n c r e t e i n fi l l . T h e e f f e c t i v e 0 — 5 c u r v e s f o r t h e c o n c r e t e i n fi l l s w i t h f ’ c = 1 6 k s i ( i . e . , F i g u r e s 3 . 2 9 a n d 3 . 3 0 ) w e r e n o r m a l i z e d w i t h r e s p e c t t o t h e i r p e a k s t r e s s a n d s t r a i n v a l u e s . T h e s e n o r m a l i z e d 0 — 5 c u r v e s a r e s h o w n i n F i g u r e s 3 . 3 1 a n d 3 . 3 2 . T h e s e n o r m a l i z e d 0 - 8 c u r v e s 1 0 0 a r e s i m i l a r i n f o r m a n d n a t u r e . F i g u r e 3 . 3 3 s h o w s t h e g e n e r a l f o r m o f t h e n o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e f o r h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 3 3 , t h e n o r m a l i z e d 0 — 8 c o n s i s t s o f t h r e e b r a n c h e s t h a t c a n b e d e fi n e d c o m p l e t e l y b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f t h r e e p a r a m e t e r s : ( a ) t h e m o d u l u s o f e l a s t i c i t y E C , ( b ) t h e p e a k s t r e s s f ’ c , ( c ) t h e s t r a i n a t o n s e t o f s o f t e n i n g ( s u e ) , a n d ( d ) t h e p o s t - p e a k s o f t e n i n g s l o p e k . T h e fi r s t b r a n c h i s l i n e a r e l a s t i c w i t h s l o p e e q u a l t o E c = f ' c / 8 ’ c . T h e s e c o n d b r a n c h i s p e r f e c t l y p l a s t i c w i t h c o n s t a n t s t r e s s ( f ) . T h e t h i r d b r a n c h b e g i n s w h e n t h e s t r a i n r e a c h e s 8 m a n d h a s a c o n s t a n t n e g a t i v e ( s o f t e n i n g ) s l o p e e q u a l t o - k . T h e n o r m a l i z e d e f f e c t i v e 0 - 8 c u r v e i n F i g u r e 3 . 3 3 c a n b e d e fi n e d c o m p l e t e l y b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f E C , f ’ c , a m , a n d k . T h e v a l u e s o f E C a n d f ’ c c a n b e t a k e n b a s e d o n t h e h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e m a t e r i a l p r o p e r t i e s . s a c c a n b e e s t i m a t e d u s i n g E q u a t i o n 3 . 1 4 , w h i c h w a s d e v e l o p e d b y C o l l i n s a n d P o r a s z ( 1 9 8 9 ) f o r e s t i m a t i n g t h e p e a k s t r a i n o f u n c o n fi n e d h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e . g u c 2 V I C + l 7 ) / E C ( 3 - 1 4 ) M u l t i p l e r e g r e s s i o n a n a l y s e s w e r e p e r f o r m e d t o d e v e l o p E q u a t i o n 3 . 1 5 d e fi n i n g t h e p o s t - p e a k s o f t e n i n g s l o p e k a s a f u n c t i o n o f 0 3 . , f c , a n d t h e b / t r a t i o . — 1 . 4 6 + 2 8 8 / Z 4 . 4 2 / 1 , ( 0 ' _ < _ 4 6 k s i ) k = ( 3 . 1 5 ) - — 0 . 9 9 + 1 . 2 5 , / 7 1 , _ — 0 . 2 7 8 2 , ( 0 y > 4 6 1 . 1 1 ) T h e n o r m a l i z e d 0 — 8 c u r v e s h o w n i n F i g u r e 3 . 3 3 c a n b e u s e d f o r t h e h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l s ( I ’ 6 > 1 0 k s i ) o f C F T s . T h e p a r a m e t e r s u s e d t o d e fi n e t h e c u r v e c a n b e o b t a i n e d u s i n g E q u a t i o n s 3 . 1 4 a n d 3 . 1 5 . 1 0 1 3 . 1 . 5 V a l i d a t i o n o f C F T A n a l y t i c a l M o d e l s T h e v a l i d i t y o f t h e , fi b e r e l e m e n t a n d t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 ' — e r e l a t i o n s h i p s w a s e v a l u a t e d b y u s i n g t h e m t o p r e d i c t t h e m o m e n t - c u r v a t u r e ( M - ¢ ) r e s p o n s e s o f C F T b e a m - c o l u m n s p e c i m e n s t e s t e d b y s e v e r a l r e s e a r c h e r s a s p a r t o f t h e U . S . - J a p a n C o o p e r a t i v e E a r t h q u a k e R e s e a r c h P r o g r a m , a n d r e p o r t e d b y F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) . F i b e r - b a s e d m o d e l s w e r e d e v e l o p e d t o m o d e l t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e C F T b e a m - c o l u m n s p e c i m e n s . T h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 - 8 r e l a t i o n s h i p s w e r e d e v e l o p e d a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n s 3 . 1 . 2 t o 3 . 1 . 4 . T h e s e 0 ' — e m o d e l s i m p l i c i t l y a c c o u n t e d f o r t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g , c o n c r e t e c o n fi n e m e n t a n d c r u s h i n g , a n d t r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e . T h e r e s u l t s f r o m t h e fi b e r a n a l y s e s w e r e c o m p a r e d t o t h e e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l m o m e n t - c u r v a t u r e ( M — ¢ ) r e s p o n s e s r e p o r t e d b y F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) . A d d i t i o n a l l y , t h e d e v e l o p e d fi b e r 0 — 8 c u r v e s w e r e c o m p a r e d w i t h t h e fi b e r a — e c u r v e s d e v e l o p e d a n d u s e d b y F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) f o r t h e a n a l y t i c a l l y p r e d i c t i n g t h e M - ¢ b e h a v i o r o f t h e t e s t e d s p e c i m e n s . F i g u r e s 3 . 3 4 t o 3 . 6 0 p r e s e n t t h e c o m p a r i s o n s o f t h e a n a l y t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s f o r s e v e r a l s q u a r e C F T b e a m - c o l u m n s m a d e f r o m c o n v e n t i o n a l o r h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s a n d w i t h b / t r a t i o s r a n g i n g f r o m 2 3 t o 7 4 . A s e t o f t h r e e fi g u r e s i s s h o w n f o r e a c h C F T . 0 F i g u r e s 3 . 3 4 t o 3 . 3 6 p e r t a i n t o C F T s w i t h 0 3 . = 2 6 2 M P a , f ' c = 4 1 . 1 M P a , a n d b / t = 3 4 . 0 F i g u r e s 3 . 3 7 t o 3 . 3 9 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 6 l 8 M P a , f ’ C = 4 1 . 1 M P a , a n d b / t = 2 3 . 0 F i g u r e s 3 . 4 0 t o 3 . 4 2 a r e f o r C F T 8 w i t h 0 3 . = 8 3 5 M P a , / " 5 7 7 . 0 M P a , a n d b / t = 2 7 . 0 F i g u r e s 3 . 4 3 t o 3 . 4 5 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 2 6 2 M P a , f ’ C = 8 0 . 3 M P a , a n d b / t = 4 9 . 1 0 2 0 F i g u r e s 3 . 4 6 t o 3 . 4 8 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 6 1 8 M P a , f ’ c = 2 5 . 4 M P a , a n d b / t = 3 3 . 0 F i g u r e s 3 . 4 9 t o 3 . 5 1 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 8 3 5 M P a , f ’ C = 2 5 . 4 M P a , a n d b / t = = 2 7 . 0 F i g u r e s 3 . 5 2 t o 3 . 5 4 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 8 3 5 M P a , f ’ C = 4 0 . 5 M P a , a n d b / t = 4 1 . 0 F i g u r e s 3 . 5 5 t o 3 . 5 7 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 6 1 8 M P a , f ’ C = 4 1 . l M P a , a n d b / t = 5 0 . F i g u r e s 3 . 5 8 t o 3 . 6 0 a r e f o r C F T s w i t h 0 3 . = 2 6 2 M P a , f ’ c = 4 l . 1 M P a , a n d b / t = 7 4 . T h e fi r s t fi g u r e i n e a c h s e t o f t h r e e fi g u r e s c o m p a r e s t h e c o n c r e t e fi b e r 0 ' — e c u r v e s i n c o m p r e s s i o n d e v e l o p e d a s p a r t o f t h i s r e s e a r c h ( U S ) w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g fi b e r 0 — 3 c u r v e s d e v e l o p e d u s i n g t h e ( J a p a n e s e ) e m p i r i c a l m o d e l s r e p o r t e d b y F u j i m o t o e t a l . T h e s e c o n d fi g u r e c o m p a r e s t h e U S . a n d J a p a n e s e s t e e l fi b e r 0 ' — e c u r v e s f o r t h e C F T . T h e t h i r d fi g u r e c o m p a r e s t h e M - ¢ r e s p o n s e s p r e d i c t e d u s i n g t h e U S . fi b e r m o d e l s a n d 0 — 8 c u r v e s a n d t h e J a p a n e s e fi b e r m o d e l s a n d 0 — 8 c u r v e s w i t h t h e e x p e r i m e n t a l M — ¢ r e s p o n s e s . C o m p a r i s o n o f C o n c r e t e F i b e r 0 ' — £ C u r v e s T h e s c a l e f a c t o r f o r c o m p r e s s i v e s t r e n g t h u s e d b y F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) m a k e s t h e J a p a n e s e 0 ' — e c u r v e s h a v e a s m a l l e r p e a k s t r e s s t h a n U S . c o n c r e t e fi b e r 0 ' — £ c u r v e s . F o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e ( f ’ c S I O k s i ) , t h e U S . c o n c r e t e fi b e r 0 ' — £ m o d e l i n d i c a t e s t h a t c o n fi n e m e n t h a s g r e a t e r i n fl u e n c e o n b o t h t h e p e a k s t r e n g t h a n d p o s t - p e a k d u c t i l i t y ( F i g s . 3 . 3 5 , 3 . 3 8 , 3 . 4 7 , a n d 3 . 5 3 ) f o r b / t < 4 8 , a n d s m a l l e r i n fl u e n c e f o r b / t 2 4 8 ( F i g s . 3 . 5 6 a n d 3 . 5 9 ) . T h e J a p a n e s e c o n c r e t e fi b e r 0 — 8 m o d e l i n d i c a t e s t h a t c o n fi n e m e n t d o e s n o t h a v e i n fl u e n c e o n t h e p e a k s t r e n g t h . T h e p o s t - p e a k s l o p e s o f t h e U S m o d e l a n d t h e J a p a n e s e m o d e l a r e c o m p a r a b l e t o e a c h o t h e r f o r b / t < 4 8 ( F i g s . 3 . 3 5 , 3 . 3 8 , 3 . 4 7 , a n d 3 . 5 3 ) . 1 0 3 r F o r b / t Z 4 8 , t h e J a p a n e s e 0 — 5 m o d e l h a s a b e t t e r p o s t - p e a k d u c t i l i t y t h a n t h e U S 0 - 8 m o d e l ( F i g s . 3 . 5 6 a n d 3 . 5 9 ) . F o r h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e ( f ’ c > 1 0 k s i ) , b o t h t h e U S a n d J a p a n e s e c o n c r e t e fi b e r 0 — 5 m o d e l s i n d i c a t e t h a t c o n fi n e m e n t h a s n o i n fl u e n c e o n t h e p e a k s t r e n g t h ( F i g s . 3 . 4 1 a n d 3 . 4 4 ) . T h e p o s t - p e a k s l o p e s o f t h e U S m o d e l a n d t h e J a p a n e s e m o d e l a r e c o m p a r a b l e t o e a c h o t h e r f o r b / t > 4 8 ( F i g s . 3 . 4 4 ) . F o r b / t S 4 8 , t h e J a p a n e s e m o d e l h a s a b e t t e r p o s t - p e a k d u c t i l i t y t h a n t h e U S m o d e l ( F i g s . 3 . 4 1 ) . C o m p a r i s o n o f S t e e l 0 ' — £ C u r v e s I n J a p a n e s e d e s i g n p r a c t i c e , t h e b / t r a t i o o f s t e e l t u b e s i s c l a s s i fi e d i n t o t h r e e r a n k s d e p e n d i n g o n t h e e x p e c t e d d e f o r m a t i o n c a p a c i t y o f t h e p l a s t i c h i n g e f o r m e d i n t h e h o l l o w s t e e l t u b e s . A c c o r d i n g t o A 1 ] ( 1 9 8 1 ) , t h e d u c t i l i t y f a c t o r s o f r a n k F A a n d F C a r e 4 a n d 1 , r e s p e c t i v e l y , a n d r a n k F D s t e e l t u b e s b u c k l e e l a s t i c a l l y . T h e c o m p a r i s o n o f t h e U S a n d J a p a n e s e 0 — 5 c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s a r e t h e r e f o r e g r o u p e d b y t h e s e t h r e e r a n k s ( r a n k F A , F C a n d F D ) . R a n k F A . F o r r a n k F A , b o t h t h e U S m o d e l a n d t h e J a p a n e s e s t e e l 0 — 5 m o d e l s s h o w t h a t l o c a l b u c k l i n g a f t e r y i e l d i n g a n d h a v e a s i m i l a r p o s t - p e a k s l o p e ( F i g . 3 . 3 4 ) f o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h s t e e l , b u t t h e J a p a n e s e m o d e l h a s a g r e a t e r p e a k s t r e s s a n d d e l a y e d l o c a l b u c k l i n g t h a n t h e U S m o d e l . F o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l ( F i g . 3 . 3 7 ) , t h e U S 0 - 8 m o d e l s h o w s t h a t s t e e l t u b e y i e l d s s l i g h t l y l o w e r t h a n t h e y i e l d s t r e s s d u e t o t h e b i a x i a l e f f e c t , w h i l e t h e J a p a n e s e a — e m o d e l s t i l l p r e d i c t s l o c a l b u c k l i n g a f t e r y i e l d i n g . A g a i n , b o t h t h e U S m o d e l a n d J a p a n e s e s t e e l 0 ' — e m o d e l s h a v e a s i m i l a r p o s t - p e a k s l o p e f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l o f r a n k F A ( F i g . 3 . 3 7 ) . 1 0 4 . m 1 1 . 1 . 1 . w e r e S u b s c C I S p e c i m e n s . F f 111111010 et a} R a n k F C . 3 . 4 0 a n d f s t r e s s . b u t 1 s t r e n g t h 5 1 - . 0 — 6 m o d e l y i e l d i n g a t 1 W a l t s l o p e F C ( F i g : ( I I . ) J R a n k F D , 1 F D ( F i g s . 3 “ m m i k m \ h e J a p a n c s . “ 1 1 h C O U V e z { I 1 3 1 I Q C a I b l T h e J a p a n L ‘ s c o m p a r i s l T h e fi b m 0 . . 1 8 3 m . ) n 3 & 5 = 7 1 , - M i m e n l a l I { E D - 1 ' 1 h i k e - s P 7 . r C L R a n k F C . F o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l o f r a n k F C ( F i g s . 3 . 4 0 a n d 3 . 4 3 ) , b o t h t h e U S a n d J a p a n e s e s t e e l 0 - 8 m o d e l s s h o w y i e l d i n g a t t h e y i e l d s t r e s s , b u t t h e J a p a n e s e m o d e l h a s a g r e a t e r p o s t - p e a k s l o p e t h a n t h e U S m o d e l . F o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l ( F i g s . 3 . 4 6 a n d 3 . 4 9 ) , t h e U S 0 — 5 m o d e l s h o w s t h a t l o c a l b u c k l i n g b e f o r e y i e l d i n g , w h i l e t h e J a p a n e s e s t i l l p r e d i c t s y i e l d i n g a t t h e y i e l d s t r e s s . B o t h t h e U S m o d e l a n d J a p a n e s e m o d e l h a v e a s i m i l a r p o s t - p e a k s l o p e f o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l o f r a n k F C ( F i g s . 3 . 4 6 a n d 3 . 4 9 ) . R a n k F D . F o r h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l o f r a n k F D ( F i g s . 3 . 5 2 a n d 3 . 5 5 ) , b o t h t h e U S a n d J a p a n e s e 0 — 8 m o d e l s s h o w l o c a l b u c k l i n g b e f o r e y i e l d i n g . T h e U S 0 — 8 m o d e l h a s a h i g h e r p e a k s t r e s s t h a n t h e J a p a n e s e m o d e l , b u t t h e J a p a n e s e m o d e l h a s a g r e a t e r p o s t - p e a k s l o p e . F o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h s t e e l t u b e w i t h c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h c o n c r e t e i n fi l l a n d b / t > 6 4 ( F i g . 3 . 5 8 ) , t h e U S m o d e l s h o w s t h a t l o c a l b u c k l i n g a f t e r y i e l d i n g , w h i l e t h e J a p a n e s e p r e d i c t s b u c k l i n g b e f o r e y i e l d i n g . T h e J a p a n e s e m o d e l h a s a g r e a t e r p o s t - p e a k s l o p e t h a n t h e U S m o d e l ( F i g . 3 . 5 8 ) . C o m p a r i s o n o f M - ¢ R e s p o n s e s T h e fi b e r - b a s e d m o d e l s f o r t h e f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e C F T b e a m - c o l u m n s p e c i m e n s w e r e s u b j e c t e d t o t h e s a m e l o a d i n g h i s t o r y a s t h e f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e c o r r e s p o n d i n g s p e c i m e n s . F i g u r e s 3 . 3 6 , 3 . 3 9 , 3 , 4 2 , 3 . 4 5 , 3 . 4 8 , 3 . 5 1 , 3 . 5 4 , 3 . 5 7 , a n d 3 . 6 0 c o m p a r e t h e M - ¢ r e s p o n s e s p r e d i c t e d u s i n g t h e d e v e l o p e d fi b e r m o d e l a n d 0 — 5 c u r v e s w i t h t h e e x p e r i m e n t a l M — ¢ r e s p o n s e s , a n d a l s o w i t h t h e a n a l y t i c a l M — ¢ r e s p o n s e s p r e d i c t e d b y F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) u s i n g t h e J a p a n e s e fi b e r m o d e l . T h e s e c o m p a r i s o n s s h o w s t h e M - ¢ r e s p o n s e s p r e d i c t e d u s i n g t h e d e v e l o p e d fi b e r m o d e l c o m p a r e f a v o r a b l y w i t h t h e 1 0 5 3 . 2 A N A L fi n d s 0 1 ‘ t h e 1. 1 0 0 a } { 1 h 0 1 ‘ “ t a h n e C . - e x p e r i m c n e x c e p t i o n 1 H 4 0 1 \ E M 8 0 8 1 } U ‘ E C U I ’ I ' C S R C C c ‘ m 1 s p l i n t s C 0 9 . 7 9 6 . 7 . 0 0 0 t h a t . l i t e 6 1 } f r o m h i g h 5 o f h i g h S t r g 0 1 1 1 1 0 1 4 3 1 } ; M R F S C 0 1 1 5 a c c l i m a t e ” ; l a n d c o n n C C I e x p w i t h d g u b l e ‘ l : 4 7 , “ . 1 1 . 1 4 3 1 1 1 : f a l l u i c y . e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l M - ¢ r e s p o n s e s r e p o r t e d b y F u j i m o t o e t a l . ( 2 0 0 4 ) . A n e x c e p t i o n i s f o r c a s e o f b / t = 7 4 ( F i g u r e 3 . 6 0 ) . T h e r e a s o n f o r t h e o v e r p r e d i c t i o n f o r b / t = 7 4 ( F i g u r e s 3 . 5 8 t o 3 . 6 0 ) i s t h a t a l l t h e U S fi b e r 0 ' — e c u r v e s w e r e d e v e l o p e d f r o m F E M a n a l y s i s f o r C F T s w i t h b / t S 6 4 . W h e n t h e b / t r a t i o i s l a r g e r t h a n 6 4 , t h e d e v e l o p e d 0 ' — £ c u r v e s f o r C F T s m a y n o t s u i t a b l e t o u s e i n t h a t c a s e . 3 . 2 A N A L Y T I C A L M O D E L F O R S T E E L B E A M S R e c e n t r e s e a r c h o n C F T M R F S i n d i c a t e t h a t , f o r a C F T s u b a s s e m b l a g e w i t h d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n , t h e b e a m , c o n n e c t i o n , c o l u m n , a n d p a n e l z o n e c o n t r i b u t e d 8 3 . 0 % , 9 . 7 % , 7 . 0 % , a n d 0 . 3 % t o t o t a l s t o r y d r i f t , r e s p e c t i v e l y ( P e n g , 2 0 0 1 ) . O t h e r r e s e a r c h s h o w t h a t , t h e e f f e c t s o f t h e s e l o c a l d e g r a d a t i o n s a r e e s p e c i a l l y s i g n i fi c a n t f o r m e m b e r s m a d e f r o m h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l , d u e t o t h e i r s u s c e p t i b i l i t i e s t o i s s u e s s u c h a s l o c a l b u c k l i n g o f h i g h s t r e n g t h s t e e l ( R i c l e s e t a l . , 1 9 9 3 ) a n d c r u s h i n g o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e , e t c . O b v i o u s l y , i n o r d e r t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S ( C F T M R F S c o n s i s t i n g o f h i g h - s t r e n g t h C F T c o l u m n a n d h i g h - s t r e n g t h s t e e l b e a m ) m o r e a c c u r a t e l y , t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s d e g r a d a t i o n o f t h e m e m b e r s a n d c o n n e c t i o n s s h o u l d b e c o n s i d e r e d s i m u l t a n e o u s l y . T h e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s i n d i c a t e t h a t t h e s t e e l b e a m s o f t h e C F T s u b a s s e m b l a g e s w i t h d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s d e v e l o p e d f u l l p l a s t i c fl e x u r a l h i n g e s i n t h e b e a m s a t e n d s o f t h e c o n n e c t i o n , w h e r e t h e p r o n o u n c e d fl a n g e a n d w e b y i e l d i n g o c c u r r e d f o l l o w e d b y l o c a l fl a n g e a n d w e b b u c k l i n g ( P e n g , 2 0 0 1 ) . F a i l u r e o c c u r s w i t h t h e f o r m a t i o n o f a n i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t i n t h e p o r t i o n o f t h e b e a m s s u b j e c t e d t o m a x i m u m f o r c e s . T h e l e n g t h o f t h e f a i l u r e s e g m e n t i s a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o t h e d e p t h ( d b ) o f t h e b e a m c r o s s - 1 0 6 b U C k l I D Q B u ; s e c t i o n . l 1 f a i l u r e s e g T h e D e l a s t i c a n d s e g m e n t 1 1 l o c a t e d i n 1 } i n e l a s t i c b e : s t e e l b e a m 1 C r o s s - s e c t i o n T h e 1 1 b e l n c l p l l C l l l ' V a C k S t e e l f l a n g e : 1 ; s e c t i o n . I n e l a s t i c d e f o r m a t i o n s i n c l u d i n g l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l fl a n g e a n d w e b i n t h e f a i l u r e s e g m e n t w h i l e t h e r e m a i n i n g p o r t i o n s o f t h e l e n g t h u n l o a d e l a s t i c a l l y . T h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t c a n b e u s e d w i t h s e v e r a l s e g m e n t s t o m o d e l t h e e l a s t i c a n d p r e - p e a k i n e l a s t i c b e h a v i o r o f s t e e l b e a m s b e f o r e f a i l u r e . A d d i t i o n a l l y , a fi b e r s e g m e n t w i t h l e n g t h e q u a l t o t h e d e p t h ( d b ) o f t h e s t e e l b e a m c r o s s - s e c t i o n m u s t b e l o c a t e d i n t h e a n t i c i p a t e d r e g i o n o f m a x i m u m f o r c e s t o a p p r o p r i a t e l y m o d e l t h e p o s t - p e a k i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e f a i l u r e s e g m e n t . F i g u r e 3 . 8 5 s h o w s fi b e r d i s c r e t i z a t i o n o f t h e s t e e l b e a m c r o s s - s e c t i o n a t t h e s l i c e l o c a t i o n s . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 8 7 , t h e s t e e l b e a m c r o s s - s e c t i o n i s d i s c r e t i z e d i n t o s t e e l fl a n g e , a n d w e b fi b e r s . T h e fi b e r 0 ' — e r e l a t i o n s h i p s g o v e r n t h e a c c u r a c y o f t h e fi b e r e l e m e n t a n d m u s t i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e c o m p l e x i t i e s o f t h e c y c l i c b e h a v i o r f o r t h e s t e e l b e a m s , i . e . , t h e s t e e l fl a n g e a n d w e b fi b e r 0 ' — £ r e l a t i o n s h i p s m u s t a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g . B a s e d o n p r e v i o u s d i s c u s s i o n , t h e ‘ 8 ’ t y p e 0 - 8 r e l a t i o n s h i p ( C o r d e r o e t a l . 2 0 0 2 ) c a n b e u s e d f o r t h e s t e e l fl a n g e a n d w e b fi b e r s . 3 . 2 . 1 F E M M o d e l s o f S t e e l B e a m s T h e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s o f s t e e l b e a m i n c o m p r e s s i o n w e r e d e r i v e d f r o m t h r e e - d i m e n s i o n a l n o n l i n e a r fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f t h e b e a m f a i l u r e s e g m e n t s . A s a r e s u l t , t h e fi n i t e e l e m e n t m o d e l ( F E M ) - b a s e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c fl a n g e a n d w e b b u c k l i n g . T h r e e - d i m e n s i o n a l fi n i t e e l e m e n t m o d e l s f o r t h e f a i l u r e s e g m e n t ( p l a s t i c h i n g e ) o f s t e e l b e a m s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d u n d e r p u r e fl e x u r a l l o a d i n g u s i n g A B A Q U S ( F i g . 3 . 6 1 ) . S y m m e t r y w a s c o n s i d e r e d a n d o n e h a l f o f t h e s p e c i m e n c r o s s - s e c t i o n w a s 1 0 7 s t e e l fl a n g e 3 . 2 . l . l E l l T h d t l h e e s t s t e e s u r f a e e l c 0 0 f . ‘ l e m o d e l e d . T h e F E M T h e r e s u l t : s t e e l b e a m m o d e l e d . P l a n e s e c t i o n s w e r e e n f o r c e d t o r e m a i n p l a n e a t t h e l o a d e d a n d s u p p o r t e d e n d s . T h e F E M a n a l y s e s i n c l u d e d l o c a l b u c k l i n g o f t h e fl a n g e s a n d w e b o f t h e s t e e l b e a m s . T h e r e s u l t s f r o m t h e F E M a n a l y s e s i n c l u d e d t h e m o m e n t - r o t a t i o n ( M - H ) r e s p o n s e s o f t h e s t e e l b e a m f a i l u r e s e g m e n t s a n d t h e c o m p l e x s t a t e o f m u l t i a x i a l s t r e s s e s a n d s t r a i n s i n t h e s t e e l fl a n g e a n d w e b o f t h e F E M m o d e l s f o r t h e s t e e l b e a m s . 3 . 2 . 1 . 1 E l e m e n t s U s e d a n d M a t e r i a l M o d e l s T h e s t e e l b e a m w a s m o d e l e d u s i n g f o u r - n o d e s h e l l e l e m e n t s . T h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e s t e e l e l e m e n t s w a s i d e a l i z e d b y a m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l w i t h a v o n M i s e s y i e l d s u r f a c e , i s o t r o p i c h a r d e n i n g b e h a v i o r a n d a s s o c i a t e d fl o w r u l e . I d e a l i z e d S t r e s s - S t r a i n C u r v e s f o r S t e e l T h e i d e a l i z e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e w a s u s e d t o m o d e l t h e m e a s u r e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e o f t h e fl e x u r a l t e s t s p e c i m e n s t e s t e d b y G r e e n e t a 1 ( 2 0 0 0 ) . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 6 2 , t h e i d e a l i z e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e c o n s i s t s o f f o u r b r a n c h e s t h a t c o u l d b e c o m p l e t e l y d e fi n e d b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f s i x p a r a m e t e r s : t h e e l a s t i c m o d u l u s ( E ) , t h e s t a t i c y i e l d s t r e s s ( 0 3 ) , t h e y i e l d s t r e s s ( 0 3 , ) , t h e s t r a i n a t o n s e t o f h a r d e n i n g ( 8 5 1 1 ) , t h e u l t i m a t e s t r e s s ( 0 “ ) , a n d t h e u l t i m a t e s t r a i n ( 8 , ) . T h e fi r s t b r a n c h i s l i n e a r e l a s t i c w i t h m o d u l u s e q u a l t o E . T h e s e c o n d b r a n c h l i n k s t h e t w o p o i n t s r e p r e s e n t t h e s t a t i c y i e l d s t r e s s ( 0 3 . ) a n d t h e y i e l d s t r e s s ( 0 3 . ) , r e s p e c t i v e l y . T h e t h i r d b r a n c h b e g i n s w i t h t h e o n s e t o f y i e l d i n g ( 6 : 8 3 . ) a n d i s a y i e l d p l a t e a u w i t h a c o n s t a n t s t r e s s e q u a l t o 0 3 . , t h e f o u r t h b r a n c h b e g i n s a t t h e o n s e t o f s t r a i n h a r d e n i n g ( 8 2 8 5 ] , ) a n d f o l l o w s t h e p o w e r - h a r d e n i n g r u l e g i v e n i n E q u a t i o n 3 . 1 6 . 1 0 8 V a l u e s f h a r d o e f n t i i n i n e a r e l a s ‘ t i 0 l M e n 6 2 S i m i l u s e i s m i c a n F i e l d i n g ( 5 . 1 b e g i n s a t { h g l V e n i n E r C 5 5 5 1 7 1 1 1 1 0 . . P i n e s C F T W h e n . 9 2 s s h : 0 ' = 0 ' “ — ( 0 ' u — 0 y ) [ g : “ _ ; : h ) 3 ( 3 . 1 6 ) S i m i l a r s t r e s s - s t r a i n c u r v e w i t h t h r e e b r a n c h e s w a s u s e d t o m o d e l A 9 9 2 s t e e l i n t h e s e i s m i c a n a l y s i s o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h C F T c o l u m n s . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 6 3 , t h e i d e a l i z e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e c o u l d b e c o m p l e t e l y d e fi n e d b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f fi v e p a r a m e t e r s : t h e e l a s t i c m o d u l u s ( E ) , t h e y i e l d s t r e s s ( 0 y ) , t h e s t r a i n a t o n s e t o f h a r d e n i n g ( a s h ) , t h e u l t i m a t e s t r e s s ( 0 “ , ) , a n d t h e u l t i m a t e s t r a i n ( 0 , ) . T h e fi r s t b r a n c h i s l i n e a r e l a s t i c w i t h m o d u l u s e q u a l t o E . T h e s e c o n d b r a n c h b e g i n s w i t h t h e o n s e t o f y i e l d i n g ( 8 : 6 3 , ) a n d i s a y i e l d p l a t e a u w i t h a c o n s t a n t s t r e s s e q u a l t o 0 3 , , t h e t h i r d b r a n c h b e g i n s a t t h e o n s e t o f s t r a i n h a r d e n i n g ( 8 : 8 5 ) , ) a n d f o l l o w s t h e p o w e r - h a r d e n i n g r u l e g i v e n i n E q u a t i o n 3 . 1 6 . I n o r d e r t o m a k e a c o n s e r v a t i v e p r e d i c t i o n , E = 2 9 0 0 0 k s i , 0 3 : 5 0 k s i , 0 u = 6 5 k s i , £ , ; , = 1 1 £ 3 , , a n d 8 . , = 8 1 £ y w a s u s e d f o r A 9 9 2 s t e e l . F o r v a l i d a t i o n o f P e n g ’ s C F T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l y t e s t ( P e n g , 2 0 0 1 ) , t h e t r u e s t r e s s - p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p s o f t e n s i o n c o u p o n t e s t s f o r A 3 6 s t e e l b e a m fl a n g e a n d b e a m w e b ( F i g . 3 . 6 2 a n d 3 . 6 3 ) w e r e u s e d . 3 . 2 . 1 . 2 G e o m e t r i c I m p e r f e c t i o n s G e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n s w e r e i n t r o d u c e d a t t h e m i d - h e i g h t o f t h e fl a n g e s a n d w e b o f t h e s t e e l b e a m s t o s t i m u l a t e l o c a l b u c k l i n g . T h e s h a p e s o f t h e g e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n s w e r e b a s e d o n t h e r e c o m m e n d a t i o n s o f G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) . E q u a t i o n ( 3 . 1 7 ) a n d ( 3 . 1 8 ) r e c o m m e n d e d b y w e r e G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) u s e d t o s p e c i f y t h e g e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n f o r w e b a n d fl a n g e , r e s p e c t i v e l y , i n w h i c h a ; a n d b , a r e t h e a m p l i t u d e o f t h e g e o m e t r i c i m p e r f e c t i o n o f w e b a n d fl a n g e , r e s p e c t i v e l y ( fi g . 3 . 6 4 ) : 1 0 9 f o r t h e fl a n n 3 . 2 . 1 3 r f o r c e C a r r i e d T h e 1 1 1 1 ‘ | 3 1 1 d w e b ( 1 T h e e g g C ) ‘ c l i c a x i a l H a m e l } ; t h e o f t h e { 3 3 1 m S c ‘ c t i o n i s C o m e s 1 3 0 m m d i v i d e d b y I t S u m o f t h e E 5 w e b = a 1 / 4 ( 1 + c 0 5 2 7 r x / d b ) ( l + c 0 5 2 7 r y / d b ) ( 3 . 1 7 ) a fl a n g e = b 1 / 4 ( 1 + c o s 2 7 r x / d b ) ( l + c o s 2 7 1 2 / ! ) f ) ( 3 . 1 8 ) T h e i m p e r f e c t i o n a m p l i t u d e s u s e d i n t h i s s t u d y a r e t h e n o m i n a l b / t r a t i o s o f t h e fl a n g e a n d w e b o f t h e s t e e l b e a m s . M a x i m u m i m p e r f e c t i o n a m p l i t u d e s o f b / t / 1 0 0 0 w e r e u s e d f o r t h e fl a n g e a n d w e b o f t h e s t e e l b e a m s . 3 . 2 . 1 . 3 F E M - B a s e d E f f e c t i v e S t r e s s - S t r a i n C u r v e s T h e c y c l i c fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s f o r f a i l u r e s e g m e n t o f s t e e l b e a m p r o v i d e d t h e c y c l i c a x i a l n o r m a l s t r e s s d i s t r i b u t i o n o f t h e c o m p o n e n t s o f t h e s t e e l b e a m c r o s s - s e c t i o n , n a m e l y , t h e s t e e l b e a m fl a n g e s a n d w e b l a y e r s 1 - 4 i d e n t i fi e d i n F i g u r e 3 . 6 1 ( b ) , a t t h e e n d o f t h e f a i l u r e s e g m e n t . T h e e f f e c t i v e s t r e s s f o r t h e c o m p o n e n t s o f s t e e l b e a m c r o s s - s e c t i o n i s d e fi n e d a s t h e a x i a l f o r c e d i v i d e d b y t h e c r o s s - s e c t i o n a l a r e a . T h e c o r r e s p o n d i n g e f f e c t i v e s t r a i n i s d e fi n e d a s t h e l o n g i t u d i n a l s h o r t e n i n g o f t h e c o m p o n e n t d i v i d e d b y i t s o r i g i n a l l e n g t h . T h e a x i a l f o r c e c a r r i e d b y a c o m p o n e n t i s c a l c u l a t e d a s t h e s u m o f t h e a x i a l f o r c e s c a r r i e d b y t h e c o r r e s p o n d i n g e n d - s e c t i o n e l e m e n t s . T h e a x i a l f o r c e c a r r i e d b y a n e l e m e n t i s c a l c u l a t e d a s i t s l o n g i t u d i n a l s t r e s s m u l t i p l i e d b y i t s c r o s s - s e c t i o n a l a r e a . T h u s , e f f e c t i v e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s a r e d e v e l o p e d f o r t h e s t e e l b e a m fl a n g e s a n d w e b l a y e r s 1 - 4 . M u l t i l i n e a r i d e a l i z a t i o n s o f t h e s e e f f e c t i v e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s a r e u s e d a s t h e c o r r e s p o n d i n g fi b e r 0 ' — £ c u r v e s i n c o m p r e s s i o n . A s s h o w n i n F i g u r e s 3 . 6 5 t o 3 . 6 9 , t h e e f f e c t i v e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s f o r T e s t S p e c i m e n 1 0 o f G r e e n ’ s e x p e r i m e n t ( G r e e n e t a l . 2 0 0 2 ) f o r h i g h s t r e n g t h H S L A - 8 0 ( 8 0 k s i y i e l d s t r e s s ) s t e e l i n d i c a t e t h a t , l o c a l b u c k l i n g w e b l a y e r 1 r e d u c e t h e p o s t - p e a k s t r e s s c a p a c i t y 1 1 0 b e l o w 0 3 , , w h i l e t h e l o c a l b u c k l i n g i n fl u e n c e o n fl a n g e a n d w e b l a y e r s 2 , 3 a n d 4 i s n o t s o r e m a r k a b l e . F i g s 3 . 7 0 t o 3 . 7 4 s h o w t h e fi b e r 0 — 8 c u r v e s i n c o m p r e s s i o n d e v e l o p e d f o r t h e fl a n g e a n d w e b l a y e r s ( 1 - 4 ) o f W 3 6 x 1 3 5 , W 3 3 x 1 1 8 W 3 0 x 1 0 8 , W 2 7 x 8 4 a n d W 2 4 x 6 2 r o l l e d s t e e l s h a p e s m a d e f r o m A S T M A 9 9 2 ( 5 0 k s i y i e l d s t r e s s ) m a t e r i a l . T h e s e fi b e r 0 ' — e c u r v e s i l l u s t r a t e t h e d e t r i m e n t a l e f f e c t s o f i n e l a s t i c fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g . T h e i d e a l i z e d e f f e c t i v e s t r e s s - s t r a i n c u r v e f o r r o l l e d s h a p e ( F i g 3 . 7 5 ) c o n s i s t s o f f o u r b r a n c h e s a n d c a n b e c o m p l e t e l y d e fi n e d b y s p e c i f y i n g t h e v a l u e s o f s i x p a r a m e t e r s : t h e e l a s t i c s t r e s s ( 0 " ) , t h e e l a s t i c s t r a i n ( 8 ] ) , t h e p e a k s t r e s s ( 0 2 ) , t h e s t r a i n a t t h e o n s e t o f u n l o a d i n g ( 8 , ) , t h e r e s i d u a l s t r e s s ( 0 3 ) , a n d t h e s t r a i n a t t h e o n s e t o f c o n s t a n t s t r e s s ( 8 3 ) . T h e fi r s t b r a n c h i s l i n e a r e l a s t i c w i t h s l o p e e q u a l t o E = 0 1 / 5 1 - T h e s e c o n d b r a n c h l i n k s t h e t w o p o i n t s r e p r e s e n t t h e e l a s t i c s t r e s s ( 0 , ) a n d t h e p e a k s t r e s s ( 0 2 ) , r e s p e c t i v e l y . T h e t h i r d b r a n c h b e g i n s w h e n t h e s t r a i n r e a c h e s . 9 2 a n d d e c r e a s e s t o a s t a b l e s t r e s s , 0 3 , a t t h e s t r a i n 6 3 . T h e f o u r t h b r a n c h i s a r e s i d u a l p l a t e a u a n d t h e c o m p r e s s i v e s t r e s s i s a s s u m e d t o r e a c h s t a b i l i t y a f t e r 8 2 5 3 . T h e v a l u e s o f t h e s i x p a r a m e t e r s , 0 ' ] , a ] , 0 ' , , 8 , , 0 ' 3 , 8 3 , f o r t h e i d e a l i z e d fl a n g e a n d w e b fi b e r 0 - 8 c u r v e s o f r o l l e d s h a p e s m a d e w i t h A 9 9 2 s t e e l a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 3 . 1 . T h e fi b e r 0 — 5 c u r v e s d e v e l o p e d w e r e u s e d t o m o d e l s t e e l b e a m s m a d e w i t h A 9 9 2 s t e e l i n t h e s e i s m i c a n a l y s i s o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s w i t h C F T c o l u m n s . 1 1 1 3 . 2 . 2 V ; T h e 1 ' c u r v e s i n . r o t a t i o n 1 ‘ 1 5 1 1 - 1 0 1 1 , - F i b e r - b a s e S l € € l b e a m u s e d 0 m } . S " ’ é ’ m e n t . T h e U 1 s t e e l b e a r c u r v e s o f S t r a i n b e h . i n a n a P p r T h e 1 w e r e S U M . C E ' C l i c S I C : r e s m n g e s a r e g h O V ” ) 1 . 1 . 9 5 W ' s - p g , a r e 8 1 1 0 “ “ 1 , 1 , 9 . 3 . 2 . 2 V a l i d a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l o f S t e e l B e a m s T h e v a l i d i t y o f t h e fi b e r e l e m e n t a n d t h i s a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g fi b e r 0 — 5 c u r v e s f o r s t e e l b e a m s w a s e v a l u a t e d b y u s i n g t h e m t o p r e d i c t t h e c y c l i c m o m e n t - e n d r o t a t i o n ( M — H ) r e s p o n s e o f o n e A 3 6 ( 3 6 k s i y i e l d s t r e s s ) s t e e l b e a m a n d t w o H S L A - 8 O ( 8 0 k s i y i e l d s t r e s s ) s t e e l b e a m s t e s t e d u n d e r c y c l i c fl e x u r a l l o a d i n g b y G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) . F i b e r - b a s e d m o d e l w e r e d e v e l o p e d t o m o d e l t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e c y c l i c s t e e l b e a m s p e c i m e n s . A s s h o w n i n F i g . 3 . 7 6 , t h e fi b e r - b a s e d s t e e l b e a m e l e m e n t w a s u s e d o n l y o n e s e g m e n t , a n d t h e r e f o r e o n l y o n e s l i c e , t o m o d e l t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t . T h e l e n g t h o f t h e f a i l u r e s e g m e n t w a s i d e n t i c a l t o t h e d e p t h o f t h e s t e e l b e a m . T h e u n i a x i a l s t r e s s - s t r a i n c u r v e s t h a t w e r e d e v e l o p e d f r o m c y c l i c F E M a n a l y s i s o f s t e e l b e a m ( F i g s 3 . 6 5 t o 3 . 6 9 ) w e r e u s e d a s t h e e n v e l o p e s o f t h e c y c l i c s t r e s s - s t r a i n c u r v e s o f s t e e l b e a m i n c o m p r e s s i o n f o r t h e fi b e r - b a s e d m o d e l s . T h e h y s t e r e t i c s t r e s s - s t r a i n b e h a v i o r i m p l i c i t l y a c c o u n t s f o r t h e e f f e c t s o f k i n e m a t i c h a r d e n i n g , l o c a l b u c k l i n g i n a n a p p r o x i m a t e m a n n e r . T h e fi b e r - b a s e d m o d e l s f o r t h e f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e c y c l i c s t e e l b e a m s p e c i m e n s w e r e s u b j e c t e d t o t h e s a m e l o a d i n g h i s t o r y a s t h e f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e c o r r e s p o n d i n g c y c l i c s t e e l b e a m s p e c i m e n s . T h e c y c l i c F E M a n a l y s i s a n d fi b e r a n a l y s i s r e s u l t s f o r M — ¢ r e s p o n s e s o f G r e e n ’ s e x p e r i m e n t f o r c o n v e n t i o n a l s t r e n g t h A 3 6 s t e e l , T e s t s p e c i m e n 1 ] , a r e s h o w n i n F i g s 3 . 7 7 a n d 3 . 7 8 . T h e c y c l i c F E M a n a l y s i s a n d fi b e r a n a l y s i s r e s u l t s f o r M - ¢ r e s p o n s e s o f G r e e n ’ s e x p e r i m e n t f o r h i g h s t r e n g t h H S L A - 8 0 s t e e l , T e s t s p e c i m e n 1 0 , a r e s h o w n i n F i g s 3 . 7 9 a n d 3 . 8 0 . T h e c y c l i c F E M a n a l y s i s a n d fi b e r a n a l y s i s r e s u l t s f o r M - ¢ r e s p o n s e s o f G r e e n ’ s e x p e r i m e n t f o r h i g h s t r e n g t h H S L A - 8 0 s t e e l , T e s t s p e c i m e n 1 2 , a r e s h o w n i n F i g s 3 . 8 1 a n d 3 . 8 2 . 1 1 2 3 . 2 . 3 S u n T h e b e a m s p e r e s u l t s . 1 " w e b l o c a l A fi b e r f i n i t e e l e m f o r t h e e l l ] T h e r e s u l t s f r o m b o t h t h e F E M a n a l y s i s a n d t h e fi b e r a n a l y s i s o f t h e c y c l i c s t e e l b e a m s p e c i m e n f o r t h e t h r e e s p e c i m e n s a l l c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s . F i g s 3 . 7 7 t o 3 . 8 2 a l s o i l l u s t r a t e d t h e i m p o r t a n c e o f m o d e l i n g i n e l a s t i c fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g e f f e c t s w h i l e p r e d i c t i n g t h e c y c l i c M - Q r e s p o n s e o f s t e e l b e a m s . 3 . 2 . 3 S u m m a r y A fi b e r - b a s e m o d e l f o r t h e s t e e l b e a m w a s d e v e l o p e d f r o m t h e r e s u l t s o f n o n l i n e a r 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s . T h i s F E M - b a s e d fi b e r m o d e l f o r s t e e l b e a m s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f b e a m fl a n g e a n d b e a m w e b . F i b e r - b a s e d m o d e l w e r e d e v e l o p e d t o m o d e l t h e i n e l a s t i c f a i l u r e s e g m e n t s o f t h e s t e e l b e a m s p e c i m e n s . T h e 0 - 8 c u r v e s d e v e l o p e d w e r e u s e d a s t h e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s o f s t e e l b e a m s i n c o m p r e s s i o n f o r t h e fi b e r - b a s e d m o d e l . T h e r e s u l t s f r o m t h e fi b e r a n a l y s i s o f t h e c y c l i c s t e e l b e a m s p e c i m e n s c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f G r e e n e t a l . ( 2 0 0 2 ) . T h e r e f o r e , t h e fi b e r - b a s e m o d e l w a s u s e d t o m o d e l t h e s t e e l b e a m s i n t h i s r e s e a r c h . 3 . 3 A n a l y t i c a l M o d e l f o r D o u b l e S p l i t - T e e C o n n e c t i o n s S i g n i fi c a n t r e s e a r c h h a s a l s o b e e n c o n d u c t e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f d i f f e r e n t m o m e n t r e s i s t i n g b e a m - t o - C F T c o l u m n c o n n e c t i o n s , f o r e x a m p l e , A l o s t a z a n d S c h n e i d e r 1 9 9 6 , R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 , E l r e m a i l y e t a l . 2 0 0 0 , P e n g 2 0 0 1 a m o n g o t h e r s . B a s e d o n t h e s e s t u d i e s , t h e D o u b l e S p l i t - T e e ( D S T ) m o m e n t c o n n e c t i o n s h o w n i n F i g u r e 3 . 8 3 h a s b e e n i d e n t i fi e d a s o n e o f t h e m o s t e f fi c i e n t b e a m - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n s f o r C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 , P e n g 2 0 0 1 ) . T h e s e r e s e a r c h e r s h a v e d e m o n s t r a t e d 1 1 3 e t h e c o n n e 3 . 3 . 1 F E } h r e T h h a e s t r t h r e e e s E u l r n e a e l l i - } t e c ; 1 1 6 1 1 3 - 5 6 c P m m f r o m A S f O r a ( T a n d 3 l 7 1 1 a n 1 e 3 P i n c l u d e d C ‘ l l l t a c u n t h r o u g h a d e q u a t e s t r o n g c o l T h e l s p l i t - T e e L t h e s p r i n g | O f P Y E I e n s i C o n n e c t i o n n . , e I } a i t C 0 m t h r o u g h f u l l - s c a l e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s t h a t s p l i t - T e e m o m e n t c o n n e c t i o n s c a n p r o v i d e a d e q u a t e c y c l i c j o i n t s t i f f n e s s a n d s t r e n g t h t o d e v e l o p t h e h i g h l y d e s i r a b l e w e a k b e a m - s t r o n g c o l u m n f a i l u r e m e c h a n i s m i n C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e D R A I N - 2 D X s p r i n g e l e m e n t c a n b e u s e d t o m o d e l i n e l a s t i c b e h a v i o r o f d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s b e f o r e f a i l u r e . T h e s p r i n g P — A r e l a t i o n s h i p s g o v e r n t h e a c c u r a c y o f t h e s p r i n g e l e m e n t a n d m u s t i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e c o m p l e x i t i e s o f t h e b e h a v i o r f o r t h e c o n n e c t i o n s . F o r e x a m p l e , t h e s p r i n g P — A r e l a t i o n s h i p s m u s t a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s . 3 . 3 . 1 F E M M o d e l o f D S T C o n n e c t i o n s T h e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s o f s t e e l b e a m i n c o m p r e s s i o n w e r e d e r i v e d f r o m t h r e e - d i m e n s i o n a l n o n l i n e a r fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f t h e b e a m f a i l u r e s e g m e n t s . A s a r e s u l t , t h e fi n i t e e l e m e n t m o d e l ( F E M ) - b a s e d s t r e s s - s t r a i n c u r v e s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c fl a n g e a n d w e b b u c k l i n g . T h r e e - d i m e n s i o n a l fi n i t e e l e m e n t m o d e l s f o r t h e D S T c o n n e c t i o n s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d u n d e r t e n s i l e a n d c o m p r e s s i v e l o a d i n g u s i n g A B A Q U S ( F i g . 3 . 8 4 ) . S y m m e t r y w a s c o n s i d e r e d a n d o n e h a l f o f t h e s p e c i m e n c r o s s - s e c t i o n w a s m o d e l e d . P l a n e s e c t i o n s w e r e e n f o r c e d t o r e m a i n p l a n e a t t h e l o a d e d e n d s . T h e F E M a n a l y s e s i n c l u d e d p r e t e n s i o n i n g o f t h e t e n s i o n b o l t s a s w e l l a s s h e a r b o l t s ( i f a p p l i c a b l e ) , t h e c o n t a c t i n g a n d s l i d i n g b e t w e e n t h e fl a n g e s o f t h e T — s e c t i o n s a n d t h e fl a n g e s o f c o l u m n s . T h e r e s u l t s f r o m t h e F E M a n a l y s e s i n c l u d e d t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t ( P — A ) r e s p o n s e s o f t h e D S T c o n n e c t i o n s u n d e r t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n l o a d i n g s . 1 1 4 i 1 n 5 c 1 l 5 u 7 d 2 e - t h i 5 0 5 3 3 . 1 . 2 8 u i n n e c u c h K m e m b e r s C a l 3 . 3 . 1 . 1 1 T h e l m o d e l e d w a s i d e a l ‘ h a r d e n i n g T h e n C o n t a r “ S u r f a c e s e i t h e r t h e b e t w e e n l l s l i p h e m e i n O r d e r t o p r e t e “ S i o n . c O n n e C t i o n a p p l l C a b l c ) a p p l i e d 3 1 l l T h e P M 3 . 3 . 1 . 1 E l e m e n t s U s e d a n d M a t e r i a l M o d e l s T h e b e a m , c o l u m n , T - s t u b , t e n s i o n b o l t s a n d s h e a r b o l t s o f t h e D S T c o n n e c t i o n w e r e m o d e l e d u s i n g e i g h t - n o d e b r i c k e l e m e n t s . T h e i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e s t e e l e l e m e n t s w a s i d e a l i z e d b y a m u l t i a x i a l p l a s t i c i t y m o d e l w i t h a v o n M i s e s y i e l d s u r f a c e , i s o t r o p i c h a r d e n i n g b e h a v i o r a n d a s s o c i a t e d fl o w r u l e . T h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f m o n o t o n i c t e s t s p e c i m e n s g i v e n b y S w a n s o n ( 1 9 9 9 ) i n c l u d e t h e t r u e s t r e s s - l o g a r i t h m i c p l a s t i c s t r a i n r e l a t i o n s h i p s o f t e n s i o n c o u p o n t e s t s f o r A 5 7 2 - 5 0 s t r u c t u r a l T e e a n d A 4 9 0 b o l t s ( F i g s . 3 . 8 5 a n d 3 . 8 6 ) . 3 . 3 . 1 . 2 S i m u l a t i o n o f C o n t a c t s a n d P r e t e n s i o n C o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s w e r e s i m u l a t e d b y t h e o p t i o n c a l l “ S u r f a c e s ” p r o v i d e d i n A B A Q U S . S m a l l - S l i d i n g S u r f a c e w a s u s e d a t t h e f a c e b e t w e e n e i t h e r t h e b o l t h e a d o r n u t a n d t h e b a s e m e t a l . F i n i t e - s l i d i n g w a s u s e d f o r t h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e fl a n g e o f T - s t u b s a n d e i t h e r c o l u m n o r b e a m fl a n g e d u e t o p o t e n t i a l l y l a r g e s l i p b e t w e e n t h e m . I t w a s a l s o u s e d f o r i n t e r f a c e b e t w e e n b o l t s h a n k a n d t h e b a s e m e t a l , i n o r d e r t o p r e v e n t t h e b o l t f r o m p e n e t r a t i n g i n t o t h e m e t a l a n d p e r m i t a p p l i c a t i o n o f t h e p r e t e n s i o n . T h e fi ' i c t i o n c o e f fi c i e n t f o r a l l i n t e r a c t i o n s w a s 0 . 3 3 . A n a l y s i s o f D S T c o n n e c t i o n w a s d i v i d e d i n t o t w o s t e p s : F i r s t , a l l t h e t e n s i o n b o l t s a n d s h e a r b o l t s ( i f a p p l i c a b l e ) w e r e p r e t e n s i o n e d . S e c o n d , m o n o t o n i c t e n s i l e o r c o m p r e s s i v e l o a d w e r e a p p l i e d a t t h e b e a m e n d . T h e p r e t e n s i o n o f t h e b o l t s a n d f r i c t i o n a r e c r i t i c a l p a r a m e t e r s i n t h e b o l t e d c o n n e c t i o n s . T h e f o r c e s a r e t r a n s f e r r e d t h r o u g h f r i c t i o n d u e t o c l a m p i n g b e t w e e n t h e m e m b e r s c a u s e d b y t h e p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s . T h e p r e t e n s i o n o f t h e t e n s i o n b o l t s a s 1 1 5 w e l l a s s h e a r b o l t s , i f a p p l i c a b l e , w e r e s i m u l a t e d b y t h e o p t i o n c a l l “ p r e d e fi n e d fi e l d s ” p r o v i d e d i n A B A Q U S . A t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t e m p e r a t u r e fi e l d i n o n e o f t h e b o l t h e a d s w a s d e fi n e d f o r t h e b o l t s , s o t h a t t h e b o l t s c o n t r a c t e d a n d c l a m p e d t h e p a r t s o f t h e c o n n e c t i o n . T h e t e m p e r a t u r e d r o p w a s c h o s e n s o t h a t t h e p r e t e n s i o n m e t t h e r e q u i r e m e n t s o f m i n i m u m b o l t p r e t e n s i o n f o r p r e t e n s i o n e d j o i n t s ( S p e c i fi c a t i o n f o r S t r u c t u r a l J o i n t s U s i n g A S T M A 3 2 5 o r A 4 9 0 B o l t s , 2 0 0 0 , T a b l e 8 . 1 ) . 3 . 3 . 1 . 3 F E M - B a s e d F o r c e - D i s p l a c e m e n t C u r v e s o f D S T C o n n e c t i o n s T h e m o n o t o n i c fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f D S T c o n n e c t i o n p r o v i d e d t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t ( P — A ) r e s p o n s e s o f t h e D S T c o n n e c t i o n s u n d e r t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n l o a d i n g s . T h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s d e v e l o p e d a r e u s e d a s t h e c o r r e s p o n d i n g P — A c u r v e s f o r t h e n o n l i n e a r s p r i n g s , w h i c h a r e u s e d t o m o d e l t h e D S T c o n n e c t i o n s i n D R A I N Z D X . 3 . 3 . 2 V a l i d a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l o f D S T C o n n e c t i o n s T h e v a l i d i t y o f t h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g f o r c e - d i s p l a c e m e n t ( P — A ) r e s p o n s e s o f t h e D S T c o n n e c t i o n s w a s e v a l u a t e d b y u s i n g t h e m t o p r e d i c t t h e D S T c o n n e c t i o n S p e c i m e n T A - O S u n d e r m o n o t o n i c l o a d i n g b y S w a n s o n e t a l . ( 1 9 9 9 ) . F E M m o d e l w a s d e v e l o p e d t o m o d e l t h e D S T c o n n e c t i o n s p e c i m e n T A - O S . A s s h o w n i n F i g . 3 . 8 7 , t h e r e s u l t o f 3 D b r i c k e l e m e n t m o d e l w a s c o m p a r e d f a v o r a b l y w e l l w i t h S w a n s o n ’ s e x p e r i m e n t a l r e s u l t o f s p l i t - t e e c o n n e c t i o n s . 1 1 6 3 . 3 . 3 S u m 1 A s p r i n g n o n l i n e a r 3 . 1 i m p l i c i t l y : i n t e r a c t i o n s t h e d o u b l e S w a n s o n e d O U b l e S p l ‘ N 0 2 c g c o n n e c t i o s . S E C I i Q n S l l ‘ S e 0 0 n d . f . a n d t h e a t D S T c O n r ‘ . b o l t s a r e d o u b l e S p . C o n n e C t i o r 3 . 3 . 3 S u m m a r y A s p r i n g m o d e l f o r t h e d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n w a s d e v e l o p e d f r o m t h e r e s u l t s o f n o n l i n e a r 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s . T h i s F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r t h e c o n n e c t i o n s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s . T h e r e s u l t s f r o m t h e F E M a n a l y s i s o f t h e d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f S w a n s o n e t a l . ( 1 9 9 9 ) . T h e r e f o r e , t h e F E M - b a s e s p r i n g m o d e l w a s u s e d t o m o d e l t h e d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n s i n t h i s r e s e a r c h . N o g e n e r a l f o r m u l a f o r t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t ( P — A ) r e s p o n s e s o f t h e D S T c o n n e c t i o n s i s r e c o m m e n d e d . T h e r e a s o n s a r e a s f o l l o w : F i r s t , t h e r e a r e s e v e r a l T - s e c t i o n s t h a t c a n b e s e l e c t e d f o r t h e d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n o f a s p e c i fi c s t e e l b e a m ; S e c o n d , f o r a s e l e c t e d T - s e c t i o n , t h e r e a r e s e v e r a l o p t i o n s f o r t h e d i a m e t e r , t h e n u m b e r a n d t h e a r r a n g e m e n t o f t h e t e n s i o n b o l t s , w h i l e t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e o f t h e D S T c o n n e c t i o n v a r i e s i f t h e d i a m e t e r , t h e n u m b e r a n d t h e a r r a n g e m e n t o f t h e t e n s i o n b o l t s a r e d i f f e r e n t . T h e r e f o r e , F E M a n a l y s i s s h o u l d b e c o n d u c t e d f o r e a c h d i f f e r e n t d o u b l e s p l i t - T e e c o n n e c t i o n t o d e v e l o p t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t ( P — A ) r e s p o n s e s o f t h e c o n n e c t i o n . 3 . 4 A n a l y t i c a l M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n S u b a s s e m b l i e s F u l l s c a l e i n e l a s t i c c y c l i c t e s t s o n t h e D o u b l e S p l i t - T e e ( D S T ) c o n n e c t i o n f o r C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s h a d b e e n c o n d u c t e d ( R i c l e s e t a l . 1 9 9 7 , P e n g 2 0 0 1 ) . T h e s e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s s h o w t h a t t h e c o n n e c t i o n s c a n p r o v i d e a d e q u a t e c y c l i c s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s t o e n a b l e f u l l p l a s t i c h i n g e s t o d e v e l o p i n 1 1 7 t h e b e a m s o f C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e D R A I N - 2 D X fi b e r e l e m e n t a n d s p r i n g e l e m e n t c a n b e u s e d t o m o d e l i n e l a s t i c b e h a v i o r o f D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s . T h e d e v e l o p e d F E M - b a s e d fi b e r m o d e l s f o r C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s a r e u s e d t o m o d e l t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d t h e s t e e l b e a m s o f t h e D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s , r e s p e c t i v e l y . T h e d e v e l o p e d s p r i n g m o d e l s f o r D S T c o n n e c t i o n s a r e u s e d t o m o d e l t h e D S T c o n n e c t i o n s o f t h e s u b a s s e m b l i e s . T h e d e v e l o p e d m o d e l s f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n s , t h e s t e e l b e a m s a n d t h e D S T c o n n e c t i o n s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e c o m p l e x i t i e s o f t h e b e h a v i o r s f o r t h e c o m p o n e n t s s u c h a s l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e s a n d s t e e l b e a m s , c r a c k i n g a n d c o n fi n e m e n t o f c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s , p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s , e t c . 3 . 4 . 1 D e s c r i p t i o n o f M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n S u b a s s e m b l i e s T h e D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l y m o d e l e d b y t h e e l e m e n t a n d s p r i n g e l e m e n t o f D R A I N Z D X i s s h o w n i n F i g 3 . 8 8 . R e c e n t r e s e a r c h o n C F T M R F S i n d i c a t e t h a t , f o r a C F T s u b a s s e m b l y w i t h D S T c o n n e c t i o n , t h e b e a m , c o n n e c t i o n , c o l u m n , a n d p a n e l z o n e c o n t r i b u t e d 8 3 . 0 % , 9 . 7 % , 7 . 0 % , a n d 0 . 3 % t o t h e t o t a l s t o r y d r i f t , r e s p e c t i v e l y ( P e n g , 2 0 0 1 ) . T h e c o n t r i b u t i o n o f p a n e l z o n e t o t h e t o t a l s t o r y d r i f t o f t h e C F T s u b a s s e m b l y w i t h D S T c o n n e c t i o n i s o n l y 0 . 3 % . I n a d d i t i o n , t h e s t r o n g c o l u m n - w e a k b e a m a n d s t r o n g p a n e l z o n e - w e a k c o l u m n d e s i g n p h i l o s o p h y r e q u i r e s t h a t t h e p a n e l z o n e m u s t f a i l o n l y a f t e r t h e b e a m a n d c o l u m n a r e a l l f a i l . T h e r e f o r e , t h e d e v e l o p e d F E M - b a s e d m o d e l s f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n s a r e u s e d f o r t h e p a n e l z o n e i n s t e a d o f a d e t a i l m o d e l s p e c i a l l y d e v e l o p e d f o r t h e p a n e l z o n e . 1 1 8 t o a c c o u n t i 3 . 4 . 2 M o A s s h o u t s l a v e d n o d e . a n d 5 a r e u s A s s h e fi b e r e l e m r e s u l t s o f m o d e l a s 1 a n d 1 2 ) r 1 l o c a t i o n , b e a m . E l e m . S t r a i n T e l a n d 7 a n f r a m e . 3 ( n o d e s 1 : t h r O U g h I ] t h e [ U p a ] A s s h o w n i n F i g 3 . 8 8 , e a c h n o d e d e fi n e d b y a n u m b e r i s e i t h e r a m a s t e r n o d e , a s l a v e d n o d e , o r a s t a n d a r d n o d e a s d e s c r i b e d i n t h e l e g e n d o f F i g 3 . 8 8 . S l a v e d n o d e s 3 a n d 5 a r e u s e d t o a c c o u n t f o r t h e c o l u m n d e p t h . S l a v e d n o d e s l 3 , 1 4 , 1 5 a n d 1 6 a r e u s e d t o a c c o u n t f o r t h e b e a m d e p t h . 3 . 4 . 2 M o d e l i n g o f C F T B e a m - C o l u m n s , S t e e l B e a m s a n d C o n n e c t i o n s A s s h o w n i n F i g 3 . 8 8 , t h e C F T b e a m - c o l u m n s a r e m o d e l e d b y E l e m e n t g r o u p 1 w i t h fi b e r e l e m e n t s , i n w h i c h t h e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f t h e fi b e r i s d e v e l o p e d f r o m t h e r e s u l t s o f F E M a n a l y s i s . E l e m e n t g r o u p 2 m o d e l s t h e p a n e l z o n e w i t h F E M - b a s e d fi b e r m o d e l a s t h e C F T b e a m - c o l u m n s . T h e t o p a n d b o t t o m n o d e s i n t h e s u b a s s e m b l y ( n o d e s 9 a n d 1 2 ) r e p r e s e n t t h e s t o r y m i d - h e i g h t o f t h e f r a m e . N o d e s 1 0 a n d 1 1 a r e p l a c e d a t t h e l o c a t i o n w h e r e t h e T - s t u b s a r e b o l t e d t o t h e c o l u m n , a t t h e t o p a n d b o t t o m fl a n g e o f t h e b e a m . E l e m e n t g r o u p 3 i s u s e d t o m o d e l t h e b e a m w i t h fi b e r e l e m e n t s , i n w h i c h t h e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f t h e fi b e r i s d e v e l o p e d f r o m t h e r e s u l t s o f F E M a n a l y s i s . N o d e s l a n d 7 a r e p l a c e d a t t h e r o l l e r s u p p o r t s , w h i c h r e p r e s e n t t h e m i d - p o i n t o f a b a y i n t h e f r a m e . M a s t e r n o d e s 2 a n d 6 a r e p l a c e d a t t h e s a m e l o c a t i o n a s t h e t i p s o f t h e T - s t u b s ( n o d e s 1 3 t o 1 6 ) , s o t h a t t h e e n d m o m e n t s o f t h e b e a m s a r e t r a n s f e r r e d t o t h e c o l u m n s t h r o u g h t h e t e n s i l e a n d c o m p r e s s i v e f o r c e s o f t h e t o p a n d b o t t o m s p r i n g s , w h i c h r e p r e s e n t t h e t o p a n d b o t t o m T e e s , r e s p e c t i v e l y . N o d e s 3 a n d 5 a r e p l a c e d a t t h e e d g e s o f t h e c o l u m n t o a c c o u n t f o r t h e c o l u m n d e p t h . E l e m e n t g r o u p 4 i s u s e d t o m o d e l t h e D S T c o n n e c t i o n w i t h s p r i n g e l e m e n t s , i n w h i c h t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p o f t h e s p r i n g i s d e v e l o p e d f r o m t h e r e s u l t s o f F E M 1 1 9 3 . 4 . 3 V a l i a n a l y s i s . S l . ‘ r e s p e c t i v e l y . T h e \ ' e v a l u a t e d t 7 u n d e r c s f i l l e t W e l d b o l t e d t o P e n s i o n e d T h e S ‘ I I l C t u r a l b a s e d fi b , a n d S t e e l a n d W e b b e a m s i s a n a l y s i s . S l a v e d n o d e s 1 3 , 1 4 a n d 1 5 , 1 6 a r e p l a c e d a t t h e t i p s o f t h e b o t t o m a n d t o p T e e s , r e s p e c t i v e l y , t o a c c o u n t f o r t h e b e a m d e p t h . 3 . 4 . 3 V a l i d a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l f o r D S T C o n n e c t i o n S u b a s s e m b l i e s T h e v a l i d i t y o f t h e a n a l y t i c a l m o d e l f o r t h e D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s w a s e v a l u a t e d b y u s i n g t h e m t o p r e d i c t t h e D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s S p e c i m e n 5 , 6 a n d 7 u n d e r c y c l i c l o a d i n g b y P e n g ( 2 0 0 1 ) . T h e T - s t u b s t e m s o f S p e c i m e n s 6 a n d 7 w e r e fi l l e t w e l d e d t o t h e fl a n g e o f s t e e l b e a m s , w h i l e t h e T - s t u b s t e m o f S p e c i m e n 5 w a s b o l t e d t o t h e fl a n g e o f s t e e l b e a m s . T h e t e n s i o n b o l t s o f S p e c i m e n 6 w e r e f u l l y p e n s i o n e d w h i l e t h e p r e t e n s i o n f o r c e o f S p e c i m e n 7 i s 4 0 % o f S p e c i m e n 6 . T h e t r u e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s o f b e a m fl a n g e s , b e a m w e b s , s t e e l t u b e a n d s t r u c t u r a l t e e s a r e s h o w n i n F i g s 3 . 8 9 t o 3 . 9 2 , r e s p e c t i v e l y . U s i n g t h e d e v e l o p e d F E M - b a s e d fi b e r m o d e l f o r C F T b e a m - c o l u m n s , t h e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s o f c o n c r e t e i n fi l l a n d s t e e l t u b e a r e o b t a i n e d ( F i g s 3 . 9 3 a n d 3 . 9 4 ) . T h e s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s f o r fl a n g e a n d w e b fi b e r s o f s t e e l b e a m s a r e o b t a i n e d f r o m t h e F E M - b a s e d fi b e r m o d e l f o r s t e e l b e a m s ( F i g s 3 . 9 5 a n d 3 . 9 6 ) . A n d t h e f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s o f t h e T - s t u b s i n t e n s i o n a n d i n c o m p r e s s i o n a r e o b t a i n e d f r o m t h e F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l o f D S T c o n n e c t i o n s ( F i g s 3 . 9 7 a n d 3 . 9 8 ) . A n a l y t i c a l m o d e l s w e r e d e v e l o p e d t o m o d e l t h e D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s S p e c i m e n 5 , 6 a n d 7 , u s i n g t h e F E M - b a s e d fi b e r m o d e l s f o r C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s , a n d t h e F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r D S T c o n n e c t i o n s . A s s h o w n i n F i g . 3 . 9 9 t o F i g 3 . 1 0 1 , t h e r e s u l t s o f fi b e r a n a l y s i s w e r e c o m p a r e d f a v o r a b l y w e l l w i t h P e n g ’ s e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l y S p e c i m e n s 5 , 6 a n d 7 ( P e n g , 2 0 0 1 ) . 1 2 0 3 . 4 . 4 S u m m a r y A n a l y t i c a l m o d e l f o r D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s w a s d e v e l o p e d i n D R A I N Z D X , u s i n g t h e F E M - b a s e d fi b e r m o d e l s f o r C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s , a n d t h e F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r D S T c o n n e c t i o n s . T h e F E M - b a s e d fi b e r m o d e l f o r C F T s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g , c o n c r e t e c o n fi n e m e n t a n d c r u s h i n g , a n d t r a n s v e r s e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t e e l a n d c o n c r e t e . T h e F E M - b a s e d fi b e r m o d e l f o r s t e e l b e a m s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f b e a m fl a n g e a n d b e a m w e b . T h e F E M - b a s e d s p r i n g m o d e l f o r t h e c o n n e c t i o n s i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e e f f e c t s o f p r e t e n s i o n i n g o f t h e b o l t s a n d c o n t a c t s a n d i n t e r a c t i o n s a m o n g c o m p o n e n t s o f t h e c o n n e c t i o n s . T h e r e s u l t s o f fi b e r a n a l y s i s w e r e c o m p a r e d f a v o r a b l y w e l l w i t h P e n g ’ s e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l y S p e c i m e n s ( P e n g , 2 0 0 1 ) . T h e r e f o r e , t h e a n a l y t i c a l m o d e l i s u s e d t o m o d e l C F T M R F S i n t h i s r e s e a r c h . 1 2 1 ' h M e 3 l l d S e c t i o n 1 1 W 3 4 \ 6 2 l l 1 l \ l l \ \ 3 7 x 8 4 l N l 1 , W 3 0 x 1 0 : 5 : I a ) T a b l e 3 . 1 I d e a l i z e d fl a n g e a n d w e b fi b e r 0 — 8 c u r v e s o f r o l l e d s h a p e s ( A 9 9 2 s t e e l ) S e c t i o n F i b e r ( S I / 0 ’ 3 , 8 1 / 8 y 0 2 / 0 y 8 2 / 8 y 0 ' 3 / 0 ' y 3 3 / 8 y F l a n g e 1 1 1 . 1 4 4 4 1 . 6 3 3 2 0 . 4 3 4 4 4 8 . 4 7 2 2 L a y e r 1 0 . 8 6 0 . 8 6 0 . 9 3 8 2 2 . 6 7 2 1 0 . 2 4 0 2 6 3 . 4 0 6 8 W 2 4 x 6 2 W e b L a y e r 2 1 1 1 . 1 1 5 4 1 . 2 1 2 0 0 . 3 4 6 6 6 1 . 1 2 6 7 L a y e r 3 1 1 1 . 1 3 1 2 3 . 2 1 3 3 0 . 4 0 4 4 5 9 . 1 8 5 6 L a y e r 4 1 1 1 . 2 6 7 0 3 . 5 0 5 1 0 . 7 6 9 2 5 6 . 0 7 4 6 F l a n g e 1 1 1 . 2 4 1 8 2 . 9 8 8 2 0 . 5 7 5 6 7 0 . 4 2 3 1 L a y e r 1 0 . 7 3 0 . 7 3 0 . 8 6 4 2 1 . 7 1 6 8 0 . 2 2 6 6 . 1 9 2 3 W 2 7 x 8 4 W e b L a y e r 2 1 1 1 . 0 4 4 4 1 . 4 1 0 4 0 . 3 3 9 4 6 1 . 8 0 3 3 L a y e r 3 1 1 1 . 1 0 9 4 1 . 3 4 0 0 0 . 4 1 6 4 . 5 2 1 8 L a y e r 4 1 1 1 . 1 5 1 2 1 . 6 2 7 4 0 . 7 0 8 6 6 8 . 4 5 6 0 F l a n g e 1 1 1 . 3 2 2 1 . 6 4 9 6 0 . 6 0 1 8 7 5 . 5 6 1 4 L a y e r 1 0 . 7 3 0 . 7 3 0 . 8 6 9 4 1 . 5 9 7 7 0 . 2 3 7 6 8 . 0 9 6 8 W 3 0 x 1 0 8 W e b L a y e r 2 1 1 1 . 0 4 6 8 1 . 3 1 1 9 0 . 3 2 6 8 6 1 . 1 9 1 7 L a y e r 3 1 1 1 . 1 1 8 1 . 1 4 9 7 0 . 3 4 2 8 6 4 . 1 6 6 7 L a y e r 4 1 1 1 . 1 5 3 1 . 4 8 3 0 0 . 5 9 8 8 7 0 . 3 6 5 6 F l a n g e 1 1 1 . 2 4 0 4 1 . 5 1 1 1 0 . 4 4 3 6 7 6 . 0 3 9 2 L a y e r 1 0 . 7 3 0 . 7 3 0 . 8 6 1 . 8 8 7 6 0 . 2 1 2 2 7 5 . 6 5 9 5 W 3 3 x 1 1 8 L a y e r 2 1 1 1 . 0 1 5 6 1 . 5 9 6 1 0 . 2 7 7 2 8 2 . 1 2 5 2 W e b L a y e r 3 1 1 1 . 0 6 0 4 1 . 7 9 9 8 0 . 2 9 7 8 8 5 . 6 4 4 5 L a y e r 4 1 1 1 . 1 2 6 4 2 . 0 7 3 7 0 . 5 3 6 2 8 5 . 6 1 7 3 F l a n g e 1 1 1 . 2 4 0 4 1 . 5 1 1 1 0 . 4 9 6 6 7 1 . 7 3 9 8 L a y e r 1 0 . 7 3 0 . 7 3 0 . 8 6 2 1 . 7 3 2 0 0 . 2 0 5 4 7 0 . 6 0 6 1 W 3 6 x 1 3 5 L a y e r 2 1 1 1 . 0 1 8 1 . 4 5 5 9 0 . 2 6 3 2 8 1 . 0 4 1 6 W B b L a y e r 3 1 1 1 . 0 9 3 2 1 . 1 8 1 3 0 . 3 3 2 8 8 6 . 9 1 7 2 L a y e r 4 1 1 1 . 1 3 9 1 . 4 0 1 2 0 . 5 1 1 4 8 7 . 4 5 1 9 1 2 2 m t v ‘ » “ M a v h fi v . F i g u r e 3 . 2 A . n . h : 2 : 4 1 \ i t ? U m s o S t e e l F l a n g e F i b e r s S t e e l C o r n e r S t e e l W e b F i b e r s C o n c r e t e F i b e r s F i g u r e 3 . 1 F i b e r d i s c r e t i z a t i o n o f C F T c r o s s - s e c t i o n 4 5 ' : E 3 0 " / ‘ ; ~ ‘ b / t = 6 4 b / t = 4 8 8 . . . , , , g 1 5 4 ‘ f ’ c = 4 k s i i 6 y = 4 6 k s i 3 b / t = 2 4 , 3 2 , 4 8 , 6 4 0 ‘ 7 7 T V 7 7 ' 7 7 7 7 ' 7 ' 7 7 1 7 i f 7 T i ' 7 7 i W 7 7 f i 7 7 7 7 7 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 . 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 S t r a i n F i g u r e 3 . 2 E f f e c t i v e a — a c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 ' y = 4 6 k s i a n d f c = 4 k s i 5 0 t ; 4 0 ‘ 3 . 3 0 1 f m , 1 3 2 i f é = 8 k s i b / t = 6 4 b / t = 4 8 b l t = 3 2 " ’ j 0 y : 4 6 k s i 1 0 ; b / t = 2 4 , 3 2 , 4 8 , 6 4 0 : . . , , 2 . , , . . , , , a a a 2 , . 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 S t r a i n F i g u r e 3 . 3 E f f e c t i v e 0 ' — . < : c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 y = 4 6 k s i a n d f c = 8 k s i 1 2 3 ) “ “ 0 W s s e r t N S F i g u r e 3 . 4 f . L . ) i s k ( s s e r ) . t L S y O / U 5 4 0 1 F l b / t = 4 8 b / t = 3 2 3 3 0 4 a f / 0 5 . 3 2 0 1 g ; _ » b ~ = 2 , 4 f f ’ c = 1 0 k s i 1 0 l O ' y = 4 6 k s i : g ‘ b / t = 2 4 , 3 2 , 4 , 8 , 6 4 0 I , . . , , 7 ” I f . _ . a . c A “ I A . 2 A . _ A - _ _ z _ T . _ 4 _ _ _ _ _ 2 _ _ . - . M y 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 S t r a i n . F i g u r e 3 . 4 E f f e c t i v e U — E c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 ' y = 4 6 k s i a n d f c = 1 0 k s i 5 0 7 4 0 1 4 ‘ l 3 3 0 j g z o i b / t = 4 8 _ , , , , ” 1 : 2 4 W l f ’ c = 1 6 k s i 1 0 1 c r y : 4 6 k s i ‘ b l ! = 2 4 , 3 2 , 4 8 1 6 . 4 0 4 — ~ . , ~ ~ , , 2 L 4 ~ 7 - 7 2 — ~ # 1 7 . ; e w e - m e w - 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 S t r a i n F i g u r e 3 . 5 E f f e c t i v e 0 — 6 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 y = 4 6 k s i a n d f c = 1 6 k s i ” H “ i d e a l / i z e d ( b / t = 2 4 ) - - \ b / t = 6 4 i d e a l i z e d ( b / t = 6 4 ) ’ r c = 4 k s i ‘ o y = 4 6 k s i . g b / t - . . = 2 4 1 , 6 4 w , , _ . _ . ’ _ - - ‘ _ , _ _ _ _ _ _ _ _ 2 3 4 5 6 c l a y F i g u r e 3 . 6 I d e a l i z e d 0 — 5 c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 ' y = 4 6 k s i a n d f C = 4 k s i 1 2 4 0 3 N F “ i d e a l i z e d ( b / t = 2 4 ) > . % 0 . 6 i _ _ — . 0 . 4 * ' “ “ “ 0 2 O ' y = 4 6 k s i ' H 1 . 1 / ” # 2 4 1 6 4 . _ 0 . - , , r , r , , , , , , , , - , . , , . , , , . , , _ 4 . 0 1 2 3 4 5 6 s / e y F i g u r e 3 . 7 I d e a l i z e d 0 ' — £ c u r v e s f o r s t e e l t u b e w a l l s o f C F T s w i t h 0 ' y = 4 6 k s i a n d f c = 8 k s i 1 l 0 ' 8 l b l ? “ d b / 2 4 1 i d e a l i z e ( t = ) 3 % 0 6 i \ . ¥ 6 . i ‘ l K — — — Q j - - b / F 6 4 . . 0 , 4 ‘ f é = 1 0 k s i . i d e a l i z e d ( b / t = 6 4 ) 0 y : 4 6 k s i " - 2 W e “ , 6 4 . 0 , - , , 2 _ , A , A _ . , T , , _ A . , , L . 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E R 6 - D - 4 - 2 3 ( U S ) E R 6 - D - 4 - 2 3 ( J a p ) a s y = 6 1 8 M P a ; c c 3 = 4 1 . 1 M P a ? B / t = 5 0 i Y 7 7 7 7 ‘ 7 ' 7 7 7 7 7 S I S ) ! F i g u r e 3 . 5 5 N o r m a l i z e d s t e e l fi b e r a — a c u r v e i n c o m p r e s s i o n f o r C F T s p e c i m e n w i t h a y = 6 1 8 M P a , f c = 4 1 . 1 M P a , b / t = 5 0 F i g u r e 3 . 5 6 N o r m a l i z e d c o n c r e t e fi b e r a — a c u r v e i n c o m p r e s s i o n f o r C F T s p e c i m e n w i t h 0 y = 6 1 8 M P a , f c = 4 1 . I M P a , b / t = 5 0 7 0 0 - M O N - t n ) » N / N o = 0 . 2 3 ( E R G - 0 + 2 . » 6 0 0 f d _ fi b e r 4 0 0 _ , 1 . . . , N / N o = o . 4 7 R 6 - D — 4 — 4 7 ) 3 0 0 _ . . . . . . , 2 2 . 2 , . 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B ) A 4 0 " 5 ' S p e c i m e n 5 , 6 & 7 v ( b l t = 3 2 ) b . 2 0 0 - - r 1 1 1 1 1 1 — 1 1 1 1 ~ — 1 1 1 r 1 1 1 1 1 1 : 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 8 ( i n . / i n . ) F i g . 3 . 9 4 S t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p o f s t e e l t u b e ( P e n g ' s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) 1 5 5 I ' " _ ' " - m 6 0 \ A 3 6 S t e e l ( fl a n g e ) A 4 0 2 l B “ { fl a n g e fi b e r s 2 0 ? O 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 e ( i n . / i n . ) F i g . 3 . 9 5 S t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s f o r fl a n g e fi b e r s o f s t e e l b e a m s ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) 6 0 f ' \ 4 ‘ 1 A 3 6 S t e e l ( w e b ) , w e b l a e r 4 : 3 : 4 0 ' f ’ I y B ” ” w e b l a y e r 1 \ w e b l a y e r 3 2 0 1 w e b l a y e r 2 / o l 2 2 2 2 2 2 2 , 2 — 2 2 2 2 - — - 2 — - 2 . 2 2 2 2 — - 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 a ( i n . / i n . ) F i g . 3 . 9 6 S t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s h i p s f o r w e b fi b e r s o f s t e e l b e a m s ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) S p e c i m e n 5 g 4 0 0 , a S p e c i m e n 6 8 3 0 0 ‘ 5 S p e c i m e n 7 L “ 2 0 0 1 0 0 ‘ 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 D i s p l a c e m e n t ( i n . ) F i g . 3 . 9 7 F o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s o f T - s t u b s i n t e n s i o n ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , 6 & 7 ) 1 5 6 I i i “ i I : ) s p i k ( d a o L l a r e t a L ' _ I _ n _ . g ' . . . . _ 7 g z _ _ . — . _ 4 _ . _ » - r - « / _ _ — e _ _ _ _ - _ _ _ _ S e c i m e n 7 p \ 1 0 0 0 1 c . i / ’ 3 » S p e c i m e n 6 \ P - 8 0 0 “ 3 1 3 6 0 0 1 ‘ I — ’ . ‘ 2 , S p e c i m e n 5 4 0 0 i 2 0 0 . 1 . ~ 0 0 . 5 l 1 . 5 2 2 . 5 3 D i s p l a c e m e n t ( i n . ) i F i g . 3 . 9 8 F o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s o f T - s t u b s i n c o m p r e s s i o n ( P e n g ’ s S p e c i m e n 5 , a " 6 & 7 ) 2 0 0 . e x p e r i m e n t 1 5 0 _ ; ; , - : “ " 3 1 5 ‘ 1 0 2 : 7 ’ 4 ; : E : E ’ : ; r - l [ l a / 7 W / / K / . ' I l i é fi l i / G l i / / / / ‘ c / W , w " " ' ” W Y . 8 a ! I - n _ _ — . — ' . _ . ~ — ' — - € " fi b e r a n a l y s i s fl L a t e r a l D i s p l a c e m e n t ( i n . ) F i g . 3 . 9 9 C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s o f l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e f o r P e n g ’ s S p e c i m e n 5 ( P e n g 2 0 0 1 ) 1 5 7 ) s p i k ( d a o L l a r e t a L 2 0 0 1 5 0 ’ 2 i s m . 2 e x e r i m e n t , - 4 5 , " , . , - z p 7 7 , 7 , a : 3 h I l l / . ' / ' 5 g - 8 / / ‘ 6 / ' 8 i s ’ / - / / - / r , " l ' — — g 5 , . — v I 4 I — E E : : £ : 5 ; ’ 1 . " f i b e r a n a l y s i s - 1 5 0 - 2 0 0 L a t e r a l D i s p l a c e m e n t ( i n . ) F i g . 3 . 1 0 0 C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s o f l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e f o r P e n g ’ s S p e c i m e n 6 ( P e n g 2 0 0 1 ) 2 0 0 _ _ . g - ’ 1 5 0 M — r — ‘ l n — ‘ ' 7 " ; ( 5 ; . — i i ‘ 1 - ! - , - . * O ” - I — — 1 7 ' ! ” ‘ 1 ” ' fl ’ I - " - I I ‘ , ’ 5 ’ ” ' 7 5 W W I I L . . . - w ” _ - — ' f i b e r a n a l y s i s - 2 0 0 L a t e r a l D i s p l a c e m e n t ( i n . ) F i g . 3 . 1 0 1 C o m p a r i s o n o f e x p e r i m e n t a l a n d fi b e r a n a l y s i s o f l a t e r a l l o a d - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e f o r P e n g ’ s S p e c i m e n 7 ( P e n g 2 0 0 1 ) 1 5 8 C H A P T E R 4 D E S I G N A N D S T A T I C P U S H O V E R A N A L Y S I S O F T H E C F T M R F S S e c t i o n 4 . 1 p r e s e n t s t h e s e i s m i c d e s i g n o f h i g h s t r e n g t h C F T m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( M R F S ) f o r l o w - r i s e ( 6 - s t o r y ) a n d h i g h - r i s e ( 1 2 - s t o r y ) b u i l d i n g s t r u c t u r e s l o c a t e d i n a h i g h s e i s m i c r i s k r e g i o n ( L o s A n g e l e s , C A ) . S e c t i o n 4 . 2 s u m m a r i z e s t h e a n a l y t i c a l E m o d e l s u s e d t o c o n d u c t n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . 1 T h e s e m o d e l s a r e d e v e l o p e d b a s e d o n t h e a n a l y t i c a l m o d e l s p r e s e n t e d i n d e t a i l i n C h a p t e r F : 3 . 0 . S e c t i o n 4 . 3 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S d e s i g n e d f o r t h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y b u i l d i n g s t r u c t u r e s . S u b - s e c t i o n 4 . 3 . 1 f o c u s e s o n t h e r e s u l t s o f t h e p u s h o v e r a n a l y s e s c o n d u c t e d a c c o r d i n g t o t h e F E M A 3 5 6 N S P p r o c e d u r e s , a n d s u b - s e c t i o n 4 . 3 . 2 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f p u s h o v e r a n a l y s e s c o n d u c t e d p e r a d a p t i v e p u s h o v e r p r o c e d u r e s d e v e l o p e d b y G u p t a e t a l . ( 2 0 0 0 ) . 4 . 1 S e i s m i c D e s i g n o f H i g h S t r e n g t h C F T M R F S A l o w - r i s e 6 - s t o r y o f fi c e b u i l d i n g a n d a h i g h - r i s e 1 2 - s t o r y o f fi c e b u i l d i n g w e r e d e s i g n e d u s i n g h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e o f fi c e b u i l d i n g s a r e l o c a t e d i n L o s A n g e l e s , C A ( L a t i t u d e 3 4 ° 3 ‘ N , L o n g i t u d e 1 1 8 ° 1 5 , W ) w i t h s t i fl s o i l p r o fi l e a n d s i t e c l a s s D . T w o s t r u c t u r a l fl o o r p l a n s w e r e c o n s i d e r e d f o r e a c h b u i l d i n g . F i g u r e 4 . 1 s h o w s t h e fi r s t fl o o r p l a n , w h i c h c o n s i s t s o f p e r i m e t e r m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s a n d i n t e r i o r g r a v i t y f r a m e s . T h e s t r u c t u r a l e l e v a t i o n s o f t h e 6 - s t o r y a n d t h e 1 2 - s t o r y b u i l d i n g i n t h e e a s t - w e s t d i r e c t i o n a r e s h o w n i n F i g u r e s 4 . 2 a n d 4 . 3 , r e s p e c t i v e l y . H i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e u s e d a s t h e p e r i m e t e r M R F S t o p r o v i d e l a t e r a l s t i f f n e s s , s t r e n g t h , a n d d u c t i l i t y f o r d e s i g n - l e v e l s e i s m i c l o a d s . A s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 , t h e p e r i m e t e r M R F S i n t h e e a s t - w e s t 1 5 9 d i r e c t i o n a r e p i n c o n n e c t e d t o t h e c o m e r c o l u m n s A 1 , A 7 , F 1 , a n d F 7 t o p r e v e n t t h e i r b i a x i a l b e n d i n g . F i g u r e 4 . 4 s h o w s t h e s e c o n d f l o o r p l a n , w h i c h c o n s i s t s o f d i s t r i b u t e d m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s M R F S i n t h e e a s t - w e s t d i r e c t i o n a n d b r a c e d f r a m e s i n t h e n o r t h - s o u t h d i r e c t i o n . T h e s t r u c t u r a l e l e v a t i o n s a r e s a m e a s t h o s e s h o w n i n F i g u r e s 4 . 2 a n d 4 . 3 . H i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e u s e d a s t h e d i s t r i b u t e d M R F S i n t h e e a s t - w e s t d i r e c t i o n t o p r o v i d e l a t e r a l s t i f f n e s s , s t r e n g t h , a n d d u c t i l i t y . C F T b r a c e d f r a m e s a r e u s e d i n t h e n o r t h - s o u t h d i r e c t i o n t o p r o v i d e l a t e r a l s t i f f n e s s , s t r e n g t h , a n d d u c t i l i t y . F i g u r e 4 . 5 s h o w s a n e x a m p l e s t r u c t u r a l e l e v a t i o n o f t h e C F T b r a c e d f r a m e s f o r t h e 1 2 - s t o r y o f f i c e b u i l d i n g . T h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S ( p e r i m e t e r M R F S f o r fl o o r p l a n 1 a n d d i s t r i b u t e d M R F S f o r fl o o r p l a n 2 ) f o r t h e 6 - s t o r y a n d 1 2 - s t o r y o f f i c e b u i l d i n g s w e r e d e s i g n e d t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e c u r r e n t b u i l d i n g c o d e s ( I B C 2 0 0 0 ) a n d F E M A 3 6 8 . T h e s t r u c t u r a l m e m b e r s a n d c o n n e c t i o n s o f t h e M R F S w e r e d e s i g n e d u s i n g t h e a p p l i c a b l e s t e e l a n d c o n c r e t e d e s i g n s p e c i m e n s ( A I S C 1 9 9 9 , A C I 2 0 0 3 ) a s p r e s e n t e d i n t h e f o l l o w i n g s u b - s e c t i o n s . T h e C F T b r a c e d f r a m e s o f fl o o r p l a n 2 w e r e n o t t h e f o c u s o f t h i s r e s e a r c h , h e n c e t h e i r d e s i g n a n d a n a l y s i s a r e i n c l u d e d i n t h i s o r f o l l o w i n g c h a p t e r s . 4 . 1 . 1 S e i s m i c D e s i g n P r o c e d u r e T h e s e i s m i c d e s i g n p r o c e d u r e f o r h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i s s u m m a r i z e d i n F i g u r e 4 . 5 . A s s h o w n i n t h i s F i g u r e , t h e fi r s t s t e p i s t o e s t i m a t e t h e g r a v i t y a n d w i n d l o a d s a c t i n g o n t h e s t r u c t u r e . T h e s e a r e u s e d t o d e s i g n t h e fl o o r b e a m s a n d g i r d e r s . T h e d e s i g n e d m e m b e r s a r e u s e d t o e s t i m a t e t h e e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t . T h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m f o r t h e s t r u c t u r e i s c a l c u l a t e d , a n d u s e d a l o n g w i t h t h e s e i s m i c w e i g h t t o c a l c u l a t e t h e 1 6 0 e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s f o r s e i s m i c d e s i g n . S e c o n d - o r d e r e l a s t i c a n a l y s i s i s c o n d u c t e d f o r a l l f a c t o r e d l o a d c o m b i n a t i o n s t o e s t i m a t e t h e m e m b e r f o r c e s f o r d e s i g n . T h e s t r e n g t h c h e c k , i n t e r - s t o r y d r i f t c h e c k , a n d s t r o n g c o l u m n - w e a k b e a m c h e c k a r e p e r f o r m e d . I f a l l t h e c o d e r e q u i r e m e n t s a r e m e t , t h e n t h e d e s i g n i s c o m p l e t e . O t h e r w i s e , t h e m e m b e r s i z e s a r e i n c r e a s e d a n d t h e a n a l y s i s i s c o n d u c t e d a g a i n , a n d i s f o l l o w e d b y v a r i o u s c h e c k s . T h e s e i s m i c d e s i g n o f t h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i s e x p l a i n e d i n m o r e d e t a i l A b e l o w i n t h i s s e c t i o n : S t e p I - G r a v i t y a n d w i n d l o a d s T a b l e 4 . 1 s u m m a r i z e s t h e d e a d l o a d s f o r t h e fl o o r s y s t e m s . A s s h o w n i n T a b l e 4 . 1 , t h e t o t a l d e a d l o a d i n c l u d i n g t h e w e i g h t s o f v a r i o u s a t t a c h m e n t s i s e q u a l t o 9 0 p s f . T a b l e 4 . 2 s u m m a r i z e s t h e g r a v i t y l o a d s , i . e . , t h e d e a d l o a d s a n d l i v e l o a d s f o r t h e r o o f a n d fl o o r s y s t e m s . T h e d e s i g n l i v e l o a d i s a s s u m e d t o b e 1 0 0 p s f ( o f f i c e r o o m s f o r c o m p u t e r u s e — I B C 2 0 0 0 ) , b u t i t c a n b e r e d u c e d f o r d e s i g n a s p e r m i t t e d b y I B C 2 0 0 0 . T a b l e 4 . 2 a l s o i n c l u d e s t h e p a r t i t i o n l o a d s , w h i c h a r e a l s o n e e d e d f o r e s t i m a t i n g t h e e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t . T h e g r a v i t y l o a d s f o r d e s i g n i n g t h e h i g h s t r e n g t h C F T f r a m e s a r e c a l c u l a t e d u s i n g t h e fl o o r d e a d l o a d s a n d r e d u c e d l i v e l o a d s m u l t i p l i e d b y t h e a p p r o p r i a t e t r i b u t a r y a r e a s . T h e d e s i g n w i n d l o a d s a r e c a l c u l a t e d u s i n g t h e p r o c e d u r e s o u t l i n e d i n I B C 2 0 0 0 . T a b l e 4 . 3 s u m m a r i z e s t h e b a s i c w i n d s p e e d , e x p o s u r e c a t e g o r y , w i n d i m p o r t a n c e f a c t o r a n d e n c l o s u r e c l a s s i fi c a t i o n f o r L o s A n g e l e s , C A , w h i c h i s t h e l o c a t i o n o f t h e s t r u c t u r e . T h e u n f a c t o r e d w i n d l o a d a c t i n g o n e a c h s t o r y o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S i n t h e e a s t - w e s t d i r e c t i o n a r e p r o v i d e d i n T a b l e 4 . 4 . S i m i l a r c a l c u l a t i o n s w e r e p e r f o r m e d a n d t a b l e s d e v e l o p e d f o r t h e 1 2 - s t o r y a n d t h e d i s t r i b u t e d M R F S . 1 6 1 S t e p 2 — F l o o r b e a m s a n d g i r d e r s T h e fl o o r b e a m s w e r e d e s i g n e d a s s i m p l y s u p p o r t e d b e a m s s u b j e c t e d t o u n i f o r m l y d i s t r i b u t e d l o a d i n g . T h e d e s i g n l o a d s f o r t h e fl o o r b e a m s w e r e o b t a i n e d b y c o m b i n i n g t h e f a c t o r e d d e a d l o a d s a n d r e d u c e d l i v e l o a d s : w u = 1 . 2 w D + 1 . 6 w L , w h e r e w , w ; a n d w a r e d e s i g n l o a d , d e a d l o a d a n d r e d u c e d l i v e l o a d ( a s p e r m i t t e d b y I B C 2 0 0 0 ) , r e s p e c t i v e l y . T h e A I S C - L R F D ( 1 9 9 9 ) s p e c i fi c a t i o n s a n d m a n u a l w e r e u s e d t o s e l e c t w i d e fl a n g e s e c t i o n s t h a t s a t i s f y t h e s t i f fi i e s s a n d s t r e n g t h r e q u i r e m e n t s f o r fl o o r b e a m s . T h e g i r d e r s i n t h e l o w e r - l e v e l s t o r i e s ( 1 S t a n d 2 n d s t o r i e s i n t h e 6 - s t o r y M R F ) w e r e a s s u m e d t o b e h a v e “ — a a s s i m p l y s u p p o r t e d b e a m s a f t e r a s e v e r e e a r t h q u a k e . T h e g i r d e r s i n t h e i n t e r m e d i a t e s t o r i e s ( 3 r d a n d 4 t h s t o r i e s i n t h e 6 - s t o r y M R F ) w e r e a s s u m e d t o b e h a v e a s p i n s u p p o r t e d a t o n e e n d ( e x t e r i o r j o i n t ) a n d fi x e d a t t h e o t h e r e n d a f t e r a s e v e r e e a r t h q u a k e . T h e g i r d e r s i n t h e t o p s t o r i e s ( 5 t h a n d 6 t h s t o r i e s i n t h e 6 - s t o r y M R F ) w e r e a s s u m e d t o b e fi x e d a t b o t h e n d s a f t e r a s e v e r e e a r t h q u a k e . T h e s e a s s u m p t i o n s w e r e b a s e d o n t h e r e s u l t s o f p r e l i m i n a r y t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s , w h i c h i n d i c a t e d t h a t t h e g i r d e r s o f l o w e r - l e v e l s t o r i e s u n d e r g o l a r g e i n e l a s t i c d e f o r m a t i o n s , w h i l e t h e g i r d e r s o f t h e h i g h e r - l e v e l s t o r i e s u n d e r g o s m a l l o r n o i n e l a s t i c d e f o r m a t i o n s . T h e g i r d e r s e c t i o n s a r e u s u a l l y i n c r e a s e d l a t e r t o m e e t t h e i n t e r - s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s o f I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 1 7 . 3 . S t e p 3 - S e i s m i c W e i g h t T h e e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t o f e a c h s t o r y w a s c a l c u l a t e d b y a d d i n g t h e d e a d l o a d s a n d t h e p a r t i t i o n l o a d s f o r e a c h s t o r y ( fl o o r ) a n d m u l t i p l y i n g i t b y t h e a p p r o p r i a t e t r i b u t a r y a r e a . N o o t h e r l i v e l o a d s a r e c o n s i d e r e d i n t h e c a l c u l a t i o n o f e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t . T h i s i s a l s o a c c o r d i n g t o I B C ( 2 0 0 0 ) r e c o m m e n d a t i o n s . 1 6 2 S t e p 4 — D e s i g n R e s p o n s e S p e c t r u m T h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m w a s d e v e l o p e d a c c o r d i n g t o t h e p r o c e d u r e s o u t l i n e d i n I B C ( 2 0 0 0 ) . T h e d e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s f o r t h e s e i s m i c - r e s i s t i n g s y s t e m s a r e g i v e n i n T a b l e 4 . 5 . T h e s t e p - b y - s t e p p r o c e d u r e f o r d e v e l o p i n g t h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m i s o u t l i n e d b e l o w : A T h e m a x i m u m s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n s S 3 a n d S 1 f o r f u n d a m e n t a l p e r i o d s o f 0 . 2 a n d 1 . 0 s e c o n d s , r e s p e c t i v e l y , w e r e d e t e r m i n e d u s i n g m a p s 5 a n d 6 o f F E M A 3 6 8 ( 2 0 0 3 ) . T h e v a l u e s o f S S a n d S I f o r s t r u c t u r e s l o c a t e d i n L o s A n g e l e s ( 3 4 ° 3 ’ N , 1 1 8 ° 1 5 ’ W ) w i t h 5 % c r i t i c a l d a m p i n g r a t i o a n d s i t e c l a s s B w e r e f o u n d t o b e e q u a l t o 1 . 5 0 g a n d 0 . 6 0 g , r e s p e c t i v e l y , w h e r e g i s t h e g r a v i t a t i o n a l a c c e l e r a t i o n . T h e 6 a n d 1 2 - s t o r y o f fi c e b u i l d i n g s a r e l o c a t e d i n s i t e c l a s s D . H e n c e , S S a n d S , w e r e a d j u s t e d t o a c c o u n t f o r t h e c h a n g e i n s i t e c l a s s f r o m B t o D . T h e s i t e a d j u s t m e n t c o e f fi c i e n t s F 0 a n d F . f o r s i t e c l a s s D w i t h S S _ > _ 1 . 2 5 g a n d S , 2 0 . 5 g a r e e q u a l t o 1 . 0 a n d 1 . 5 , r e s p e c t i v e l y ( I B C 2 0 0 0 ; T a b l e 1 6 1 5 . 1 . 2 ) . T h e a d j u s t e d m a x i m u m s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n s S M S a n d S M , a r e e q u a l t o F a x S S a n d F . x S ] , i . e . , 1 . 5 0 g a n d 0 . 9 0 g r e s p e c t i v e l y . T h e d e s i g n s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n s a t s h o r t p e r i o d s S D S a n d a t 1 s e c o n d p e r i o d S D , w e r e c a l c u l a t e d a s 0 . 6 6 7 x S M S a n d 0 . 6 6 7 x S M ] , r e s p e c t i v e l y ( I B C 2 0 0 0 , S e c t i o n 1 6 1 5 . 1 . 3 ) . T h e r e s u l t i n g v a l u e s o f S D S a n d S D ; a r e e q u a l t o 1 . 0 0 g a n d 0 . 6 0 g , r e s p e c t i v e l y . F i g u r e 4 . 6 s h o w s t h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m d e v e l o p e d a c c o r d i n g t o I B C ( 2 0 0 0 ) . I n F i g u r e 4 . 6 , w h e r e S , i s t h e d e s i g n s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n a s t h e f u n c t i o n o f t h e s t r u c t u r e f u n d a m e n t a l p e r i o d T . A d d i t i o n a l l y : 1 6 3 x 0 . 6 0 g T 0 = 0 . 2 - S £ ' — = o . 2 = o . 1 2 S e c . S D S l . 0 0 g ( 4 1 ) T S = S D ] = 0 . 6 0 g = 0 . 6 0 S e c . - S D S l . 0 0 g ’ T 0 . 6 7 s t + 0 . 4 s t T 5 T 0 = 0 . 1 2 5 o s , = 4 s D S T o . - = 0 . 1 2 . ; s T 3 T 5 = 0 . 6 0 s ( 4 . 2 ) % T 2 T 5 = 0 . 6 0 s S t e p 5 — E q u i v a l e n t L a t e r a l F o r c e T h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S b e l o n g t o s e i s m i c d e s i g n c a t e g o r y ( I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 1 6 . 3 ) . T h e s e i s m i c b a s e s h e a r i s c a l c u l a t e d E q u a t i o n 4 . 3 , w h e r e W i s t h e e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t s u p p o r t e d b y t h e f r a m e , a n d C S i s t h e s e i s m i c r e s p o n s e c o e f fi c i e n t t h a t c a n b e c a l c u l a t e d u s i n g E q u a t i o n 4 . 4 , b u t m u s t s a t i s f y t h e l i m i t s d e fi n e d b y E q u a t i o n s 4 . 5 a n d 4 . 6 ( S e c t i o n 1 6 1 7 . 4 . 1 . 1 ) . I n t h e s e e q u a t i o n s R i s t h e r e s p o n s e m o d i fi c a t i o n f a c t o r g i v e n b y I B C ( 2 0 0 0 ) t o b e e q u a l t o 8 f o r s p e c i a l c o m p o s i t e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . I E i s r e l a t e d t o t h e i m p o r t a n c e o f t h e s t r u c t u r e a n d i s e q u a l t o 1 . 2 5 f o r C F T M R F S . V = C S W ( 4 . 3 ) 5 1 3 9 C = — — — * — - 4 . 4 s R / I E ( ) 0 . 0 4 4 S D S I E s C S < — S — D ‘ — ( 4 . 5 ) ‘ [ R / I E ] T . s I f s , 2 0 . 6 0 g , t h e n C S 2 ( 2 5 ' ( 4 . 6 ) 1 E F i g u r e s 4 . 7 a n d 4 . 8 s h o w t h e s e i s m i c r e s p o n s e c o e f fi c i e n t — f u n d a m e n t a l p e r i o d ( C S - 7 ) r e l a t i o n s h i p s f o r t h e 6 - s t o r y a n d 1 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e f u n d a m e n t a l 1 6 4 p e r i o d s T 3 , T g , a n d T m , a r e a l s o i n d i c a t e d i n t h e s e F i g u r e s . T 5 a n d T g a r e t h e f u n d a m e n t a l p e r i o d s m a r k i n g s u b s t a n t i a l c h a n g e s i n t h e e q u a t i o n s f o r c a l c u l a t i n g C s - T m , i s t h e u p p e r l i m i t f o r t h e c o m p u t e d f u n d a m e n t a l p e r i o d o f t h e s t r u c t u r e . I t i s c a l c u l a t e d a s T m m = T a C u , w h e r e C , i s a c o e f fi c i e n t a n d T a i s t h e a p p r o x i m a t e f u n d a m e n t a l p e r i o d c a l c u l a t e d u s i n g E q u a t i o n 4 . 7 ( I B C 2 0 0 0 , S e c t i o n 1 6 1 7 . 4 . 2 ) . I n E q u a t i o n 4 . 7 , C 7 - i s t h e b u i l d i n g p e r i o d c o e f f i c i e n t a n d h , , i s t h e h e i g h t a b o v e t h e b a s e t o t h e h i g h e s t l e v e l o f t h e b u i l d i n g E 3 4 T a = C T ( h n ) / ( 4 . 7 ) T ‘ . - . - T h e u p p e r b o u n d l i m i t o f T m , i s i m p o s e d o n t h e c o m p u t e d p e r i o d w h e n c a l c u l a t i n g t h e m a x i m u m b a s e s h e a r ( V ) f o r d e s i g n i n g a n d c o n d u c t i n g t h e s t r e n g t h c h e c k . T h i s u p p e r b o u n d l i m i t i s r e l e a s e d w h e n c a l c u l a t i n g t h e b a s e s h e a r f o r c h e c k i n g t h e i n t e r s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s o f I B C ( S e c t i o n 1 6 1 7 . 3 ) . T h e s e i s m i c b a s e s h e a r ( V ) i s d i s t r i b u t e d a s e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s ( Q 5 ) o v e r t h e h e i g h t o f t h e b u i l d i n g a c c o r d i n g t o t h e s e i s m i c w e i g h t s ( w , ) o f t h e i n d i v i d u a l s t o r i e s . F o r e x a m p l e , T a b l e 4 . 6 g i v e s t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l s e i s m i c f o r c e s f o r t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S i n t h e e a s t - w e s t d i r e c t i o n . S t e p s 6 - S e c o n d O r d e r E l a s t i c A n a l y s i s S e c o n d - o r d e r e l a s t i c a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d f o r v a r i o u s l o a d i n g c o m b i n a t i o n s ( I B C 2 0 0 0 , S e c t i o n 1 6 0 5 . 2 . 1 ) t o d e t e r m i n e t h e m a x i m u m i n t e r n a l f o r c e s a n d i n t e r s t o r y d e fl e c t i o n s ( a . a t s t o r y x ) o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e s e c o n d - o r d e r e l a s t i c a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d u s i n g D R A I N - 2 D X ( P r a k a s h e t a l . 1 9 9 3 ) w h i l e u s i n g fi b e r e l e m e n t s w e r e u s e d t o m o d e l t h e s t e e l b e a m s a n d C F T s . T h e s e i s m i c l o a d c o m b i n a t i o n s g i v e n b y E q u a t i o n s 4 . 7 a n d 4 . 8 g o v e r n t h e d e s i g n b y p r o d u c i n g m a x i m u m i n t e r n a l f o r c e s a n d i n t e r s t o r y d r i f t s i n t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . 1 . 2 D + 1 . 0 E + f , L , ( 4 . 7 ) 1 6 5 0 9 D + L O E ( 4 8 I n E q u a t i o n s 4 . 7 a n d 4 . 8 , D , L , a n d E a r e t h e d e a d , l i v e , a n d e a r t h q u a k e l o a d s , a n d f , = 0 . 5 . F o r E q u a t i o n 4 . 7 , E = p Q ; + 0 . 2 S 0 5 D ( 4 . 9 a ) F o r E q u a t i o n 4 . 8 , E = p Q 5 — 0 . 2 S D S D ( 4 . 9 b ) I n t h e s e e q u a t i o n s , Q 1 5 1 5 t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e o b t a i n e d a s d e s c r i b e d i n S t e p 5 . p F i s t h e r e d u n d a n c y c o e f fi c i e n t = 1 . 2 5 f o r s t r u c t u r e s w i t h s p e c i a l m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( I B C 2 0 0 0 , S e c t i o n 1 6 1 7 . 2 . 2 ) . E q u a t i o n s 4 . 7 a n d 4 . 8 s i m p l i f y t o 4 . 1 0 a n d 4 . 1 1 , w h i c h a r e t h e g o v e r n i n g l o a d i n g c o m b i n a t i o n s f o r t h e s e i s m i c d e s i g n o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . i 1 . 4 D + 1 . 2 5 Q E + O . 5 L ( 4 . 1 0 ) 0 . 7 D + 1 . 2 5 Q ; ( 4 . 1 1 ) S e c o n d - o r d e r e l a s t i c a n a l y s e s a r e c o n d u c t e d f o r t h e s e g o v e r n i n g l o a d i n g c o m b i n a t i o n s t o d e t e r m i n e : ( a ) t h e m a x i m u m i n t e r n a l f o r c e s i n t h e s t r u c t u r a l m e m b e r s , a n d ( b ) t h e m a x i m u m i n t e r s t o r y d r i f t s . T h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s ( Q 5 ) u s e d t o d e t e r m i n e t h e m a x i m u m i n t e r n a l f o r c e s a r e c a l c u l a t e d a s s h o w n i n S t e p 5 w h i l e l i m i t i n g t h e c o m p u t e d f u n d a m e n t a l p e r i o d T , t o T m a x . T h i s l i m i t o n t h e c o m p u t e d p e r i o d T , i s u s u a l l y r e l e a s e d w h e n d e t e r m i n i n g Q 5 u s e d f o r e s t i m a t i n g t h e m a x i m u m i n t e r s t o r y d r i f t s . S t e p 7 , 8 - S t r e n g t h a n d S t i f f n e s s D e s i g n C h e c k s T h e m a x i m u m i n t e r n a l f o r c e s a n d i n t e r s t o r y d r i f t s f r o m S t e p 6 a r e r e q u i r e d t o p e r f o r m t h e f o l l o w i n g s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s d e s i g n c h e c k s . A l l t h e s t r u c t u r a l m e m b e r s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S , i . e . , t h e s t e e l b e a m s a n d t h e C F T b e a m - c o l u m n s a r e d e s i g n e d t o h a v e g r e a t e r f a c t o r e d r e s i s t a n c e ( s t r e n g t h ) t h a n t h e m a x i m u m i n t e r n a l f o r c e s d e t e r m i n e d f r o m t h e s e c o n d o r d e r a n a l y s e s i n S t e p - 6 . A d d i t i o n a l l y , t h e s t r o n g c o l u m n - w e a k b e a m d e s i g n p h i l o s o p h y i s i m p l e m e n t e d b y d e s i g n i n g t h e c o l u m n s t o b e s t r o n g e r t h a n t h e 1 6 6 b e a m s c o n n e c t e d t o t h e m , i . e . , t h e f a c t o r e d fl e x u r a l r e s i s t a n c e o f t h e b e a m - c o l u m n s a r e g r e a t e r t h a n t h e f a c t o r e d fl e x u r a l r e s i s t a n c e o f t h e b e a m s c o n n e c t e d t o t h e m . T h e s t r u c t u r a l m e m b e r s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e a l s o d e s i g n e d s o t h a t t h e m a x i m u m i n t e r s t o r y d r i f t d e t e r m i n e d f r o m t h e s e c o n d o r d e r a n a l y s e s i n S t e p 6 i s l e s s t h a n t h e i n t e r s t o r y d r i f t l i m i t s d e fi n e d b y I B C 2 0 0 0 ( T a b l e 1 6 1 7 . 3 ) . T h e s e i n t e r s t o r y d r i f t I l i m i t s ( 6 x ) a r e d e t e r m i n e d u s i n g E q u a t i o n 4 . 1 2 g i v e n b y I B C 2 0 0 0 ( S e c t i o n 1 6 1 7 . 4 . 6 ) . 5 x = C d ( S m / I E ( 4 . 1 2 ) I n E q u a t i o n 4 . 1 2 , C d i s t h e d i s p l a c e m e n t a m p l i fi c a t i o n f a c t o r g i v e n b y I B C ( 2 0 0 0 ) t o b e e q u a l t o 5 . 5 f o r s p e c i a l c o m p o s i t e M R F S . 6 “ i s t h e i n t e r s t o r y d r i f t f r o m t h e s e c o n d o r d e r e l a s t i c a n a l y s e s f o r t h e t w o s e i s m i c l o a d i n g c o m b i n a t i o n s ( E q . 4 . 1 0 , 4 . 1 1 ) . T h e i n t e r s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s u s u a l l y g o v e r n t h e s e i s m i c d e s i g n o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e s t e e l b e a m s i z e s h a v e t o b e i n c r e a s e d c o n s i d e r a b l y t o i n c r e a s e t h e l a t e r a l s t i f f n e s s o f t h e f r a m e a n d s a t i s f y t h e i n t e r s t o r y d r i f t l i m i t o f E q u a t i o n 4 . 1 2 . T h e C F T b e a m - c o l u m n s i z e s h a v e t o b e i n c r e a s e d c o r r e s p o n d i n g l y t o m a i n t a i n t h e s t r o n g c o l u m n — — w e a k b e a m d e s i g n p h i l o s o p h y . T h u s , t h e i n t e r s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s g o v e r n t h e o v e r a l l s e i s m i c d e s i g n o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . 4 . 1 . 2 S e i s m i c D e s i g n s o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S S e i s m i c s t r u c t u r e s a r e u s u a l l y d e s i g n e d t o a c h i e v e f u n d a m e n t a l p e r i o d s T , l e s s t h a n t h e u p p e r l i m i t T m a x . H o w e v e r , t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s b e c o m e s m o r e e f fi c i e n t w h e n t h e s t r u c t u r e s a r e d e s i g n e d w i t h s m a l l e r m e m b e r c r o s s - s e c t i o n s , r e s u l t i n g i n r e d u c e d l a t e r a l s t i f f n e s s a n d g r e a t e r f u n d a m e n t a l p e r i o d s . T h e e f f e c t s o f l a t e r a l s t i f f n e s s 1 6 7 ( o r fl e x i b i l i t y ) o n t h e s e i s m i c d e s i g n a n d b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y . T h r e e s e i s m i c d e s i g n s w e r e d e v e l o p e d a n d i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y f o r b o t h t h e 6 - s t o r y a n d 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d M R F S . T h e s e a r e a s f o l l o w s : 0 T h e fi r s t d e s i g n a c h i e v e d f u n d a m e n t a l p e r i o d 0 . 9 _ < _ T , g 1 . 0 a n d i s r e f e r r e d a s r i g i d . T h e c o m p u t e d p e r i o d T , w a s u s e d t o c a l c u l a t e t h e e a r t h q u a k e l a t e r a l f o r c e s Q ; f o r c o n d u c t i n g t h e s t r e n g t h a n d i n t e r s t o r y d r i f t c h e c k s . 0 T h e s e c o n d d e s i g n a c h i e v e d T , > T m a x . T h e c o m p u t e d p e r i o d w a s l i m i t e d t o T m a x w h e n c a l c u l a t i n g Q 5 f o r c o n d u c t i n g t h e s t r e n g t h c h e c k . T h i s l i m i t w a s r e l e a s e d a n d t h e c o m p u t e d p e r i o d T , w a s u s e d t o c a l c u l a t e Q ; f o r t h e i n t e r s t o r y d r i f t c h e c k . T h e r e s u l t i n g d e s i g n h a d T l / T m a x > 1 . 1 5 a n d i s r e f e r r e d a s h i g h l y fl e x i b l e . o T h e t h i r d d e s i g n a l s o a c h i e v e d T , > T m a x , b u t t h e c o m p u t e d p e r i o d T , w a s l i m i t e d t o T m a x w h e n c a l c u l a t i n g Q ; f o r t h e i n t e r s t o r y d r i f t c h e c k . T h e r e s u l t i n g d e s i g n h a d 1 . 0 < T , / T m a x S 1 . 1 5 a n d i s r e f e r r e d a s fl e x i b l e . T h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S w e r e d e s i g n e d t o b e r i g i d , i . e . , 0 . 9 S T , _ < _ 1 . 0 . H o w e v e r , o n l y t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F w a s i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y f o r r e a s o n s t h a t a r e e x p l a i n e d l a t e r . A l l o f t h e s e f r a m e s w e r e d e s i g n e d a c c o r d i n g t o t h e p r o c e d u r e p r e s e n t e d i n S e c t i o n 4 . 1 . 1 . T h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s f o r t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d h i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e s h o w n i n F i g u r e s 4 . 9 , 4 . 1 0 , a n d 4 . 1 1 , r e s p e c t i v e l y . T h e s t e e l b e a m s f o r t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e m a d e f r o m A 9 9 2 s t e e l ( 5 0 k s i y i e l d s t r e s s ) . T h e C F T b e a m - c o l u m n s w e r e m a d e f r o m h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s ( 8 0 k s i y i e l d s t r e s s s t e e l t u b e s fi l l e d w i t h 1 6 k s i c o m p r e s s i v e s t r e n g t h c o n c r e t e ) . C o m p a r i n g t h e d e s i g n s i n F i g u r e s 4 . 9 , 4 . 1 0 , a n d 4 . 1 1 , i t i s e v i d e n t t h a t t h e C F T c o l u m n s i z e s i n c r e a s e s i g n i fi c a n t l y 1 6 8 a s t h e d e s i g n c h a n g e s f r o m h i g h l y fl e x i b l e t o fl e x i b l e t o r i g i d . T h e r i g i d d e s i g n o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 2 . C o m p a r i n g F i g u r e 4 . 1 2 w i t h F i g u r e s 4 . 9 , 4 . 1 0 , a n d 4 . 1 1 i n d i c a t e s t h a t t h e C F T c o l u m n s i z e s f o r t h e p e r i m e t e r M R F a r e m u c h l a r g e r t h a n t h e C F T c o l u m n s f o r t h e d i s t r i b u t e d M R F S . T h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d h i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e s h o w n i n F i g u r e s 4 . 1 3 , 4 . 1 4 , a n d 4 . 1 5 , r e s p e c t i v e l y . T h e s e : 1 d e s i g n s a l s o u s e A 9 9 2 s t e e l b e a m s a n d h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s . A s e v i d e n t f r o m t h e s e fi g u r e s , t h e C F T s i z e r e d u c e s i g n i fi c a n t l y a s t h e d e s i g n c h a n g e s f r o m r i g i d , t o fl e x i b l e , t o h i g h l y fl e x i b l e . F i g u r e 4 . 1 6 s h o w s t h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n ( T l / T m , “ > 1 . 1 5 ) " ' 5 f o r t h e 1 2 - s t o r y p e r i m e t e r M R F . A s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 6 , t h e C F T c o l u m n s i z e s f o r t h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n o f t h e 1 2 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S a r e t o o l a r g e ( 7 8 i n . s q u a r e C F T s a t t h e b a s e ) a n d n o t p r a c t i c a l . T h e fl e x i b l e o r r i g i d d e s i g n s f o r t h e 1 2 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S w i l l r e q u i r e e v e n l a r g e r C F T c o l u m n s , m a k i n g t h e m i m p r a c t i c a l . H e n c e , t h e 1 2 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S w e r e n o t i n c l u d e d i n f u r t h e r s t u d i e s o f t h e s e i s m i c b e h a v i o r . A s m e n t i o n e d e a r l i e r , t h e s e i s m i c d e s i g n o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i s g o v e r n e d b y t h e i n t e r s t o r y d r i f t c h e c k . F o r e x a m p l e , F i g u r e s 4 . 1 7 a n d 4 . 1 8 p r e s e n t t h e r e s u l t s o f s t r e n g t h c h e c k s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F S , r e s p e c t i v e l y . F i g u r e 4 . 1 7 s h o w s t h e s t r e n g t h c h e c k f o r t h e l S t a n d 2 " d s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s . T h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T s i s c a l c u l a t e d u s i n g t h e m o d i fi e d - A U a p p r o a c h , w h i c h w a s d e v e l o p e d b y S a k i n o a n d N a k a h a r a ( 2 0 0 0 ) a n d f u r t h e r v a l i d a t e d b y V a r m a e t a l . ( 2 0 0 4 ) . T h e b a s i c l o a d c o m b i n a t i o n s c o n s i d e r e d a r e : l ) 1 . 4 D , 2 ) 0 . 9 D + 1 . 0 E , 3 ) 0 . 9 D + 1 . 6 W , 4 ) 1 . 2 D + 1 . 0 E + 0 . 5 L , 5 ) 1 . 2 D + 1 . 6 L + O . 5 L , , 6 ) 1 2 0 + 1 . 6 L , + 0 . 5 L , 7 ) 1 . 2 D + 1 . 6 L , + O . 8 W , 1 6 9 a n d 8 ) 1 . 2 D + 1 . 6 W + 0 . 5 L + 0 . 5 L , . A s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 7 , t h e f a c t o r e d l o a d e f f e c t s a r e m u c h l o w e r t h a n t h e P - M c a p a c i t y ( r e s i s t a n c e ) o f t h e C F T b e a m - c o l u m n s . S i m i l a r l y , F i g u r e 4 . 1 8 s h o w s t h e s t r e n g t h c h e c k f o r t h e W 3 6 x 1 3 5 g i r d e r s o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S . T h e b a s i c l o a d c o m b i n a t i o n s a r e t h e s a m e a s t h o s e c o n s i d e r e d i n F i g u r e 4 . 1 7 . A s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 8 , t h e f a c t o r e d l o a d e f f e c t s a r e m u c h l o w e r t h a n t h e m o m e n t c a p a c i t y ( M y = 1 8 2 9 k - f t ) o f t h e W 3 6 x 1 3 5 s t e e l b e a m s . S i m i l a r s t r e n g t h c h e c k s w e r e a c o n d u c t e d f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s o f a l l t h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . I n a l l c a s e s , t h e f a c t o r e d l o a d e f f e c t s a r e m u c h l o w e r t h a n t h e f a c t o r e d r e s i s t a n c e o f t h e i n d i v i d u a l m e m b e r s . T h i s i n d i c a t e s t h a t t h e i n t e r s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s u n d e r s e i s m i c l o a d s ( 5 J r < 1 . 5 % ) g o v e r n t h e d e s i g n o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S a n d t h e s i z e s o f t h e s t e e l b e a m s a n d C F T b e a m - c o l u m n s . 4 . 2 M o d e l f o r C F T B u i l d i n g s T h e m o d e l o f C F T M R F S u s e d t o a n a l y s i s t h e s e i s m i c b e h a v i o r s o f C F T M R F S a r e s h o w n i n F i g . 4 . 1 9 . A s s h o w n i n F i g . 4 . 1 9 , t h e h o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n s o f t h e s l a v e d n o d e s i n e a c h s t o r y a r e s l a v e d t o t h e m a s t e r n o d e i n t h e s a m e s t o r y . A d u m m y c o l u m n c o n n e c t e d t o t h e C F T M R F i s u s e d t o a c c o u n t f o r t h e s e c o n d o r d e r P - A e f f e c t s . T h e C F T c o l u m n s , s t e e l b e a m s a n d c o n n e c t i o n s a r e m o d e l e d a s s h o w n i n F i g . 3 . 9 7 . C F T C o l u m n s , S t e e l B e a m s a n d C o n n e c t i o n s T h e C F T c o l u m n s , s t e e l b e a m s a n d c o n n e c t i o n s i n t h e C F T M R F a r e m o d e l e d t h e s a m e a s t h o s e i n t h e D S T c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l y . A s s h o w n i n F i g u r e 3 . 9 7 , t h e c o l u m n s a r e d i v i d e d i n t o s e v e r a l e l e m e n t s t o a c c o u n t f o r t h e b e a m d e p t h . T h e b e a m s a r e d i v i d e d i n t o s e v e r a l e l e m e n t s t o a c c o u n t f o r t h e l e n g t h o f t h e s t e r m s o f D S T c o n n e c t i o n s . I n 1 7 0 m o d e l i n g D S T c o n n e c t i o n s , s l a v e d n o d e s a r e p l a c e d a t t h e t i p s o f t h e b o t t o m a n d t o p T e e s , r e s p e c t i v e l y , t o a c c o u n t f o r t h e b e a m d e p t h . D u m m y C o l u m n a n d P - A E fl e c t s T h e s e c o n d o r d e r P - A e f f e c t s o f C F T M R F S a r e m o d e l e d b y a d u m m y c o l u m n c o n n e c t e d t o t h e C F T M R F ( F i g . 4 . 1 9 ) . A s s h o w n i n F i g . 4 . 1 9 , t h e h o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n s o f t h e s l a v e d n o d e s i n e a c h s t o r y o f t h e d u m m y c o l u m n a r e s l a v e d t o t h e m a s t e r n o d e i n E t h e s a m e s t o r y o f C F T M R F S . T h e d u m m y c o l u m n c a r r i e s t h e s u m o f t h e g r a v i t y l o a d s c a r r i e d b y t h e c o l u m n s i n t h e s a m e s t o r y o f t h e C F T M R F . I n e l a s t i c t r u s s b a r e l e m e n t s a r e u s e d t o m o d e l t h e d u m m y c o l u m n . G r a v i t y L o a d s T h e g r a v i t y l o a d s a p p l i e d t o t h e C F T M R F a n d t h e d u m m y c o l u m n a r e : ( l ) t h e d e a d l o a d s o f fl o o r l i s t e d i n T a b l e 4 . 2 ; ( 2 ) 2 5 % o f t h e l i v e l o a d s r e q u i r e d b y I B C 2 0 0 0 l i s t e d i n T a b l e 4 . 2 , a l l t h e l i v e l o a d s c a n b e r e d u c e d a s p e r m i t t e d b y I B C 2 0 0 0 . A l l t h e g r a v i t y l o a d s a r e u n f a c t o r e d . B u i l d i n g M a s s F o r t h e p e r i m e t e r m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , m a s s e s c o r r e s p o n d i n g t o h a l f o f t h e e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t s ( d e a d l o a d s p l u s p a r t i t i o n l o a d s l i s t e d i n T a b l e 4 . 2 p e r I B C 2 0 0 0 ) o f t h e b u i l d i n g s a r e l u m p e d a t t h e n o d e s o f t h e p e r i m e t e r f r a m e s . F o r d i s t r i b u t e d m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , m a s s e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t s o f t h e b u i l d i n g s t r i b u t a r y t o t h e d i s t r i b u t e d m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s a r e l u m p e d a t t h e n o d e s o f t h e d i s t r i b u t e d m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . 1 7 1 V i s c o u s D a m p i n g I n D R A I N 2 D X , t h e v i s c o u s d a m p i n g i s p r o p o r t i o n a l t o t h e n o d a l m a s s e s a n d e l e m e n t s t i f f n e s s a s s h o w n i n E q u a t i o n 4 . 9 . [ C ] i s t h e v i s c o u s d a m p i n g m a t r i x , [ M ] i s t h e l u m p e d m a s s m a t r i x , [ K ] i s t h e e l e m e n t s t i f f n e s s m a t r i x , a a n d , 6 a n d a r e t h e m a s s a n d s t i f f n e s s m a t r i x d a m p i n g f a c t o r s , r e s p e c t i v e l y . U s i n g t h e o r t h o g o n a l i t y c o n d i t i o n b e t w e e n t w o m o d e s o f v i b r a t i o n ( t h e 1 S t a n d 2 n d m o d e s ) , a a n d , 6 c a n b e d e t e r m i n e d u s i n g E q u a t i o n B ( 4 . 1 0 ) . I n t h i s e q u a t i o n 5 , a n d 5 2 a r e t h e c r i t i c a l d a m p i n g r a t i o s f o r t h e l S t a n d 2 " d m o d e s , S t 2 1 1 d a n d a ) , a n d a ) ; a r e t h e f r e q u e n c y f o r t h e l a n d m o d e s . A s s u m e b o t h m o d e s h a v e t h e s a m e d a m p i n g r a t i o 5 : 0 . 0 5 , w h i c h i s r e a s o n a b l e b a s e d o n e x p e r i m e n t a l d a t a . N o t e t h a t i n c u r r e n t v e r s i o n o f D R A I N 2 D X , t h e d a m p e r s t i f f n e s s m a t r i x o f t h e e l e m e n t [ K ] i s s e t e q u a l t o t h e i n i t i a l e l e m e n t s t i f f n e s s . [ c ] = a [ M ] + , B [ K ] ( 4 . 9 ) a = 2 0 " ” [ ‘ 0 ‘ _ G ’ Z H Q } 4 . 1 0 { r } 0 . 2 — m g - 1 / w 1 V a » . : 2 ‘ ) m t g — 2 9 3 3 3 ; fl = § 2 ( 4 . 1 1 ) w w w z 6 0 1 + w 2 4 . 3 N o n l i n e a r S t a t i c P u s h o v e r A n a l y s e s T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e i n v e s t i g a t e d b y c o n d u c t i n g : ( a ) n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s , a n d ( b ) n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h e d e s i g n e d 6 - s t o r y a n d l 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e s e n o n l i n e a r i n e l a s t i c a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d u s i n g D R A I N - 2 D X ( P r a k a s h e t a 1 . 1 9 9 3 ) a n d t h e m o d e l s s u m m a r i z e d i n S e c t i o n 4 . 2 . T h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d u s i n g 1 7 2 t w o p r o c e d u r e s f o r r e a s o n s e x p l a i n e d l a t e r . T h e s e i n c l u d e : ( 1 ) t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r p r o c e d u r e s o f F E M A 3 5 6 ( A S C E 2 0 0 0 ) , a n d ( 2 ) t h e a d a p t i v e s p e c t r a - b a s e d n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r p r o c e d u r e s o f G u p t a e t a l . ( 2 0 0 0 ) . T h e n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d f o r t h e s c a l e d S A C e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s f o r L o s A n g e l e s d e v e l o p e d b y S o m e r v i l l e e t a l . ( 1 9 9 7 ) . T h e r e s u l t s o f t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s a r e p r e s e n t e d i n t h i s S e c t i o n , a n d t h e r e s u l t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s a r e p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . 0 . 4 . 3 . 1 F E M A 3 5 6 N S P P r o c e d u r e s T h e l a t e r a l f o r c e p a t t e r n s u s e d t o c o n d u c t t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s a r e b a s e d o n t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r t h e 1 S t f u n d a m e n t a l m o d e o f t h e s t r u c t u r e . I f t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r t h e 1 S t m o d e i s g r e a t e r t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s t h e n f o u r l a t e r a l l o a d p a t t e r n s c a n b e u s e d t o c o n d u c t t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s . T h e s e i n c l u d e : ( 1 ) a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n a l t o t h e 1 S t m o d e s h a p e i n t h e l a t e r a l d i r e c t i o n , ( 2 ) a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s c a l c u l a t e d f o r d e s i g n Q 5 , ( 3 ) a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n a l t o t h e s t o r y s h e a r d i s t r i b u t i o n c a l c u l a t e d b y m o d a l a n a l y s i s , a n d ( 4 ) a u n i f o r m d i s t r i b u t i o n c o n s i s t i n g o f l a t e r a l f o r c e s p r o p o r t i o n a l t o t h e t o t a l m a s s a t e a c h l e v e l . T h e s e l a t e r a l l o a d p a t t e r n s a r e s h o w n g r a p h i c a l l y i n F i g u r e s 4 . 2 0 ( a - d ) , w h e r e t h e y a r e i d e n t i fi e d a s l S t m o d e s h a p e , e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e , m o d a l a n a l y s i s , a n d u n i f o r m d i s t r i b u t i o n , r e s p e c t i v e l y . I f t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r t h e fi r s t m o d e i s l e s s t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s t h e n o n l y t w o l a t e r a l l o a d p a t t e r n s c a n b e u s e d t o c o n d u c t t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s . T h e s e a r e : ( 1 ) t h e v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n a l t o t h e s t o r y s h e a r d i s t r i b u t i o n c a l c u l a t e d b y m o d a l 1 7 3 a n a l y s i s , a n d ( 2 ) t h e u n i f o r m d i s t r i b u t i o n c o n s i s t i n g o f l a t e r a l f o r c e s p r o p o r t i o n a l t o t h e t o t a l m a s s a t e a c h l e v e l s h o w n g r a p h i c a l l y i n F i g u r e s 4 . 2 0 ( c ) a n d ( d ) , r e s p e c t i v e l y . T h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r t h e l S t f u n d a m e n t a l m o d e o f t h e 6 - s t o r y a n d 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e g r e a t e r t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s . T h e r e f o r e , a l l f o u r l a t e r a l l o a d p a t t e r n s w e r e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e i r s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r . F i g u r e s 4 . 2 1 a n d 4 . 2 2 p r e s e n t t h e r e s u l t s o f n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s u s i n g a l l f o u r l a t e r a l l o a d p a t t e r n s f o r t h e fl e x i b l e d e s i g n s ( 1 . 0 < T , / T m a z < 1 . 1 5 ) o f t h e 6 - s t o r y ( s e e F i g . 4 . 1 0 ) a n d 1 2 - s t o r y ( s e e F i g . 4 . 1 4 ) d i s t r i b u t e d C F T M R F S , r e s p e c t i v e l y . T h e s e F i g u r e s a l s o i n c l u d e t h e n o r m a l i z e d d e s i g n s e i s m i c b a s e s h e a r ( V / W ) f o r c o m p a r i s o n . F i g u r e s 4 . 2 1 a n d 4 . 2 2 i n d i c a t e t h a t t h e l a t e r a l l o a d p a t t e r n p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s f o r d e s i g n Q 5 r e s u l t s i n t h e l o w e s t n o r m a l i z e d b a s e s h e a r — r o o f d r i f t a n g l e r e s p o n s e f o r t h e d i s t r i b u t e d C F T M R F S . H e n c e , f u r t h e r s t u d i e s o f d i s t r i b u t e d C F T M R F S f o c u s e d o n s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s u s i n g l a t e r a l l o a d p a t t e r n s p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s f o r d e s i g n . T h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r t h e 1 S t f u n d a m e n t a l m o d e o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F i s e q u a l t o 6 1 % o f t h e t o t a l m a s s ( w h i c h i s l e s s t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s ) . T h e r e f o r e , t w o l a t e r a l l o a d p a t t e r n s ( m o d a l a n a l y s i s a n d u n i f o r m d i s t r i b u t i o n i n F i g . 4 . 2 0 ) w e r e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e i r s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r . F i g u r e 4 . 2 3 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s f o r t h e r i g i d d e s i g n ( 0 . 9 < T 1 / T m a z < 1 . 0 ) o f t h e 6 - s t o r y ( s e e F i g . 4 . 9 ) p e r i m e t e r C F T M R F . T h i s F i g u r e i n d i c a t e s t h a t t h e l a t e r a l l o a d p a t t e r n p r o p o r t i o n a l t o t h e s t o r y s h e a r d i s t r i b u t i o n c a l c u l a t e d b y m o d a l a n a l y s i s r e s u l t s i n t h e l o w e s t n o r m a l i z e d b a s e s h e a r — r o o f d r i f t a n g l e r e s p o n s e f o r t h e p e r i m e t e r C F T M R F . H e n c e , f u r t h e r s t u d i e s o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F f o c u s e d o n s t a t i c p u s h o v e r 1 7 4 a n a l y s e s u s i n g t h i s l a t e r a l l o a d p a t t e r n . T h e r e s u l t s f r o m t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e 6 - s t o r y C F T M R F S a r e s u m m a r i z e d a n d c o m p a r e d i n F i g u r e 4 . 2 4 . T h i s fi g u r e i n c l u d e s : 0 T h e r e s u l t s o f n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . T h e s e a n a l y s e s a r e c o n d u c t e d u s i n g t h e l a t e r a l l o a d p a t t e r n p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s f o r d e s i g n . a o T h e r e s u l t s o f t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e r i g i d d e s i g n s o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F . T h i s a n a l y s i s w a s c o n d u c t e d u s i n g t h e l a t e r a l l o a d p a t t e r n p r o p o r t i o n a l t o t h e s t o r y - s h e a r d i s t r i b u t i o n f r o m m o d a l a n a l y s i s . 0 T h e n o r m a l i z e d s e i s m i c d e s i g n s h e a r ( V / W ) f o r t h e 6 - s t o r y C F T M R F S . I t i s e v i d e n t f r o m F i g u r e 4 . 2 4 t h a t a l l t h e d e s i g n s r e s u l t i n s i g n i fi c a n t o v e r s t r e n g t h a s c o m p a r e d t o t h e d e s i g n b a s e s h e a r ( V / W ) . T h e r i g i d d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F h a s t h e h i g h e s t n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e s p o n s e . A s t h e d e s i g n c h a n g e s f r o m r i g i d t o fl e x i b l e t o h i g h l y fl e x i b l e : ( a ) t h e p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r d e c r e a s e s , a n d ( b ) t h e p o s t - p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e s p o n s e b e c o m e i n c r e a s i n g l y n e g a t i v e . T h e r i g i d d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F h a s a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r c a p a c i t y a s t h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n f o r t h e d i s t r i b u t e d M R F , b u t i t h a s m o r e d u c t i l e p o s t - p e a k b e h a v i o r . T h e r e s u l t s f r o m t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e s u m m a r i z e d a n d c o m p a r e d i n F i g u r e 4 . 2 5 . T h i s fi g u r e i n c l u d e s t h e r e s u l t s o f n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e l 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . T h e s e a n a l y s e s a r e c o n d u c t e d u s i n g t h e l a t e r a l l o a d p a t t e r n p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s f o r d e s i g n . T h e fi g u r e a l s o i n c l u d e s 1 7 5 t h e n o r m a l i z e d s e i s m i c d e s i g n s h e a r ( V / W ) f o r t h e 6 - s t o r y C F T M R F S . A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , t h e 1 2 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F w a s n o t a n a l y z e d d u e t o t h e i m p r a c t i c a l C F T c o l u m n s i z e s i t r e q u i r e d t o m e e t t h e i n t e r s t o r y d r i f t r e q u i r e m e n t s . I t i s e v i d e n t f r o m F i g u r e 4 . 2 5 t h a t a l l d e s i g n s r e s u l t i n s i g n i fi c a n t o v e r s t r e n g t h a s c o m p a r e d t o t h e d e s i g n b a s e s h e a r ( V / W ) . T h e r i g i d d e s i g n h a s t h e h i g h e s t n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e s p o n s e . A s t h e d e s i g n c h a n g e s f r o m r i g i d t o fl e x i b l e t o h i g h l y fl e x i b l e , t h e p o s t - p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e s p o n s e b e c o m e s i n c r e a s i n g l y n e g a t i v e ( n o n - d u c t i l e ) . T h e p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r s ( V / W ) a r e c o m p a r a b l e f o r t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n . 4 . 3 . 1 . ] E f f e c t s o f l o c a l d e g r a d a t i o n o n o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r A m a j o r i s s u e w i t h h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i s t h e l o c a l d e g r a d a t i o n o f m e m b e r s ( s t e e l b e a m s , C F T b e a m - c o l u m n s , a n d b e a m - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n s ) a n d i t s p o t e n t i a l i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e f r a m e . T h e C F T b e a m - c o l u m n s u n d e r g o p o s t - p e a k d e g r a d a t i o n a f t e r a c h i e v i n g p e a k s t r e n g t h d u e t o t h e : ( a ) d e g r a d a t i o n o f t h e h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n c o m p r e s s i o n , a n d ( b ) l o c a l b u c k l i n g o f t h e h i g h s t r e n g t h s t e e l t u b e w a l l s i n c o m p r e s s i o n . T h e s t e e l b e a m s u n d e r g o p o s t - p e a k d e g r a d a t i o n a f t e r r e a c h i n g M p d u e t o t h e l o c a l b u c k l i n g o f t h e fl a n g e s a n d w e b s . T h e e f f e c t s o f t h e s e l o c a l d e g r a d a t i o n s o n t h e o v e r a l l f r a m e b e h a v i o r w a s e v a l u a t e d b y c o n d u c t i n g t h e f o l l o w i n g s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s a n d c o m p a r i n g t h e r e s u l t s : ( 1 ) A n a l y s i s w i t h n o l o c a l d e g r a d a t i o n i n t h e s t e e l b e a m o r C F T b e a m - c o l u m n . T h e s t e e l b e a m a n d C F T b e a m - c o l u m n s fi b e r e l e m e n t s w e r e s p e c i fi e d w i t h n o n - d e g r a d i n g c o n c r e t e a n d s t e e l fi b e r a — c r e l a t i o n s h i p s . 1 7 6 d ( 2 ) A n a l y s i s w i t h p o s t - p e a k d e g r a d a t i o n o f t h e c o n c r e t e o f t h e C F T b e a m - c o l u m n o n l y . T h e s t e e l b e a m a n d C F T b e a m - c o l u m n fi b e r e l e m e n t s w e r e s p e c i fi e d w i t h n o n - d e g r a d i n g s t e e l fi b e r 0 — 8 , a n d p o s t - p e a k d e g r a d i n g c o n c r e t e fi b e r a — g r e l a t i o n s h i p s . ( 3 ) A n a l y s i s w i t h p o s t - p e a k d e g r a d a t i o n o f t h e c o n c r e t e i n t h e C F T b e a m - c o l u m n a n d l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m fl a n g e s a n d w e b s o n l y . T h e s t e e l b e a m fi b e r e l e m e n t w a s s p e c i fi e d w i t h d e g r a d i n g s t e e l fi b e r 0 — 8 , a n d t h e C F T b e a m - c o l u m n fi b e r e l e m e n t w a s s p e c i fi e d w i t h p o s t - p e a k d e g r a d i n g c o n c r e t e fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p s . ( 4 ) A n a l y s i s w i t h p o s t - p e a k d e g r a d a t i o n o f t h e c o n c r e t e a n d l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T s t e e l t u b e w a l l s o n l y . T h e s t e e l b e a m fi b e r e l e m e n t i s s p e c i fi e d w i t h n o n - d e g r a d i n g s t e e l fi b e r 0 — 6 , a n d t h e C F T fi b e r e l e m e n t i s s p e c i fi e d w i t h p o s t - p e a k d e g r a d i n g c o n c r e t e a n d s t e e l fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p s . ( 5 ) A n a l y s i s w i t h p o s t - p e a k d e g r a d a t i o n o f t h e c o n c r e t e a n d l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T s t e e l t u b e w a l l , a n d l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s fl a n g e s a n d w e b s . T h e s t e e l b e a m fi b e r e l e m e n t i s s p e c i fi e d w i t h d e g r a d i n g s t e e l fi b e r 0 — 8 , a n d t h e C F T fi b e r e l e m e n t i s s p e c i fi e d w i t h d e g r a d i n g c o n c r e t e a n d s t e e l fi b e r s a — e r e l a t i o n s h i p s . T h e s e a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d f o r t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e 6 - s t o r y a n d l 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e r e s u l t s w e r e c o m p a r e d t o e v a l u a t e t h e e f f e c t s a n d r e l a t i v e i n fl u e n c e o f t h e l o c a l d e g r a d a t i o n s . 6 - S t ‘ m y C F T M R F S T h e r e s u l t s o f t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s ( 1 - 5 a b o v e ) f o r t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e s 4 . 2 6 , 4 . 2 7 , a n d 4 . 2 8 , r e s p e c t i v e l y . T h e a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d a c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s u s i n g l a t e r a l l o a d d i s t r i b u t i o n s p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e Q 5 1 7 7 f o r d e s i g n . T h e r e s u l t s f r o m t h e s e a n a l y s e s a r e a s f o l l o w s : 0 F i g u r e 4 . 2 6 i n d i c a t e s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n d o e s n o t h a v e a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e r i g i d d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s c o m b i n e d w i t h l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T b e a m - c o l u m n s h a s t h e m o s t i n fl u e n c e o n t h e p o s t - p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e , a n d r e s u l t s i n s l i g h t l y n e g a t i v e V / W — A / h r e s p o n s e . 0 F i g u r e 4 . 2 7 s h o w s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n h a s m o d e r a t e i n fl u e n c e o n t h e t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e fl e x i b l e d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s c o m b i n e d w i t h C F T b e a m - c o l u m n s h a s t h e m o s t i n fl u e n c e o n t h e p o s t - p e a k n o r m a l i z e d V / W — A / h r e s p o n s e . 0 F i g u r e 4 . 2 8 s h o w s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n h a s a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T s t e e l t u b e s h a s t h e m o s t s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r ( V / W ) c a p a c i t y a n d t h e p o s t - p e a k V / W — . 4 4 1 r e s p o n s e . T h e r e s u l t s o f t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s f o r t h e r i g i d d e s i g n o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F a r e s h o w n i n F i g u r e 4 . 2 9 . T h i s F i g u r e i n d i c a t e s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n d o e s n o t h a v e a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s c o m b i n e d w i t h l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T b e a m - c o l u m n s r e d u c e s t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r c a p a c i t y ( V / W ) a n d t h e p o s t - p e a k V / W — 2 % r e s p o n s e v e r y s l i g h t l y . 1 2 - S t o r y C F T M R F S T h e r e s u l t s o f t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s f o r t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e s 4 . 3 0 , 4 . 3 1 , a n d 1 7 8 4 . 3 2 , r e s p e c t i v e l y . T h e a n a l y s e s w e r e a l s o c o n d u c t e d u s i n g l a t e r a l l o a d d i s t r i b u t i o n s p r o p o r t i o n a l t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e Q ; f o r d e s i g n . T h e r e s u l t s a r e a s f o l l o w s : 0 F i g u r e 4 . 3 0 i n d i c a t e s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n h a s a m o d e r a t e i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e r i g i d d e s i g n f o r t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s h a s t h e m o s t s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l f r a m e b e h a v i o r . I t r e d u c e s t h e p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r ( V / W ) s l i g h t l y a n d r e s u l t s A L i n a n e g a t i v e p o s t - p e a k V / W — A / h r e s p o n s e . 0 F i g u r e 4 . 3 1 i n d i c a t e s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n h a s a s i m i l a r ( m o d e r a t e ) i n fl u e n c e o n t h e ‘ o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e fl e x i b l e d e s i g n f o r t h e 1 2 — s t o r y d i s t r i b u t e d J C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s a g a i n h a s t h e m o s t s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l f r a m e b e h a v i o r . I t r e d u c e s t h e p e a k n o r m a l i z e d b a s e s h e a r ( V / W ) s l i g h t l y a n d r e s u l t s i n a n e g a t i v e p o s t - p e a k V / W — A / h r e s p o n s e . 0 F i g u r e 4 . 3 2 i n d i c a t e s t h a t l o c a l d e g r a d a t i o n h a s a s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n f o r t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . L o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s h a s t h e m o s t s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e a n d r e s u l t s i n a s i g n i fi c a n t l y n e g a t i v e p o s t - p e a k V / W — A / h r e s p o n s e . F i g u r e s 4 . 3 0 , 4 . 3 1 , a n d 4 . 3 2 i n d i c a t e t h a t f o r t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l b e a m s h a s t h e m o s t s i g n i fi c a n t i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s t a t i c p u s h o v e r b e h a v i o r a s c o m p a r e d t o t h e o t h e r s o u r c e s o f l o c a l d e g r a d a t i o n ( c o n c r e t e d e g r a d a t i o n o r C F T l o c a l b u c k l i n g ) . T h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n h a s t h e m o s t n e g a t i v e p o s t - p e a k V , / W — — 2 1 0 : r e s p o n s e . 1 7 9 4 . 3 . 1 . 2 E a r t h q u a k e R e s i s t a n t D e s i g n C o e f fi c i e n t s a n d F a c t o r s T h e r e s u l t s f r o m t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s w e r e u s e d t o c a l c u l a t e t h e e a r t h q u a k e r e s i s t a n t d e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s f o r t h e 6 - a n d 1 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e s e i n c l u d e : ( a ) t h e o v e r s t r e n g t h f a c t o r . 0 0 , ( b ) t h e d i s p l a c e m e n t a m p l i fi c a t i o n f a c t o r C d , a n d ( c ) t h e d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o , u . T h e s e i s m i c d e s i g n s o f t h e 6 - a n d l 2 - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S a r e e v a l u a t e d b y c o m p a r i n g t h e c a l c u l a t e d c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s w i t h t h e v a l u e s r e c o m m e n d e d b y I B C ( 2 0 0 0 ) f o r s p e c i a l c o m p o s i t e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t ( V , - A ) r e s p o n s e s f r o m t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s a r e i d e a l i z e d a s s h o w n i n F i g u r e 4 . 3 3 a n d 4 . 3 4 . F i g u r e s 4 . 3 3 a n d 4 . 3 4 s h o w t h e b i l i n e a r i d e a l i z a t i o n s o f t h e V , - A r e s p o n s e s w i t h p o s i t i v e a n d n e g a t i v e p o s t - p e a k s t i f f n e s s , r e s p e c t i v e l y . T h e s e i d e a l i z a t i o n s a r e d e v e l o p e d u s i n g a n i t e r a t i v e g r a p h i c a l p r o c e d u r e t h a t a p p r o x i m a t e l y b a l a n c e s t h e a r e a a b o v e a n d b e l o w t h e c u r v e . I n F i g u r e s 4 . 3 3 a n d 4 . 3 4 : V , i s t h e d e s i g n b a s e s h e a r , a n d A , i s t h e r o o f d i s p l a c e m e n t c o r r e s p o n d i n g t o V 5 , — V y i s t h e b a s e s h e a r c o r r e s p o n d i n g t o t h e i d e a l i z e d y i e l d s t r e n g t h o f t h e s t r u c t u r e , - K , - i s t h e i n i t i a l s t i f f n e s s o f t h e b u i l d i n g , — K , i s t h e s e c a n t s t i f f n e s s c o r r e s p o n d i n g t o 0 . 6 V ) , — A y i s t h e y i e l d d i s p l a c e m e n t c a l c u l a t e d a s V / K e , — A d i s t h e r o o f d i s p l a c e m e n t w h e n t h e a l l o w a b l e i n t e r s t o r y d r i f t 1 . 5 % i s a c h i e v e d , — - V 4 i s t h e s t r u c t u r e b a s e s h e a r c o r r e s p o n d i n g t o A d , — - A , i s t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t f o r t h e a n a l y s i s c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 , — V , i s t h e b a s e s h e a r c o r r e s p o n d i n g t o 2 1 , , a n d — — a K e i s t h e i d e a l i z e d p o s t - y i e l d s t i f f n e s s c a l c u l a t e d a s ( V , - V y ) / ( A , — A y ) 1 8 0 T h e i d e a l i z e d V S - A r e s p o n s e s a r e u s e d t o c a l c u l a t e t h e c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s a s f o l l o w s : 0 T h e d e fl e c t i o n a m p l i fi c a t i o n f a c t o r C d i s c a l c u l a t e d a s t h e r a t i o o f t h e r o o f d i s p l a c e m e n t ( A d ) a t t h e o n s e t o f a l l o w a b l e i n t e r - s t o r y d r i f t ( 1 . 5 % ) t o t h e r o o f d i s p l a c e m e n t ( A 5 ) a t t h e d e s i g n b a s e s h e a r . o T h e s y s t e m o v e r - s t r e n g t h f a c t o r { 2 0 i s c a l c u l a t e d a s t h e r a t i o o f t h e b a s e s h e a r ( V d ) a t t h e o n s e t o f a l l o w a b l e i n t e r - s t o r y d r i f t t o t h e d e s i g n b a s e s h e a r ( V 3 ) . 0 T h e d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o p i s c a l c u l a t e d a s t h e r a t i o o f t a r g e t d i s p l a c e m e n t ( 2 1 , ) t o t h e y i e l d d i s p l a c e m e n t ( 2 1 ) , ) . T a b l e 4 . 7 p r o v i d e s t h e c a l c u l a t e d v a l u e s o f t h e d i s p l a c e m e n t a m p l i fi c a t i o n f a c t o r s ( C d ) , s y s t e m o v e r - s t r e n g t h f a c t o r s ( . 0 0 ) , a n d d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( [ 1 ) f o r t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s o f t h e 6 — s t o r y a n d 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . T h e I B C ( 2 0 0 0 ) s p e c i fi e s m i n i m u m r e q u i r e m e n t s o f { 2 0 _ > , 3 a n d C d 2 5 . 5 f o r s p e c i a l c o m p o s i t e m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s . T h e v a l u e s i n T a b l e 4 . 7 i n d i c a t e t h a t : l ) T h e r i g i d a n d fl e x i b l e d e s i g n s f o r t h e 6 - s t o r y C F T M R F s a t i s f y t h e I B C ( 2 0 0 0 ) r e q u i r e m e n t s a n d h a v e s i g n i fi c a n t d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y ( p > 4 ) . 2 ) T h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F d o e s n o t s a t i s f y t h e C , r e q u i r e m e n t a n d h a s p o o r d u c t i l i t y ( , u = 2 . 4 4 ) . 3 ) T h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s f o r t h e l 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s a t i s f y t h e I B C r e q u i r e m e n t s . 4 ) T h e r i g i d a n d fl e x i b l e d e s i g n s f o r t h e l 2 - s t o r y C F T M R F h a v e e x c e l l e n t d u c t i l i t y ( , u > 5 ) , w h i l e t h e h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n h a s m u c h l o w e r d u c t i l i t y ( , u = 2 . 7 8 ) . 1 8 1 5 ) T h e r i g i d a n d fl e x i b l e d e s i g n s f o r t h e 6 - s t o r y C F T M R F h a v e s i g n i fi c a n t o v e r - s t r e n g t h f a c t o r ( . 0 0 : 6 2 f o r fl e x i b l e , a n d [ 2 , ; = 7 . 4 1 f o r r i g i d d e s i g n ) , w h i c h i n d i c a t e s s o m e o v e r - d e s i g n . 6 ) T h e o v e r - s t r e n g t h f a c t o r s f o r t h e r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e s i g n s f o r t h e 1 2 - s t o r y C F T M R F v a r y f r o m 5 . 8 8 — 5 . 3 8 , a n d t h u s a r e c o m p a r a b l e . 4 . 3 . 2 A d a p t i v e P u s h o v e r P r o c e d u r e s T h e F E M A 3 5 6 s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s i n v o l v e t h e u s e o f i n v a r i a n t l a t e r a l l o a d p a t t e r n s , i . e . , t h e l a t e r a l l o a d p a t t e r n s u s e d t o c o n d u c t t h e p u s h o v e r a n a l y s e s d o n o t c h a n g e a s t h e s t r u c t u r e u n d e r g o e s i n e l a s t i c i t y a n d y i e l d i n g . T h e s e i n v a r i a n t f o r c e d i s t r i b u t i o n s c a n n o t a d e q u a t e l y a c c o u n t f o r : ( a ) t h e c o n t r i b u t i o n s o f t h e h i g h e r m o d e s t o d y n a m i c r e s p o n s e , a n d ( b ) t h e r e d i s t r i b u t i o n o f i n e r t i a f o r c e s d u e t o s t r u c t u r a l y i e l d i n g ( K r a w i n k l e r e t a l . 1 9 9 8 ) . H e n c e t h e a d a p t i v e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s p r o c e d u r e s r e c o m m e n d e d b y G u p t a e t a l . ( 2 0 0 0 ) w e r e u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e b e h a v i o r o f t h e d e s i g n e d h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w i t h r e l e v a n t h i g h e r m o d e e f f e c t s . T h e a d a p t i v e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d f o r t h e d e s i g n s o f t h e 6 - s t o r y a n d 1 2 — s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r t h e l S t m o d e < 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s . T h e s e i n c l u d e d : ( a ) T h e r i g i d d e s i g n f o r t h e 6 - s t o r y p e r i m e t e r M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 5 ! — 4 t h m o d e s e q u a l t o 6 1 % , 1 9 . 6 % , 9 . 5 % , a n d 3 . 6 % o f t h e t o t a l m a s s , r e s p e c t i v e l y . ( b ) T h e fl e x i b l e d e s i g n o f t h e 6 - s t o r y d i s t r i b u t e d M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 g t — 4 t h m o d e s e q u a l t o 8 1 . 5 % , 1 0 . 9 % , 4 . 5 % , a n d 1 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . 1 8 2 ( c ) T h e fl e x i b l e d e s i g n o f t h e 1 2 - s t o r y d i s t r i b u t e d M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t - 4 ” 1 m o d e s e q u a l t o 7 5 . 3 % , 1 2 . 7 % , 5 . 1 % , a n d 2 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . T h e a d a p t i v e s t a t i c p u s h o v e r p r o c e d u r e u s e d f o r t h i s s t u d y i s s i m i l a r t o t h e m o d a l c o m b i n a t i o n p r o c e d u r e o f F E M A 3 5 6 , e x c e p t t h a t t h e m o d a l r e s p o n s e s a r e b a s e d o n t h e c u r r e n t s t i f f n e s s s t a t e o f t h e s t r u c t u r e ( G u p t a e t a l . 2 0 0 0 ) . I t c o n s i s t s o f f o l l o w i n g s t e p s : S t e p 1 ) C o m p u t e t h e d a m p e d e l a s t i c r e s p o n s e s p e c t r u m f o r t h e s i t e - s p e c i fi c g r o u n d m o t i o n t o b e u s e d f o r e v a l u a t i o n . T h i s i s u s e d t o o b t a i n m o d a l s p e c t r a l a c c e l e r a t i o n s a t v a r i o u s s t e p s . S t e p 2 ) P e r f o r m a n e i g e n v a l u e a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r a l m o d e l a t t h e c u r r e n t s t i f f n e s s s t a t e o f t h e s t r u c t u r e ( f o r t h e fi r s t s t e p t h i s w i l l b e t h e i n i t i a l s t i f f n e s s ) . D e t e r m i n e t h e m o d a l p a r t i c i p a t i o n f a c t o r s u s i n g t h e s t o r y m a s s e s a n d t h e e i g e n v a l u e s . S t e p 3 ) C o m p u t e t h e s t o r y s h e a r d i s t r i b u t i o n b y c o m b i n i n g m o d a l r e s p o n s e s o f t h e s t r u c t u r e a t t h e c u r r e n t s t i f f n e s s s t a t e , i n c l u d i n g s u f fi c i e n t m o d e s t o c a p t u r e a t l e a s t 9 0 % o f t h e t o t a l b u i l d i n g m a s s . S t e p 4 ) P e r f o r m a s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e u s i n g t h e s t o r y f o r c e s c o m p u t e d i n t h e p r e v i o u s s t e p . A t t h e e n d o f e v e r y s t e p , c o m p a r e t h e m e m b e r f o r c e s w i t h t h e i r y i e l d v a l u e s . I f a n y m e m b e r h a s y i e l d e d , r e - c o m p u t e t h e m e m b e r a n d g l o b a l s t i f f n e s s m a t r i c e s a n d r e t u r n t o S t e p 2 . S t e p 5 ) R e p e a t t h e p r o c e s s u n t i l t h e g l o b a l d r i f t e x c e e d s t h e s p e c i fi e d o r t a r g e t l i m i t . a T h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s f o r t h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e s h o w n i n F i g . 4 . 3 5 . T h e 3 - m o d e a n d 4 - m o d e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s a r e v e r y c l o s e t o t h e “ m o d a l a n a l y s i s " r e s u l t o f F E M A 3 5 6 1 8 3 p r o c e d u r e s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r 1 S t m o d e i s l a r g e r t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s . 0 T h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s f o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e s h o w n i n F i g . 4 . 3 6 . T h e 3 - m o d e a n d 4 - m o d e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o b v i o u s l y p r e d i c t s m a l l d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y t h a n t h e F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s f o r 1 S t m o d e i s j u s t s l i g h t l y l a r g e r t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s . 0 A d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s e s a r e p e r f o r m e d f o r t h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , a s w e l l a s t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S . T h e b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e s a r e i d e a l i z e d i n a c c o r d a n c e w i t h F E M A 3 5 6 t o c a l c u l a t e t h e d e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s f o r C F T M R F s . T h e n o n l i n e a r f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p i s r e p l a c e d w i t h a n i d e a l i z e d b i - l i n e a r c u r v e ( F i g s . 4 . 3 7 a n d 4 . 3 8 ) . 0 T a b l e 4 . 7 s h o w s t h e d e fl e c t i o n a m p l i fi c a t i o n f a c t o r s ( C d ) , s y s t e m o v e r - s t r e n g t h f a c t o r s ( [ 2 0 ) a n d d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( , u ) o b t a i n e d f o r t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S f r o m a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s . A l l t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s a t i s f y { 2 0 2 3 , C d 2 5 . 5 s e t b y I B C 2 0 0 0 f o r s p e c i a l c o m p o s i t e m o m e n t f r a m e s . T h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a n d t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S ( 0 . 9 < T , / T , , m < 1 ) h a v e g o o d d u c t i l i t y ( p > 4 ) . T h e r e f o r e , t h e fl e x i b l e C F T M R F S c o u l d b e u s e d d e s p i t e o f t h e i r n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s . F o r t h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , , a x < 1 . 1 5 ) t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , t h e a d a p t i v e a n a l y s i s p r e d i c t s s m a l l e r d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( a ) , w h i c h i s a b o u t 9 0 % o f t h a t 1 8 4 p r e d i c t e d b y t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . W h i l e f o r t h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a n d t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S ( 0 . 9 < T , / T , , , a x < 1 ) , t h e a d a p t i v e a n a l y s i s p r e d i c t s s m a l l e r d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( u ) , w h i c h i s a b o u t 9 5 % o f t h a t p r e d i c t e d b y t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . I n a d d i t i o n , f o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S a n d t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , t h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s p r e d i c t s l a r g e r d e fl e c t i o n a m p l i fi c a t i o n f a c t o r s ( C d ) , w h i c h i s a b o u t 1 0 5 % o f t h a t p r e d i c t e d b y t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . T h e r e f o r e , h i g h m o d e e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d , a n d a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s s h o u l d b e p e r f o r m e d i n a d d i t i o n t o s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . 4 . 3 . 3 S u m m a r y T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S w a s a n a l y t i c a l l y i n v e s t i g a t e d b y p e r f o r m i n g s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s a n d a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s . T h e d e v e l o p e d F E M - b a s e d fi b e r m o d e l s f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d t h e s t e e l b e a m s , a n d t h e s p r i n g m o d e l f o r D S T c o n n e c t i o n s w e r e u s e d t o m o d e l C F T M R F S . T h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s i n d i c a t e t h a t , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e ( r o o f d i s p l a c e m e n t / b u i l d i n g h e i g h t ) i s l e s s t h a n a u p p e r b o n d l i m i t , i n c o r p o r a t i n g t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e s a n d s t e e l b e a m s a n d t h e e f f e c t s o f c o n fi n e m e n t o f c o n c r e t e i n fi l l s o f C F T s h a s a s m a l l i n fl u e n c e o n t h e o v e r a l l s e i s m i c r e s p o n s e o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S . T h i s u p p e r b o n d l i m i t o n t h e r o o f 1 8 5 d r i f t a n g l e i s 1 . 5 % f o r t h e r i g i d ( 0 . 9 < T , / T , , , a x < 1 ) a n d t h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T m a x < 1 . 1 5 ) C F T M R F S , 1 . 0 % f o r t h e h i g h l y fl e x i b l e ( T , / T , , , a x > 1 . 1 5 ) C F T M R F S , r e s p e c t i v e l y . F o r t h e h i g h l y fl e x i b l e C F T M R F S , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e i s l a r g e r t h a n 1 . 0 % , l o c a l b u c k l i n g o f C F T c o l u m n s c o n t r o l t h e p o s t - y i e l d b e h a v i o r o f t h e M R F S , l o c a l b u c k l i n g o f b e a m h a s a s m a l l i n fl u e n c e . F o r t h e fl e x i b l e a n d t h e r i g i d C F T M R F S , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e i s l a r g e r t h a n 1 . 5 % , l o c a l b u c k l i n g o f s t e e l b e a m s c o n t r o l s t h e p o s t - y i e l d b e h a v i o r , l o c a l b u c k l i n g o f t h e C F T s h a s a s m a l l e r i n fl u e n c e t h a n t h e s t e e l b e a m s . F o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , t h e a d a p t i v e a n a l y s i s p r e d i c t s s m a l l e r d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( p ) , w h i c h i s a b o u t 9 0 % o f t h a t p r e d i c t e d b y t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . I n a d d i t i o n , f o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S a n d t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s , t h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s p r e d i c t s l a r g e r d e fl e c t i o n a m p l i fi c a t i o n f a c t o r s ( C d ) , w h i c h i s a b o u t 1 0 5 % o f t h a t p r e d i c t e d b y t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . T h e r e f o r e , h i g h m o d e e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d , a n d a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s s h o u l d b e p e r f o r m e d i n a d d i t i o n t o s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . 1 8 6 T a b l e 4 . 1 D e a d L o a d s o f F l o o r D e s c r i p t i o n E q u i v a l e n t u n i f o r m l o a d ( p s f ) s l a b 3 ' / 2 ” o n 2 ” , l i g h t w e i g h t c o n c r e t e 4 3 m e t a l d e c k 1 8 g a g e m e t a l d e c k 3 c e i l i n g 5 fi n i s h c a r p e t 2 M e c h a n i c a l / e l e c t r i c a l l 0 fi r e p r o o fi n g 2 c u r t a i n w a l l 2 5 p s f o n v e r t i c a l p r o j e c t i o n 1 0 s t e e l s t r u c t u r e F l o o r b e a m s , g i r d e r s , e t c . 1 5 T o t a l 9 0 T a b l e 4 . 2 G r a v i t y L o a d s o f R o o f a n d F l o o r D e s c r i p t i o n E q u i v a l e n t u n i f o r m l o a d ( p s f ) R o o f D e a d l o a d 9 0 L i v e l o a d ( p r o m e n a d e , I B C 2 0 0 0 , S e c . 1 6 0 7 . 1 1 . 2 2 ) 6 0 D e a d l o a d 9 0 L i v e l o a d ( c o m p u t e r u s e , I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 0 7 . 1 ) 1 0 0 F l o o r P a r t i t i o n l o a d ( o n l y u s e f o r e f f e c t i v e s e i s m i c w e i g h t , w h e n L i v e l o a d 2 0 > 8 0 p s f , I B C 2 0 0 0 , S e e . 1 6 0 7 . 5 a n d S e c . 1 6 1 7 . 4 . 1 ) T a b l e 4 . 3 B a s i c w i n d s p e e d , e x p o s u r e c a t e g o r y , w i n d i m p o r t a n c e f a c t o r a n d e n c l o s u r e c l a s s i fi c a t i o n D e s c r i p t i o n B a s e w i n d s p e e d V = 8 5 m p h ( I B C 2 0 0 0 , F i g 1 6 0 9 ) E y r o s u r e c a t e g o r y E x p o s u r e B ( I B C 2 0 0 0 , S e e . 1 6 0 9 . 4 , u r b a n a r e a ) W i n d l o a d i m p o r t a n c e I w = 1 . 1 5 ( I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 0 4 . 5 , C a t e g o r y 1 1 , B u i l d i n g f a c t o r w h e r e m o r e t h a n 3 0 0 p e o p l e c o n g r e g a t e i n o n e a r e a ) E n c l o s u r e c l a s s i fi c a t i o n E n c l o s e d ( A S C E 7 - 9 8 , S e c . 6 . 5 . 9 & S e c . 6 . 2 ) 1 8 7 T a b l e 4 . 4 W i n d l o a d s a t e a c h fl o o r o f t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r f r a m e s i n l o n g d i r e c t i o n W i n d l o a d s a c t e d o n w i n d w a r d w a l l s W i n d l o a d s a c t e d o n l e e w a r d w a l l s F l o o r . . ( k i p s ) ( k i p s ) 6 1 3 . 6 1 0 3 . 0 9 2 5 2 6 . 4 1 8 5 . 7 2 8 4 2 5 . 2 1 4 5 . 0 4 4 3 2 3 . 7 8 5 4 . 2 3 1 2 2 1 . 9 9 0 3 . 2 1 0 1 2 2 . 3 2 7 2 . 2 4 0 T a b l e 4 . 5 D e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s f o r s e i s m i c - r e s i s t i n g s y s t e m ( C F T M R F S ) D e s c r i p t i o n S o i l P r o fi l e S t i fl s o i l p r o f i l e S i t e C l a s s D ( I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 1 5 . 1 . 1 ) R = 8 ( I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 1 7 . 6 , 3 . H . s p e c i a l R e s p o n s e m o d i fi c a t i o n c o e f fi c i e n t . c o m p o s r t e m o m e n t f r a m e s ) C d = 5 . 5 ( I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 1 7 . 6 , 3 . H . s p e c i a l D e fl e c t i o n a m p l i fi c a t i o n f a c t o r . c o m p o s r t e m o m e n t f r a m e s ) 1 5 : 1 . 2 5 ( I B C 2 0 0 0 , T a b l e 1 6 0 4 . 5 , C a t e g o r y I I , S e i s m i c i m p o r t a n c e F a c t o r B u i l d i n g w h e r e m o r e t h a n 3 0 0 p e o p l e c o n g r e g a t e i n o n e a r e a ) T a b l e 4 . 6 E q u i v a l e n t l a t e r a l s e i s m i c f o r c e f o r s i x - s t o r y p e r i m e t e r f r a m e s i n l o n g d i r e c t i o n S t o S h e a r ( k i 8 ) F l o o r N u m b e r F o r S t r e n g t h C h e c k 1 7 F o r S t g r y D r i f t D e t e r m i n a t i o n 6 2 7 8 . 5 3 5 2 7 8 . 5 3 5 5 2 8 8 . 2 8 4 2 8 8 - 2 8 4 4 2 2 6 . 5 8 1 2 2 6 . 5 8 1 3 1 6 6 . 3 0 3 1 6 6 . 3 0 3 2 1 0 8 . 4 7 8 1 0 8 - 4 7 8 1 5 5 . 3 7 7 5 5 . 3 7 7 1 8 8 T a b l e 4 . 7 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S : d e s i g n c o e f fi c i e n t s a n d f a c t o r s E u i v a l e n t . . P u s h o v e r P r o c e d u r e s ( L a t e r a l M o l d a l A r ’ d a p t z l v e A l d a p t z l v e F o r c e A n a y s r s ( - m o e ) ( - m o e ) . C d 5 . 3 1 / / / $ 5 3 1 1 : 1 2 , , 4 . 7 4 / / / p 2 . 4 4 / / / S i x - S t o r y C d 7 . 0 5 / 7 . 5 9 7 . 5 9 D i s t r i b u t e d F l e x i b l e { 2 0 6 . 2 0 / 6 . 5 9 6 . 6 3 M R F S p 4 . 3 3 / 4 . 2 4 4 . 3 0 C , 8 . 7 4 / / / R i g i d { 2 0 7 . 4 1 / / / p 4 . 2 7 / / / S i x - S t o r y C d / 7 . 0 7 8 . 1 3 8 . 2 1 P e r i m e t e r R i g i d { 2 0 / 4 . 4 4 5 . 1 1 5 . 1 1 M R F S , 1 / 6 . 2 2 6 . 1 3 6 . 1 4 . C d 6 . 2 1 / / / £ 2 1 3 3 3 ] : ( 2 , , 5 . 3 8 / / / p 2 . 7 8 / / / T w e l v e ' C d 7 . 2 0 / 7 . 5 2 7 . 7 5 . 5 ‘ 9 ” F l e x i b l e r 2 0 5 . 6 9 / 5 . 6 8 5 . 7 5 D i s t r i b u t e d M R F S p 5 . 1 8 / 4 . 6 2 4 . 6 8 C d 7 . 4 2 / / / R i g i d [ 2 , , 5 . 8 8 / / / p 5 . l 6 / / / 1 8 9 4 1 . ’ ' 3 4 1 . ' ‘ ‘ ; 4 e . 1 : ; ' 4 . + t E ' ; ’ . 8 — - J . I i : ‘ p - _ " * 5 ? _ _ _ _ _ _ _ - 3 _ _ _ _ _ @ _ . _ , _ , _ . - ” 3 1 1 4 - . - - 2 2 . ? _ _ . _ — - : - — 3 0 ' — - ; — — 3 0 ' @ ® 3 5 ' 1 5 5 ' 3 0 ' V * 8 ) 3 0 r t 1 . t 1 _ _ ® , 1 9 0 . I — j p r i g i d c o r m e c t i o n ( D © @ Q ) < 5 ) © ( 1 ) 0 p i n c o n n e c t i o n P r o t o t fl r e T y p i c a l F l o o r P l a n ( P e r i m e t e r F r a m e s ) F i g u r e 4 . 1 T y p i c a l fl o o r p l a n o f p r o t o t y p e b u i l d i n g s ( p e r i m e t e r f r a m e s ) F i g u r e 4 . 2 S t r u c t u r a l e l e v a t i o n o f s i x - s t o r y p r o t o t y p e b u i l d i n g 1 9 0 F i g u r e 4 . 3 S t r u c t u r a l e l e v a t i o n o f t w e l v e - s t o r y p r o t o t y p e b u i l d i n g - — — — > ( ; 4 — — — — > * < — — — — — — — - - ~ - — — + § ¢ ~ — — + % < — — — ~ + % 3 E . . _ f . . , J r 1 i I I i O r 2 : : 1 : ~ = 0 I r . . 9 m ~ ~ — - — — — — — b 1 : = . : ' ~ . — — — — ~ — — ~ — - — — g — - ~ + : ‘ - . ~ : = , 4 — — - - + : ; ~ . 2 2 1 ~ — - - X T ; 3 ; ’ + " ; > < 1 > < i x g x x : > < . ‘ i : x g x g x 1 3 ] : X i > < x 3 ‘ x fi x i : : f . - r , i i j ' . ‘ i a t i 9 . . . 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M _ 0 s / e m p 0 v ' m — ” y d 0 — i — . s t e 5 _ d m r 0 u r d “ 4 i a ~ ' x - p s t ( _ . . . . * t . * o i 3 * r h o v s ) w * i b u “ t * e d e C m " r F " ' 0 6 " _ 0 l . T ( / . d _ . S _ “ . ’ " o u s h u 0 . 2 ‘ V s _ . . . m » m . . . _ . . . . . . . . _ . _ ~ . . M . . . m . _ . . . . - m . m . . . . . , M . . . m . m . . . . _ . , 4 . . . W S W _ M . ” L z _ _ _ _ _ L _ _ _ _ _ _ , _ _ _ _ _ _ _ z _ _ _ _ “ A t ; 0 a 0 i C d J 0 . 0 2 5 0 . 0 5 R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 4 . 3 4 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( n e g a t i v e p o s t - y i e l d s l o p e ) a d a p t i v e p u s h o v e r m o d a l a n a l y s g ( 4 4 1 1 0 “ ) 2 0 5 _ ) W / V ( r a e h S e s a B a N d e z i l a m r o N a d a p t i v e p u s h o v e r ( 4 ; m o d e ) P 4 ; 4 . J . e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e F a d a p t i v e p u s h o v e r ( 3 - m o d e ) V S ( d i s t r i b u t e d M R F S ) w ‘ a w n - r . - l u a u - . - m ' . * fl ” _ . W * 1 ' w . ‘ u . “ ' 0 P I . 1 ‘ “ w P ! ” . 1 n A ‘ 0 " “ ! r u m . 9 h - l " — _ _ r ‘ fl g ' T fi m ‘ ” " T ‘ * — ’ ” l _ — » ” _ — — I ” — “ h — p ' 7 # w ’ _ h * r “ H a w — ” _ _ H — “ F T ‘ _ ‘ — _ " 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 4 . 3 6 A d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 7 - 7 . : " 1 ? " " m . : . - : - . - : - - = - " L N E K c é . . c c 5 o I S : C I ) 5 a E c : | ~ l E m i " = 3 5 o : . 5 E T " _ . - - - - . . . . - . . . . - M . . _ . . . . . . _ . . . . . . . , § . . . . . . . . E E A t I - _ - 4 . _ _ _ ’ , z i n - L W J a Z 0 . 0 2 5 0 . 0 5 R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 4 . 3 7 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s , 3 - m o d e ) 2 0 6 ) W / V ( r a e h S e s a B d e z i l a m r o N u . q “ - " a . . . 9 . . . . . . a n . . . " N - m u . M u m - o v . . . “ _ _ 1 ~ . - . . . - , - , M M . _ _ _ ¢ . _ _ . w w _ _ s _ r , j i n n 0 , 0 2 0 . 0 4 R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 4 . 3 8 I d e a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d i s p l a c e m e n t c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S ( a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s , 4 - m o d e ) 2 0 7 \ l fi l i i fi i fl u i i i l i l t fl fi i l i fi l fl i H l i i i i i fi l l 3 1 2 9 3 0 2 7 3 6 0 8 2 9 . . 2 . } t a — ; . 9 5 . 2 a . 5 . u . \ . 2 3 : ? » . . . 4 2 . . I . a t : $ 5 , 1 : 1 3 . ! ' £ 9 9 . ) . . . . 9 a “ M d “ ? ! 3 . . . . a m m ? m : 9 ? ! P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E 2 / 0 5 fi u fi fi m fi fi j m m s S E I S M I C B E H A V I O R O F M O M E M T R E S I S T I N G F R A M E S W I T H H I G H - S T R E N G T H S Q U A R E C F T C O L U M N S V O L U M E 1 1 B y Z h i h u i H u a n g A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l fi l l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g 2 0 0 5 C H A P T E R 5 T I M E - H I S T O R Y A N A L Y S I S O F T H E C F T M R F S H i g h e r m o d e e f f e c t s a r e p r e s e n t t o s i g n i fi c a n t d e g r e e s f o r a l m o s t a l l m i d - t o - h i g h r i s e s t r u c t u r e s . F o r e x a m p l e , t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t t o 4 “ 1 m o d e s o f t h e s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F a r e 6 1 % , 1 9 . 6 % , 9 . 5 % , a n d 3 . 6 % , r e s p e c t i v e l y ; t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t t o 4 ‘ h m o d e s o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T m a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e 8 1 . 5 % , 1 0 . 9 % , 4 . 5 % , a n d 1 . 8 % , r e s p e c t i v e l y ; t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e l S t t o 4 t h m o d e s o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T m a x < 1 . I 5 ) t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e 7 5 . 3 % , 1 2 . 7 % , 5 . 1 % , a n d 2 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . B u t n o n e o f t h e i n v a r i a n t f o r c e d i s t r i b u t i o n s o f t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s c a n a c c o u n t f o r t h e c o n t r i b u t i o n s o f h i g h e r m o d e s t o r e s p o n s e , o r f o r a r e d i s t r i b u t i o n o f i n e r t i a f o r c e s b e c a u s e o f s t r u c t u r a l y i e l d i n g ( K r a w i n k l e r e t a 1 . , 1 9 9 8 ) . I n o r d e r t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , i n a d d i t i o n t o F E M A p u s h o v e r p r o c e d u r e s a n d a d a p t i v e p u s h o v e r p r o c e d u r e s , t i m e h i s t o r y a n a l y s e s a r e u s e d i n t h e d e s i g n e v a l u a t i o n p h a s e o f t h i s r e s e a r c h . 5 . 1 G r o u n d M o t i o n E n s e m b l e T h e r e s u l t s o f t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s d e p e n d o n n o t o n l y o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e M R F S , b u t a l s o o n t h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e s e l e c t e d g r o u n d m o t i o n . A m o n g t h e g r o u n d m o t i o n p a r a m e t e r s t h a t c a n a f f e c t t h e s t r u c t u r a l r e s p o n s e , t h e r e a r e t h r e e k e y p a r a m e t e r s : a m p l i t u d e , f r e q u e n c y c o n t e n t a n d d u r a t i o n , w h e r e f r e q u e n c y c o n t e n t a n d d u r a t i o n a r e t h e m a i n p a r a m e t e r s o f e a r t h q u a k e s . T h e s e i s m i c r e s p o n s e o f s t r u c t u r e s i s v e r y s e n s i t i v e t o t h e f r e q u e n c y c o n t e n t a n d d u r a t i o n o f d i f f e r e n t g r o u n d m o t i o n s ( K r a m e r , 1 9 9 6 ) . 2 0 8 T h i s r e s e a r c h i s i n t e n d e d t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S , b u t n o t i n t e n d e d t o c o n d u c t a s t a t i s t i c a l s t u d y o f t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F s t o g r o u n d m o t i o n o f v a r y i n g c h a r a c t e r i s t i c s . T h e r e f o r e , t h e M R F S i n t h i s r e s e a r c h w i l l b e s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s f o r L o s A n g e l e s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ( r e t u r n p e r i o d s o f 2 , 4 7 5 , 4 7 5 a n d 7 2 y e a r s , r e s p e c t i v e l y ) , t o i n v e s t i g a t e t h e i n e l a s t i c d y n a m i c b e h a v i o r o f t h e M R F S . T h e 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( d e n o t e d a s 2 / 5 0 ) c o n s i s t w i t h fi v e n a t u r a l g r o u n d m o t i o n s a n d fi v e s i m u l a t e d g r o u n d m o t i o n s ( T a b l e 5 . 1 ) . T h e 1 0 % a n d 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( d e n o t e d a s 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 , f o r r e s p e c t i v e l y ) a l l c o n s i s t w i t h t e n n a t u r a l g r o u n d m o t i o n s ( T a b l e s 5 . 2 a n d 5 . 3 ) . E a c h r e c o r d c o n s i s t s w i t h t w o h o r i z o n t a l c o m p o n e n t s : s t r i k e n o r m a l a n d s t r i k e p a r a l l e l c o m p o n e n t s . D u e t o t h e f a c t t h a t t h e s t r i k e p a r a l l e l c o m p o n e n t a l w a y s h a s a s m a l l e r s p e c t r a l v a l u e t h a n t h e s t r i k e n o r m a l c o m p o n e n t , o n l y t h e s t r i k e n o r m a l c o m p o n e n t o f e a c h r e c o r d i s u s e d i n t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f C F T M R F S . A l l t h e t h r e e s e t s o f t h e t i m e h i s t o r i e s a r e f o r s t i f f s o i l s i t e s a n d m a t c h ( i n t h e m e a n ) t h e t a r g e t r e s p o n s e s p e c t r a d e fi n e d i n t h e 1 9 9 4 N E H R P p r o v i s i o n s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) , L e , o n t h e a v e r a g e , t h e i r s p e c t r a l v a l u e s m a t c h w i t h a l e a s t - s q u a r e e r r o r fi t t o t h e U S G S m a p p e d v a l u e s a t 0 . 3 , 1 . 0 a n d 2 . 0 s ( U S G S 1 9 9 6 ) a n d a p r e d i c t e d v a l u e a t 4 . 0 s , f o r t h e a p p r o p r i a t e r e t u r n p e r i o d . T h e s e p e r i o d s ( 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 s ) a r e s e l e c t e d b e c a u s e t h e y c o v e r t h e r a n g e o f i n t e r e s t f o r t h e fl e x i b l e s t e e l s t r u c t u r e s . 2 0 9 ‘ 1 1 : 1 - - I . 5 . 1 . 1 R e s p o n s e S p e c t r a T h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m ( 1 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) w a s a l r e a d y o b t a i n e d p e r p r o c e d u r e s o f I B C 2 0 0 0 i n C h a p t e r 4 . 1 a s : 0 ' 6 T L S D S + 0 ' 4 S D S T S T O = 0 . ] 2 S 0 S a = < S D S T 0 = 0 . 1 2 s S T S T S = O . 6 O s ( 5 . 1 ) 5 % - T Z T S = 0 . 6 0 $ w h e r e 5 0 5 : ] . 0 0 g a n d S D 1 = 0 . 6 0 g . S i m i l a r l y , p e r p r o c e d u r e s o f I B C 2 0 0 0 S e e . 1 6 1 5 . 2 , t h e m a x i m u m c o n s i d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m ( 2 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) c a n b e o b t a i n e d a s : 1 . 5 F a T 5 T 5 = 0 . 6 0 s 0 = ( 5 . 2 ) 0 . 6 1 7 , , / T T 2 T S = 0 . 6 0 5 w h e r e F a = 1 . 0 0 g a n d F v = 1 . 5 0 g . I n a d d i t i o n , t h e 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e s p e c t r u m ( 5 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) c a n b e o b t a i n e d b y d i v i d e d t h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m ( 1 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) b y 1 . 5 : 0 . 4 1 8 1 1 3 + — 4 - S D S T S T O = 0 . ] 2 S T 0 1 5 S a = < 2 5 0 5 / 3 T o = 0 . 1 2 5 s T 3 T S = 0 . 6 0 5 ( 5 . 3 ) £ 9 4 1 T 2 7 5 = 0 . 6 0 3 . 3 T w h e r e S D S = I . 0 0 g a n d 5 0 1 : 0 . 6 0 g . T h e r e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , i . e . , t h e m a x i m u m c o n s i d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m , d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m a n d 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e s p e c t r u m , a r e s h o w n i n F i g . 5 . 1 . 2 1 0 5 . 1 . 2 S c a l e F a c t o r s o f S A C G r o u n d M o t i o n T i m e - H i s t o r i e s T h e o r i g i n a l S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s w h i c h m a t c h w i t h a l e a s t - s q u a r e e r r o r fi t t o t h e U S G S m a p p e d v a l u e s a t 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 5 m a y n o t s u i t a b l e f o r t h e l o w - r i s e a n d m e d i u m — r i s e C F T M R F S , w h i c h h a v e f u n d a m e n t a l p e r i o d s r a n g e f r o m a r o u n d 1 . 0 s t o 2 . 0 s . A s s h o w n i n F i g . 5 . 2 , o n e o f t h e o r i g i n a l 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y , I w h d o w n , h a s a s p e c t r a l v a l u e s i g n i fi c a n t l y h i g h e r t h a n t h e m a x i m u m c o n s i d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m ( 2 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) . T h e r e f o r e , a l l t h e o r i g i n a l S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s a r e r e s c a l e d s o t h a t t h e i r s p e c t r a l v a l u e s m a t c h w i t h a l e a s t - s q u a r e e r r o r fi t t o t h e r e s p o n s e s p e c t r a a t 0 . 3 , 1 . 0 , 1 . 5 a n d 2 . 0 s , i . e . , 1 . 5 s i s u s e d i n s t e a d o f 4 . 0 s i n t h e o r i g i n a l S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s . T h e s c a l i n g p r o c e d u r e i s f o l l o w e d S o m e r v i l l e ’ s r e c o m m e n d a t i o n ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) . T h e w e i g h t s u s e d a r e 0 . 1 , 0 . 3 , 0 . 3 a n d 0 . 3 f o r p e r i o d s o f 0 . 3 , 1 . 0 , 1 . 5 a n d 2 . 0 s e c o n d s , r e s p e c t i v e l y , i . e . , t h e s c a l e f a c t o r , S F , i s : 0 . 1 0 . 3 S F _ _ [ S t a r g e t , 0 . 3 S t a r g e t J . 0 ‘ S t a r g e t J . 5 A S : a r g e t , 2 . 0 ( 5 4 ) S G M , 0 . 3 S G M J . o S G M , 1 . 5 S G M , 2 . 0 w h e r e S m r g e h T a n d S G M , T a r e t h e s p e c t r a l v a l u e s o f t h e t a r g e t s p e c t r u m a n d t h e g r o u n d m o t i o n s p e c t r u m b e i n g s c a l e d , r e s p e c t i v e l y , f o r a p e r i o d e q u a l t o T i n s e c o n d s . T h e r e s u l t i n g s c a l e f a c t o r s a p p l i e d t o t h e t i m e - h i s t o r i e s o f t h e 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s u s e d i n t h i s s t u d y a r e l i s t e d i n T a b l e s 5 . 1 , 5 . 2 a n d 5 . 3 , r e s p e c t i v e l y . T h e r e s c a l e d r e s p o n s e s p e c t r a o f t h e 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s u s e d i n t h i s s t u d y a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 3 t o 5 . 7 , 5 . 8 t o 5 . 1 2 a n d 5 . 8 t o 5 . 1 2 , a l o n g w i t h t h e m a x i m u m c o n s i d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m ( 2 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) , t h e d e s i g n r e s p o n s e s e p c t r u m ( 1 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) a n d t h e 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e s p e c t r u m ( 5 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) . r e s p e c t i v e l y . T h e 1 S t t o 4 ‘ h m o d e p e r i o d s o f t h e 2 1 1 fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , m < l . 1 5 ) t w e l v e ~ s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e a l s o m a r k e d i n t h e p s e u d o - a c c e l e r a t i o n r e s p o n s e s p e c t r a . 5 . 2 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s : G l o b a l P e r f o r m a n c e 5 . 2 . 1 G l o b a l S t a b i l i t y a n d L o c a l P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n C o n s i s t e n t w i t h t h e F E M A 3 5 6 “ P r e s t a n d a r d a n d C o m m e n t a r y f o r t h e S e i s m i c R e h a b i l i t a t i o n o f B u i l d i n g s ” ( A S C E , 2 0 0 0 ) , t h r e e p e r f o r m a n c e l e v e l s , I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) , L i f e S a f e t y ( L S ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) , a r e c o n s i d e r e d f o r t h e t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n s . T h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) l e v e l , d e fi n e d a s t h e p o s t - e a r t h q u a k e d a m a g e s t a t e t h a t r e m a i n s s a f e t o o c c u p y , e s s e n t i a l l y r e t a i n s t h e p r e - e a r t h q u a k e d e s i g n s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f t h e s t r u c t u r e , s h o u l d b e a c h i e v e d f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s ( 5 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) . T h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , d e fi n e d a s t h e p o s t - e a r t h q u a k e d a m a g e s t a t e t h a t i n c l u d e s d a m a g e t o s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s b u t r e t a i n s a m a r g i n a g a i n s t o n s e t o f p a r t i a l o r t o t a l c o l l a p s e , s h o u l d b e a c h i e v e d f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s ( 1 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) . T h e C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) l e v e l , d e fi n e d a s t h e p o s t - e a r t h q u a k e d a m a g e s t a t e t h a t i n c l u d e s d a m a g e t o s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s s u c h t h a t t h e s t r u c t u r e c o n t i n u e s t o s u p p o r t g r a v i t y l o a d s b u t r e t a i n s m a r g i n a g a i n s t c o l l a p s e , s h o u l d b e a c h i e v e d f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s ( 2 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ) . I n o r d e r t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t a n d t h e l o c a l p e r f o r m a n c e s i n c l u d i n g t h e l o c a l c o n n e c t i o n b e h a v i o r l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n 2 1 2 r e s p o n s e a n d c o l u m n c o m p r e s s i o n b e h a v i o r a r e u s e d t o p r e d i c t t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) l e v e l u n d e r S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a n d t h e C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) l e v e l S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , p e r e v a l u a t i o n p r o c e d u r e s o f F E M A 3 5 0 “ R e c o m m e n d e d S e i s m i c D e s i g n C r i t e r i a f o r N e w S t e e l M o m e n t - F r a m e B u i l d i n g s ” ( S A C , 2 0 0 0 ) . D u e t o t h e f a c t t h a t n o f a c t o r a n d c o n fi d e n c e l e v e l a r e r e c o m m e n d e d b y F E M A 3 5 0 f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s , o n l y t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e , i . e . , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , i s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A 3 6 8 “ N E H R P R e c o m m e n d e d P r o v i s i o n s f o r S e i s m i c R e g u l a t i o n s f o r N e w B u i l d i n g s a n d O t h e r S t r u c t u r e s ” ( B S S C , 2 0 0 1 ) . N o l o c a l b e h a v i o r o f C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s w i l l b e e v a l u a t e d . 5 . 2 . 1 . 1 D e t e r m i n a t i o n o f L e v e l o f C o n f i d e n c e T h e a c c e p t a b i l i t y o f t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e e v a l u a t e d b y d e t e r m i n i n g a l e v e l o f c o n fi d e n c e i n t h e b u i l d i n g ’ s a b i l i t y t o m e e t t h e d e s i r e d p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s . T h e c o n fi d e n c e l e v e l i s d e t e r m i n e d t h r o u g h e v a l u a t i o n o f t h e f a c t o r e d - d e m a n d - t o - c a p a c i t y r a t i o g i v e n b y : 1 ” ( I D _ 5 . 5 w h e r e : C = c a p a c i t y o f t h e s t r u c t u r e , a s i n d i c a t e d i n F E M A 3 5 0 f o r g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d , l o c a l i n t e r - s t o r y d r i fi d e m a n d o f p r e - q u a l i fi e d S p e c i a l M o m e n t F r a m e ( S M F ) c o n n e c t i o n s , a n d c o l u m n c o m p r e s s i v e d e m a n d , r e s p e c t i v e l y ; D = c a l c u l a t e d d e m a n d f o r t h e s t r u c t u r e , o b t a i n e d f r o m s t r u c t u r a l a n a l y s i s ; 2 1 3 y = a d e m a n d v a r i a b i l i t y f a c t o r t h a t a c c o u n t s f o r t h e v a r i a b i l i t y i n h e r e n t i n t h e p r e d i c t i o n o f d e m a n d r e l a t e d t o a s s u m p t i o n s m a d e i n s t r u c t u r a l m o d e l i n g a n d p r e d i c t i o n o f t h e c h a r a c t e r o f g r o u n d s h a k i n g , a s i n d i c a t e d i n F E M A 3 5 0 f o r g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d , l o c a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d o f p r e - q u a l i fi e d S M F c o n n e c t i o n s , a n d c o l u m n c o m p r e s s i v e d e m a n d , r e s p e c t i v e l y ; y a = a n a n a l y s i s u n c e r t a i n t y f a c t o r t h a t a c c o u n t s f o r b i a s a n d u n c e r t a i n t y , i n h e r e n t i n t h e s p e c i fi c a n a l y t i c a l p r o c e d u r e u s e d t o e s t i m a t e d e m a n d a s a f u n c t i o n o f g r o u n d s h a k i n g i n t e n s i t y , a s i n d i c a t e d i n F E M A 3 5 0 f o r g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d , l o c a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d o f p r e - q u a l i fi e d S M F c o n n e c t i o n s , a n d c o l u m n c o m p r e s s i v e d e m a n d , r e s p e c t i v e l y ; ( 1 5 = a r e s i s t a n c e f a c t o r t h a t a c c o u n t s f o r t h e u n c e r t a i n t y a n d v a r i a b i l i t y , i n h e r e n t i n t h e p r e d i c t i o n o f s t r u c t u r a l c a p a c i t y a s a f u n c t i o n o f g r o u n d s h a k i n g i n t e n s i t y , a s i n d i c a t e d i n F E M A 3 5 0 f o r g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i fi d e m a n d , l o c a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d o f p r e - q u a l i fi e d S M F c o n n e c t i o n s , a n d c o l u m n c o m p r e s s i v e d e m a n d , r e s p e c t i v e l y ; a n d 2 . : a c o n fi d e n c e i n d e x p a r a m e t e r f r o m w h i c h a l e v e l o f c o n fi d e n c e c a n b e o b t a i n e d , a s i n d i c a t e d i n F E M A 3 5 0 f o r g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d , l o c a l i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d o f p r e - q u a l i fi e d S M F c o n n e c t i o n s , a n d c o l u m n c o m p r e s s i v e d e m a n d , r e s p e c t i v e l y . F E M A 3 5 0 a l s o d e fi n e s a n u n c e r t a i n t y p a r a m e t e r , B U T a s s o c i a t e d w i t h t h e e v a l u a t i o n o f g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t c a p a c i t y , l o c a l i n t e r - s t o r y d r i f t c a p a c i t y o f p r e - q u a l i fi e d S M F c o n n e c t i o n s , a n d c o l u m n c o m p r e s s i v e c a p a c i t y , r e s p e c t i v e l y . T h e s e u n c e r t a i n t i e s a r e r e l a t e d t o t h e b u i l d i n g ’ s c o n fi g u r a t i o n , t h e s t r u c t u r a l f r a m i n g s y s t e m ( O r d i n a r y M o m e n t 2 1 4 F r a m e o r S p e c i a l M o m e n t F r a m e ) , t h e t y p e o f a n a l y t i c a l p r o c e d u r e e m p l o y e d a n d t h e p e r f o r m a n c e l e v e l b e i n g e v a l u a t e d . T h e l e v e l o f c o n fi d e n c e a s s o c i a t e d w i t h v a r i o u s v a l u e s o f t h e f a c t o r e d - d e m a n d - t o - c a p a c i t y r a t i o 2 . c a l c u l a t e d u s i n g E q u a t i o n 5 . 5 , f o r v a r i o u s v a l u e s o f t h e u n c e r t a i n t y p a r a m e t e r , B U T i s a l r e a d y i n d i c a t e d i n a t a b l e i n F E M A 3 5 0 . L i n e a r i n t e r p o l a t i o n b e t w e e n t h e v a l u e s g i v e i n t h e t a b l e m a y b e u s e d f o r v a l u e s o f f a c t o r e d - d e m a n d - t o - c a p a c i t y r a t i o / 1 a n d u n c e r t a i n t y fl u r i n t e r m e d i a t e t o t h o s e t a b u l a t e d . 5 . 2 . 1 . 2 G l o b a l S t a b i l i t y a n d L o c a l P e r f o r m a n c e T h e r e c o m m e n d e d m i n i m u m l e v e l s o f c o n fi d e n c e b y F E M A 3 5 0 f o r t h e [ m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) p e r f o r m a n c e l e v e l a n d t h e C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l a r e l i s t e d i n T a b l e 5 . 4 . T a b l e 5 . 4 p r o v i d e s r e c o m m e n d e d m i n i m u m l e v e l s o f c o n fi d e n c e f o r e a c h o f t h e p o t e n t i a l c o n t r o l l i n g b e h a v i o r m o d e s , i . e . , g l o b a l s t a b i l i t y , l o c a l c o n n e c t i o n c a p a c i t y , c o l u m n b u c k l i n g f a i l u r e , f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) l e v e l s , r e s p e c t i v e l y . I n a d d i t i o n t o g l o b a l s t a b i l i t y e v a l u a t i o n , F E M A 3 5 0 a l s o u s e s i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e ( F i g . 5 . 1 8 ) t o e v a l u a t e t h e l o c a l p e r f o r m a n c e o f c o n n e c t i o n s . F o r f r a m e s w i t h p a r t i a l l y r e s t r a i n e d c o n n e c t i o n s , o r f r a m e s e x h i b i t p l a s t i c i t y a t t h e c o n n e c t i o n s , t h e i n t e r — s t o r y d r i f t a n g l e , r e d u c e d f o r t h e e f f e c t s o f a x i a l c o l u m n e l o n g a t i o n , i s a b e t t e r m e a s u r e o f t h e t o t a l i m p o s e d r o t a t i o n o n a l l e l e m e n t s o f t h e c o n n e c t i o n , i n c l u d i n g p a n e l z o n e s a n d c o n n e c t i o n e l e m e n t s , a n d i s u s e d a s t h e b a s i s o f t h e r e c o m m e n d e d c r i t e r i a i n F E M A 3 5 0 . T h e l o c a l i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t i e s g i v e n b y F E M A 3 5 0 w e r e d e t e r m i n e d f r o m c y c l i c t e s t s o f f u l l - s i z e c o n n e c t i o n s u b a s s e m b l i e s . T h e l o c a l I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) l e v e l c a p a c i t y i s d e fi n e d a s t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e a t w h i c h a n y o n e o f t h e f o l l o w i n g 2 1 5 b e h a v i o r s o c c u r s : ( 1 ) o n s e t o f l o c a l fl a n g e b u c k l i n g o f b e a m s ; ( 2 ) d e g r a d a t i o n o f m o m e n t - r e s i s t i n g c a p a c i t y o f t h e a s s e m b l y t o a v a l u e b e l o w t h e n o m i n a l m o m e n t - r e s i s t i n g c a p a c i t y ; o r ( 3 ) i n i t i a t i o n o f f r a c t u r e o f b o l t s , w e l d s , o r b a s e m e t a l t h a t r e s u l t s i n s i g n i fi c a n t s t r e n g t h d e g r a d a t i o n o f t h e a s s e m b l y . T h e l o c a l C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) l e v e l c a p a c i t y i s d e fi n e d a s t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e c o n n e c t i o n c o m p l e t e l y f a i l s , c h a r a c t e r i z e d b y a n i n a b i l i t y o f t h e c o n n e c t i o n t o m a i n t a i n i n t e g r i t y o f b e a m - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n u n d e r g r a v i t y l o a d i n g . T h e g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t i e s o f S p e c i a l M o m e n t F r a m e s ( S M F ) g i v e n b y F E M A 3 5 0 ( S A C 2 0 0 0 ) f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) l e v e l s a r e l i s t e d i n T a b l e 5 . 5 , i n w h i c h t h e r e d u c e d c a p a c i t y i s t h e p r o d u c t o f t h e r e s i s t a n c e f a c t o r , ¢ , a n d t h e c a p a c i t y v a l u e s , C . T h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t i e s g i v e n b y F E M A 3 5 0 ( S A C 2 0 0 0 ) f o r B o l t e d F l a n g e P l a t e ( B F P ) a n d D o u b l e S p l i t T e e ( D S T ) c o n n e c t i o n s a s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e a r e l i s t e d i n T a b l e 5 . 6 . 5 . 2 . 1 . 3 D e t e r m i n a t i o n o f A c t i o n s a n d D e f o r m a t i o n A c c o r d i n g t o F E M A 3 6 8 ( B S S C , 2 0 0 1 ) , t h e r e s p o n s e q u a n t i t i e s s h a l l b e c o m p u t e d a s f o l l o w s : 1 . I f a t l e s s s e v e n g r o u n d m o t i o n s a r e a n a l y z e d , t h e m e d i a n v a l u e o f e a c h o f t h e r e s p o n s e q u a n t i t y ( e . g . , i n t e r — s t o r y d r i f t d e m a n d , o r c o l u m n a x i a l d e m a n d ) c o m p u t e d f r o m t h e s u i t e o f a n a l y s e s m a y b e u s e a s t h e d e m a n d . 2 . I f l e s s t h a n s e v e n g r o u n d m o t i o n s a r e a n a l y z e d , e a c h r e s p o n s e q u a n t i t y s h a l l b e 2 1 6 t a k e n a s t h e m a x i m u m v a l u e o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s . T h e t h r e e s e t s o f S A C g r o u n d m o t i o n r e c o r d s f o r L o s A n g e l e s ( S o m e r v i l l e e t a l . , 1 9 9 7 ) u s e d i n t h i s s t u d y , i n c l u d i n g 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , a l l c o n s i s t w i t h t e n g r o u n d m o t i o n s , r e s p e c t i v e l y . T h e r e f o r e , t h e m e d i a n v a l u e o f e a c h o f t h e r e s p o n s e q u a n t i t y ( e . g . , i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d , o r c o l u m n a x i a l d e m a n d ) m a y b e u s e a s t h e d e m a n d . D u e t o t h e f a c t t h a t t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s f o r b o t h t h e fl e x i b l e ( 1 < T l / T m a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e l e s s t h a n 3 % , 1 . 5 % a n d 1 % , r e s p e c t i v e l y , i n a d d i t i o n t o t h e m e d i a n v a l u e s , t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s w i l l a l s o b e e v a l u a t e d , a n d t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e c o l u m n a x i a l d e m a n d w i l l b e u s e d i n s t e a d o f t h e m e d i a n v a l u e s f o r t h e r e a s o n o f s i m p l i fi c a t i o n . 5 . 2 . 2 G l o b a l P e r f o r m a n c e o f S i x - S t o r y C F T M R F S T h e i n t e r - s t o r y d r i f t e n v e l o p o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T 1 / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 1 9 t o 5 . 2 1 , F i g s . 5 . 2 3 t o 5 . 2 5 a n d F i g s . 5 . 2 7 t o 5 . 2 9 , r e s p e c t i v e l y . T h e m a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 2 2 , 5 . 2 6 a n d 5 . 3 0 , r e s p e c t i v e l y . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 1 9 t o 5 . 2 2 , t h e i n t e r - s t o r y d r i f t e n v e l o p e s o f m o s t o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s h a v e t h e s a m e t r e n d a s t h e m a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n i n t e r - s t o r y d r i f t e n v e l o p s , i . e . , t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s t a k e p l a c e a t t h e 2 n d s t o r y a n d t h e i n t e r - s t o r y d r i f t s r e d u c e a s t h e h e i g h t i n c r e a s e . I t m e a n s t h a t t h e fi r s t m o d e 2 1 7 d o m i n a t e s t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . W h i l e f o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e fi r s t m o d e h a s l e s s i n fl u e n c e o n t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f C F T M R F s . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 2 3 t o 5 . 2 6 , f o r t w o o f t h e S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , I l p g i l 3 a n d l p s d h s p , t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s t a k e p l a c e a t t h e 5 t h s t o r y a n d t h e i n t e r - s t o r y d r i f t s r e d u c e a s t h e h e i g h t d e c r e a s e . I n a d d i t i o n , t h e i n fl u e n c e o f t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t i s m o r e o b v i o u s f o r t h e m a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n i n t e r - s t o r y d r i f t e n v e l o p s ( F i g . 5 . 2 6 ) . S i m i l a r l y , a s s h o w n i n F i g s . 5 . 2 7 t o 5 . 3 0 , t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s o f m o s t o f t h e S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s t a k e p l a c e a t t h e 4 t h o r 5 t h s t o r y , a n d t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s h a v e g r e a t i n fl u e n c e o n t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t f o r t h e m a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n i n t e r - s t o r y d r i f t e n v e l o p s o f t h e S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s ( F i g . 5 . 3 0 ) . T h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t t o 4 t h m o d e s o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T 1 / T , , , a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e 8 1 . 5 % , 1 0 . 9 % , 4 . 5 % , a n d 1 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . A c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 , t h i s s i x - s t o r y C F T M R F h a s m o r e t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e a n d c a n b e c a t e g o r i z e d a s a f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d s t r u c t u r e . I f n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s i s u s e d t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h i s C F T M R F S , a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n t o t h e s h a p e o f t h e l S t m o d e a n d a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s c a n b e u s e d . H o w e v e r , f r o m t h e d i f f e r e n t d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f t h e s a m e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , i t 2 1 8 c a n b e s e e n t h a t t h e s e n s i t i v i t y o f t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e i n t e r - s t o r y d r i f t p a t t e r n s t o g r o u n d m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s c a n b e e v a l u a t e d o n l y t h r o u g h t i m e h i s t o r y a n a l y s i s . A s s h o w n i n F i g . 5 . 2 6 , f o r t h e c a s e i n w h i c h a t l e s s s e v e n g r o u n d m o t i o n s a r e a n a l y z e d , t h e m e d i a n v a l u e i n s t e a d o f t h e m a x i m u m v a l u e , o f t h e r e s p o n s e q u a n t i t y c a n b e u s e d a s t h e d e m a n d , t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s c a n l e a d t o d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t w h i c h i s g r e a t l y d i f f e r e n t f r o m t h e d i s t r i b u t i o n o f a f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d s t r u c t u r e . T h e r e f o r e , i n o r d e r t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f s i x - s t o r y C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , i n a d d i t i o n t o t h e p u s h o v e r a n a l y s i s , t i m e h i s t o r y a n a l y s i s s h o u l d b e u s e d i n t h e d e s i g n e v a l u a t i o n . 5 . 2 . 2 . 1 C o n fi d e n c e L e v e l s f o r G l o b a l S t a b i l i t y F o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , c o r r e s p o n d i n g t o h a z a r d l e v e l o f 2 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 7 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e s a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e g l o b a l s t a b i l i t y o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 9 0 % f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . F o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l , c o r r e s p o n d i n g t o h a z a r d l e v e l o f 1 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , i s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e 2 1 9 d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A 3 6 8 . T h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e a n d t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s a r e 1 . 4 4 % a n d 1 . 0 9 % , r e s p e c t i v e l y , w h i c h a r e a l l l e s s t h a n 1 . 5 % , t h e d r i f t l i m i t s p e c i fi e d i n F E M A 3 6 8 . T h e r e f o r e , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) , L i f e S a f e t y ( L S ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s a l l m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 a n d F E M A 3 6 8 . 5 . 2 . 3 G l o b a l P e r f o r m a n c e o f N e l v e — S t o r y C F T M R F S T h e i n t e r - s t o r y d r i f t e n v e l o p o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T 1 / I ’ , , , a x < 1 . 1 5 ) t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 3 1 t o 5 . 3 3 , F i g s . 5 . 3 5 t o 5 . 3 7 a n d F i g s . 5 . 3 9 t o 5 . 4 1 , r e s p e c t i v e l y . T h e m a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f t h e fl e x i b l e s i x — s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 3 4 , 5 . 3 8 a n d 5 . 4 2 , r e s p e c t i v e l y . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 3 1 t o 5 . 3 4 , t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s h a v e g r e a t i n fl u e n c e o n t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , e . g . , t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s o f a l l t h e t e n S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s t a k e p l a c e a t t h e 5 ‘ h t o 9 ' h s t o r i e s a n d t h e i n t e r - s t o r y d r i f t s i n t h e m i d d l e s t o r i e s a r e g r e a t e r t h a n t h o s e i n t h e l o w e r a n d u p p e r s t o r i e s . I t m e a n s t h a t t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e h i g h e r m o d e e f f e c t s a l s o d o m i n a t e t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 3 5 t o 5 . 3 8 , s i m i l a r t o t h e c a s e i n s i x - s t o r y C F T M R F , t h e t w o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - 2 2 0 h i s t o r i e s , I l p g i l 3 a n d l p s d h s p , h a v e t h e m o s t c o m p l i c a t e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t . F o r t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F , h i g h e r m o d e e f f e c t s m a k e t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t f o r t h e t w o g r o u n d m o t i o n s b e c o m e a s a d d l e s h a p e ; w h i l e f o r t h e s i x - s t o r y C F T M R F S , h i g h e r m o d e e f f e c t s o n l y m a k e t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t f o r t h e t w o g r o u n d m o t i o n s b e c o m e a m o r e c o m p l e x s h a p e , a b e l l s h a p e . I t m e a n s t h a t h i g h e r m o d e e f f e c t s h a v e a g r e a t e r i n fl u e n c e o n t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F t h a n t h e s i x - s t o r y C F T M R F . S i m i l a r l y , a s s h o w n i n F i g s . 5 . 3 9 t o 5 . 4 2 , h i g h e r m o d e e f f e c t s m a k e t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s o f m o s t o f t h e S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s t a k e p l a c e a t t h e u p p e r s t o r i e s ( t h e 9 t h t o 1 1 ' h s t o r i e s ) , w h i l e f o r m o s t o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s t a k e p l a c e a t t h e m i d d l e s t o r i e s ( t h e 5 t h t o 9 t h s t o r i e s ) . O b v i o u s l y , f o r t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F , h i g h e r m o d e e f f e c t s h a v e a g r e a t e r i n fl u e n c e o n t h e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s t h a n t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . I t m e a n s t h a t t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S d e p e n d g r e a t l y o n t h e f r e q u e n c y c o n t e n t r a t h e r t h a n t h e i n t e n s i t y o f t h e g r o u n d m o t i o n . T h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t t o 4 ‘ h m o d e s o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T m a x < 1 . 1 5 ) t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e 7 5 . 3 % , 1 2 . 7 % , 5 . 1 % , a n d 2 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . A c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 , t h i s t w e l v e - s t o r y C F T M R F h a s m o r e t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 s t m o d e a n d c a n b e c a t e g o r i z e d a s a f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d s t r u c t u r e . I f n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s i s u s e d t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h i s C F T M R F S , a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n t o t h e s h a p e o f t h e l S t m o d e a n d a v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n p r o p o r t i o n t o t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s c a n b e u s e d . H o w e v e r , f r o m t h e d i f f e r e n t d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f t h e s a m e 2 2 1 fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , i t c a n b e s e e n t h a t t h e s e n s i t i v i t y o f t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e i n t e r - s t o r y d r i f t p a t t e r n s t o g r o u n d m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s c a n b e e v a l u a t e d o n l y t h r o u g h t i m e h i s t o r y a n a l y s i s . T h e r e f o r e , i n o r d e r t o c a p t u r e t h e s e i s m i c r e s p o n s e o f H i g h - s t r e n g t h C F T M R F S m o r e a c c u r a t e l y , i n a d d i t i o n t o t h e p u s h o v e r a n a l y s i s , t i m e h i s t o r y a n a l y s i s s h o u l d b e u s e d i n t h e d e s i g n e v a l u a t i o n . 5 . 2 . 3 . 1 C o n f i d e n c e L e v e l s f o r G l o b a l S t a b i l i t y F o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , c o r r e s p o n d i n g t o h a z a r d l e v e l o f 2 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 8 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e s a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e g l o b a l s t a b i l i t y o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 9 0 % f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . F o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l , c o r r e s p o n d i n g t o h a z a r d l e v e l o f 1 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , i s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A 3 6 8 . T h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e a n d t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s a r e 1 . 0 3 % a n d 0 . 8 5 % , r e s p e c t i v e l y , w h i c h a r e a l l l e s s t h a n 2 2 2 1 . 5 % , t h e d r i f t l i m i t s p e c i fi e d i n F E M A 3 6 8 . T h e r e f o r e , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( 1 0 ) , L i f e S a f e t y ( L S ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s a l l m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 a n d F E M A 3 6 8 . 5 . 3 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s : L o c a l P e r f o r m a n c e 5 . 3 . 1 C o n fi d e n c e L e v e l s f o r C o n n e c t i o n L o c a l P e r f o r m a n c e T h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , c o r r e s p o n d i n g t o t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . I n a d d i t i o n t o g l o b a l s t a b i l i t y e v a l u a t i o n , F E M A 3 5 0 a l s o u s e s i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e ( F i g . 5 . 1 8 ) t o e v a l u a t e t h e l o c a l p e r f o r m a n c e o f c o n n e c t i o n s . T h i s i s b e c a u s e t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e , ( 1 ) s e e m s t o b e s t a b l e w i t h r e g a r d t o p r e d i c t i o n o f f r a m e p e r f o r m a n c e , ( 2 ) i s c l o s e l y r e l a t e d t o p l a s t i c r o t a t i o n a n g l e , ( 3 ) i s l e s s a m b i g u o u s w i t h r e g a r d t o d e fi n i t i o n , a n d ( 4 ) i s a q u a n t i t y t h a t i s e a s i l y d e t e r m i n e d fi o m t h e r e s u l t s i f s t a n d a r d f r a m e a n a l y s e s u s i n g e i t h e r l i n e a r o r n o n l i n e a r m e t h o d s . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 9 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e s a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 5 0 % f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . D u e t o t h e f a c t t h a t n o f a c t o r a n d c o n fi d e n c e l e v e l a r e r e c o m m e n d e d b y F E M A 3 5 0 f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n 2 2 3 t i m e - h i s t o r i e s , o n l y t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e , i . e . , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , i s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A 3 6 8 “ N E H R P R e c o m m e n d e d P r o v i s i o n s f o r S e i s m i c R e g u l a t i o n s f o r N e w B u i l d i n g s a n d O t h e r S t r u c t u r e s ” ( B S S C , 2 0 0 1 ) . N o l o c a l b e h a v i o r o f C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s w i l l b e e v a l u a t e d . 5 . 3 . 2 C o n f i d e n c e L e v e l s f o r C o l u m n C o m p r e s s i o n P e r f o r m a n c e T h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , c o r r e s p o n d i n g t o t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . T h e f a c t o r e d c o l u m n c o m p r e s s i v e d e m a n d s h a l l b e d e t e r m i n e d f o r e a c h c o l u m n a s t h e q u a n t i t y ” G D , w h e r e : D = t h e c o m p r e s s i v e a x i a l l o a d o n t h e c o l u m n d e t e r m i n e d a s t h e s u m o f t h e D e a d L o a d , 2 5 % o f t h e u n r e d u c e d L i v e L o a d , a n d t h e S e i s m i c D e m a n d . S e i s m i c d e m a n d s h a l l b e d e t e r m i n e d b y e i t h e r o f t h e f o l l o w i n g f o u r a n a l y s i s m e t h o d s : L i n e a r : T h e a x i a l d e m a n d s m a y b e t h o s e p r e d i c t e d b y a l i n e a r s t a t i c o r l i n e a r d y n a m i c a n a l y s i s , c o n d u c t e d i n a c c o r d a n c e w i t h F E M A 3 5 0 . P l a s t i c : T h e a x i a l d e m a n d s m a y b e b a s e d o n p l a s t i c a n a l y s i s , a s i n d i c a t e d i n F E M A 3 5 0 . N o n l i n e a r S t a t i c : T h e a x i a l d e m a n d s m a y b e b a s e d o n t h e c o m p u t e d f o r c e s f r o m a n o n l i n e a r s t a t i c a n a l y s i s , a t t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t , i n a c c o r d a n c e w i t h F E M A 3 5 0 . 2 2 4 N o n l i n e a r D y n a m i c : T h e a x i a l d e m a n d s m a y b e b a s e d o n t h e c o m p u t e d d e s i g n f o r c e s f r o m a n o n l i n e a r d y n a m i c a n a l y s i s , i n a c c o r d a n c e w i t h F E M A 3 5 0 . 7 = D e m a n d v a r i a b i l i t y f a c t o r , t a k e n a s h a v i n g t h e c o n s t a n t v a l u e 1 . 0 5 . y a = A n a l y s i s u n c e r t a i n t y f a c t o r , f o r n o n l i n e a r d y n a m i c a n a l y s i s p r o c e d u r e , i t i s g i v e n b y : 7 a = 6 1 . 4 3 2 ( 5 . 6 ) A n d f o r n o n l i n e a r d y n a m i c a n a l y s i s p r o c e d u r e , t h e u n c e r t a i n t y c o e f fi c i e n t , B U T s h a l l b e t a k e n a s : , B U T = \ / 0 . 0 2 2 5 + p 2 ( 5 . 7 ) w h e r e fl m a y b e t a k e n a s t h e c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n ( C O V ) o f t h e a x i a l l o a d v a l u e s d e t e r m i n e d f r o m t h e s u i t e o f n o n l i n e a r a n a l y s i s . 5 . 3 . 2 . 1 C F T B e a m - C o l u m n C o m p r e s s i v e C a p a c i t y F a c t o r e d c o m p r e s s i v e c a p a c i t y o f e a c h c o l u m n t o r e s i s t c o m p r e s s i v e a x i a l l o a d s , s h a l l b e d e t e r m i n e d a s t h e p r o d u c t o f t h e r e s i s t a n c e f a c t o r ( 1 5 a n d t h e n o m i n a l a x i a l s t r e n g t h C . F o r t h e p u r p o s e s o f t h i s e v a l u a t i o n , t h e e f f e c t i v e l e n g t h c o e f fi c i e n t k s h a l l b e t a k e n a s h a v i n g a v a l u e o f 1 . 0 a n d t h e r e s i s t a n c e f a c t o r o f s h a l l b e a s s i g n e d a v a l u e o f 0 . 9 5 . T h e a x i a l s t r e n g t h C o f t h e C F T b e a m - c o l u m n i s d e t e r m i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h M A I J m e t h o d ( S a k i n o a n d N a k a h a r a , 2 0 0 0 ) . A c c o r d i n g t o M A I J , t h e n o r m a l i z e d d e p t h t o t h i c k n e s s r a t i o i s : 2 2 5 a = ( 1 ) / z ) 2 ( C y / E S ) ( 5 . 8 ) w h e r e : b , t = t h e w i d t h a n d t h e t h i c k n e s s o f t h e C F T b e a m - c o l u m n , r e s p e c t i v e l y ; O ' y = t h e y i e l d s t r e s s o f t h e s t e e l t u b e f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n ; E 5 = t h e e l a s t i c m o d u l u s o f t h e s t e e l t u b e f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n . T h e s t r e s s b l o c k o f M A I J m e t h o d i s s h o w n i n F i g . 5 . 5 3 . T h e c o m p r e s s i v e s t r e s s o f t h e s t e e l t u b e i n c o m p r e s s i o n i s d e c r e a s e d b y a f a c t o r S , w h i c h i s u s e d . t o i n c o r p o r a t e t h e e f f e c t s o f l o c a l b u c k l i n g i n c o m p r e s s i o n z o n e b e f o r e y i e l d i n g . T h e 6 — 8 c u r v e s o f t h e s t e e l t u b e a r e d i v i d e d i n t o t h r e e d i s t i n c t c a s e s . C a s e 1 , C a s e 2 a n d C a s e 3 r e p r e s e n t s p e c i m e n s w i t h s m a l l , m e d i u m a n d h i g h b / t r a t i o s , r e s p e c t i v e l y . T h e i d e a l i z e d s t e e l s t r e s s - s t r a i n c u r v e s f o r t h r e e d i f f e r e n t c a s e s o f C F T s p e c i m e n s ( N a k a h a r a e t a l . , 1 9 9 8 ) a r e s h o w n i n F i g . 5 . 5 4 . A s p e c i m e n w i t h ( 1 5 2 . 3 7 i s c l a s s i fi e d a s a C a s e 1 s p e c i m e n , w h e r e t h e s t e e l t u b e f a i l s b y m e a n o f l o c a l b u c k l i n g a t a s t r e s s c a p a c i t y g r e a t e r t h a n t h e y i e l d s t r e s s . F o r a C a s e 1 s p e c i m e n , t h e y i e l d s t r e s s i s m u l t i p l i e d b y t h e f a c t o r S , t o e s t i m a t e t h e s t r e s s c a p a c i t y o f s t e e l t u b e : S _ 1 0 6 9 8 + 0 . 1 2 8 0 ! ( 5 . 9 ) w h e r e a i s t h e n o r m a l i z e d d e p t h t o t h i c k n e s s r a t i o . A s p e c i m e n w i t h 2 . 3 7 < a < 4 . 1 1 i s c l a s s i fi e d a s a C a s e 2 s p e c i m e n , w h e r e t h e s t e e l t u b e i s e x p e c t e d t o f a i l a t a s t r e s s c a p a c i t y c l o s e t o t h e m e a s u r e d y i e l d s t r e n g t h a n d y i e l d s t r a i n . F o r a C a s e 2 s p e c i m e n , S = 1 . A s p e c i m e n w i t h c 1 2 4 1 ] i s c l a s s i fi e d a s a C a s e 3 s p e c i m e n , w h e r e t h e s t e e l t u b e f a i l s b y m e a n o f l o c a l b u c k l i n g a t a s t r e s s c a p a c i t y l e s s t h a n t h e y i e l d 2 2 6 s t r e s s . F o r a C a s e 3 s p e c i m e n , t h e y i e l d s t r e s s i s m u l t i p l i e d b y t h e f a c t o r S 2 , t o e s t i m a t e t h e s t r e s s c a p a c i t y o r b u c k l i n g s t r e s s o f s t e e l t u b e : $ 2 = ( 5 . 1 0 ) 1 0 . 6 9 8 + 0 1 2 8 6 1 E 6 . 9 7 w h e r e o r i s t h e n o r m a l i z e d d e p t h t o t h i c k n e s s r a t i o . T h e C a s e 2 s p e c i m e n s a r e u s e d i n t h i s s t u d y , i . e . , S = 1 . A s s h o w n i n F i g . 5 . 4 3 , f r o m t h e e q u i l i b r i u m o f a x i a l f o r c e s , t h e n o m i n a l a x i a l s t r e n g t h f o r C F T b e a m - c o l u m n , P " , c a n b e e x p r e s s e d a s : 1 ) , , = y u f c ' . x k l x n c h + 0 y ( b + 2 x n ) t — a y [ b + 2 ( B c — x , , ) ] t ( 5 . 1 1 ) w h e r e : 7 , , = 1 . 6 7 b _ 0 ' 1 1 2 , f a c t o r o f s c a l e e f f e c t , f o r s i m p l i fi c a t i o n , a v a l u e o f 0 . 8 5 c a n b e u s e d ; 0 6 . = y u f c ' , e q u i v a l e n t c o m p r e s s i v e s t r e s s , e x p r e s s e d i n M P a ; k 1 = 0 . 8 3 1 — 0 . 0 7 6 ( 0 0 / 4 1 2 ) 2 0 . 6 5 ; k 2 = 0 . 4 2 9 — 0 . 0 1 0 ( 0 ’ C / 4 l . 2 ) ; B C = b — 2 t , o u t s i d e w i d t h o f s t e e l t u b e . T h e n t h e d i s t a n c e x , , c a n b e e x p r e s s e d a s : x " = ( P n + 2 0 y B C t ) / ( k ] y u f é B c + 4 0 3 1 ) ( 5 . 1 2 ) F r o m t h e e q u i l i b r i u m o f m o m e n t a b o u t t h e n e u t r a l a x i s , t h e n o m i n a l fl e x u r a l s t r e n g t h f o r C F T b e a m - c o l u m n , M " , c a n b e e x p r e s s e d a s : B L . . M n = k ] — 2 — — k z x n x n y u c h C + c r y b t ( b — t ) + Z a y t x n ( B C — x " ) ( 5 . 1 3 ) A f u r t h e r l i m i t a t i o n o n c o l u m n s t r e n g t h i s i m p o s e d b y A C I 3 1 8 - 9 9 i n o r d e r t o a l l o w 2 2 7 f o r a c c i d e n t a l e c c e n t r i c i t i e s o f l o a d i n g , f o r c o l u m n s w i t h v e r y s m a l l o r z e r o c a l c u l a t e d e c c e n t r i c i t i e s : P ” s 0 . 8 5 P 0 ( 5 . 1 4 ) w h e r e P 0 i s t h e n o m i n a l s t r e n g t h o f a x i a l l y l o a d e d c o l u m n w i t h z e r o e c c e n t r i c i t y . U s i n g E q u a t i o n s 5 . 1 1 t o 5 . 1 4 , t h e i n t e r a c t i o n d i a g r a m f o r n o m i n a l C F T b e a m - c o l u m n s t r e n g t h i n c o m b i n e d b e n d i n g a n d a x i a l l o a d c a n b e o b t a i n e d . T h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f C F T 2 2 x 2 2 x 0 . 6 8 7 5 i s s h o w n i n F i g . 5 . 4 5 , a l o n g w i t h t h e P - M d i a g r a m o f C F T b e a m - c o l u m n a t t h e h i n g e l o c a t i o n o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t h e S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , I p v s t 0 3 . A s s h o w n i n F i g . 5 . 4 5 , f o r a g i v e n m a x i m u m a x i a l f o r c e , P m a x , o b t a i n e d f r o m a t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h e C F T M R F , t h e n o m i n a l a x i a l s t r e n g t h , P " , c a n b e d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o t h e c o r r e s p o n d i n g m o m e n t , M n , u s i n g t h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f C F T b e a m - c o l u m n . 5 . 3 . 3 L o c a l P e r f o r m a n c e o f S i x - S t o r y C F T M R F S 5 . 3 . 3 . 1 L o c a l C o n n e c t i o n P e r f o r m a n c e F o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , c o r r e s p o n d i n g t o h a z a r d l e v e l o f 2 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 9 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 2 2 8 5 0 % , f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . D u e t o t h e f a c t t h a t n o f a c t o r a n d c o n fi d e n c e l e v e l a r e r e c o m m e n d e d b y F E M A 3 5 0 f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s , o n l y t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e , i . e . , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , i s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A . N o l o c a l b e h a v i o r o f C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s w i l l b e e v a l u a t e d . 5 . 3 . 3 . 2 L o c a l C o l u m n C o m p r e s s i o n P e r f o r m a n c e T h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , c o r r e s p o n d i n g t o t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . T h e a x i a l s t r e n g t h C o f t h e C F T b e a m - c o l u m n i s d e t e r m i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h M A I J m e t h o d ( S a k i n o a n d N a k a h a r a , 2 0 0 0 ) . T h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o r n e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , I p v s t 0 3 , a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 4 6 a , 5 . 4 7 a a n d 5 . 4 8 a , r e s p e c t i v e l y . T h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o r n e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l c l g i l Z , a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 4 9 a , 5 . 5 0 a a n d 5 . 5 1 a , r e s p e c t i v e l y . F o r a g i v e n m a x i m u m a x i a l f o r c e , P m a x , o b t a i n e d f r o m a t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h e C F T M R F , t h e n o m i n a l a x i a l s t r e n g t h , P " , c a n b e d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o t h e c o r r e s p o n d i n g m o m e n t , M n , u s i n g t h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f C F T b e a m - c o l u m n , a s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . 3 . 2 . 2 2 9 A s s h o w n i n T a b l e 5 . 1 0 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e a x i a l f o r c e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 9 0 % , f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . T h e r e f o r e , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , a s w e l l a s t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e a n d t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . I n a d d i t i o n , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l a l s o m e e t t h e r e q u i r e m e n t o f F E M A 3 6 8 . T h i s e v a l u a t i o n p r o c e d u r e f o r t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e i s a l s o c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t r e s u l t s o f C F T b e a m - c o l u m n s ( V a r m a , 2 0 0 0 ) . T h e n o r m a l i z e d M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o r n e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l p v s t 0 3 , a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 4 6 b , 5 . 4 7 b a n d 5 . 4 8 b , r e s p e c t i v e l y , a l o n g w i t h t h e e x p e r i m e n t r e s u l t o f C F T b e a m - c o l u m n s ( V a r m a , 2 0 0 0 ) . T h e n o r m a l i z e d M - ( I ) i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o r n e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l c l g i l Z , a r e s h o w n i n F i g s . 5 4 % , 5 . 5 0 b a n d 5 . 5 l b , r e s p e c t i v e l y , a l o n g w i t h t h e e x p e r i m e n t r e s u l t o f C F T b e a m - c o l u m n s ( V a n n a , 2 0 0 0 ) . T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t w a s o b t a i n e d f r o m c y c l i c t e s t o f a C F T b e a m - c o l u m n s p e c i m e n C B C - 3 2 - 8 0 - 2 0 w i t h h i g h - s t r e n g t h s t e e l ( 0 ; . . = 8 0 k s i ) , h i g h - s t r e n g t h c o n c r e t e ( f c ' = 1 6 k s i ) , n o m i n a l b / t r a t i o o f 3 2 , a n d s u b j e c t e d t o a n a x i a l l e v e l o f 0 . 2 0 P 0 ( P 0 i s t h e a x i a l l o a d c a p a c i t y o f C F T ) . 2 3 0 T h e a x i a l l o a d l e v e l , t h e m a t e r i a l p r o p e r t i e s a n d t h e n o m i n a l b / t r a t i o o f t h e s p e c i m e n C B C - 3 2 - 8 0 - 2 0 a r e v e r y s i m i l a r t o t h e h i g h - s t r e n g t h C F T c o l u m n s u s e d i n t h i s r e s e a r c h . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 4 6 b , 5 . 4 7 b a n d 5 . 4 8 b , l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e fl a n g e ( P o i n t F ) t a k e s p l a c e i n t h e C F T b e a m - c o l u m n s o f t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , w h i l e t h e C F T b e a m - c o l u m n s f a i l w h e n l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e c o r n e r ( P o i n t H ) t a k e s p l a c e . T h e r e f o r e , n o f a i l u r e t a k e s p l a c e i n t h e C F T b e a m - c o l u m n s o f t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , j u s t t h e s a m e a s p r e d i c t e d b y t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F S , p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . 5 . 3 . 4 L o c a l P e r f o r m a n c e o f T w e l v e - S t o r y C F T M R F S 5 . 3 . 4 . 1 L o c a l C o n n e c t i o n P e r f o r m a n c e F o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , c o r r e s p o n d i n g t o h a z a r d l e v e l o f 2 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 1 1 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 5 0 % , r e s p e c t i v e l y , f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y p e r f o r m a n c e l e v e l a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . F o r t h e c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l , t h e c o n f i d e n c e l e v e l f o r t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e o b t a i n e d f r o m t h e m a x i m u m v a l u e o f i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s i s 2 3 1 l e s s t h a n 5 0 % , w h i l e t h e c o n fi d e n c e l e v e l f o r t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e o b t a i n e d f r o m t h e m e d i a n v a l u e o f i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s i s l a r g e r t h a n 5 0 % . S i n c e t h e S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n r e c o r d s u s e d i n t h i s s t u d y b o t h c o n s i s t w i t h t e n g r o u n d m o t i o n s , w h i c h i s l a r g e r t h a n s e v e n g r o u n d m o t i o n s , a c c o r d i n g t o F E M A 3 5 0 , t h e m e d i a n v a l u e o f e a c h o f t h e r e s p o n s e q u a n t i t y m a y b e u s e a s t h e d e m a n d . T h e c o n fi d e n c e l e v e l o b t a i n e d f r o m m e d i a n v a l u e s m a y b e u s e d a s t h e e x p e c t e d c o n fi d e n c e l e v e l s . T h e r e f o r e , t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R T f o r b o t h t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s h a v e a l r e a d y m e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . D u e t o t h e f a c t t h a t n o f a c t o r a n d c o n fi d e n c e l e v e l a r e r e c o m m e n d e d b y F E M A 3 5 0 f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s , o n l y t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e , i . e . , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , i s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A . N o l o c a l b e h a v i o r o f C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s w i l l b e e v a l u a t e d . 5 . 3 . 4 . 2 L o c a l C o l u m n C o m p r e s s i o n P e r f o r m a n c e T h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s , c o r r e s p o n d i n g t o t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a r e e v a l u a t e d p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . T h e a x i a l s t r e n g t h C o f t h e C F T b e a m - c o l u m n i s d e t e r m i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h M A I J m e t h o d ( S a k i n o a n d N a k a h a r a , 2 0 0 0 ) . T h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o m e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o m e r c o l u m n s o f 2 3 2 t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l p v s t 0 3 , a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 5 2 a , 5 . 5 3 a a n d 5 . 5 4 a , r e s p e c t i v e l y . T h e P - M i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o m e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l c l g i l Z , a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 5 5 a , 5 . 5 6 a a n d 5 . 5 7 a , r e s p e c t i v e l y . F o r a g i v e n m a x i m u m a x i a l f o r c e , P M , o b t a i n e d f r o m a t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h e C F T M R F , t h e n o m i n a l a x i a l s t r e n g t h , P " , c a n b e d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o t h e c o r r e s p o n d i n g m o m e n t , M n , u s i n g t h e P — M i n t e r a c t i o n c u r v e o f C F T b e a m - c o l u m n , a s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . 3 . 2 . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 1 2 , f o r b o t h t h e m a x i m u m v a l u e a n d t h e m e d i a n v a l u e o f t h e a x i a l f o r c e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s , t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F S a r e l a r g e r t h a n 5 0 % a n d 9 0 % , f o r t h e i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s , r e s p e c t i v e l y , a s r e q u i r e d b y F E M A 3 5 0 . T h e r e f o r e , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , a s w e l l a s t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e a n d t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . I n a d d i t i o n , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l a l s o m e e t t h e r e q u i r e m e n t o f F E M A 3 6 8 . T h i s e v a l u a t i o n p r o c e d u r e f o r t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e i s a l s o c o m p a r e d w i t h t h e e x p e r i m e n t r e s u l t s o f C F T b e a m - c o l u m n s ( V a r m a , 2 0 0 0 ) . T h e n o r m a l i z e d M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o m e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l p v s t 0 3 , a r e 2 3 3 s h o w n i n F i g s . 5 . 5 2 b , 5 . 5 3 b a n d 5 . 5 4 b , r e s p e c t i v e l y , a l o n g w i t h t h e e x p e r i m e n t r e s u l t o f C F T b e a m - c o l u m n s ( V a r m a , 2 0 0 0 ) . T h e n o r m a l i z e d M - ( D i n t e r a c t i o n c u r v e s o f t h e l e f t c o r n e r , i n t e r i o r a n d r i g h t c o m e r c o l u m n s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , I c l g i l Z , a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 5 5 b , 5 . 5 6 b a n d 5 . 5 7 b , r e s p e c t i v e l y , a l o n g w i t h t h e e x p e r i m e n t r e s u l t o f C F T b e a m - c o l u m n s ( V a r m a , 2 0 0 0 ) . T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t w a s o b t a i n e d f r o m c y c l i c t e s t o f a C F T b e a m - c o l u m n s p e c i m e n C B C - 3 2 - 8 0 - 2 0 w i t h h i g h - s t r e n g t h s t e e l ( o 3 , = 8 0 k s i ) , h i g h - s t r e n g t h c o n c r e t e ( f c ' = 1 6 k s i ) , n o m i n a l b / t r a t i o o f 3 2 , a n d s u b j e c t e d t o a n a x i a l l e v e l o f 0 . 2 0 P 0 ( P 0 i s t h e a x i a l l o a d c a p a c i t y o f C F T ) . T h e a x i a l l o a d l e v e l , t h e m a t e r i a l p r o p e r t i e s a n d t h e n o m i n a l b / t r a t i o o f t h e s p e c i m e n C B C - 3 2 - 8 0 - 2 0 a r e v e r y s i m i l a r t o t h e h i g h - s t r e n g t h C F T c o l u m n s u s e d i n t h i s r e s e a r c h . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 5 2 b , 5 . 5 3 b a n d 5 . 5 4 b , i n i t i a l c r u s h i n g o f c o n c r e t e ( P o i n t E ) o t h e r t h a n l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e ( P o i n t F ) t a k e s p l a c e i n t h e C F T b e a m - c o l u m n s o f t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , w h i l e t h e C F T b e a m - c o l u m n s f a i l w h e n l o c a l b u c k l i n g o f t h e s t e e l t u b e c o m e r ( P o i n t H ) t a k e s p l a c e . T h e r e f o r e , n o f a i l u r e t a k e s p l a c e i n t h e C F T b e a m - c o l u m n s o f t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , j u s t t h e s a m e a s p r e d i c t e d b y t h e c o n fi d e n c e l e v e l s f o r t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F S , p e r F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s . 5 . 4 T i m e - H i s t o r y A n a l y s i s : H i g h e r M o d e a n d P - A E f f e c t s E s t i m a t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d s i s o f g r e a t s i g n i fi c a n c e i n s e i s m i c d e s i g n o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s , b e c a u s e o f t h e e x c e e d e n c e o f a l l o w a b l e l i m i t s w o u l d c a u s e g r e a t d a m a g e i n b o t h s t r u c t u r a l a n d n o n - s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s . A n o t h e r c o n c e r n i n t h e 2 3 4 d e s i g n o f C F T M R F S i s t o a v o i d e x c e s s i v e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s , w h i c h m a y , b u t n o t n e c e s s a r y w i l l , b r i n g t h e s t r u c t u r e c l o s e t o i n c r e m e n t a l c o l l a p s e . C o l l a p s e m a y o c c u r i f a n i n d i v i d u a l s t o r y d i s p l a c e s s u f fi c i e n t l y s o t h a t t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d i n s t a b i l i t y o c c u r s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 a ) . T h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s c a n b e u s e d t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e s , b y p u s h i n g t h e s t r u c t u r e u n d e r a p r e d e t e r m i n e d o r a d a p t i v e l o a d p a t t e r n t o a t a r g e t d i s p l a c e m e n t , w h i c h r e p r e s e n t t h e m a x i m u m d e m a n d s e x p e r i e n c e d b y t h e s t r u c t u r e i n t h e d e s i g n e a r t h q u a k e , a n d c o m p a r i n g t h e d e f o r m a t i o n d e m a n d s c o m p u t e d a t t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t t o a v a i l a b l e c a p a c i t i e s . T h e r o o f d i s p l a c e m e n t c a u s e d b y t h e d e s i g n g r o u n d m o t i o n c a n b e p r e d i c t e d w i t h r e a s o n a b l e a c c u r a c y , p r o v i d e d t h a t i t i s c o n t r o l l e d b y t h e fi r s t m o d e a n d t h e P - A s e n s i t i v e r a n g e i s n o t e n t e r e d ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . A n o t h e r d r a w b a c k o f t h e p u s h o v e r a n a l y s i s i s t h a t i t i s d i f fi c u l t t o p r e d i c t m a x i m u m d y n a m i c s t o r y d r i f t d e m a n d s o v e r t h e h e i g h t o f t h e s t r u c t u r e a s a f u n c t i o n o f t h e r o o f d r i f t , o n a c c o u n t o f t h e d e p e n d e n c e o f t h e r e l a t i o n s h i p o n a m u l t i t u d e o f f a c t o r s , e . g . , h i g h e r m o d e e f f e c t s , P - A e f f e c t s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f g r o u n d m o t i o n s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . A s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . 2 , h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t f o r fl e x i b l e d i s t r i b u t e d C F T M R F S c a n n o t b e n e g l e c t e d , e s p e c i a l l y f o r t h e fl e x i b l e d i s t r i b u t e d t w e l v e - s t o r y C F T M R F . H o w e v e r , c u r r e n t l y t h e r e i s a l a c k o f k n o w l e d g e o f t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F S . T h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F S w i l l b e i n v e s t i g a t e d i n t h i s s e c t i o n b y c o m p a r i n g t h e r e s u l t s o f t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s . 2 3 5 5 . 4 . 1 P u s h o v e r A n a l y s i s R e s u l t s : P - A E f f e c t s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 5 8 t o 5 . 6 0 , t h e p o s t - y i e l d r e s p o n s e o f t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s f o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F e x h i b i t s a s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u u n t i l a r o o f d r i f t a n g l e o f a b o u t 0 . 0 2 5 , f o l l o w e d b y a r a p i d d e c r e a s e i n l a t e r a l l o a d r e s i s t a n c e r e p r e s e n t e d b y t h e n e g a t i v e s l o p e o f t h e c u r v e . T h e b o t t o m t h r e e s t o r i e s e x h i b i t s i m i l a r n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s v a l u e s , w h i c h a r e h i g h e r t h a n t h e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s o f t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e . T h e 4 t h s t o r y h a s a n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s v e r y c l o s e t o t h a t o f t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e . A s t h e s t r u c t u r e i s p u s h e d t o l a r g e r d i s p l a c e m e n t s b e y o n d 0 . 0 2 5 g l o b a l d r i f t , w h i c h i s a l s o t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e , t h e t o p t w o s t o r i e s e x p e r i e n c e u n l o a d i n g , a n d t h e l a t e r a l l o a d s a p p l i e d t o t h e s t r u c t u r e h a v e t o b e r e d u c e d t o a c c o m m o d a t e t h e i n c r e a s i n g s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s i n t h e l o w e r s t o r i e s . T h u s , a s t h e r o o f d i s p l a c e m e n t i n c r e a s e s , t h e s t o r y d r i f t s i n t h e t o p t w o s t o r i e s d e c r e a s e . T h e r e f o r e , s u d d e n a m p l i fi c a t i o n o f s t o r y d r i f t i n l o w e r s t o r i e s o f t h i s s i x - s t o r y C F T M R F i s d u e t o t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s , w h i l e t h e o c c u r r e n c e o f s u c h a m p l i fi c a t i o n i n u p p e r s t o r i e s i s a t t r i b u t e d t o h i g h e r m o d e e f f e c t s . F o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F , a s s h o w n i n F i g s . 5 . 6 1 t o 5 . 6 3 , t h e p o s t - y i e l d r e s p o n s e o f t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s e x h i b i t s a r e l a t i v e l y l o n g “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u u n t i l a r o o f d r i f t a n g l e o f a b o u t 0 . 0 4 2 , f o l l o w e d b y a r a p i d d e c r e a s e i n l a t e r a l l o a d r e s i s t a n c e r e p r e s e n t e d b y t h e n e g a t i v e s l o p e o f t h e c u r v e . T h e l o w e r s i x s t o r i e s e x h i b i t s i m i l a r n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s v a l u e s , w h i c h a r e a l s o c l o s e t o t h e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s o f t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e . T h e 7 ‘ h t o 1 0 t h s t o r i e s h a v e n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s s l i g h t l y h i g h e r t h a t o f t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e . A s t h e s t r u c t u r e i s 2 3 6 p u s h e d t o l a r g e r d i s p l a c e m e n t s b e y o n d 0 . 0 4 2 g l o b a l d r i f t , w h i c h i s a l s o t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a t w h i c h t h e s l o p e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e , t h e t o p t w o s t o r i e s , e s p e c i a l l y t h e 1 2 t h s t o r y , e x h i b i t n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s v a l u e s , w h i c h a r e m u c h h i g h e r t h a n t h e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s o f t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e . A s t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e a p p r o a c h e s c l o s e t o 0 . 0 7 8 , t h e t o p t w o s t o r i e s e x p e r i e n c e u n l o a d i n g , a n d t h e l a t e r a l l o a d s a p p l i e d t o t h e s t r u c t u r e h a v e t o b e r e d u c e d t o a c c o m m o d a t e t h e i n c r e a s i n g s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s i n t h e l o w e r s t o r i e s . T h u s , a s t h e r o o f d i s p l a c e m e n t i n c r e a s e s , t h e s t o r y d r i f t s i n t h e t o p t w o s t o r i e s d e c r e a s e . T h e r e f o r e , s u d d e n a m p l i fi c a t i o n o f s t o r y d r i f t i n l o w e r s t o r i e s o f t h i s t w e l v e - s t o r y C F T M R F i s d u e t o t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s , w h i l e t h e o c c u r r e n c e o f s u c h a m p l i fi c a t i o n i n u p p e r s t o r i e s i s a t t r i b u t e d t o h i g h e r m o d e e f f e c t s . 5 . 4 . 2 H i g h e r M o d e a n d P - A E f f e c t s o f S i x - S t o r y C F T M R F T h e 1 S t t o 4 t h m o d e s p r o p e r t i e s o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T l / T m a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S a r e s h o w n i n T a b l e 5 . 1 3 . A s s h o w n i n T a b l e 5 . 1 3 , t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t t o 4 t h m o d e s o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T 1 / T m < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e 8 1 . 5 % , 1 0 . 9 % , 4 . 5 % , a n d 1 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . A c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 , t h i s s i x - s t o r y C F T M R F h a s m o r e t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e a n d c a n b e c a t e g o r i z e d a s a f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d s t r u c t u r e . H o w e v e r , t h e r e s u l t s o f t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a n d p u s h o v e r a n a l y s i s s h o w t h a t h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d s i x - s t o r y C F T M R F S s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . T h e s t o r y d r i f t e n v e l o p , v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t o f s t r u c t u r e , a s w e l l a s t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d 2 3 7 f r o m b o t h t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 6 4 t o 5 . 7 4 F i g s . 5 . 7 5 t o 5 . 8 2 , a n d F i g s . 5 . 8 3 t o 5 . 9 1 , r e s p e c t i v e l y . T h e s t o r y d r i f t e n v e l o p s , t h e v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o v e r t h e h e i g h t , a s w e l l a s t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m b o t h t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s , p r o v i d e m u c h i n s i g h t i n t o t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S . 5 . 4 . 2 . 1 S i x - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 6 4 t o 5 . 7 4 , o n l y t w o o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , l t b t a b a n d l e p s t I O , d e m o n s t r a t e t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d s o v e r t h e h e i g h t . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 6 9 a n d 5 . 7 0 , i t i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e s e t w o t i m e - h i s t o r i e s a r e l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A 4 , a t w h i c h t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e r e a c h e s t h e d e s i g n l i m i t i n p u s h o v e r a n a l y s i s ( 1 . 5 % f o r t h e c a s e o f C F T M R F S ) a n d b e y o n d w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c a n n o t b e n e g l e c t e d . W h i l e f o r t h e o t h e r e i g h t t i m e - h i s t o r i e s o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e s h a v e e i t h e r e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , a t w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e b e c o m e s s i g n i fi c a n t , o r a t l e s s l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , e . g . , i n t h e c a s e o f t h e 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y , l l p g l c . S i n c e t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e o f t h e o t h e r e i g h t t i m e - h i s t o r i e s o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s a b o u t 0 . 0 1 8 , w h i c h i s l e s s t h a n 0 . 0 2 5 , a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s h a v e n o t f u l l y 2 3 8 o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y i s c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t . H o w e v e r , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e s e e i g h t t i m e - h i s t o r i e s o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , a n d t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r i n t h e 2 I n d s t o r y f o r a l l t h e s e e i g h t 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e s h a p e s o f t h e v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t a n d t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s ' a l s o p r o v i d e h e l p f u l i n f o r m a t i o n t o d i s t i n g u i s h t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s i x - s t o r y C F T M R F S . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 6 4 t o 5 . 7 4 , f o r t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , b o t h t h e s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t a n d t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s h a v e m o r e c o m p l i c a t e s h a p e s t h a n t h o s e o f t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s . I n t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , t h e m a x i m u m r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a l l o c c u r a t t h e 2 " d s t o r y , a n d t h e r a t i o s a p p r o x i m a t e l y l i n e a r l y d e c r e a s e t o t h e m i n i m u m r a t i o s a t t h e 6 t h s t o r y . T h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s i n t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s a l l a p p r o x i m a t e l y c o i n c i d e w i t h t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s . O n t h e c o n t r a r y , i n t h o s e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , t h e s h a p e s f o r t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o v e r h e i g h t b e c o m e m o r e c o m p l e x s a d d l e s h a p e s , i n w h i c h t h e r a t i o s a t t h e 2 n d a n d t h e 4 t h s t o r i e s b o t h a c h i e v e l o c a l p e a k v a l u e s . I n a d d i t i o n , t h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s i n t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s m a y n o t c o i n c i d e w i t h t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s , o r e v e n v i b r a t e a r o u n d t h e p u s h o v e r c u r v e s . 2 3 9 5 . 4 . 2 . 2 S i x - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 7 5 t o 5 . 8 2 , f o r t h e S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , o n l y t w o t i m e - h i s t o r i e s , I i v a r 0 5 a n d I n r r r s , d e m o n s t r a t e t h e i n fl u e n c e o f P - A e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n i n t e r - s t o r y d r i f t d e m a n d s o v e r t h e h e i g h t . I t i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e s e t w o t i m e - h i s t o r i e s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , a t w h i c h t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e r e a c h e s t h e d e s i g n l i m i t i n p u s h o v e r a n a l y s i s ( 1 . 5 % f o r t h e c a s e o f C F T M R F S ) a n d b e y o n d w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c a n n o t b e n e g l e c t e d . F o r t h e s e t w o t i m e - h i s t o r i e s , t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 2 n d s t o r y , a n d t h e s t o r y d r i f t s m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s e t o t h e m i n i m u m r a t i o s a t t h e 6 t h s t o r y . W h i l e f o r t h e o t h e r e i g h t t i m e - h i s t o r i e s o f t h e S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e s a r e a l l l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , b e l o w w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c o u l d b e n e g l e c t e d . T h e h i g h e r m o d e e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e s e e i g h t t i m e - h i s t o r i e s o f t h e S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . F o r t h e s e e i g h t t i m e - h i s t o r i e s , a l m o s t a l l t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 4 t h o r 5 t h s t o r i e s f o r t h e s e 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e o n l y t w o e x c e p t i o n s a r e t h e t i m e - h i s t o r i e s , I 4 0 i v i r a n d l i v a r 0 6 , i n w h i c h t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 2 n d s t o r y i n t h e n e g a t i v e d i r e c t i o n o n l y , y e t s t i l l w i t h r e l a t i v e l a r g e s t o r y d r i f t s i n t h e 3 r d a n d t h e 4 t h s t o r i e s , w h i c h a r e c l o s e t o t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 2 " d s t o r y . A s i n t h e c a s e s o f S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , f o r t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , b o t h t h e s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t a n d t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s h a v e m o r e 2 4 0 c o m p l i c a t e s h a p e s t h a n t h o s e o f t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s . I n t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , t h e m a x i m u m r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a l l o c c u r a t t h e 2 “ s t o r y a n d t h e r a t i o s m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s e t o t h e m i n i m u m r a t i o s a t t h e 6 t h s t o r y . T h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s i n t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s a l l a p p r o x i m a t e l y c o i n c i d e w i t h t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s . O n t h e c o n t r a r y , i n t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , t h e s h a p e s f o r t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o v e r h e i g h t b e c o m e v e r y c o m p l e x z i g z a g s h a p e s , i n w h i c h t h e r a t i o s a t t h e 2 n d a n d t h e 4 t h s t o r i e s b o t h a c h i e v e l o c a l p e a k v a l u e s , a n d t h e v a l u e s a t t h e 5 t h s t o r y i s l a r g e r t h a n o r c l o s e t o t h a t a t t h e 3 r d s t o r y . T h e s h a p e s f o r t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o f t h e t i m e - h i s t o r y , I p s d h s p , e v e n e x h i b i t a l a r g e r a t i o a t t h e 5 ‘ h s t o r y , d e m o n s t r a t i n g t h e g r e a t i m p o r t a n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s g e n e r a t e d b y t h i s g r o u n d m o t i o n . I n a d d i t i o n , t h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s i n t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s m a y n o t c o i n c i d e w i t h t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s , o r e v e n v i b r a t e a r o u n d t h e p u s h o v e r C l l l ' V C S . 5 . 4 . 2 . 3 S i x - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 8 3 t o 5 . 9 1 , f o r t h e S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . I t i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s u n d e r t h e s e g r o u n d m o t i o n s a r e a l l l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , b e l o w w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c o u l d b e n e g l e c t e d a n d h i g h e r m o d e e f f e c t s m a y c o n t r o l t h e s e i s m i c 2 4 1 p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e . A l m o s t a l l t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 4 t h o r 5 t h s t o r i e s f o r t h e s e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e o n l y t w o e x c e p t i o n s a r e t h e t i m e - h i s t o r i e s , l c l g i I Z a n d I i v a r 0 6 , i n w h i c h t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 2 I n d s t o r y , y e t s t i l l w i t h r e l a t i v e l a r g e s t o r y d r i f t s i n t h e 4 t h a n d t h e 5 t h s t o r i e s , w h i c h a r e c l o s e t o t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 2 n d s t o r y . A s i n t h e c a s e s o f S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , f o r t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s , b o t h t h e s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t a n d t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s h a v e m o r e c o m p l i c a t e s h a p e s t h a n t h o s e o f t h e P - A e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s . T h e s h a p e s f o r t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o v e r h e i g h t b e c o m e v e r y c o m p l e x z i g z a g s h a p e s , i n w h i c h t h e r a t i o s a t t h e 2 n d a n d t h e 4 t h o r t h e 5 t h s t o r i e s b o t h a c h i e v e l o c a l p e a k v a l u e s . T h e s h a p e s f o r t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o f t h e t i m e - h i s t o r y , l p k c s O 5 , e v e n e x h i b i t a v e r y l a r g e r a t i o a t t h e 5 t h s t o r y , d e m o n s t r a t i n g t h e g r e a t i m p o r t a n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s g e n e r a t e d b y t h i s g r o u n d m o t i o n . I n a d d i t i o n , t h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s i n t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s m a y n o t c o i n c i d e w i t h t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s , o r e v e n v i b r a t e a r o u n d t h e p u s h o v e r c u r v e s . T h e m e d i a n , m a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t f o r t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e p r e s e n t e d i n F i g s . 5 . 9 2 , 5 . 9 3 a n d 5 . 9 4 , r e s p e c t i v e l y . T h e m e d i a n v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r e p r e s e n t t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e a n d P - A e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t o v e r h e i g h t . A s s h o w n i n F i g . 5 . 9 2 , t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s e x h i b i t g r e a t i n fl u e n c e o f t h e P - A e f f e c t s , w i t h t h e 2 4 2 m a x i m u m v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o c c u r a t t h e 2 " ‘ 1 s t o r y a n d m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s e t o t h e m i n i m u m v a l u e s a t t h e 6 ' h s t o r y . W h i l e t h e 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a l l e x h i b i t t h e i n fl u e n c e o f t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s . T h e s h a p e s o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t b e c o m e v e r y c o m p l e x z i g z a g s h a p e s , i n w h i c h t h e r a t i o s a t t h e 2 n d a n d t h e 4 ‘ h s t o r i e s b o t h a c h i e v e l o c a l p e a k v a l u e s , a n d t h e v a l u e s a t t h e 5 t h s t o r y i s l a r g e r t h a n o r c l o s e t o t h a t a t t h e 3 r d s t o r y . T h e i n fl u e n c e o f t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s f o r t h e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s g r e a t e r t h a n t h a t f o r t h e 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , w h i c h i s d e m o n s t r a t e d b y t h e f a c t t h a t t h e s h a p e s o f t h e v a r i a t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s a r e s i m i l a r , b u t t h e r a t i o s o f t h e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e a l l l a r g e r t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g v a l u e s o f t h e 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 9 2 , 5 . 9 3 a n d 5 . 9 4 , t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s a r e l a r g e r t h a n 1 . 0 f o r m o s t s t o r i e s . T h e r e a s o n i s t h a t t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s d o n o t o c c u r s i m u l t a n e o u s l y i n a l l s t o r i e s . T h e r e f o r e , t h e s u m o f t h e m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s i s a l w a y s l a r g e r t h a n t h e m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . I f p u s h o v e r a n a l y s i s i s u s e d t o c a p t u r e a l l m a x i m u m s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f C F T M R F S , t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t s h o u l d b e a m p l i fi e d b y t h e m e d i a n r a t i o s o f t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t , a s l i s t e d i n T a b l e 5 . 1 4 . A n o t h e r o b s e r v a t i o n f r o m t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s i s t h a t , f o r a fi r s t m o d e d o m i n a t e d l o w - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e l S t m o d e l a r g e r t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i s s e n s i t i v e t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . F o r e x a m p l e , f o r t h e s a m e t i m e - 2 4 3 h i s t o r y , l n r r r s , t h e m a x i m u m r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t i n b o t h t h e 2 / 5 0 a n d 1 0 / 5 0 h a z a r d l e v e l s o c c u r a t t h e 2 n d s t o r y , t h e r a t i o s i n t h e 2 / 5 0 h a z a r d l e v e l a p p r o x i m a t e l y l i n e a r l y d e c r e a s e t o t h e m i n i m u m r a t i o s a t t h e 6 1 " s t o r y , w h i l e t h e r a t i o i n t h e 1 0 / 5 0 h a z a r d l e v e l m o n o t o n i c a l l y d e c r e a s e t o t h e m i n i m u m r a t i o s a t t h e 6 t h s t o r y , w i t h t h e v a l u e a t t h e 4 t h s t o r y c l o s e t o t h a t a t t h e 3 r d s t o r y . I t i s d i f f e r e n t f r o m t h e o b s e r v a t i o n f o r a 2 0 - s t o r y s t e e l s t r u c t u r e s u b j e c t e d t o t h e s a m e g r o u n d m o t i o n r e c o r d s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) , i n w h i c h t h e d i s t r i b u t i o n a n d v a l u e s o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t f o r t h e 2 / 5 0 a n d 1 0 / 5 0 s e t s o f g r o u n d m o t i o n s a r e s i m i l a r , i n d i c a t i n g l i t t l e s e n s i t i v i t y t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . 5 . 4 . 3 H i g h e r M o d e E f f e c t s a n d P - A E f f e c t s o f T W e l v e - S t o r y C F T M R F A s s h o w n i n T a b l e 5 . 1 3 , t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t t o 4 t h m o d e s o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T 1 / T , , , a x < 1 . 1 5 ) t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F a r e 7 5 . 3 % , 1 2 . 7 % , 5 . 1 % , a n d 2 . 8 % , r e s p e c t i v e l y . A c c o r d i n g t o F E M A 3 5 6 , t h i s t w e l v e - s t o r y C F T M R F h a s m o r e t h a n 7 5 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e a n d c a n b e c a t e g o r i z e d a s a f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d s t r u c t u r e . H o w e v e r , t h e r e s u l t s o f t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a n d p u s h o v e r a n a l y s i s s h o w t h a t h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e f u n d a m e n t a l m o d e d o m i n a t e d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . T h e s t o r y d r i f t e n v e l o p , v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t o f s t r u c t u r e , a s w e l l a s t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m b o t h t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s a r e s h o w n i n F i g s . 5 . 9 5 t o 5 . 1 0 5 , 2 4 4 F i g s . 5 . 1 0 6 t o 5 . 1 1 3 , a n d F i g s . 5 . 1 1 4 t o 5 . 1 2 2 , r e s p e c t i v e l y . T h e s t o r y d r i f t e n v e l o p s , t h e v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o v e r t h e h e i g h t , a s w e l l a s t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m b o t h t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s , p r o v i d e m u c h i n s i g h t i n t o t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s a n d t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S . 5 . 4 . 3 . 1 T w e l v e - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 9 5 t o 5 . 1 0 5 , t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . I t i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e l S t m o d e o f t h i s t w e l v e - s t o r y C F T M R F i s 7 5 . 3 % , w h i c h i s s l i g h t l y l a r g e r t h a n 7 5 % b u t l e s s t h a n 8 0 % , b e l o w w h i c h t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f C F T M R F s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d , a c c o r d i n g t o t h e p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e h i s t o r y a n a l y s i s r e s u l t s o f t h i s s t u d y . I n a d d i t i o n , f o r t h e c a s e i n w h i c h t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c a n n o t b e n e g l e c t e d . E s p e c i a l l y f o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e s h a v e e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e b e c o m e s s i g n i fi c a n t , y e t t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s s t i l l c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h i s C F T M R F i n t h i s c a s e . S i n c e t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e o f t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s a b o u t 0 . 0 1 9 , w h i c h i s l e s s t h a n 0 . 0 4 2 , a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s h a v e n o t f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y i s c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t . 2 4 5 A s s h o w n i n F i g s . 5 . 9 5 t o 5 . 1 0 5 , f o r t h e c a s e s i n w h i c h r o o f d i s p l a c e m e n t s a r e l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h i s C F T M R F b e c o m e s i g n i fi c a n t , a n d t h e s h a p e s o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s b e c o m e b e l l s h a p e s , w i t h t h e m a x i m u m r a t i o o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o c c u r a t t h e 9 ‘ h s t o r y . T h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s i n t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d c a s e s i n t e n s i v e l y v i b r a t e a r o u n d t h e p u s h o v e r c u r v e s . F o r t h e c a s e s i n w h i c h r o o f d i s p l a c e m e n t s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , 2 1 4 , b u t h a v e n ’ t e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c a n n o t b e n e g l e c t e d . F o r e x a m p l e , f o r t h e t i m e - h i s t o r y “ l e 1 n g ” , t h e m a x i m u m r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t s h i f t s f r o m t h e 9 t h s t o r y t o t h e 7 t h s t o r y i n t h e p o s i t i v e d i r e c t i o n , a n d t h e s h a p e o f t h e s e r a t i o s b e c o m e s a s a d d l e s h a p e i n t h e n e g a t i v e d i r e c t i o n , i n w h i c h t h e r a t i o s a t t h e 3 r d a n d t h e 9 ' 1 1 s t o r i e s b o t h a c h i e v e l o c a l p e a k v a l u e s . F o r t h e c a s e s i n w h i c h r o o f d i s p l a c e m e n t s h a v e e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s b e c o m e s s i g n i fi c a n t , y e t t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s s t i l l c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e . F o r e x a m p l e , f o r t h e t i m e - h i s t o r i e s l e p s t 1 3 , l p v s t 0 3 a n d l p v s t 0 6 , t h e m a x i m u m r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a l l s h i f t f r o m t h e 9 t h s t o r y t o t h e 5 t h s t o r y . 5 . 4 . 3 . 2 T w e l v e - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 1 0 6 t o 5 . 1 1 3 , f o r t h e S A C 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . I t i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e s e t i m e - h i s t o r i e s a r e a l l l e s s 2 4 6 t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , b e l o w w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c o u l d b e n e g l e c t e d . A l m o s t a l l t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 9 ‘ h o r 1 0 ‘ h s t o r i e s f o r t h e s e 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e o n l y e x c e p t i o n i s t h e t i m e - h i s t o r y “ l n r s y l m ” , i n w h i c h t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 7 ‘ h s t o r y i n t h e n e g a t i v e d i r e c t i o n , y e t s t i l l w i t h r e l a t i v e l a r g e l o c a l p e a k s t o r y d r i f t s i n t h e 3 r d a n d t h e 9 t h s t o r i e s , w h i c h a r e c l o s e t o t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 7 t h s t o r y . 5 . 4 . 3 . 3 T w e l v e - S t o r y C F T M R F S u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s A s s h o w n i n F i g s . 5 . 1 1 4 t o 5 . 1 2 2 , f o r t h e S A C 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F . I t i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s u n d e r t h e s e g r o u n d m o t i o n s a r e a l l l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , b e l o w w h i c h t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e c o u l d b e n e g l e c t e d a n d h i g h e r m o d e e f f e c t s m a y c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e . A l m o s t a l l t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 9 t h o r 1 0 t h s t o r i e s f o r t h e s e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e t h r e e e x c e p t i o n s a r e t h e t i m e - h i s t o r i e s , c h g i I Z , l k n h s b f a n d l p k c s 0 5 . F o r t h e t i m e - h i s t o r y “ I c l g i l Z ” , t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 7 t h s t o r y i n t h e n e g a t i v e d i r e c t i o n , y e t s t i l l w i t h r e l a t i v e l a r g e s t o r y d r i f t s i n t h e 9 t h s t o r y , w h i c h i s c l o s e t o t h e m a x i m u m s t o r y d r i f t s o c c u r a t t h e 7 t h s t o r y . T h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o f t h e t w o t i m e - h i s t o r i e s , I k n h s b f a n d l p k c s O S , e x h i b i t a v e r y l a r g e r a t i o a t t h e 1 1 ‘ h s t o r y , d e m o n s t r a t i n g t h e g r e a t i m p o r t a n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s g e n e r a t e d b y t h i s g r o u n d m o t i o n , w h i c h i s s i m i l a r t o t h e c a s e i n w h i c h t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e t i m e - h i s t o r y “ l p k c s 0 5 T h e m e d i a n , m a x i m u m a n d m i n i m u m v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t f o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 2 4 7 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e p r e s e n t e d i n F i g s . 5 . 1 2 3 , 5 . 1 2 4 a n d 5 . 1 2 5 , r e s p e c t i v e l y . T h e m e d i a n v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r e p r e s e n t t h e i n fl u e n c e o f h i g h e r m o d e a n d P - A e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n o f i n t e r - s t o r y d r i f t o v e r h e i g h t . A s s h o w n i n F i g . 5 . 1 2 3 , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h i s t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s c o n t r o l l e d b y t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s , y e t s t i l l i n fl u e n c e d b y t h e P - A e f f e c t s , w i t h t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o c c u r a t t h e 7 ‘ h s t o r y a n d a c h i e v e s a l o c a l p e a k v a l u e a t t h e 9 t h s t o r y , w h i c h i s c l o s e t o t h e m a x i m u m v a l u e a t t h e 7 t h s t o r y . T h e i n fl u e n c e o f t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s f o r t h e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s g r e a t e r t h a n t h a t f o r t h e 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , w h i c h i s d e m o n s t r a t e d b y t h e f a c t t h a t t h e s h a p e s o f t h e v a r i a t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s a r e s i m i l a r , b u t t h e r a t i o s o f t h e 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i n t h e u p p e r s i x s t o r i e s , i . e . , t h e 7 l h t o t h e 1 2 ‘ h s t o r i e s , a r e a l l l a r g e r t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g v a l u e s o f t h e 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . I n a d d i t i o n , f o r t h e 1 0 / 5 0 s e t s , t h e m a x i m u m v a l u e o f t h e r a t i o s f o r t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t o c c u r s a t t h e 1 0 t h s t o r y . W h i l e f o r t h e 5 0 / 5 0 s e t s , t h e m a x i m u m v a l u e o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o c c u r s a t t h e 1 1 1 1 : s t o r y , d e m o n s t r a t i n g t h e g r e a t i m p o r t a n c e o f h i g h e r m o d e e f f e c t s . . I n a d d i t i o n , t h e b a c k b o n e c u r v e s o f t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e c u r v e s o b t a i n e d f r o m t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e n o t c o i n c i d e w i t h t h e p u s h o v e r a n a l y s i s r e s u l t s , a n d e v e n v i b r a t e a r o u n d t h e p u s h o v e r c u r v e s i n m a n y c a s e s . A s s h o w n i n F i g s . 5 . 1 2 3 , 5 . 1 2 4 a n d 5 . 1 2 5 , t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s a r e l a r g e r t h a n 1 . 0 f o r m o s t s t o r i e s . T h e r e a s o n i s t h a t t h e m a x i m u m i n t e r - s t o r y d r i f t s d o n o t o c c u r s i m u l t a n e o u s l y i n a l l s t o r i e s . T h e r e f o r e , t h e s u m o f t h e m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s i s 2 4 8 a l w a y s l a r g e r t h a n t h e m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . I f p u s h o v e r a n a l y s i s i s u s e d t o c a p t u r e a l l m a x i m u m s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f C F T M R F S , t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t s h o u l d b e a m p l i fi e d b y t h e m e d i a n r a t i o s o f t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t , a s l i s t e d i n T a b l e 5 . 1 4 . A n o t h e r o b s e r v a t i o n f r o m t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t o f t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s i s t h a t , f o r a h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d m e d i u m - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t m o d e l e s s t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i n d i c a t e l i t t l e s e n s i t i v i t y t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . F o r e x a m p l e , f o r t h e s a m e t i m e - h i s t o r y , l n r r r s , t h e d i s t r i b u t i o n a n d v a l u e s o f t h e r a t i o s o f s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t i n b o t h t h e 2 / 5 0 a n d 1 0 / 5 0 h a z a r d l e v e l s a r e s i m i l a r . I t i s t h e s a m e a s t h e o b s e r v a t i o n f o r a 2 0 - s t o r y s t e e l s t r u c t u r e s u b j e c t e d t o t h e s a m e g r o u n d m o t i o n r e c o r d s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . 5 . 5 S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n T h e g l o b a l a n d l o c a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S w e r e e v a l u a t e d b y f o l l o w i n g F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s t o d e t e r m i n e a l e v e l o f c o n fi d e n c e i n t h e b u i l d i n g ’ s a b i l i t y t o m e e t t h e d e s i r e d p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s , b a s e d o n t h e t i m e - h i s t o r y r e s u l t s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T m a x < I . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , a s w e l l a s t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e a n d t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s m e e t s t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . I n a d d i t i o n , t h e g l o b a l 2 4 9 p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l a l s o m e e t s t h e r e q u i r e m e n t o f F E M A 3 6 8 . T h e s t o r y d r i f t e n v e l o p , v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e o v e r h e i g h t o f s t r u c t u r e , i n c o m b i n a t i o n w i t h t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m b o t h t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s w e r e u s e d t o p r o v i d e i n s i g h t i n t o h i g h e r m o d e a n d s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e g l o b a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S . T h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o v i d e g o o d i n d i c e s t o d i s t i n g u i s h t h e i n fl u e n c e z o n e s o f t h e h i g h e r m o d e a n d s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s . F o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . E s p e c i a l l y f o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e s h a v e e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e b e c o m e s s i g n i fi c a n t . T h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s f o r t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e a l l l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , a n d i n s o m e c a s e s h a v e e v e n e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u . W i t h m o r e t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s i x — s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s c o n t r o l l e d b y P - A e f f e c t s . W h i l e w i t h l e s s t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s c o n t r o l l e d b y h i g h e r m o d e e f f e c t s , y e t s t i l l i n fl u e n c e d b y P - A e f f e c t s . S i n c e t h e 2 5 0 m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e a l l l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s h a v e n o t f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y i s c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t . A l m o s t a l l t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s f o r t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e S A C 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , e x c e p t f o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e t w o 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , I i v a r 0 5 a n d l n r r r s , a r e a l l l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d . E x c e p t f o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e t w o 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e a l l c o n t r o l l e d b y t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s . F o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e t w o 1 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , P - A e f f e c t s c o n t r o l t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s i x - s t o r y C F T M R F . F o r a s t r u c t u r e w i t h a n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s f o r t h e s i m p l i fi e d p u s h o v e r c u r v e , w h i c h i s s i m p l i fi e d p e r F E M A 3 5 6 b i l i n e a r s i m p l i fi c a t i o n p r o c e d u r e , i t i s u s u a l l y c o n s i d e r e d t o b e a s t r u c t u r e p r o n e t o d y n a m i c i n s t a b i l i t y . O n e i m p o r t a n t fi n d i n g b a s e d o n t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s r e s u l t s i s t h a t , t h e d e s i r e d g l o b a l a n d l o c a l p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s o f s u c h a s t r u c t u r e c o u l d s t i l l b e m e t , p r o v i d i n g t h a t t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e h a s e n t e r e d t h e r e l a t i v e l y s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e , b u t i s l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . T h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s d o n o t f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y i s 2 5 1 c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t i n t h i s c a s e . F o r e x a m p l e , t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F h a s a n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s f o r t h e s i m p l i fi e d p u s h o v e r c u r v e . I t s t i l l m e e t s a l l t h e d e s i r e d g l o b a l a n d l o c a l p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s s i n c e t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e h a s e n t e r e d t h e r e l a t i v e l y s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e , b u t i s l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . F o r t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s a r e l a r g e r t h a n 1 . 0 f o r m o s t s t o r i e s . T h e s u m o f t h e m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s i s a l w a y s l a r g e r t h a n t h e m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . I f p u s h o v e r a n a l y s i s i s u s e d t o c a p t u r e a l l m a x i m u m s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f C F T M R F S , t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t s h o u l d b e a m p l i fi e d b y t h e m e d i a n r a t i o s o f t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t , a s l i s t e d i n T a b l e 5 . 1 4 . A n o t h e r o b s e r v a t i o n f r o m t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s i s t h a t , f o r a fi r s t m o d e d o m i n a t e d l o w - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t m o d e l a r g e r t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i s s e n s i t i v e t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . W h i l e f o r a h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d m e d i u m - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t m o d e l e s s t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i n d i c a t e l i t t l e s e n s i t i v i t y t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s , w h i c h i s t h e s a m e a s t h e o b s e r v a t i o n f o r a 2 0 - s t o r y s t e e l s t r u c t u r e s u b j e c t e d t o t h e s a m e g r o u n d m o t i o n r e c o r d s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . 2 5 2 T a b l e 5 . 1 S A C 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( L o s A n g l e s , S i t e C l a s s D ) E a r t h q u a k e M w S t n R - k m S c a l e F i l e n a m e C o m m e n t s 1 9 9 5 K o b e 6 . 9 j m a 3 . 4 0 . 4 6 l k b j m a J a p a n , t h i n a l l u v i u m 1 9 8 9 L o m a P r i e t a 7 . 0 l g p c 3 . 5 0 . 5 3 l l p l g p c 1 9 9 4 N o r t h r i d g e 6 . 7 r r s 7 . 5 0 . 5 9 l n r r s 1 9 9 4 N o r t h r i d g e 6 . 7 s y l m 6 . 4 0 . 9 7 l n r s y l m 1 9 7 4 T a b a s 7 . 4 t a b 1 . 2 0 . 9 9 l t b t a b I r a n E l y s i a n P a r k 1 7 . 1 s t 0 4 1 7 . 5 0 . 6 2 1 e p s t 0 4 s i m u l a t i o n E l y s i a n P a r k 2 7 . 1 s t h 1 0 . 7 0 . 6 7 l e p s t 1 0 s i m u l a t i o n E l y s i a n P a r k 3 7 . 1 s t 1 3 1 1 . 2 , 0 . 6 2 l e p s t 1 3 s i m u l a t i o n P a l o s V e r d e s 1 7 . 1 s t 0 3 1 . 5 0 . 5 5 l p v s t 0 3 s i m u l a t i o n P a l o s V e r d e s 2 7 . 1 s t 0 6 1 . 5 0 . 6 8 l p v s t 0 6 s i m u l a t i o n T a b l e 5 . 2 S A C 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( L o s A n g l e s , S i t e C l a s s D ) E a r t h q u a k e M S t n R - k m S c a l e F i l e n a m e C o m m e n t s 1 9 4 0 I m p e r i a l V a l l e y 6 . 9 i v i r 1 0 1 . 9 4 l 4 0 i v i r 1 9 7 9 I m p e r i a l V a l l e y 6 . 5 a r 0 5 4 . 1 1 . 1 7 l i v a r 0 5 1 9 7 9 I m p e r i a l V a l l e y 6 . 5 a r 0 6 1 . 2 1 . 0 9 l i v a r 0 6 1 9 9 2 L a n d e r s 7 . 3 b a r s 3 6 2 . 9 2 l l n b a r s 1 9 9 2 L a n d e r s 7 . 3 y e r m 2 5 1 . 3 1 l l n y e r m 1 9 8 9 L o m a P r i e t a 7 . 0 g i l 3 1 2 . 4 1 . 3 8 l l p g i l 3 1 9 9 4 N o r t h r i d g e 6 . 7 n e w h 6 . 7 0 . 4 9 l n m e w h 1 9 9 4 N o r t h r i d g e 6 . 7 r r s 7 . 5 0 . 3 9 l n r r r s 1 9 9 4 N o r t h r i d g e 6 . 7 s y l m 6 . 4 0 . 6 4 l n r s y l m 1 9 8 6 N . P a l m S p r i n g s 6 . 0 d h s p 6 . 7 1 . 8 0 l p s d h s p 2 5 3 T a b l e 5 . 3 S A C 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e h i s t o r i e s ( L o s A n g l e s , S i t e C l a s s D ) E a r t h q u a k e M w S t n R - S c a l e F i l e n a m e C o m m e n t s k m 1 9 7 9 C o y o t e L a k e 5 . 7 g i 1 2 8 . 8 1 . 5 7 l c l g i l Z G i l r o y 2 1 9 7 9 I m p e r i a l V a l l e y 6 . 5 a r 0 6 1 . 2 0 . 8 2 l i v a r 0 6 A r r a y 6 1 9 5 2 K e r n 7 . 7 h s b f 1 0 7 3 . 7 0 l k n h s b f H o l l y w o o d S t o r a g e F F 1 9 9 2 L a n d e r s 7 . 3 f r t i 6 4 3 . 8 4 l l n fi ' t i F o r t I r w i n 1 9 8 4 M o r g a n H i l l 6 . 2 g i l 3 1 5 2 . 3 5 l m h g i l 3 G i l r o y 3 1 9 6 6 P a r k fi e l d 6 . 1 c s 0 5 3 . 7 1 . 9 8 l p k c s O S C h o l a m e S W 1 9 6 6 P a r k fi e l d 6 . 1 c s 0 8 8 . 0 3 . 0 6 l p k c s 0 8 C h o l a m e S W 1 9 8 6 N . P a l m S p r i n g s 6 . 0 p l m a 9 . 6 2 . 5 0 l p s p l m a P a l m S p r i n g s A i r p o r t 1 9 7 1 S a n F e r n a n d o 6 . 5 h s b f 1 0 1 . 7 8 l s fl t s b f H o l l y w o o d S t o r a g e F F 1 9 8 7 W h i t t i e r 6 . 0 d o w n 1 7 1 . 3 5 l w h d o w n D o w n e y T a b l e 5 . 4 F E M A 3 5 0 r e c o m m e n d m i n i m u m c o n fi d e n c e l e v e l s P e r f o r m a n c e l e v e l B e h a v r o r I m m e d i a t e O c c u p a n c y C o l l a p s e P r e v e n t i o n G l o b a l b e h a v r o r l i m i t e d b y 5 0 % 9 0 % i n t e r - s t o r y d n f t L o c a l c o n n e c t i o n b e h a v i o r 0 o l i m i t e w i n t e r - s t o r y d r i f t 5 0 / ° 5 0 / ° C o l u m n c o m p r e s s i o n b e h a v i o r 5 0 % 9 0 % T a b l e 5 . 5 F E M A 3 5 0 g l o b a l i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t y C a n d r e s i s t a n c e f a c t o r ¢ f o r r e g u l a r S M F b u i l d i n g s P e r f o r m a n c e l e v e l B u i l d i n g H e i g h t I m m e d i a t e O c c u p a n c y C o l l a p s e P r e v e n t i o n C I f C 1 1 5 L o w r i s e ( 3 s t o r i e s o r l e s s ) 0 . 0 2 1 . 0 0 . 1 0 0 . 9 0 M i d r i s e ( 4 - 1 2 s t o r i e s ) 0 . 0 2 1 . 0 0 . 1 0 0 . 8 5 H i g h r i s e ( > 1 2 s t o r i e s ) 0 . 0 2 1 . 0 0 . 0 8 5 0 . 7 5 2 5 4 T a b l e 5 . 6 F E M A 3 5 0 i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e c a p a c i t y C ( 1 9 1 0 , 0 y ) a n d c a p a c i t y r e d u c t i o n f a c t o r ( 0 f o r B o l t e d F l a n g e P l a t e ( B F P ) a n d D o u b l e S p l i t T e e ( D S T ) c o n n e c t i o n s a s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e C o n n e c t i o n [ m e d i a t e O c c u p a n c y C o l l a p s e P r e v e n t i o n T y p e 9 1 0 ¢ 9 1 1 , 0 } B F P 0 . 1 5 0 . 9 0 . 1 0 - 0 . 0 0 1 a ' b 0 . 9 D S T 0 . 1 5 0 . 9 0 . 1 4 - 0 . 0 0 3 2 d 1 , 0 . 9 N o t e : d b i s t h e b e a m d e p t h , i n c h e s . T a b l e 5 . 7 G l o b a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s P e r f o r m a n c e l e v e l ( 1 1 2 3 : 1 1 3 0 : C o l l a p s e P r e v e n t i o n C a a d C 0 . 0 2 0 . 1 0 p ‘ y ¢ 1 . 0 0 . 8 5 D M a x . ’ 0 . 0 0 9 3 7 4 4 0 . 0 2 7 3 2 2 7 M e d i a n z 0 . 0 0 7 0 5 9 2 0 . 0 1 6 1 3 3 9 D e m a n d 1 : , 1 . 0 2 1 . 0 6 r 1 . 4 1 . 2 U n c e r t a i n t y c o e f fi c i e n t £ 0 7 " 0 . 2 0 0 . 4 F a c t o r e d - d e m a n d - M a x . ’ 0 . 6 6 9 3 0 . 4 0 8 9 t o - c a p a c i t y r a t i o 2 M e d i a n 2 0 . 5 0 4 0 0 . 2 4 1 4 C o n fi d e n c e l e v e l M a x . ’ 9 9 % > 5 0 % , 0 K 9 9 % > 9 0 % , 0 K o f 2 , g i v e n , 3 . ” M e d i a n ” 9 9 % > 5 0 % , O K 9 9 % > 9 0 % , O K N o t e : 1 . M a x . = t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s ; 2 . M e d i a n = t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t 2 5 5 a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s . T a b l e 5 . 8 G l o b a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r i m m e d i a t e o c c u p a n c y a n d c o l l a p s e p r e v e n t i o n p e r f o r m a n c e l e v e l s P e r f o r m a n c e l e v e l I m m e d i a t e C o l l a p s e P r e v e n t i o n O c c u p a n c y C a a c i t C 0 . 0 2 0 . 1 0 p y ¢ 1 . 0 0 . 8 5 D M a x . ’ 0 . 0 0 7 6 5 4 7 0 . 0 2 9 8 3 1 3 D e m a n d M e d i a n ) 0 . 0 0 4 2 2 1 8 0 0 1 5 1 9 4 3 2 : , 1 . 0 2 1 . 0 6 r 1 . 4 1 . 2 . U n c e r t a i n t y c o e f f i c i e n t fl y ; 0 . 2 0 0 . 4 F a c t o r e d - d e m a n d - M a x . ’ 0 . 5 4 6 5 0 . 4 4 6 4 t o - c a p a c i t y r a t i o 2 M e d i a n ? 0 . 3 0 1 4 4 0 . 2 2 7 4 C o n fi d e n c e l e v e l M a x . ’ 9 9 % > 5 0 % , O K 9 9 % > 9 0 % , 0 K o f 7 1 , g i v e n p m M e d i a n z 9 9 % > 5 0 % , 0 K 9 9 % > 9 0 % , 0 K N o t e : 1 . M a x . = t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s ; 2 . M e d i a n = t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s . T a b l e 5 . 9 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r D S T c o n n e c t i o n s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e P e r f o r m a n c e l e v e l ( I ) m m e d 1 a t e C o l l a p s e P r e v e n t i o n c c u p a n c y C a p a c i t y C 0 . 0 1 5 0 . 1 4 - 0 . 0 0 3 2 x 3 3 4 3 0 . 9 0 . 9 D M a x . ’ 0 . 0 0 9 3 7 4 4 0 . 0 2 7 3 2 2 7 D e m a n d M e d i a n z 0 . 0 0 7 0 5 9 2 0 . 0 1 6 1 3 3 9 1 ; , 1 . 0 2 1 . 0 6 r 1 . 4 1 . 2 U n c e r t a i n t y c o e f fi c i e n t [ 3 1 , 7 0 . 2 5 0 . 3 0 F a c t o r e d - d e m a n d - M a x f 0 . 9 9 1 6 1 . 1 2 2 6 t o - c a p a c i t y r a t i o , 1 M e d i a n 2 0 . 7 4 6 7 0 . 6 6 2 9 C o n fi d e n c e l e v e l M a x . ’ 6 6 . 1 % > 5 0 % , 0 K 5 2 . 2 % > 5 0 % , U K o f 2 , g i v e n p m M e d i a n ? 9 3 . 8 % > 5 0 % , 0 K 9 6 . 1 % > 5 0 % , 0 K N o t e : 1 . M a x . = t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s ; 2 . M e d i a n = t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s . 2 5 6 T a b l e 5 . 1 0 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F l i m i t e d b y c o l u m n c o m p r e s s i v e b e h a v i o r P e r f o r m a n c e l e v e l I m m e d i a t e C o l l a p s e P r e v e n t i o n O c c u p a n c y C M a x . ’ 6 9 1 8 . 9 4 1 0 2 . 2 C a p a c i t y M e d i a n 2 6 7 8 7 . 0 4 2 1 3 . 5 ¢ 0 . 9 5 0 . 9 5 D M a x . ’ 7 3 2 . 6 1 1 2 5 . 0 D e m a n d M e d i a n ‘ ? 7 0 3 . 6 7 5 4 . 0 ) 3 , 1 . 0 1 1 . 0 6 r 1 . 0 5 1 . 0 5 U n c e r t a i n t y c o e f fi c i e n t fl u r 0 . 1 7 0 . 2 6 F a c t o r e d - d e m a n d - M a x . ’ 0 . 1 1 8 2 0 . 3 2 1 4 t o - c a p a c i t y r a t i o 2 M e d i a n r 0 . 1 1 5 7 0 . 2 2 1 3 C o n fi d e n c e l e v e l M a x . I 9 9 % > 5 0 % , 0 K 9 9 % > 9 0 % , U K o f 2 . , g i v e n o u r M e d i a n z 9 9 % > 5 0 % , 0 K 9 9 % > 9 0 % , 0 K N o t e : 1 . M a x . = t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e c o l u m n c o m p r e s s i v e f o r c e o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s ; 2 . M e d i a n = t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e c o l u m n c o m p r e s s i v e f o r c e o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s . T a b l e 5 . 1 1 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F f o r D S T c o n n e c t i o n s l i m i t e d b y l o c a l c o n n e c t i o n r e s p o n s e P e r f o r m a n c e l e v e l I m m e d i a t e C o l l a p s e P r e v e n t i o n O c c u p a n c y C a p a c i t y C 0 . 0 1 5 0 . 1 4 - 0 . 0 0 3 2 x 3 6 ¢ 0 . 9 0 . 9 M a x . ’ 0 . 0 0 7 6 5 4 7 0 . 0 2 9 8 3 1 3 D e m a n d M e d i a n 2 0 . 0 0 4 2 2 1 8 0 . 0 1 5 1 9 4 3 I ; 1 . 0 2 1 . 0 6 1 " 1 . 4 1 . 2 U n c e r t a i n t y c o e f fi c i e n t , 6 ” 0 . 2 5 0 . 3 0 F a c t o r e d - d e m a n d - M a x . I 0 . 8 0 9 7 1 . 7 0 0 0 t o - c a p a c i t y r a t i o 2 M e d i a n ? 0 . 4 4 6 6 0 . 8 6 5 9 C o n fi d e n c e l e v e l M a x . I 8 9 . 5 % > 5 0 % , 0 K 1 0 % < 5 0 % , N O T U K o f 2 1 , g i v e r L B U T M e d i a n ? 9 9 % > 5 0 % , 0 K 8 2 . 2 % > 5 0 % , 0 K N o t e : 1 . M a x . = t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s ; 2 . M e d i a n = t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e i n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e s o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s . 2 5 7 T a b l e 5 . 1 2 L o c a l p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F l i m i t e d b y c o l u m n c o m p r e s s i v e b e h a v i o r P e r f o r m a n c e l e v e l I m m e d i a t e C o l l a p s e P r e v e n t i o n O c c u p a n c y C M a x . ’ 1 5 5 7 2 . 4 1 2 9 0 1 . 1 C a p a c i t y M e d i a n ’ 1 5 5 7 2 . 4 1 5 5 7 2 . 4 ¢ 0 . 9 5 0 . 9 5 D M a x . ’ 1 4 8 3 . 0 2 4 2 8 . 0 D e m a n d M e d i a n ’ 1 3 9 0 . 0 1 5 3 0 . 0 1 ; , 1 . 0 1 1 . 0 7 r 1 . 0 5 1 . 0 5 U n c e r t a i n t y c o e f fi c i e n t . 5 1 1 7 0 . 1 5 0 . 2 6 F a c t o r e d - d e m a n d - M a x . ’ 0 . 1 0 6 3 0 . 2 2 2 6 t o - c a p a c i t y r a t i o 2 M e d i a n z 0 . 0 9 9 6 0 . 1 1 6 2 C o n fi d e n c e l e v e l M a x . ’ 9 9 % > 5 0 % , 0 K 9 9 % > 9 0 % , U K o f 2 , g i v e n , 8 ” M e d i a n ? 9 9 % > 5 0 % , 0 K 9 9 % > 9 0 % , 0 K N o t e : 1 . M a x . = t h e m a x i m u m v a l u e s o f t h e c o l u m n c o m p r e s s i v e f o r c e o b t a i n e d f r o m a n y o f t h e a n a l y s e s ; 2 . M e d i a n = t h e m a x i m u m o f t h e m e d i a n v a l u e f o r e a c h o f t h e c o l u m n c o m p r e s s i v e f o r c e o b t a i n e d f r o m t h e a n a l y s e s . T a b l e 5 . 1 3 T h e l S t t o 4 t h m o d e s p r o p e r t i e s o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T m a x < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S M o d e S i x - S t o r y T w e l v e - S t o r y 1 5 ‘ P e r i o d ( 5 ) 1 . 0 2 4 6 1 . 6 9 9 0 E f f e c t i v e m o d a l m a s s ( % ) 8 1 . 5 % 7 5 . 3 % 2 n d P e r i o d ( 3 ) 0 . 3 5 9 1 2 0 . 6 0 9 2 7 E f f e c t i v e m o d a l m a s s ( % ) 1 0 . 9 % 1 2 . 7 % 3 r d P e r i o d ( 3 ) 0 . 2 0 0 3 3 0 . 3 3 1 5 8 E f f e c t i v e m o d a l m a s s ( % ) 4 . 5 % 5 . 1 % 4 1 h P e r i o d ( 5 ) 0 . 1 2 9 0 1 0 . 2 1 1 8 9 E f f e c t i v e m o d a l m a s s ( % ) 1 . 8 % 2 . 8 % U p p e r b o u n d T m a x ( s ) 0 . 9 1 7 4 8 1 . 5 1 9 8 1 l i m i t a t i o n o n T 1 T l fl m a r 1 _ 1 1 7 1 . 1 1 8 N o t e : 1 . T m . = t h e u p p e r b o u n d l i m i t a t i o n o n c o m p u t e d f u n d a m e n t a l p e r i o d , T ] , i n s e c o n d s , o f t h e b u i l d i n g s e t i n I B C 2 0 0 0 , S e c . 1 6 1 7 . 3 , f o r t h e p u r p o s e o f c a l c u l a t i n g e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e s . 2 5 8 T a b l e 5 . 1 4 M e d i a n r a t i o s o f s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t o f C F T M R F S H a z a r d l e v e l S i x - s t o r y T w e l v e - s t o r y 5 0 / 5 0 s e t 1 . 1 0 1 . 2 2 1 0 / 5 0 s e t 1 . 0 6 1 . 1 4 2 / 5 0 s e t [ . 0 4 1 . 1 3 2 5 9 ) g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S ) g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S .l 1 . 5 . - m a x . c o n s r d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m 1 1 = = = = = = = . d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m I l 2 / 3 l 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e s p e c t r u m 0 “ i t 0 . 1 2 0 0 . 5 0 ' 6 1 1 . 5 2 P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 1 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s 1 u — _ , _ V i g e . . — F 7 9 2 . 5 i i a i g l : : ' l w h d o w n : ' 5 2 l ' l E 1 m a x . c o n s i d e r e d r e s p o n s e 3 1 . 5 ' s p e c t r u m 8 1 u l < 1 . c ' : : : : z : E ' 3 ' 1 : : : . , a ' 5 0 . 5 . 7 5 ; 5 . 3 . . : ; : d e s 1 g n r e s p o n s e s p e c t r u m ; ‘ ” “ 3 m 0 l I . _ J . _ _ - - _ - - x - - - , 1 , , , , , - _ 1 T T T T 0 4 3 0 . 5 2 1 1 . 5 1 2 P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 2 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l w h o w n ( m a t c h e d a t 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 s ) 1 " c o 1 . 5 9 i s K 0 . 9 ‘ . : 0 . 6 l ‘ ' . g A . \ = = 0 3 , l 1 m a x c o n s i d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m 3 ' 1 E 5 i s 0 g I l 1 - 1 - , _ . - . . _ , 1 T 7 ! 0 T 4 T 3 0 . 5 T 2 1 1 . 5 1 2 P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 3 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l k b j m a a n d l l p l g p c 2 6 0 ) g ( n o i t a r e l e n c o c A l a r t c e p S ) g ( n o — m — — - — i — t a r e l e : o c c c - — — - — c A l a r t c e p S 9 ‘ a s 2 . 7 1 P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 4 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l t b t a b a n d l e p s t O 4 A 2 . 4 ] 3 p E I e p s t 1 0 j : 1 i i l 5 % 1 . 8 1 i i i E . 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I T [ T V o 4 3 0 . 5 2 1 1 . 5 1 2 P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 6 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e — h i s t o r y : l n r r s a n d l p v s t 0 3 2 6 1 g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S I " a a ' e V 1 l n r s y l m . g _ . : / : : a : 1 . 8 } ' 1 g : E T F i 4 ' : l p v s t 0 6 0 ‘ l l : 2 j j ‘ a . . - I g 0 . 6 ” ; g 3 . : a ( 3 . : ; m a x . c o n s i d e r e d r e s p o n s e s p e c t r u m 0 ’ i r W W - - " W r 0 4 3 0 . 5 2 1 1 . 5 1 2 P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 7 R e s p o n s e s p e c t r a o f 2 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l n r s y l m a n d l p v s t 0 6 1 . 2 ] ' ' A P 9 ° 0 . 4 . i L — _ _ — _ . . _ | F i g u r e 5 . 8 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I 4 0 i v i r a n d l l n b a r s 1 . 6 1 ' A 0 . 8 1 i " 0 . 4 : h - - - ' 0 T 4 T 3 0 . 5 T 2 1 1 . 5 T 1 2 P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 9 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l i v a r 0 5 a n d I i v a r 0 6 2 6 2 l l p g i l 3 i ) g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S ) g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S N l " u : 0 ’ 5 i i I ‘ a E E E d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u m 5 ‘ S ‘ 0 W T : A , : 1 . W - W W 0 4 3 0 . 5 2 1 1 . 5 1 2 0 4 3 0 . 5 2 1 1 . 5 1 2 P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 1 1 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l n r r r s a n d I n r n e w h 2 . 5 1 l - 0 . . - - . _ r z - . _ _ . . . . . . , _ L L - W , - 1 0 T 4 T 3 0 . 5 T 2 1 1 . 5 T 1 2 P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 1 2 R e s p o n s e s p e c t r a o f 1 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l n r s y l m a n d l p s d h s p 2 6 3 ) g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S ) g ( n o i t a r e l e c e c o c A l a r t c e p S ) g ( n o i t a r e l e c S c A l a r t c e p S P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 1 3 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I c h i l Z a n d l k n h s b f 1 . 6 " 1 " N 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e ' s p e c t r u m I i v a r 0 6 3 : 8 = = o — o = 8 T T " ‘ T 7 2 T ’ T T T 0 4 3 0 . 5 2 1 1 . 5 1 2 P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 1 4 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I i v a r 0 6 a n d l l n f r t i 2 . 4 ' ‘ ’ ; ‘ ‘ 1 ) 1 k c s 0 5 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e I I I I l | | I I I | I | | I I I | | | | I | 1 1 l | I ' 2 “ , . . . 7 1 , , T 2 S T W , 3 0 . 5 1 P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 1 5 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l m h g i l 3 a n d l p k c s O 5 2 6 4 ) g ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e - - — — ' - p — — - — r S ( n o i t a r e l e c c A l a r t c e p S d r i f t 3 1 1 8 1 9 u n d e f o r m e d I " ” P 1 " ' 5 ’ I I I I l I I l I I l I I I I I I I I I I . 6 \ O _ _ _ l 5 0 % i n 5 0 y e a r s r e s p o n s e s p e c t r u m 0 . 6 “ ' P e r i o d ( s e c ) F i g u r e 5 . 1 6 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : l p s p l m a a n d l p k c s O 8 A 1 . 5 ) ' ' a n _ 1 . 2 1 P ) 9 P ° . ‘ P e r i o d ( s e e ) F i g u r e 5 . 1 7 R e s p o n s e s p e c t r a o f 5 0 % i n 5 0 y e a r s t i m e - h i s t o r y : I s f h s b f a n d l w h d o w n s h a p e _ ’ l l d e f o r m e d I s h a p e F i g u r e 5 . 1 8 I n t e r - s t o r y d r i f t a n g l e f o r M R F S a s i l l u s t r a t e d i n F E M A 3 5 0 2 6 5 6 7 I k b j m 5 : I ” m a E l l p l g p c 4 ’ V J l n r r r s 3 : 1 ; 2 . “ p l c 1 1 l n r r r s W . . — 0 4 . - - . 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W W W , A - W W - 0 W . _ , . W W — . . W , _ - . - 0 . 8 - 0 . 3 0 . 2 0 . 7 1 . 2 1 . 7 4 3 S t o r y d r i f t ( % ) F i g u r e 5 . 3 1 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l k b j m a , l n r r r s a n d l l p l g p c 1 2 7 l — — ' 1 - 1 . 5 - l - 0 . 5 0 0 . 5 l 1 . 5 2 2 . 5 3 S t o r y d r i f t ( % ) F i g u r e 5 . 3 2 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l t b t a b , l e p s t 0 4 , l e p s t 1 0 a n d I e p s t 1 3 1 2 ) 1 0 1 . l p v s t O ‘ 3 1 E I p v s t 0 6 l n r s y l m 6 j m l n r s y l m 4 - l l p v s t 0 3 2 l l p v s t 0 6 _ 3 - . _ , W o l . 2 - _ _ , 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 - 2 . 5 - 2 - l . 5 - l - 0 . 5 S t o r y d r i f t ( % ) F i g u r e 5 . 3 3 S t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l n r s y l m , l p v s t 0 3 a n d l p v s t 0 6 2 7 0 1 4 0 i v i r 1 2 ‘ l i v a r 0 5 y r o t S - 2 . 4 - l . 8 - 1 . 2 - 0 . 6 0 0 . 6 1 . 2 1 . 8 2 . 4 3 S t o r y d r i f t ( % ) F i g u r e 5 . 3 4 M a x i m u m , m i n i m u m a n d m e d i a n s t o r y d r i f t e n v e l o p o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s 8 . 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X I I ‘ 7 ‘ : k 2 ’ X n ‘ . C o n c r e t e C , 0 7 , a ; . D N ‘ A ‘ ‘ 5 3 S t e e l t u b e 2 g N O A . 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D , E / I " G / H , 4 ” ! / j ” , 5 0 / 5 0 T i m e - h i s t o r y : l c l g i 1 2 5 2 ‘ / ' / M - 1 0 I - 5 0 5 1 0 r - - - , - ' ' ; / l D : T e n s i o n y i e l d i n g H ‘ I / E : C o n c r e t e c r u s h i n g G / F D l E F : F l a n g e l o c a l b u c k l i n g E x p e r i m e n t ( P / P 0 = 0 . 2 ) - 1 . 5 l G : W e b l o c a l b u c k l i n g M y H : C o r n e r l o c a l b u c k l i n g F i g u r e 5 . 4 % L e fi c o m e r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 7 2 0 ‘ 1 2 , 6 2 0 1 , _ , , fl , , 1 , - 2 5 0 0 ~ 1 5 0 0 - 5 0 0 5 0 0 1 5 0 0 2 5 0 0 M o m e n t M n ( k - f t ) F i g u r e 5 . 5 0 a I n t e r i o r c o l u m n P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 2 7 7 ) s p i k ( n P d a o l l a i x i A ‘ F — ~ D 1 1 9 3 . 1 - G * * * r : * ‘ 1 + 4 " : / 1 1 A l l ! > . 7 ’ 1 / 5 0 / 5 0 T i m e - h i s t o r y : l c l g i 1 2 , 1 _ « 0 . 5 I I I I D : T e n s i o n y i e l d i n g H ‘ Z - 1 E : C o n c r e t e c r u s h i n g G / F D j E F : F l a n g e l o c a l b u c k l i n g E x p e r i m e n t ( P / P 0 = 0 . 2 ) - 1 . 5 J G : W e b l o c a l b u c k l i n g ( 1 ) / ( b y H : C o r n e r l o c a l b u c k l i n g F i g u r e 5 . 5 0 b I n t e r i o r c o l u m n M - C D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 1 1 7 0 0 ‘ - 2 5 0 0 - 1 5 0 0 - 5 0 0 5 0 0 1 5 0 0 2 5 0 0 M o m e n t M n ( k - f t ) F i g u r e 5 . 5 1 a R i g h t c o m e r c o l u m n l P - M i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 T ) — 1 ) . ] 5 , 1 ? * i . 1 ' . 1 . . . . . 1 , 1 : - - 9 + E . ’ 9 ' A , I , H , 5 0 / 5 0 T i m e - h i s t o r y : l c l g i 1 2 / / 1 “ , ! 9 0 . 5 ' A F 1 ; , D : T e n s i o n y i e l d i n g H ‘ Z J ' 1 E : C o n c r e t e c r u s h i n g G D E F : F l a n g e l o c a l b u c k l i n g E x p e r i m e n t ( P / P 0 = 0 . 2 ) - l . 5 J G : W e b l o c a l b u c k l i n g d > l < l > y H : C o r n e r l o c a l b u c k l i n g F i g u r e 5 . 5 1 b R i g h t c o r n e r c o l u m n M - C l ) i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 2 7 8 ) s p i k ( n P d a o l l a i x i A - 1 — i J n I _ L . ; . 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E : C o n c r e t e c r u s h i n g G / ' F D i E F : F l a n g e l o c a l b u c k l i n g E x p e r i m e n t ( P / P 0 = 0 . 2 ) - l . 5 J G : W e b l o c a l b u c k l i n g d ) / d ) y H : C o r n e r l o c a l b u c k l i n g F i g u r e 5 . 5 5 b L e f t c o m e r c o l u m n M - ( D i n t e r a c t i o n c u r v e o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y l c l g i 1 2 L F F F g l r . 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E 1 } : A y é d - A d j r A y - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 A 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 3 . 0 . 0 5 0 0 4 - 0 0 3 - 0 . 0 2 - 0 0 1 V 8 " 5 ' 3 E ‘ 5 Z . 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 / v . 0 7 5 V y R o o f D r i f t A n g l e 0 7 5 V s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s r s o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o v 8 A t A y A d 0 0 5 - - : 6 . 0 4 - 1 0 0 . 3 - _ - — 0 _ 0 2 — - : 6 i i ) ? - - - N o r m a l i z e d B a s e S h e a r ( V / W ) o o o o o o o o o o o o 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : . , l p k c s 0 5 5 ' A d j § A y - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 A . 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 5 . 8 8 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l l n f r t i , l m h g i l 3 a n d k a c s O 5 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F 2 9 8 ) W / V ( r a e h S e s a B d e z i l a m r o N y r o t S y r o t S V d l : : / 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : 5 ; l p k c s O 8 V s 5 5 A t A _ e M A , ‘ , A d * = s * A _ y : f ‘ : : _ ' " : : _ i : ‘ _ " " " t A . : V s 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 c o c o — o o o u o n c R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 5 . 8 9 S t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l p k c 3 0 8 ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F 6 ‘ 1 l w h d o w l p s p l m a 5 ‘ 5 4 « i l s f h s b f 3 ‘ . l p s p l m a l s f h s b f / l w h d o w n l I - l - 0 . 8 - 0 . 6 - 0 . 4 - 0 . 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 S t o r y d r i f t ( % ) \ l p s p l m a 6 5 . 4 ‘ . . > 3 . . 2 I w h : o w n 1 5 . . l s f h s b f 0 . 7 0 . 8 0 . 9 l 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 S t o r y d r i f t a n g l e / R o o f d r i f t a n g l e F i g u r e 5 . 9 0 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l p s p l m a , l s f h s b f a n d l w h d o w n 2 9 9 0 . 7 5 : V y s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s n s y E V t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . & V d ‘ 5 : 5 § § 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : g V s l p s p l m a : 3 9 ! . - - . A . f y g d ‘ A a * * A y " “ ‘ : " ‘ : " ; " " " E A . 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 E - 0 0 5 - 0 . 0 4 - 0 . 0 3 - 0 . 0 2 - 0 0 1 v s T : E l h e z , ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; : < V . - 0 . 7 5 ' v y R o o f D r i f t A n g l e 0 . 7 5 V s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s : E " " " " " " " " " " " " " " I V : 2 V a I - 3 : 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : 5 V s . l s f h s b f g g g i t : f i A y A d A ‘ A d * * A y " " " " " " " " " " : E A ‘ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 E - 0 . 0 5 - 0 . 0 4 - 0 . 0 3 - 0 . 0 2 - 0 . 0 1 V s ' 3 ' E l - e z I Q E E E E E E E E E k V t - 0 . 7 5 V y R o o f D r i f t A n g l e 0 . 7 5 v y s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s A v : : : : : : : : : : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 , v d 1 E 5 ’ 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : { - 5 l w h d o w n . . f } : A fi f d ‘ A d * ' A y . ‘ ‘ ‘ ‘ ; “ " : : : " ' : ‘ * A t - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 0 1 0 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 E - 0 0 5 - 0 0 4 - 0 0 3 - 0 . 0 2 - 0 0 1 V ' 5 E l - e Z . 1 1 1 2 : V t - 0 . 7 5 V , R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 5 . 9 1 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l p s p l m a , l s f h s b f a n d l w h d o w n ) o f fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F 3 0 0 N O I U h s a _ y m r o t a S u N 5 l / 5 0 2 / 5 0 5 ‘ 1 0 / 5 0 ' E “ S m 3 4 i \ 2 : . . - / ’ 1 5 0 - 3 % A , , . . f . 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I - a 0 u : ( I ) 8 a m : £ 0 . 0 5 - 0 . 0 4 . 0 0 3 - 0 . 0 2 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 - 0 5 a : g 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : l t b t a b z " " " " " " - 0 . 4 - “ V t R o o f D r i f t A n g l e 0 4 _ V t s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s V - 3 5 7 3 : . . . . . . . § - . - - - - - - — - " w ” E y . V d E . L - a 2 ‘ 1 : V s . 1 A ; . - - . . . . . y A . - . . . . E 0 . 0 3 - T M ? ' 3 6 . 0 3 " 3 0 . 0 2 " 3 0 . 0 i - V s 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 a l " g - \ 2 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : l e p s t 0 4 z _ _ _ . . . “ X X I X ? 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E » / A l l n f r t i S 6 1 ( ' 7 ’ V 4 1 f 2 , . 1 4 0 % , - w — — ~ A — h i w - i w u - - w w a “ ~ 7 7 ~ 0 . 6 1 . 1 1 . 6 2 . ] S t o r y d r i f t a n g l e / R o o f d r i f t a n g l e F i g u r e 5 . 1 1 8 S t o r y d r i f t e n v e l o p e a n d s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l m h g i l 3 , l l n fi t i , k a c s O 5 a n d l p k c s O 8 3 1 4 0 , 4 V t s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s V 4 . 1 / 2 : : . . . . . . . f _ _ _ . a n . . . “ E ’ / " " " " " " t I - I a : 9 : ' 5 : w a E A t , M A d A V M M _ M M M . i A t E - 6 1 6 5 " ' - ' 6 . 6 5 ' ‘ 3 6 . 6 3 ‘ ‘ 3 6 . 6 ' 2 " ' 3 6 . 6 ' 1 “ V s 6 . 6 1 6 . 6 2 0 . 0 3 0 . 0 4 6 . 6 5 R i g 5 6 / 5 6 t i m e - h i s t o r y : l l n f r t i Z V y - 0 . 4 " V t a ‘ - : 3 E a : 2 " ’ a 3 3 M : M - M . ’ 3 ‘ ! t h : A t ' a _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5 . _ _ M § - 0 . 6 5 - 0 . 0 4 - 0 . 0 3 - 0 . 0 2 - 6 . 0 1 V s 0 . 0 1 6 . 6 2 0 . 0 3 6 . 6 4 6 . 6 5 a . 5 5 6 / 5 6 t i m e - h i s t o r y : l m h g i l 3 z / V y 6 : 1 1 3 “ V t R o o f D r i f t A n g l e 0 , 4 V t s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s : . . . . . . . . . _ _ m 2 V a e . L - 8 ( ' 5 ) v 8 . m ( E 7 ‘ ’ " ’ " Z b 1 6 6 " " * ‘ A ' M 3 ’ : — _ ’ 1 Y ‘ ’ ' " W — ' 7 ” “ " — ' ” " " " ’ Z ’ _ ’ " w — " — _ " y E - 6 ' 6 5 " 3 6 6 & " 3 6 . 6 3 " 3 6 . 6 6 ‘ ’ 3 6 . 6 ' 1 — ‘ V s 6 . 6 1 6 . 6 2 0 . 0 3 0 . 0 4 6 . 6 5 a g 5 6 / 5 6 t i m e - h i s t o r y : l p k c s 0 5 Z ‘ 6 ’ 6 . 4 “ V t R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 5 . 1 1 9 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s ( S A C 5 0 / 5 0 , l l n f r t i , I m h g i l 3 a n d l p k c 3 0 5 ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F 3 1 5 v ' B h N 0 a : U ) S 0 - - - a 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - r g A . A d A y A y e E A d z A t m M M _ _ _ _ . . . _ - _ . M . , - - . . 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M . 0 . 4 0 . 7 l 1 . 3 1 . 6 1 . 9 2 . 2 S t o r y d r i f t a n g l e / R o o f d r i f t a n g l e F i g u r e 5 . 1 2 1 S t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r i e s : l p s p l m a , l s f h s b f a n d l w h d o w n 3 1 6 5 i : I é . i a 3 § i i . 6 6 A 6 t 5 A 6 t 5 6 a a . i t . t i 6 s i 6 s i 2 t o r y : 6 . l 6 p 3 s p l m a c t c 2 o p p r u u y s : s h h 6 o o . 6 l v v 3 s e f e r r h a - _ - 6 b f a 6 n n . 6 4 a a . l 6 l _ - y 4 y s s i i s s t t 6 h t - 1 1 _ i " 6 3 _ ' 3 6 . 6 M M M - 6 3 " - 3 - 6 D 6 . A Y E ” 7 6 6 4 — “ — " M 4 " ' 6 . 6 ’ _ 3 6 . . . 3 . 6 . . 0 - . 0 l - - - 0 . 6 l 0 e 0 e - 5 g 5 g 3 M 3 6 6 i . E 6 E ' : o R A . M 6 R o : . - 5 o o L ? v V t V x V v t V s 5 5 0 y 6 V V A t x s y A t / 1 n x n t t . 5 “ i f i f f f r “ " 1 0 f V V . l V 6 V f 0 . 3 6 } . D . . ? . r L / 4 4 3 r . a . 4 , D y y . - : e a m g 3 Z I 3 a g ‘ - ; I 3 § " 2 3 a E E Z ! ’ 3 6 E 6 . i 2 6 - 6 5 5 ) W / V ( r a e h S e s a B d e z i l a m r o N i m e - h s - - - - - - t i m e - s A t * 4 . . H i . , M V - M M v - M j h u , V t - 6 2 6 5 " 5 6 . 6 4 " 3 6 . 6 3 " 3 6 . 6 i ’ " 3 6 . 6 i " V s 6 . 6 1 6 . 6 2 6 . 6 3 6 . 6 4 6 . 6 5 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y : l w h d o w n V d / V y " " " " " " " " " 1 5 3 — " V t R o o f D r i f t A n g l e F i g u r e 5 . 1 2 2 S t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s a n d S A C 5 0 / 5 0 t i m e - h i s t o r y ( l p s p 1 m a , I s f h b f a n d l w h d o w n ) o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F 3 1 7 y r o t S 0 . 5 0 . 8 1 . 1 1 . 4 1 . 7 S t o r y d r i f t a n g l e / R o o f d r i f t a n g l e F i g u r e 5 . 1 2 3 M e d i a n s t o r y d r i fi a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s 1 2 . 1 0 / 5 0 5 0 / 5 0 1 6 { 2 / 5 6 8 6 2 0 0 . 7 1 . 2 1 . 7 2 . 2 S t o r y d r i f t a n g l e / R o o f d r i f t a n g l e F i g u r e 5 . 1 2 4 M a x i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s 1 2 1 \ 1 0 / 5 0 1 = . ~ \ \ 5 0 / 5 0 1 0 = . ) 2 / 5 0 i " U ) 6 ‘ / / 4 % / / 2 / = ’ a 0 , _ A - 7 » — — . 7 . 5 , . . 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 l 1 . 2 1 . 4 S t o r y d r i f t a n g l e / R o o f d r i f t a n g l e F i g u r e 5 . 1 2 5 M i n i m u m s t o r y d r i f t a n g l e t o r o o f d r i f t a n g l e r a t i o o f fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C t i m e - h i s t o r i e s 3 1 8 C H A P T E R 6 S U M M A R Y , C O N C L U S I O N S , A N D R E C O M M E N D A T I O N S F O R F U T U R E W O R K 6 . 1 S u m m a r y T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f l o w a n d m e d i u m r i s e ( s i x a n d t w e l v e s t o r y ) m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ( M R F S ) w i t h h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T b e a m - c o l u m n s w a s i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y . T h e m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t i m p l e m e n t e d b y C o r d e r o e t a 1 . ( 2 0 0 2 ) i n t h e n o n l i n e a r s t r u c t u r a l a n a l y s i s p r o g r a m D R A I N - 2 D X ( P r a k a s h e t a 1 . 1 9 9 3 ) w a s u s e d t o m o d e l t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h i s fi b e r e l e m e n t c a n i m p l i c i t l y a c c o u n t f o r t h e v a r i o u s c o m p l e x i t i e s o f m e m b e r b e h a v i o r i n c l u d i n g t h e e f f e c t s o f c y c l i c l o c a l b u c k l i n g , c o n c r e t e c o n fi n e m e n t , a n d t e n s i o n c r a c k o p e n i n g a n d c l o s i n g b e h a v i o r . A v e r s a t i l e c o n n e c t i o n i m p l e m e n t e d i n D R A I N - 2 D X w a s c a l i b r a t e d a n d u s e d t o m o d e l t h e n o n l i n e a r i n e l a s t i c b e h a v i o r o f d o u b l e s p l i t - T e e ( D S T ) m o m e n t c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e s t e e l b e a m s a n d C F T b e a m - c o l u m n s . L o w a n d m e d i u m r i s e ( s i x a n d t w e l v e - s t o r y ) o f fi c e b u i l d i n g s l o c a t e d i n t h e L o s A n g e l e s a r e a , w e r e d e s i g n e d u s i n g h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d D S T m o m e n t c o n n e c t i o n s . T h e s i x a n d t w e l v e s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S o f t h e o f fi c e b u i l d i n g s w e r e d e s i g n e d t o m e e t a l l t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s . T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e s e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y b y c o n d u c t i n g : ( a ) n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s a c c o r d i n g t o t h e F E M A 3 5 6 a n d a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s e s p r o c e d u r e s , a n d ( b ) n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s f o r t h r e e s e t s o f e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s . T h e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d u s i n g D R A I N - 2 D X . T h e e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s f o r t h e n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s w e r e d e v e l o p e d b y S o m e r v i l l e e t a l . 3 1 9 ( 1 9 9 7 ) a n d i n c l u d e d r e c o r d s w i t h 2 % , 1 0 % , o r 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e o v e r 5 0 y e a r s . 6 . 1 . 1 A n a l y t i c a l M o d e l s f o r C F T M R F S C h a p t e r 3 p r e s e n t e d t h e d e v e l o p m e n t a n d v a l i d a t i o n o f t h e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s o f t h e C F T M R F S , n a m e l y , t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d d o u b l e s p l i t - T e e ( D S T ) m o m e n t c o n n e c t i o n s . A l l t h e a n a l y t i c a l m o d e l s w e r e d e v e l o p i n g u s i n g fi n i t e e l e m e n t s i m p l e m e n t e d i n D R A I N - Z D X . A n a l y t i c a l M o d e l f o r C F T B e a m - C o l u m n s T h e m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t a l o n g w i t h t h e ‘ S ’ a n d ‘ C ’ t y p e fi b e r 0 — 8 r e l a t i o n s h i p s i n D R A I N - Z D X ( C o r d e r o e t a 1 . 2 0 0 2 ) w a s u s e d t o m o d e l t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s o f t h e C F T M R F S . T h e g o v e r n i n g i n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e fi b e r e l e m e n t m o d e l s , n a m e l y , t h e 0 — 8 c u r v e s f o r t h e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r s m o d e l i n g t h e C F T c r o s s - s e c t i o n w e r e d e v e l o p e d a n a l y t i c a l l y u s i n g t h e r e s u l t s o f 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f C F T s e g m e n t s s u b j e c t e d t o p u r e a x i a l c o m p r e s s i v e l o a d i n g . T h u s , t h e fi b e r 0 — 5 c u r v e s i m p l i c i t l y a c c o u n t e d f o r t h e e f f e c t s o f m a t e r i a l i n e l a s t i c i t y , t u b e l o c a l b u c k l i n g , a n d c o n c r e t e c o n fi n e m e n t . T h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g t h e fi b e r a — g c u r v e s f r o m t h e r e s u l t s o f 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s w a s d e v e l o p e d b y V a r m a e t a 1 . ( 2 0 0 5 ) , b u t v a l i d a t e d o n l y f o r h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T b e a m - c o l u m n s . I t w a s a d o p t e d i n t h i s r e s e a r c h , a n d e x t e n d e d a n d v a l i d a t e d f o r C F T s m a d e f r o m b o t h c o n v e n t i o n a l a n d h i g h s t r e n g t h m a t e r i a l s a s f o l l o w s . 3 D fi n i t e e l e m e n t m o d e l s w e r e d e v e l o p e d f o r s e v e r a l C F T s e g m e n t s a n d a n a l y z e d f o r p u r e a x i a l c o m p r e s s i o n l o a d i n g u s i n g A B A Q U S ( 2 0 0 3 ) . T h i r t y - t w o 3 D fi n i t e e l e m e n t 3 2 0 m o d e l s w e r e d e v e l o p e d a n d a n a l y z e d f o r C F T s w i t h c o n c r e t e s t r e n g t h f ’ c = 4 , 8 , 1 0 , o r 1 6 k s i , s t e e l y i e l d s t r e s s o 3 . = 4 6 o r 8 0 k s i , a n d t u b e b / t r a t i o = 2 4 , 3 2 , 4 8 , a n d 6 4 . T h e r e s u l t s f r o m t h e fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s w e r e u s e d t o d e v e l o p s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r a — g c u r v e s i n c o m p r e s s i o n f o r C F T s w i t h a w i d e r a n g e o f m a t e r i a l ( 0 ' , a n d f ’ C ) a n d g e o m e t r i c ( b / t ) p a r a m e t e r s . S p e c i fi c t r e n d s w e r e i d e n t i fi e d i n t h e s e s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 — 5 c u r v e s , a n d i d e a l i z e d s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r 0 - 8 c u r v e s w e r e p r o p o s e d f o r C F T s w i t h : ( a ) c r y = 4 6 k s i , ( b ) f ' C S I O k s i , ( c ) o 3 , = 8 0 k s i , a n d ( d ) f c > 1 0 k s i . T h e s e p r o p o s e d s t e e l a n d c o n c r e t e fi b e r a — a c u r v e s w e r e v a l i d a t e d b y u s i n g t h e m w i t h t h e m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t t o p r e d i c t t h e f o r c e - d e f o r m a t i o n b e h a v i o r o f c o n v e n t i o n a l a n d h i g h s t r e n g t h C F T s p e c i m e n s t e s t e d i n d e p e n d e n t l y i n J a p a n b y F u j i m o t o e t a ] . ( 2 0 0 4 ) . T h e a n a l y t i c a l r e s u l t s c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h e x p e r i m e n t a l r e s u l t s a n d o t h e r a n a l y t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d b y J a p a n e s e r e s e a r c h e r s ( S a k i n o e t a 1 . 2 0 0 4 , e t c . ) . T h i s v a l i d a t e d t h e m o d e l i n g a p p r o a c h f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n s . A n a l y t i c a l M o d e l f o r S t e e l B e a m s T h e m o d i fi e d fi b e r e l e m e n t a l o n g w i t h t h e ‘ 8 ’ t y p e fi b e r a — e r e l a t i o n s h i p i m p l e m e n t e d i n D R A I N - 2 D X b y C o r d e r o e t a 1 . ( 2 0 0 2 ) w a s u s e d t o m o d e l t h e s t e e l b e a m s o f t h e C F T M R F S . T h e g o v e r n i n g i n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e fi b e r e l e m e n t m o d e l s , n a m e l y , t h e c r — s c u r v e s f o r t h e s t e e l fi b e r s m o d e l i n g t h e b e a m c r o s s - s e c t i o n w e r e d e v e l o p e d a n a l y t i c a l l y u s i n g t h e r e s u l t s o f 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f s t e e l b e a m s e g m e n t s s u b j e c t e d t o p u r e fl e x u r a l l o a d i n g . T h e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r d e v e l o p i n g t h e fi b e r 0 — 8 c u r v e s f r o m t h e r e s u l t s o f t h e 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s w a s s i m i l a r t o t h a t u s e d f o r C F T b e a m - c o l u m n s . T h e s t e e l fi b e r a — g c u r v e s i m p l i c i t l y a c c o u n t e d f o r t h e e f f e c t s o f i n e l a s t i c 3 2 1 fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g . T h e fi b e r e l e m e n t m o d e l f o r s t e e l b e a m s w a s v a l i d a t e d b y u s i n g i t t o p r e d i c t t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f G r e e n e t a 1 . ( 2 0 0 2 ) . T h e v a l i d a t e d fi b e r e l e m e n t m o d e l w a s u s e d f o r t h e s t e e l b e a m s o f t h e C F T M R F S . A n a l y t i c a l M o d e l f o r D o u b l e S p l i t - T e e ( D S T ) C o n n e c t i o n s T h e z e r o - l e n g t h s p r i n g e l e m e n t s i n D R A I N - Z D X ( P r a k a s h e t a 1 . 1 9 9 3 ) w e r e u s e d t o m o d e l t h e D S T b e a m - t o - c o l u m n m o m e n t c o n n e c t i o n s o f t h e C F T M R F S . T h e g o v e r n i n g i n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e c o n n e c t i o n m o d e l s , n a m e l y , t h e f o r c e - d e f o r m a t i o n r e l a t i o n s h i p s f o r t h e s p r i n g e l e m e n t s w e r e d e v e l o p e d u s i n g t h e r e s u l t s o f r i g o r o u s 3 D fi n i t e e l e m e n t a n a l y s e s o f D S T c o n n e c t i o n s s u b j e c t e d t o t e n s i l e o r c o m p r e s s i v e l o a d i n g . T h e f o r c e - d e f o r r n a t i o n r e l a t i o n s f o r t h e s p r i n g e l e m e n t s i m p l i c i t l y a c c o u n t e d f o r t h e e f f e c t s o f b o l t p r e - t e n s i o n i n g , a n d c o n t a c t i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e D S T c o n n e c t i o n c o m p o n e n t s . T h e c o n n e c t i o n m o d e l w a s v a l i d a t e d b y u s i n g i t t o p r e d i c t t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f S w a n s o n e t a l . ( 1 9 9 9 ) . T h e v a l i d a t e d c o n n e c t i o n m o d e l w a s u s e d f o r t h e D S T m o m e n t c o n n e c t i o n s o f t h e C F T M R F S . A n a l y t i c a l M o d e l f o r C F T M R F S u b a s s e m b l i e s T h e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d D S T m o m e n t c o n n e c t i o n s w e r e v a l i d a t e d f u r t h e r b y u s i n g t h e m t o p r e d i c t t h e e x p e r i m e n t a l b e h a v i o r ( l a t e r a l f o r c e - d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e s ) o f f u l l - s c a l e C F T M R F s u b - a s s e m b l i e s t e s t e d u n d e r p s e u d o - c y c l i c l o a d i n g b y P e n g ( 2 0 0 1 ) . T h e s u b - a s s e m b l i e s t e s t e d b y P e n g ( 2 0 0 1 ) c o n s i s t e d o f C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d D S T b e a m - t o - c o l u m n c o n n e c t i o n s . A n a l y t i c a l m o d e l s w e r e d e v e l o p e d f o r t h e t e s t e d s u b - a s s e m b l i e s : fi b e r e l e m e n t m o d e l s w e r e u s e d f o r t h e C F T b e a m - c o l u m n s a n d b e a m s , a n d c o n n e c t i o n e l e m e n t m o d e l s w e r e u s e d f o r t h e D S T c o n n e c t i o n s . T h e m o d e l s w e r e a n a l y z e d f o r t h e s a m e l o a d i n g c o n d i t i o n s 3 2 2 a s t h e t e s t s p e c i m e n s u s i n g D R A I N - 2 D X . T h e r e s u l t s f r o m t h e a n a l y s e s c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s r e p o r t e d b y P e n g . T h i s f u r t h e r v a l i d a t e d t h e a n a l y t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d f o r t h e c o m p o n e n t s o f C F T M R F S , a n d t h e a p p r o a c h f o r c o m b i n i n g t h e m t o m o d e l M R F s u b - a s s e m b l i e s . A n a l y t i c a l M o d e l f o r C F T M R F S A n a l y t i c a l m o d e l s w e r e d e v e l o p e d i n C h a p t e r 4 f o r t h e s i x a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S t h a t a r e t h e f o c u s o f t h i s r e s e a r c h . T h e v a l i d a t e d a n a l y t i c a l m o d e l s w e r e u s e d f o r t h e c o m p o n e n t s o f t h e C F T M R F S , i . e . , v a l i d a t e d fi b e r e l e m e n t m o d e l s w e r e u s e d f o r t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s , a n d t h e v a l i d a t e d c o n n e c t i o n e l e m e n t m o d e l s w e r e u s e d f o r t h e D S T m o m e n t c o n n e c t i o n s . T h e v a l i d a t e d a p p r o a c h f o r c o m b i n i n g t h e s e c o m p o n e n t m o d e l s t o m o d e l t h e b e h a v i o r o f M R F s u b - a s s e m b l i e s w a s u s e d t o d e v e l o p t h e c o m p l e t e ( o v e r a l l ) a n a l y t i c a l m o d e l f o r t h e C F T M R F S . A d u m m y c o l u m n w a s a t t a c h e d t o e a c h s t o r y o f t h e C F T M R F S t o a c c o u n t f o r t h e s e c o n d - o r d e r s w a y P - A e f f e c t s . M a s s p r o p o r t i o n a l d a m p i n g w i t h a v i s c o u s d a m p i n g r a t i o 5 1 : 0 . 0 5 w a s u s e d a s t h e d a m p i n g f o r t h e C F T M R F S . 6 . 1 . 2 S e i s m i c D e s i g n a n d P u s h o v e r A n a l y s e s o f C F T M R F S S e i s m i c D e s i g n C h a p t e r 4 p r e s e n t e d t h e s e i s m i c d e s i g n o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y o f fi c e b u i l d i n g s u s i n g M R F S w i t h h i g h s t r e n g t h s q u a r e C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d D S T m o m e n t c o n n e c t i o n s , a n d l o c a t e d i n t h e L o s A n g e l e s a r e a . T w o s t r u c t u r e t y p e s w e r e d e s i g n e d f o r e a c h b u i l d i n g s t o r y h e i g h t : ( 1 ) c o n s i s t i n g o f p e r i m e t e r m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s a n d g r a v i t y i n t e r i o r f r a m e s , a n d ( 2 ) c o n s i s t i n g o f m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s i n t h e 3 2 3 l o n g d i r e c t i o n a n d b r a c e d f r a m e s i n t h e s h o r t d i r e c t i o n . B o t h t h e l o w ( s i x - s t o r y ) a n d m e d i u m - r i s e ( t w e l v e - s t o r y ) C F T M R F S w e r e d e s i g n e d t o m e e t a l l t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s . N o n l i n e a r S t a t i c P u s h o v e r A n a l y s e s T h e s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e — s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y b y p e r f o r m i n g n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s f o l l o w i n g t h e F E M A 3 5 6 a n d t h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s . T h e s e n o n l i n e a r a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d u s i n g D R A I N - 2 D X a n d t h e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e C F T M R F S t h a t w e r e d e v e l o p e d a s d e s c r i b e d e a r l i e r . T h e s e a n a l y t i c a l m o d e l s e x p l i c i t l y a c c o u n t e d f o r t h e n o n l i n e a r i n e l a s t i c b e h a v i o r o f t h e C F T M R F c o m p o n e n t s ( h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s , s t e e l b e a m s , a n d D S T c o n n e c t i o n ) a n d t h e c o m p l e x i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e m . T h e r e s u l t s f r o m t h e s e a n a l y s e s i n d i c a t e t h a t : 0 H i g h s t r e n g t h C F T M R F S c a n b e c l a s s i fi e d a s r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e d e p e n d i n g o n t h e r a t i o o f t h e fi r s t n a t u r a l p e r i o d T , t o T m a x , i . e . , ( a ) r i g i d i f 0 . 9 S T 1 / T m a 5 1 , ( b ) fl e x i b l e i f 1 < T , / T , , , a x < 1 . 1 5 , a n d h i g h l y fl e x i b l e i f T l / T m z l . 1 5 0 U p p e r b o u n d l i m i t s w e r e e s t a b l i s h e d f o r t h e r o o f d r i f t a n g l e s ( r o o f d i s p l a c e m e n t ] b u i l d i n g h e i g h t ) o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e s e u p p e r b o u n d l i m i t s a r e 1 . 5 % , 1 . 5 % , a n d 1 . 0 % f o r r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e C F T M R F S , r e s p e c t i v e l y . 0 I f t h e r o o f d r i f t a n g l e i s l e s s t h a n t h e u p p e r b o u n d l i m i t , t h e n t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w i l l n o t i n fl u e n c e d b y t h e l o c a l i n e l a s t i c d e g r a d a t i o n ( e . g . , i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g , c o n c r e t e c r u s h i n g , e t c . ) o f t h e M R F c o m p o n e n t s , n a m e l y , t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s . 3 2 4 o F o r t h e fl e x i b l e a n d t h e r i g i d C F T M R F S , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e i s g r e a t e r t h a n t h e u p p e r b o u n d v a l u e , t h e n l o c a l d e g r a d a t i o n ( fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g ) o f t h e s t e e l b e a m s c o n t r o l s t h e p o s t - y i e l d p u s h o v e r b e h a v i o r . L o c a l d e g r a d a t i o n ( s t e e l t u b e l o c a l b u c k l i n g ) o f h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s h a s s m a l l e r i n fl u e n c e t h a n t h e b e a m s . o F o r h i g h l y fl e x i b l e C F T M R F S , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e i s l a r g e r t h a n t h e u p p e r b o u n d v a l u e , t h e n l o c a l d e g r a d a t i o n ( s t e e l t u b e l o c a l b u c k l i n g ) o f t h e h i g h C F T b e a m - c o l u m n s c o n t r o l s t h e p o s t - y i e l d p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e M R F S . L o c a l d e g r a d a t i o n ( fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g ) o f t h e s t e e l b e a m s h a s s m a l l e r i n fl u e n c e t h a n C F T s . 0 A d d i t i o n a l l y , t h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s p r e d i c t s m a l l e r d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( [ 1 ) f o r fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S . T h e s e d u c t i l i t y r a t i o s a r e a b o u t 9 0 % o f t h o s e p r e d i c t e d b y F E M A 3 5 6 p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s . 0 T h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s a l s o p r e d i c t l a r g e r d i s p l a c e m e n t a m p l i fi c a t i o n f a c t o r s C d f o r fl e x i b l e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , a n d r i g i d s i x - s t o r y p e r i m e t e r C F T M R F S . T h e s e C ; v a l u e s a r e a b o u t 1 0 5 % o f t h o s e p r e d i c t e d b y t h e F E M A 3 5 6 p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e s . 6 . 1 . 3 N o n l i n e a r T i m e - h i s t o r y A n a l y s e s o f C F T M R F S T h e fl e x i b l e d e s i g n s ( 1 < T 1 / T m a x < 1 . 1 5 ) o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s d e v e l o p e d f o r L o s A n g e l e s b y S o m e r v i l l e e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) . T h e s e e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s i n c l u d e d t h o s e w i t h 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s . T h e g l o b a l a n d l o c a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w e r e e v a l u a t e d f o l l o w i n g F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s t o d e t e r m i n e t h e l e v e l o f 3 2 5 c o n fi d e n c e i n t h e b u i l d i n g ' s a b i l i t y t o m e e t t h e d e s i r e d p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s . A d d i t i o n a l l y , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e s l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l w e r e a l s o c h e c k e d t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t o f F E M A 3 6 8 . G r o u n d M o t i o n E n s e m b l e T h e fl e x i b l e d e s i g n s ( 1 < T , / I ‘ m a x < l . 1 5 ) o f s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S w e r e s u b j e c t e d t o t h r e e s e t s o f e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n r e c o r d s w i t h 2 % , 1 0 % a n d 5 0 % p r o b a b i l i t y o f e x c e e d a n c e i n 5 0 y e a r s ( r e t u r n p e r i o d s o f 2 , 4 7 5 , 4 7 5 a n d 7 2 y e a r s , r e s p e c t i v e l y ) . T h e s e e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s w e r e d e v e l o p e d b a s e d o n t h e S A C e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s d e v e l o p e d f o r L o s A n g e l e s b y S o m e r v i l l e e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) . T h e T h e S A C e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s m a t c h e d ( i n t h e m e a n ) t h e t a r g e t r e s p o n s e s p e c t r a d e fi n e d i n t h e 1 9 9 4 N E H R P p r o v i s i o n s , i . e . , o n t h e a v e r a g e , t h e i r s p e c t r a l v a l u e s m a t c h w i t h a l e a s t - s q u a r e e r r o r fi t t o t h e U S G S m a p p e d v a l u e s a t 0 . 3 , 1 . 0 a n d 2 . 0 s ( U S G S 1 9 9 6 ) a n d a p r e d i c t e d v a l u e a t 4 . 0 s , f o r t h e a p p r o p r i a t e r e t u r n p e r i o d . S o m e r v i l l e e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) s e l e c t e d t h e s e p e r i o d s ( 0 . 3 , 1 . 0 , 2 . 0 a n d 4 . 0 s ) b e c a u s e t h e y c o v e r e d t h e r a n g e o f i n t e r e s t f o r fl e x i b l e s t e e l s t r u c t u r e s . T h e s e S A C e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s w e r e n o t s u i t a b l e f o r t h e s i x a n d t w e l v e - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S , b e c a u s e t h e y h a v e f u n d a m e n t a l p e r i o d s o f a r o u n d 1 . 0 s t o 2 . 0 s . T h e S A C e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s w e r e r e s c a l e d s o t h a t t h e i r s p e c t r a l v a l u e s m a t c h e d w i t h a l e a s t - s q u a r e e r r o r fi t t o t h e r e s p o n s e s p e c t r a a t 0 . 3 , 1 . 0 , 1 . 5 a n d 2 . 0 s . T h e s c a l i n g w a s d o n e f o l l o w i n g t h e r e c o m m e n d a t i o n s o f S o m e r v i l l e e t a l . ( 1 9 9 7 ) . T h e w e i g h t s u s e d w e r e 0 . 1 , 0 . 3 , 0 . 3 a n d 0 . 3 f o r p e r i o d s o f 0 . 3 , 1 . 0 , 1 . 5 a n d 2 . 0 s e c o n d s , r e s p e c t i v e l y . 3 2 6 G l o b a l S e i s m i c P e r f o r m a n c e T h e g l o b a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S w e r e e v a l u a t e d b y f o l l o w i n g F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s t o d e t e r m i n e a l e v e l o f c o n fi d e n c e i n t h e b u i l d i n g ’ s a b i l i t y t o m e e t t h e d e s i r e d p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s , b a s e d o n t h e t i m e - h i s t o r y r e s u l t s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e ( 1 < T , / T , , , a , < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . D u e t o t h e f a c t t h a t n o f a c t o r a n d c o n fi d e n c e l e v e l s a r e r e c o m m e n d e d b y F E M A 3 5 0 f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s , o n l y t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e , i . e . , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , w a s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A 3 6 8 . T h e g l o b a l p e r f o r m a n c e s o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l w e r e f o u n d t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 6 8 . L o c a l S e i s m i c P e r f o r m a n c e T h e l o c a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S w e r e e v a l u a t e d b y f o l l o w i n g F E M A 3 5 0 p r o c e d u r e s t o d e t e r m i n e a l e v e l o f c o n fi d e n c e i n t h e b u i l d i n g ’ s a b i l i t y t o m e e t t h e d e s i r e d p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s , b a s e d o n t h e t i m e - h i s t o r y r e s u l t s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o S A C 2 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s . T h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e a n d t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e ( I < T 1 / T m m < 1 . 1 5 ) s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T 3 2 7 M R F f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s m e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . D u e t o t h e f a c t t h a t n o f a c t o r a n d c o n fi d e n c e l e v e l s a r e r e c o m m e n d e d b y F E M A 3 5 0 f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) l e v e l , f o r C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s , o n l y t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e , i . e . , t h e g l o b a l b e h a v i o r l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , w a s e v a l u a t e d a c c o r d i n g t o t h e d e fl e c t i o n a n d d r i f t l i m i t s s e t b y F E M A 3 6 8 . N o l o c a l b e h a v i o r o f C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 1 0 / 5 0 S A C g r o u n d m o t i o n t i m e - h i s t o r i e s w a s e v a l u a t e d . H i g h e r M o d e a n d P - A E f f e c t s T h e r e s u l t s f r o m t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s a n d t h e n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i n c l u d e d : ( a ) t h e s t o r y d r i f t e n v e l o p s , ( b ) t h e v a r i a t i o n o f s t o r y d r i f t a n g l e - t o - r o o f d r i f t a n g l e o v e r t h e h e i g h t o f s t r u c t u r e , a n d ( c ) t h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s . T h e s e r e s u l t s p r o v i d e i n s i g h t i n t o t h e e f f e c t s o f h i g h e r m o d e s a n d s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e g l o b a l s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e n o r m a l i z e d b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o v i d e d g o o d i n d i c e s t o d i s t i n g u i s h t h e i n fl u e n c e z o n e s o f t h e h i g h e r m o d e a n d s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s . F o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s f r o m t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . E s p e c i a l l y f o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e g l o b a l ( r o o f ) d r i f t a n g l e s h a v e e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e b e c o m e s s i g n i fi c a n t . 3 2 8 T h e r o o f d i s p l a c e m e n t s f r o m t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s o f t h e C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e m o d i fi e d S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s w e r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , a n d i n s o m e c a s e s h a v e e v e n e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u . W i t h m o r e t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 ‘ ” m o d e , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s c o n t r o l l e d b y t h e P - A e f f e c t s . W h i l e w i t h l e s s t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 s t m o d e , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s c o n t r o l l e d b y t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s , y e t s t i l l i n fl u e n c e d b y t h e P - A e f f e c t s . S i n c e t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e s f o r t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e m o d i fi e d S A C 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s w e r e l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e b e c o m e s c l e a r l y n e g a t i v e , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s d i d n o t f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y w a s c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t . A l m o s t a l l t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s f r o m t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s f o r t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e m o d i fi e d S A C 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s w e r e l e s s t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d . F o r a s t r u c t u r e w i t h a n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s f o r t h e s i m p l i fi e d p u s h o v e r c u r v e , w h i c h w a s s i m p l i fi e d f o l l o w i n g t h e F E M A 3 5 6 b i l i n e a r s i m p l i fi c a t i o n p r o c e d u r e , i t i s u s u a l l y c o n s i d e r e d t o b e a s t r u c t u r e p r o n e t o d y n a m i c i n s t a b i l i t y . O n e i m p o r t a n t fi n d i n g b a s e d o n t h e p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s r e s u l t s i s t h a t , t h e d e s i r e d g l o b a l a n d l o c a l p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s o f s u c h a s t r u c t u r e c o u l d s t i l l b e m e t , p r o v i d i n g t h a t t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e h a s e n t e r e d t h e r e l a t i v e l y s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e , b u t i s l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . 3 2 9 T h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s h a v e n o t f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y w a s c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t i n t h i s c a s e . F o r e x a m p l e , t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F h a s a n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s f o r t h e s i m p l i fi e d p u s h o v e r c u r v e . I t s t i l l m e t a l l t h e d e s i r e d g l o b a l a n d l o c a l p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s s i n c e t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e e n t e r e d t h e r e l a t i v e l y s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e , b u t i t w a s l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . F o r t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y h i g h s t r e n g t h C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e m o d i fi e d S A C 2 / 5 0 , 1 0 / 5 0 a n d 5 0 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s , t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s w e r e l a r g e r t h a n 1 . 0 f o r m o s t s t o r i e s . T h e s u m o f t h e m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s w a s a l w a y s l a r g e r t h a n t h e m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . I f p u s h o v e r a n a l y s e s a r e u s e d t o c a p t u r e a l l m a x i m u m s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f C F T M R F S , t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t s h o u l d b e a m p l i fi e d b y t h e m e d i a n r a t i o s o f t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . A n o t h e r o b s e r v a t i o n f r o m t h e s t o r y d r i f t — t o - r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i s t h a t , f o r a fi r s t m o d e d o m i n a t e d l o w - r i s e ( 6 - s t o r y ) C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t m o d e l a r g e r t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i s s e n s i t i v e t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . W h i l e f o r a h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d m e d i u m - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e l S t m o d e l e s s t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t - t o - r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i n d i c a t e s l i t t l e s e n s i t i v i t y t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . T h i s o b s e r v a t i o n i s c o r r o b o r a t e d b y s i m i l a r o b s e r v a t i o n s f o r 2 0 - s t o r y s t e e l s t r u c t u r e s s u b j e c t e d t o t h e s a m e g r o u n d m o t i o n r e c o r d s ( G u p t a a n d K r a w i n k l e r , 2 0 0 0 b ) . 3 3 0 6 . 2 C o n c l u s i o n s T h e r e s u l t s f r o m t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s e s o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i n d i c a t e t h a t : 0 U p p e r b o u n d l i m i t s c a n b e e s t a b l i s h e d f o r t h e r o o f d r i f t a n g l e s ( r o o f d i s p l a c e m e n t / b u i l d i n g h e i g h t ) o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S . T h e s e u p p e r b o u n d l i m i t s a r e 1 . 5 % , 1 . 5 % , a n d 1 . 0 % f o r r i g i d , fl e x i b l e , a n d h i g h l y fl e x i b l e C F T M R F S , r e s p e c t i v e l y . 0 I f t h e r o o f d r i f t a n g l e i s l e s s t h a n t h e u p p e r b o u n d l i m i t , t h e n t h e o v e r a l l s e i s m i c b e h a v i o r o f t h e h i g h s t r e n g t h C F T M R F S w i l l n o t i n fl u e n c e d b y t h e l o c a l i n e l a s t i c d e g r a d a t i o n ( e . g . , i n e l a s t i c l o c a l b u c k l i n g , c o n c r e t e c r u s h i n g , e t c . ) o f t h e M R F c o m p o n e n t s , n a m e l y , t h e h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s a n d s t e e l b e a m s . o F o r t h e fl e x i b l e a n d t h e r i g i d C F T M R F S , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e i s g r e a t e r t h a n t h e u p p e r b o u n d v a l u e , t h e n l o c a l d e g r a d a t i o n ( fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g ) o f t h e s t e e l b e a m s c o n t r o l s t h e p o s t - y i e l d p u s h o v e r b e h a v i o r . L o c a l d e g r a d a t i o n ( s t e e l t u b e l o c a l b u c k l i n g ) o f h i g h s t r e n g t h C F T b e a m - c o l u m n s h a s s m a l l e r i n fl u e n c e t h a n t h e b e a m s . o F o r h i g h l y fl e x i b l e C F T M R F S , w h e n t h e r o o f d r i f t a n g l e i s l a r g e r t h a n t h e u p p e r b o u n d v a l u e , t h e n l o c a l d e g r a d a t i o n ( s t e e l t u b e l o c a l b u c k l i n g ) o f t h e h i g h C F T b e a m - c o l u m n s c o n t r o l s t h e p o s t - y i e l d p u s h o v e r b e h a v i o r o f t h e M R F S . L o c a l d e g r a d a t i o n ( fl a n g e a n d w e b l o c a l b u c k l i n g ) o f t h e s t e e l b e a m s h a s s m a l l e r i n fl u e n c e t h a n C F T s . o F o r t h e fl e x i b l e t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S , t h e a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e p r e d i c t s s m a l l e r d i s p l a c e m e n t d u c t i l i t y r a t i o s ( , u ) , a b o u t 9 0 % o f t h o s e p r e d i c t e d b y t h e s t a t i c p u s h o v e r a n a l y s i s f o l l o w i n g F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . 0 H i g h e r m o d e e f f e c t s o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f C F T M R F S s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d , a n d a d a p t i v e p u s h o v e r a n a l y s i s s h o u l d b e p e r f o r m e d i n a d d i t i o n t o t h e s t a t i c p u s h o v e r 3 3 1 a n a l y s i s r e c o m m e n d e d i n t h e F E M A 3 5 6 p r o c e d u r e s . T h e r e s u l t s f r o m t h e n o n l i n e a r t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i n d i c a t e t h a t : o T h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y d i s t r i b u t e d C F T M R F S l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t , a s w e l l a s t h e l o c a l c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e a n d t h e l o c a l c o l u m n c o m p r e s s i o n p e r f o r m a n c e f o r t h e I m m e d i a t e O c c u p a n c y ( I O ) a n d C o l l a p s e P r e v e n t i o n ( C P ) p e r f o r m a n c e l e v e l s m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f F E M A 3 5 0 . I n a d d i t i o n , t h e g l o b a l p e r f o r m a n c e o f t h e fl e x i b l e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F l i m i t e d b y i n t e r - s t o r y d r i f t f o r t h e L i f e S a f e t y ( L S ) p e r f o r m a n c e l e v e l a l s o m e e t t h e r e q u i r e m e n t o f F E M A 3 6 8 . o T h e b a s e s h e a r - r o o f d r i f t a n g l e r e l a t i o n s h i p s o b t a i n e d f r o m t h e p u s h o v e r a n a l y s i s p r o v i d e g o o d i n d i c e s t o d i s t i n g u i s h t h e i n fl u e n c e z o n e s o f t h e h i g h e r m o d e a n d s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s . F o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e r o o f d i s p l a c e m e n t s o f t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s a r e l a r g e r t h a n t h e d e s i g n d r i f t , A d , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e s h o u l d n o t b e n e g l e c t e d . E s p e c i a l l y f o r t h e c a s e s i n w h i c h t h e r o o f d r i f t a n g l e s h a v e e n t e r e d t h e “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u , t h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s t r u c t u r e b e c o m e s s i g n i fi c a n t . 0 W i t h m o r e t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e s i x - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s c o n t r o l l e d b y t h e P - A e f f e c t s . 0 W i t h l e s s t h a n 8 0 % o f t h e t o t a l m a s s p a r t i c i p a t i n g i n t h e 1 S t m o d e , t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e t w e l v e - s t o r y C F T M R F s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s i s 3 3 2 c o n t r o l l e d b y t h e h i g h e r m o d e e f f e c t s , y e t s t i l l i n fl u e n c e d b y t h e P - A e f f e c t s . 0 T h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e s o f t h e s i x - s t o r y a n d t w e l v e - s t o r y C F T M R F S s u b j e c t e d t o t h e 2 / 5 0 g r o u n d m o t i o n s a r e a l l l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e g l o b a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . T h e s e c o n d - o r d e r P - A e f f e c t s h a v e n o t f u l l y o f f s e t t h e fi r s t - o r d e r s t o r y s h e a r r e s i s t a n c e a n d d y n a m i c i n s t a b i l i t y i s c o n s i d e r e d a n u n l i k e l y e v e n t . 0 F o r a s t r u c t u r e w i t h a n e g a t i v e p o s t - y i e l d s t i f f n e s s i n t h e s i m p l i fi e d p u s h o v e r c u r v e , t h e d e s i r e d g l o b a l a n d l o c a l p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s c a n s t i l l b e m e t , p r o v i d e d t h a t t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e e n t e r s t h e r e l a t i v e l y s h o r t “ y i e l d ” ( c o n s t a n t s t r e n g t h ) p l a t e a u o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e , b u t i s l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . 0 I f p u s h o v e r a n a l y s i s i s u s e d t o c a p t u r e a l l m a x i m u m s t o r y d r i f t s o v e r h e i g h t o f C F T M R F S , t h e t a r g e t d i s p l a c e m e n t s h o u l d b e a m p l i fi e d b y t h e m e d i a n r a t i o s o f t h e s u m o f m a x i m u m s t o r y d i s p l a c e m e n t s t o m a x i m u m r o o f d i s p l a c e m e n t . o F o r a fi r s t m o d e d o m i n a t e d l o w - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t m o d e l a r g e r t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i s s e n s i t i v e t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . 0 F o r a h i g h e r m o d e e f f e c t s d o m i n a t e d m e d i u m - r i s e C F T M R F w i t h e f f e c t i v e m o d a l m a s s e s f o r t h e 1 S t m o d e l e s s t h a n 8 0 % , t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e s t o r y d r i f t t o r o o f d r i f t r a t i o s o v e r t h e b u i l d i n g h e i g h t i n d i c a t e l i t t l e s e n s i t i v i t y t o t h e s e v e r i t y o f t h e r e c o r d s . 3 3 3 T h e r e s u l t s f r o m t h e n o n l i n e a r s t a t i c p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i n d i c a t e t h a t : T h e c u r r e n t s e i s m i c d e s i g n p r o v i s i o n s , e . g . , I n t e r n a t i o n a l B u i l d i n g C o d e ( 2 0 0 0 , a b b r e v i a t e d a s I B C 2 0 0 0 ) , F E M A 3 5 0 , F E M A 3 6 8 , A I S C - L R F D 1 9 9 9 , A S C E 7 - 9 8 , A C 1 3 1 8 - 9 9 , e t c , c a n b e u s e d t o d e s i g n m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s c o n s i s t i n g o f h i g h - s t r e n g t h C F T c o l u m n s ( a y > 5 0 k s i , f ’ c > 1 0 k s i ) , a s l o n g a s t h e w i d t h - t o - t h i c k n e s s ( b / t ) r a t i o o f t h e C F T i s l e s s t h a n o r e q u a l t o 3 2 . F o r b u i l d i n g s l o c a t e d i n r e g i o n s o f h i g h s e i s m i c i t y ( L o s A n g l e s ) , t h e d i s t r i b u t e d f r a m e c o n fi g u r a t i o n c o n s i s t i n g o f h i g h s t r e n g t h C F T M R F S i n t h e l o n g d i r e c t i o n a n d b r a c e d f r a m e s i n t h e s h o r t d i r e c t i o n , i s r e c o m m e n d f o r l o w - r i s e a n d m e d i u m - r i s e o f fi c e b u i l d i n g . T h e d i s t r i b u t e d C F T M R F S w i l l h a v e s m a l l e r a n d m o r e u s e a b l e C F T c o l u m n s e c t i o n s . P e r i m e t e r C F T M R F S w i l l r e s u l t i n i m p r a c t i c a l C F T s e c t i o n s f o r t h e m e d i u m - s t o r y h e i g h t s . T h e u p p e r b o u n d l i m i t a t i o n o n f u n d a m e n t a l p e r i o d , T m a x , s e t b y I B C - 2 0 0 0 f o r t h e p u r p o s e s o f s t r e n g t h c h e c k , p r o v i d e s a g o o d i n d e x t o d i s t i n g u i s h r e l a t i v e l y r i g i d a n d fl e x i b l e C F T M R F S . T h e fl e x i b l e ( I < T l / m e < 1 . 1 5 ) d i s t r i b u t e d C F T M R F , w h i c h h a s s m a l l e r C F T s e c t i o n s t h a n t h e r i g i d ( 0 . 9 < T 1 / T m < 1 ) d i s t r i b u t e d C F T M R F , i s r e c o m m e n d e d f o r u s e w i t h t h e d i s t r i b u t e d f r a m e s y s t e m . T h e fl e x i b l e d i s t r i b u t e d C F T M R F m e e t s a l l t h e g l o b a l a n d l o c a l p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s s e t b y F E M A 3 5 0 a n d F E M A 3 6 8 , b e c a u s e t h a t t h e m a x i m u m r o o f d r i f t a n g l e o b t a i n e d f r o m t h e t i m e - h i s t o r y a n a l y s i s f o r t h e 2 / 5 0 e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n , i s l e s s t h a n t h e r o o f d r i f t a n g l e a t w h i c h t h e s l o p e o f t h e a c t u a l p u s h o v e r c u r v e c l e a r l y b e c o m e s n e g a t i v e . 3 3 4 6 . 3 R e c o m m e n d a t i o n s f o r F u t u r e W o r k 0 T h e a n a l y t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d a n d u s e d i n t h i s r e s e a r c h s h o u l d b e i m p r o v e d a n d m a d e m o r e a c c u r a t e . T h e a n a l y t i c a l m o d e l s f o r t h e s t e e l b e a m s a n d t h e m o m e n t c o n n e c t i o n s s h o u l d b e m o r e g e n e r a l i z e d s o t h a t o t h e r r e s e a r c h e r s a n d e n g i n e e r s c a n d e v e l o p t h e m m o r e e a s i l y . 0 T h e a n a l y t i c a l m o d e l s o f t h e c o n n e c t i o n s m u s t b e i m p r o v e d t o i n c l u d e t h e p o s s i b i l i t i e s o f b r i t t l e f r a c t u r e d u e t o u l t r a l o w c y c l e f a t i g u e . 0 T h e c u r r e n t r e s e a r c h h a s f o c u s e d o n t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f M R F S w i t h s q u a r e C F T c o l u m n s o n l y . A d d i t i o n a l r e s e a r c h s h o u l d b e c o n d u c t e d t o i n v e s t i g a t e t h e s e i s m i c F b e h a v i o r o f M R F S w i t h c i r c u l a r C F T c o l u m n s a n d c o r r e s p o n d i n g c o n n e c t i o n s . 0 T h e f u n d a m e n t a l b e h a v i o r a n d c o l l a p s e s u s c e p t i b i l i t y o f C F T M R F s t r u c t u r e s s u b j e c t e d t o r e a l i s t i c c o m p a r t m e n t fi r e l o a d i n g e v e n t s s h o u l d b e i n v e s t i g a t e d a n a l y t i c a l l y a n d e x p e r i m e n t a l l y . 0 F i n a l l y , l a r g e - s c a l e e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n s s h o u l d b e c o n d u c t e d o n h i g h s t r e n g t h C F T M R F s u b - s y s t e m s t o e v a l u a t e t h e i r s t a t i c , c y c l i c , a n d p s e u d o - d y n a m i c b e h a v i o r u n d e r e a r t h q u a k e l o a d i n g c o n d i t i o n s . T h e r e s u l t s f r o m s u c h e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n s w i l l d e v e l o p f u r t h e r c o n fi d e n c e i n t h e u s e o f h i g h s t r e n g t h s t e e l a n d c o n c r e t e m a t e r i a l s i n c o m p o s i t e c o n s t r u c t i o n , a n d w i l l b e u s e f u l f o r fi r r t h e r v a l i d a t i n g t h e a n a l y t i c a l r e s u l t s f r o m t h i s s t u d y . 3 3 5 A P P E N D I X : D E S I G N O F D O U B L E S P L I T - T E E C O N N E C T I O N S A . 1 T - s t u b S e c t i o n S e l e c t i o n A . 1 . l R e q u i r e d S h e a r S t r e n g t h ( F l a n g e F o r c e ) A c c o r d i n g t o L R F D S e i s m i c P r o v i s i o n s ( 1 9 9 7 ) , S e c . I - 9 . 2 c , t h e r e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h ( r e q u i r e d fl a n g e f o r c e o f T e e S t u b s ) , P r e q d v i s : 1 . 1 1 : , e r P r e q d = d b ( A . 1 ) w h e r e : F y e = R y F y ( A I S C - 9 7 S e i s m i c P r o v i s i o n s , l - 6 . 2 ) , t h e s p e c i fi e d m i n i m u m y i e l d s t r e s s o f t h e y i e l d i n g e l e m e n t ; R y = 1 . 1 f o r r o l l e d s h a p e s o f A S T M A 9 9 2 ( A I S C - 9 7 S e i s m i c P r o v i s i o n s , I - 6 . 2 ) ; F y : t h e y i e l d s t r e n g t h o f t h e T - s t u b ; Z x = t h e e f f e c t i v e p l a s t i c m o d u l u s o f t h e s e c t i o n ; d b : t h e d e p t h o f g i r d e r . T h e n f o r F y = 5 0 k s i , t h e r e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h s ( fl a n g e f o r c e s ) o f t h e s e c t i o n s u s e d i n t h i s r e s e a r c h a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 . A . 1 . 2 S e l e c t i o n o f S i z e a n d G r a d e f o r T e n s i o n B o l t s A c c o r d i n g t o L R F D S p e c i f i c a t i o n f o r S t r u c t u r a l J o i n t s U s i n g A S T M A 3 2 5 o r A 4 9 0 B o l t s ( 2 0 0 0 ) , S e c . 5 . 1 , t h e r e q u i r e d f a c t o r e d b o l t s t r e n g t h m u s t b e s a t i s fi e d ( a s s u m i n g a 3 0 % p r y i n g ) : 3 3 6 ” t b ( A . 3 ) 1 ' 3 0 P r e q d " t b ¢ e r e q d = s ¢ B , , = 6 . 7 5 F , , A b ( A . 2 ) w h e r e : n , ; , = t h e n u m b e r o f t h e t e n s i o n b o l t s ; 3 , , = n o m i n a l s t r e n g t h o f a b o l t ; A b = c r o s s s e c t i o n a r e a o f t e n s i o n b o l t ; F , , = n o m i n a l s t r e n g t h p e r u n i o n a r e a f o r t h e a p p r o p r i a t e a p p l i e d l o a d c o n d i t i o n s . I f A S T M 4 9 0 t e n s i o n b o l t s w i t h A S T M 5 6 3 n u t s a r e u s e d f o r e a c h c a s e , t h e n F " = 1 1 3 k s i ( A p p l i e d s t a t i c t e n s i o n , L R F D ( 2 0 0 0 ) , T a b l e 5 . 1 ) , o n e h a s : 1 . 3 0 P 1 . 3 O P 2 r e q d : r e q d 0 . 7 5 F n A b 7 r 2 6 . 7 5 5 , x z d b , w h e r e : d b , = t h e d i a m e t e r o f t h e t e n s i o n b o l t . U s i n g E q u a t i o n A . 3 , t h e r e q u i r e d b o l t n u m b e r s o f D S T c o n n e c t i o n s u s e d i n t h i s r e s e a r c h c a n b e o b t a i n e d a n d a r e l i s t e d i n T a b l e A 2 A . 1 . 3 T - s t u b S e c t i o n S e l e c t i o n ( 1 ) E q u i l i b r i u m E q u a t i o n s o f T - S t u b F l a n g e A s s h o w n i n F i g . A . 1 , m o m e n t e q u i l i b r i u m o f t h e T - fl a n g e b e t w e e n t h e f a c e o f t h e s t e m a n d t h e b o l t l i n e i s : ( 1 + M ) M = T b ’ ( A . 4 ) w h e r e : 3 3 7 d . . . 6 = 1 — — h - , t h e r a t i o o f t h e n e t s e c t i o n o f t h e fl a n g e a t t h e b o l t l i n e t o t h e g r o s s P s e c t i o n a t t h e f a c e o f t h e s t e m , 1 ) = 2 W T _ s t u b / " t b , t h e t r i b u t a r y w i d t h o f t h e T — s t u b t o o n e p a i r o f b o l t s , n , b = t h e n u m b e r o f t e n s i o n b o l t s c o n n e c t i n g t h e T - s t u b fl a n g e , ( 1 ; , = t h e d i a m e t e r o f t h e b o l t h o l e s . M o m e n t e q u i l i b r i u m o f t h e T — fl a n g e b e t w e e n t h e e n d o f t h e fl a n g e a n d t h e b o l t l i n e i s : 6 6 1 M = Q a ' ( A . 5 ) A n d t h e f o r c e e q u i l i b r i u m o f t h e e n t i r e fl a n g e r e s u l t s i n : B = ¢ B n = T + Q ( A . 6 ) F r o m E q u a t i o n s A 4 t o A 6 , t h e b a l a n c e d l o a d f o r a T - s t u b fl a n g e i s : T = M " . ( A . 7 ) ( ‘ 5 l ” 1 + — — , 1 + 6 a I f t h e d e s i g n l o a d , T r e q d , i s s e t t o e q u a l t o t h e b a l a n c e d l o a d , T , t h e n f r o m E q u a t i o n A . 7 , o n e h a s : l B - T I b r e q d = [ ¢ f n r e q d ) ( l + 5 ) a ( A . 8 ) T r e q d 6 w h e r e : o f f : 0 . 7 5 , t h e r e s i s t a n c e f a c t o r f o r t h e f a i l u r e m o d e o f n e t s e c t i o n o r b l o c k s h e a r f r a c t u r e . F o r a d u c t i l e fl a n g e , t h e t e n s i o n b o l t s w i l l b e l o c a t e d n e a r t h e e d g e o f t h e fl a n g e . I f a m i n i m u m e d g e d i s t a n c e 1 . 5 d b , i s u s e d , t h e n a ’ c a n b e s e t e q u a l t o 2 d b , . E q u a t i o n A . 8 c a n b e r e w r i t t e n a s : 3 3 8 t B - T b r e q d : [ ¢ f n r e q d ) [ l + § ) 2 d b t ( A . 9 ) T 6 r e q d U s i n g E q u a t i o n A . 9 , t h e c a l c u l a t i o n s o f t h e m i n i m u m d i s t a n c e f r o m t h e b o l t h o l e t o t h e k - z o n e , b . r e q d a r e l i s t e d i n T a b l e A 3 . ( 2 ) M i n i m u m S t e m T h i c k n e s s , t s T h e m i n i m u m s t e m t h i c k n e s s , t s , m u s t s a t i s f y : ¢ R n , s t e m = f F u A s t e m , n e t = ¢ f F u W e fl t s 2 P r e q d ( A - I O ) w h e r e : F u = t h e s p e c i fi e d m i n i m u m t e n s i l e s t r e s s o f t h e y i e l d i n g e l e m e n t ; W e f f = W p s m b , t h e e f f e c t i v e w i d t h o f t h e T - s t e m . T h e n t h e m i n i m u m s t e m t h i c k n e s s i s : P P ’ 3 2 r e q d : r e q d ( A . 1 1 ) ¢ f F u W e f f ¢ f F u W T — s t u b U s i n g E q u a t i o n A . 1 1 , t h e m i n i m u m s t e m t h i c k n e s s o f T - s t u b s a r e o b t a i n e d a n d l i s t e d i n T a b l e A 4 . ( 3 ) M i n i m u m fl a n g e w i d t h B f A s s u m i n g t h a t t h e e f f e c t i v e s t e r n t h i c k n e s s , t s fl f f , i s a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o t w i c e t h e n o m i n a l s t e m t h i c k n e s s , t , , t h e n fl a n g e w i d t h c a n t h e n b e e s t i m a t e d b y B f , r e q d = 2 ( 0 + b ) + t s , e fl = Z b r e q d + 4 d b t + 2 1 5 m m ] ( A . 1 2 ) U s i n g E q u a t i o n A . 1 2 , t h e m i n i m u m fl a n g e w i d t h s o f T - s t u b s a r e o b t a i n e d a n d l i s t e d i n T a b l e A 5 . 3 3 9 ( 4 ) M i n i m u m a n d m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s t f T h e t r a d i t i o n a l a p p r o a c h t o p r e d i c t t h e m i n i m u m a n d m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s i s b a s e d o n t h e e x p e r i m e n t s o f D S T c o n n e c t i o n s i n w h i c h t h e fl a n g e s o f t h e T — s t u b s a r e b o l t e d t o t h e fl a n g e s o f t h e s t e e l b e a m s . F o r a d u c t i l e fl a n g e , t h e t h i c k n e s s o f t h e fl a n g e s h o u l d n o t l e s s t h a n t h a t p r e d i c t e d b y t h e i n t e r c e p t o f J a s p a r t ’ s fl a n g e c a p a c i t y p r e d i c t i o n , w i t h t h e c o m b i n e d f a i l u r e p r e d i c t i o n o f K u l a k e t a l . T h e m i n i m u m r e q u i r e d fl a n g e t h i c k n e s s o f a D S T c o n n e c t i o n w i t h b o l t e d fl a n g e s i s d e t e r m i n e d b y : T r e q d [ S b r e q d ‘ ( Z d b t + b r e q d [ I t f , r e q d - m i n = ¢ b t 3 ' 7 5 P F y ’ ( A . 1 3 ) w h e r e : 9 6 ] , , = 0 . 9 0 , t h e r e s i s t a n c e f a c t o r f o r f a i l u r e m o d e s o f b e n d i n g o r p l a s t i c m o m e n t . I n a d d i t i o n , t h e t h i c k n e s s o f t h e fl a n g e s h o u l d n o t g r e a t e r t h a n t h a t p r e d i c t e d b y t h e i n t e r c e p t o f K u l a k ’ s fl a n g e m e c h a n i s m c a p a c i t y , w i t h t h e c o m b i n e d f a i l u r e c a p a c i t y . T h e m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s o f a D S T c o n n e c t i o n w i t h b o l t e d fl a n g e s i s d e t e r m i n e d b y : 4 T r e q d b r e q d t _ = A . 1 4 ” “ 1 " " ‘ 3 ‘ J a p a n . . . ) < > W h i l e f o r t h e d o u b l e s p l i t T e e c o n n e c t i o n s w i t h t h e T s t e m b e i n g fi l l e t w e l d e d t o t h e b e a m fl a n g e , t h e m a x i m u m r e q u i r e d fl a n g e t h i c k n e s s p r e d i c t e d b y K u l a k ’ s fl a n g e m e c h a n i s m c a p a c i t y , s e e m s t o g i v e a r e l a t i v e l o w e r v a l u e . S o m e t i m e i t e v e n i t d i f fi c u l t t o a c h i e v e a b a l a n c e d f a i l u r e , i . e . , a m o r e d e s i r a b l e s t e m f r a c t u r e ( d u c t i l e f a i l u r e ) w i l l p r e c e d e a t e n s i o n b o l t f r a c t u r e ( b r i t t l e f a i l u r e ) . L i k e w i s e , t h e m i n i m u m fl a n g e t h i c k n e s s p r e d i c t e d b y J a s p a r t ’ s fl a n g e c a p a c i t y p r e d i c t i o n , a l s o s e e m s t o g i v e a r e l a t i v e l o w e r v a l u e . 3 4 0 2 : 2 f ¢ y F y W T — s t u b ’ s _ " t b ¢ B n . a + 1 ) a 4 ( “ b ) + P ¢ B n ¢ t h y ( A . 1 8 ) P r o p o s e d A p p r o a c h f o r M i n i m u m F l a n g e T h i c k n e s s P r e d i c t i o n F o r a d u c t i l e d o u b l e s p l i t T e e c o n n e c t i o n s w i t h t h e T - s t e m s fi l l e t w e l d e d t o t h e b e a m fl a n g e s , fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g i s t h e c o n t r o l f a i l u r e m o d e f o r t h e fl a n g e , w h i c h i n d i c a t e a t e n s i o n b o l t f r a c t u r e i n s t e a d o f t h e d e v e l o p o f a p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m . I t ’ s i m p o r t a n t t o m a k e s u r e a d u c t i l e f a i l u r e m o d e , n e t s t e m y i e l d i n g , p r e c e d e s a b r i t t l e f a i l u r e , t e n s i o n b o l t f r a c t u r e . I n o r d e r t o a c h i e v e t h i s g o a l , t h e d e s i g n r e s i s t a n c e o f t h e fl a n g e c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e o f n e t s t e m y i e l d i n g m u s t b e l e s s t h a n t h e d e s i g n r e s i s t a n c e o f t h e fl a n g e c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e : ¢ y F y A s t e m , n e t = ¢ y F y W T — s t u b ’ s < ¢ R n , fl a n g e = n t b ¢ T n ( A . 1 5 ) w h e r e : A m ” , " 9 , = W M u g , t s , n e t c r o s s s e c t i o n a r e a o f t h e T - s t e m . A n d t h e d e s i g n s t r e n g t h c o n t r o l l e d b y t e n s i o n b o l t f r a c t u r e i s : . 2 ¢ p r t ¢ T n = ¢ T 2 = ¢ a n a o + t Y f a + b 4 ( a + b ) ( A . 1 6 ) B a s e d o n t h i s o b s e r v a t i o n , t h e m i n i m u m fl a n g e t h i c k n e s s c a n b e p r e d i c t e d a s : v 2 ¢ B n a + ¢ b t h y t f a . + 1 ) . 4 ( a ' + b ' ) n , , , 2 ¢ y F y t s W T _ S m b ( A . 1 7 ) i . e . , A s s u m e t h a t a m i n i m u m e d g e d i s t a n c e 1 . 5 d b , i s u s e d , a ’ c a n b e s e t e q u a l t o 2 d , , , , t h e n : 3 4 1 t d f ’ r e q _ m = . m ¢ y F y W T " — t s b t ¢ u B b n ’ s . m i n _ 2 q 1 6 d 1 + ; : 2 d b t b t e 4 ( b r e q d P + 2 d b ’ ) ¢ B n ¢ t h y ( A . 1 9 ) P r o p o s e d A p p r o a c h f o r M a x i m u m F l a n g e T h i c k n e s s P r e d i c t i o n F o r a d u c t i l e d o u b l e s p l i t T e e c o n n e c t i o n s w i t h t h e T - s t e m s fi l l e t w e l d e d t o t h e b e a m fl a n g e s , t h e fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g i s t h e c o n t r o l f a i l u r e m o d e f o r t h e fl a n g e . I n o r d e r t o p r e c l u d e b r i t t l e f a i l u r e m o d e , T e n s i o n b o l t fi a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g , t h e d e s i g n r e s i s t a n c e o f t h e fl a n g e c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e o f t h e fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g m u s t b e l e s s t h a n t h e d e s i g n r e s i s t a n c e o f t h e fl a n g e c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g : . F 1 2 ¢ T , , = ¢ T 2 = ¢ , B " " , 3 5 b ” ? y f s ¢ T 3 = ¢ B n ( A . 2 1 ) a + b 4 ( a + b ) i . e . , ' 4 a ' + b ' ' z } s [ 1 — " ] ( ) ¢ B " = fl — ‘ é fl — ( A . 2 2 ) a + b ' P ¢ b t F y P ¢ b t F y T h e n t h e m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s c a n b e p r e d i c t e d b y : t 4 b . ¢ B , , , d — m a x = _ f W p ¢ t h y ( A . 2 3 ) U s i n g E q u a t i o n s A . 1 9 a n d A 2 3 , t h e m i n i m u m a n d m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s e s a r e o b t a i n e d a n d l i s t e d i n T a b l e A 6 . 3 4 2 ( 5 ) A t r i a l T - s t u b s e c t i o n s e l e c t i o n T h e m i n i m u m s t e m t h i c k n e s s , r e q u i r e d fl a n g e w i d t h a n d t h e r a n g e o f fl a n g e t h i c k n e s s a r e l i s t e d i n T a b l e A . 7 . T h e n t h e T - s t u b s e c t i o n c a n b e s e l e c t e d a s l i s t e d i n T a b l e A . 8 . A . 2 T - s t u b C a p a c i t y C h e c k A . 2 . 1 G e o m e t r y f o r P r y i n g F o r c e s a n d B e n d i n g o f T - s e c t i o n F l a n g e s T o e n s u r e t h a t t h e fl a n g e f a i l s i n a d u c t i l e m e c h a n i s m , t h e d i s t a n c e f r o m t h e b o l t t o t h e e d g e o f t h e T - s t u b fl a n g e , a , a n d t h e d i s t a n c e f r o m t h e b o l t l i n e t o t h e f a c e o f t h e T - s t e m , b , m u s t s a t i s f y : a = — ; — ( B f — g , ) 3 1 . 2 5 b ( A 2 4 ) 1 b = 3 ( g , 4 3 , 1 7 ) ( A 2 5 ) F r o m E q u a t i o n s A 2 4 a n d A 2 5 , o n e h a s : g , 2 ( B f + 1 - 2 5 ’ s , e f f ) / 2 - 2 5 ( A . 2 6 ) w h e r e : t O . t = k + i , t h e e f f e c t i v e t h i c k n e s s o f T - s t e m . s , e fl l 2 T h e g e o m e t r i e s f o r T - s t u b fl a n g e s a r e l i s t e d i n T a b l e A 9 . A n d t h e g e o m e t r i e s f o r p r y i n g f o r c e s a n d b e n d i n g o f T - s e c t i o n fl a n g e s a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 O . A . 2 . 2 F l a n g e C a p a c i t y C h e c k T h e d e s i g n r e s i s t a n c e o f t h e fl a n g e i n c l u d i n g t e n s i o n b o l t f r a c t u r e a n d p r y i n g i s 3 4 3 ( ” I = ( A 2 8 ) d e t e r m i n e d b y t h e m o d i fi e d K u l a k e t a 1 m o d e l ( S w a n s o n 1 9 9 9 ) a s f o l l o w : 1 . 1 1 7 ) , e r ¢ R n , fl a n g e = ” t b ¢ T n Z P r e q d = T ( A - 2 7 ) w h e r e : n , b = t h e n u m b e r o f t e n s i o n b o l t s , ¢ T , , = t h e m i n i m u m d e s i g n r e s i s t a n c e p e r b o l t o f t h e fl a n g e . T h e m i n i m u m d e s i g n r e s i s t a n c e p e r b o l t o f t h e fl a n g e , ¢ T n , s h o u l d b e d e t e r m i n e d b y c o n s i d e r i n g t h r e e f a i l u r e m o d e s : ( 1 ) p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m , ( 2 ) fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g , a n d ( 3 ) t e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g . T h e v a l u e o f ¢ T n i s t h e l o w e s t o f ¢ T , , ¢ T 2 , a n d ¢ T 3 w h i c h a r e d e t e r m i n e d b y t h e a b o v e t h r e e f a i l u r e m o d e s , r e s p e c t i v e l y . ( 1 ) P l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m ’ d b : 2 4 a ' b ' — d , , , ( a ' + b ' ) ( 2 ) F l a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g ' F t ¢ T 2 = f f n a , + ¢ M j y f ( A 2 9 ) 0 + b 4 ( a + b ) ( 3 ) T e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g ¢ T 3 = ¢ B n ( A 3 0 ) 3 4 4 T h e d e s i g n r e s i s t a n c e s p e r b o l t o f t h e fl a n g e s c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e s o f p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m a n d fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 1 . T h e d e s i g n r e s i s t a n c e s p e r b o l t o f t h e fl a n g e s c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 2 . F o r t h e t h r e e T - s t u b s e c t i o n s , fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g i s t h e c o n t r o l f a i l u r e m o d e , s i n c e ¢ T 2 i s t h e s m a l l e s t . T h e m i n i m u m d e s i g n r e s i s t a n c e s o f t h e fl a n g e s f o r T - s t u b s a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 3 . A s s h o w n i n T a b l e A . 1 3 , a l l t h e m i n i m u m d e s i g n r e s i s t a n c e s o f t h e fl a n g e s a r e l a r g e r t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g r e q u i r e d fl a n g e f o r c e s o f D S T c o n n e c t i o n s , O K . T h e a c t u a l l e v e l s o f p r y i n g i n t h e fl a n g e s o f t h e T - s t u b s a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 4 . A s l i s t e d i n T a b l e A . 1 4 , a l l t h e a c t u a l l e v e l s o f p r y i n g i n t h e fl a n g e s a r e l e s s t h a n o r c l o s e t o 3 0 % a s p r e v i o u s l y a s s u m e d . A . 2 . 3 S t e m C a p a c i t y C h e c k T h e d e s i g n r e s i s t a n c e o f t h e s t e m i n n e t s e c t i o n f r a c t u r e m u s t s a t i s f y : ¢ R n , s t e m = ¢ f F u A s t e m , n e t = ¢ f F u W T — s m b ’ s 2 P r e q d ( A 3 1 ) T h e d e s i g n r e s i s t a n c e s o f t h e s t e m s i n n e t s e c t i o n f r a c t u r e a r e l i s t i n T a b l e A . 1 5 . A s s h o w i n T a b l e A . 1 5 , a l l t h e d e s i g n r e s i s t a n c e s o f t h e s t e m s i n n e t s e c t i o n f r a c t u r e a r e l a r g e r t h a n t h e r e q u i r e d fl a n g e f o r c e s o f D S T c o n n e c t i o n s , O K . A . 2 . 4 C h e c k t u n a , t o E n s u r e a B a l a n c e d T — s t u b F a i l u r e F o r a d u c t i l e T - s t u b w i t h s i g n i fi c a n t d e f o r m a t i o n c a p a c i t y , i t ’ s i m p o r t a n t t o d e s i g n s u c h t h a t t h e b e n d i n g c a p a c i t y o f t h e s t e m i s l e s s t h a n t h e b e n d i n g c a p a c i t y o f t h e fl a n g e . 3 4 5 T h e n a m o r e d e s i r a b l e s t e m f r a c t u r e ( d u c t i l e f a i l u r e ) w i l l p r e c e d e a t e n s i o n b o l t f r a c t u r e ( b r i t t l e f a i l u r e ) . I n t h i s d e s i g n , fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g i s t h e c o n t r o l f a i l u r e m o d e f o r t h e fl a n g e , w h i c h i n d i c a t e a t e n s i o n b o l t f r a c t u r e i n s t e a d o f t h e d e v e l o p o f a p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m . I t ’ s i m p o r t a n t t o m a k e s u r e a d u c t i l e f a i l u r e m o d e , n e t s t e m y i e l d i n g , p r e c e d e s a b r i t t l e f a i l u r e , t e n s i o n b o l t f r a c t u r e . T h i s r e q u i r e m e n t c a n b e e x p r e s s e d a s t h e d e s i g n r e s i s t a n c e s c o n t r o l l e d b y f a i l u r e m o d e o f n e t s t e m y i e l d i n g i s l e s s t h a n t h e d e s i g n r e s i s t a n c e s c o n t r o l l e d b y f a i l u r e m o d e o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e : ¢ y F y A s t e m , n e t = ¢ y F y W T — s t u b t s < ¢ R n , fi a n g e = n t b ¢ T n ( A 3 2 ) T h e d e s i g n r e s i s t a n c e s o f T - s t u b s c o n t r o l l e d b y f a i l u r e m o d e s o f n e t s t e m y i e l d i n g a n d t e n s i o n b o l t f r a c t u r e a r e s h o w n i n T a b l e A . 1 6 . A s s h o w n i n T a b l e A . 1 6 , a l l t h e d e s i g n r e s i s t a n c e s c o n t r o l l e d b y f a i l u r e m o d e o f n e t s t e m y i e l d i n g i s l e s s t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g d e s i g n r e s i s t a n c e s c o n t r o l l e d b y f a i l u r e m o d e o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e , O K . A . 2 . 5 C h e c k n e t S t e m S e c t i o n f o r S h e a r C a p a c i t y A c c o r d i n g t o L R F D S e i s m i c P r o v i s i o n s ( 1 9 9 7 ) , S e c . I - 9 . 2 c , t h e r e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h o f a b e a m t o c o l u m n c o n n e c t i o n i s : 2 x 1 . 1 1 7 ) , e r L b e a m n e w , = ( A 3 3 ) w h e r e : F y e = R y F y ( A I S C - 9 7 S e i s m i c P r o v i s i o n s , I - 6 . 2 ) , t h e s p e c i fi e d m i n i m u m y i e l d s t r e s s o f t h e y i e l d i n g e l e m e n t ; R y = 1 . 1 f o r r o l l e d s h a p e s o f A S T M A 9 9 2 ( A I S C - 9 7 S e i s m i c P r o v i s i o n s , I - 6 . 2 ) ; 3 4 6 L b e a m = t h e l e n g t h o f t h e b e a m . A c c o r d i n g t o L R F D - F 2 . 2 ( A I S C , 1 9 9 9 ) , t h e d e s i g n s h e a r s t r e n g t h o f u n s t i f f e n e d w e b s , w i t h h / t w S 2 6 0 , i s : ¢ v V n = 0 . 9 0 x 0 . 6 w a A w ( A 3 4 ) T h e r e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h s o f D S T c o n n e c t i o n s f o r F y = 5 0 k s i a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 7 . T h e d e s i g n s h e a r s t r e n g t h s o f n e t s t e m s e c t i o n s ( a t k - z o n e ) a r e l i s t e d i n A . 1 8 . A s s h o w n i n T a b l e A . 1 8 , a l l t h e d e s i g n s h e a r s t r e n g t h s o f n e t s t e m s e c t i o n s ( a t k - z o n e ) a r e l a r g e r t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g r e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h s o f D S T c o n n e c t i o n s , O K A . 3 F i l l e t W e l d s b e t w e e n T - S t e m a n d B e a m F l a n g e M i n i m u m a n d M a x i m u m S i z e s o f F i l l e t W e l d s A c c o r d i n g t o L R F D — T a b l e J 2 . 4 ( A I S C , 1 9 9 9 ) , a n d L R F D — J 2 . 2 b ( A I S C , 1 9 9 9 ) , t h e m i n i m u m , m a x i m u m a n d e f f e c t i v e t h i c k n e s s e s o f t h e fi l l e t w e l d s u s e d i n t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n T - s t e m s a n d b e a m fl a n g e s a r e l i s t e d i n T a b l e A . 1 9 . D e s i g n S t r e n g t h o f F i l l e t W e l d s A c c o r d i n g t o L R F D - J 2 4 ( A I S C , 1 9 9 9 ) , t h e d e s i g n s t r e n g t h p e r u n i t l e n g t h o f a fi l l e t w e l d i s b a s e d o n t h e s h e a r r e s i s t a n c e t h r o u g h t h e t h r o a t o f t h e w e l d : ¢ R n w = 0 . 7 5 t e ( 0 - 6 0 F E X X ) fi l l e t w e l d ( A . 3 5 ) w h e r e : R m , = t h e n o m i n a l s t r e n g t h p e r u n i t l e n g t h o f t h e w e l d . b u t n o t g r e a t e r t h a n t h e s h e a r r u p t u r e s t r e n g t h ( L R F D - J 4 , 1 9 9 9 ) o f t h e a d j a c e n t b a s e m e t a l : 3 4 7 ¢ R n w = 0 . 7 5 t ( 0 . 6 0 F u ) b a s e m e t a l ( A . 3 6 ) w h e r e : R m , = t h e n o m i n a l s t r e n g t h p e r u n i t l e n g t h o f a d j a c e n t b a s e m a t e r i a l . A s s u m e t h a t t h e w e l d i n g p r o c e s s i s s h i e l d e d m e t a l a r c w e l d i n g , a n d E 7 0 e l e c t r o d e s h a v i n g m i n i m u m t e n s i l e s t r e n g t h F m y o f 7 0 k s i a r e u s e d , t h e n t h e d e s i g n s t r e n g t h s p e r u n i t l e n g t h o f fi l l e t w e l d s u s e d i n D S T c o n n e c t i o n s b e t w e e n T - s t e m s a n d b e a m fl a n g e s a r e o b t a i n e d a n d l i s t e d i n T a b l e A . 2 0 . L e n g t h o f f i l l e t w e l d s T h e d e s i g n s t r e n g t h s o f t h e fi l l e t w e l d s u s e d i n D S T c o n n e c t i o n s b e t w e e n T — s t e m s a n d b e a m fl a n g e s m u s t e q u a l o r e x c e e d t h e s u m m a t i o n o f f a c t o r e d l o a d s : ( M m , 2 R , ( A 3 7 ) w h e r e : R n w = t h e n o m i n a l s t r e n g t h p e r u n i t l e n g t h o f t h e w e l d , b u t n o t e x c e e d t h e n o m i n a l s t r e n g t h p e r u n i t l e n g t h o f a d j a c e n t b a s e m a t e r i a l ; R u = f a c t o r l o a d p e r u n i t l e n g t h o f w e l d . W h e n t h e e f f e c t i v e l e n g t h o f t h e fi l l e t w e l d , l , i s m u l t i p l i e d t o t h e t w o s i d e s o f E q u a t i o n A . 3 7 , o n e h a s ¢ R n w l 2 P r e q d ( A 3 8 ) w h e r e : R m , = t h e r e q u i r e d s h e a r s t r e n g t h ( r e q u i r e d fl a n g e f o r c e ) o f T e e S t u b ; l = t h e e f f e c t i v e l e n g t h o f t h e fi l l e t w e l d . U s i n g E q u a t i o n A . 3 8 , t h e e f f e c t i v e l e n g t h o f t h e fi l l e t w e l d , I , c a n b e d e t e r m i n e d . T h e r e q u i r e d a n d a c t u a l l e n g t h s o f fi l l e t w e l d s u s e d i n D S T c o n n e c t i o n s b e t w e e n T — s t e m s a n d 3 4 8 b e a m fl a n g e s a r e l i s t e d i n T a b l e A . 2 ] . D e t a i l s o f t h e D S T c o n n e c t i o n s u s e d i n t h i s r e s e a r c h a r e s h o w n i n F i g s . A . 2 t o A 4 . A . 4 S u m m a r y F o r t h e d o u b l e s p l i t T e e c o n n e c t i o n s w i t h t h e T — s t e m s fi l l e t w e l d e d t o t h e b e a m fl a n g e s , t h e m a x i m u m r e q u i r e d fl a n g e t h i c k n e s s p r e d i c t e d b y K u l a k ’ s fl a n g e m e c h a n i s m c a p a c i t y , s e e m s t o g i v e a r e l a t i v e l o w e r v a l u e . S o m e t i m e i t e v e n i t d i f fi c u l t t o a c h i e v e a b a l a n c e d f a i l u r e , i . e . , a m o r e d e s i r a b l e s t e m f r a c t u r e ( d u c t i l e f a i l u r e ) w i l l p r e c e d e a t e n s i o n b o l t f r a c t u r e ( b r i t t l e f a i l u r e ) . F o r a d u c t i l e d o u b l e s p l i t T e e c o n n e c t i o n s w i t h t h e T - s t e m s fi l l e t w e l d e d t o t h e b e a m fl a n g e s , fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g i s t h e c o n t r o l f a i l u r e m o d e f o r t h e fl a n g e , w h i c h i n d i c a t e a t e n s i o n b o l t f r a c t u r e i n s t e a d o f t h e d e v e l o p o f a p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m . I n o r d e r t o m a k e s u r e a d u c t i l e f a i l u r e m o d e , n e t s t e m y i e l d i n g , p r e c e d e s a b r i t t l e f a i l u r e , t e n s i o n b o l t f r a c t u r e , a n e w a p p r o a c h f o r m i n i m u m fl a n g e t h i c k n e s s p r e d i c t i o n w a s p r o p o s e d . L i k e w i s e , i n o r d e r t o p r e c l u d e b r i t t l e f a i l u r e m o d e , T e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e fl e c t s o f p r y i n g , i . e . , t o m a k e s u r e t h a t t h e f a i l u r e m o d e o f t h e fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g p r e c e d e s f a i l u r e m o d e o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g , a n e w a p p r o a c h f o r m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s p r e d i c t i o n w a s p r o p o s e d . T h e D S T c o n n e c t i o n s u s e d i n t h i s r e s e a r c h w e r e d e s i g n e d b a s e d o n t h e s e t w o p r o p o s e a p p r o a c h e s . T h e s t r e n g t h c h e c k a n d t h e r e s u l t s o f p u s h o v e r a n d t i m e - h i s t o r y a n a l y s e s p r o v e t h a t t h e s e t w o p r o p o s e a p p r o a c h e s a r e r e l i a b l e f o r m i n i m u m a n d m a x i m u m fl a n g e t h i c k n e s s e s p r e d i c t i o n o f D S T c o n n e c t i o n s w i t h t h e T - s t e m s fi l l e t w e l d e d t o t h e b e a m fl a n g e s . 3 4 9 T a b l e A . 1 R e q u i r e d fl a n g e f o r c e s o f D S T c o n n e c t i o n s . . . . 3 1 . 2 1 1 7 n y G i r d e r S e c t i o n d b ( m ) Z e ( I n ) P r e q d = — — — — — — d b ( k ) W 3 6 x 1 3 5 3 5 . 5 5 5 0 9 8 6 6 . 2 3 W 3 3 x 1 1 8 3 2 . 8 6 4 1 5 7 6 4 . 0 7 W 3 0 x 1 0 8 2 9 . 8 3 3 4 6 7 0 1 . 7 4 W 2 7 x 9 4 2 6 . 9 2 2 7 8 6 2 4 . 7 8 W 2 7 x 8 4 2 6 . 7 1 2 4 4 5 5 2 . 6 8 W 2 4 x 7 6 2 3 . 9 2 2 0 0 5 0 5 . 8 5 W 2 4 x 6 2 2 3 . 7 3 1 5 3 3 9 0 . 0 8 T a b l e A . 2 R e q u i r e d b o l t n u m b e r s o f D S T c o n n e c t i o n s . B o l t n u m b e r . , B o l t s r z e G i r d e r S e c t i o n P r e q d ( k ) . " t b d b t ( m ) C a l c u l a t e d U s e d W 3 6 x 1 3 5 8 6 6 . 2 3 7 . 5 W 3 3 x 1 1 8 7 6 4 . 0 7 1 . 5 6 . 6 8 W 3 0 x 1 0 8 7 0 1 . 7 4 6 . 1 W 2 7 x 9 4 6 2 4 . 7 8 1 2 5 7 . 8 8 W 2 7 x 8 4 5 5 2 . 6 8 ' 6 . 9 W 2 4 x 7 6 5 0 5 . 8 5 1 0 7 . 8 8 W 2 4 x 6 2 3 9 0 . 0 8 ' 6 . 0 T a b l e A . 3 M i n i m u m d i s t a n c e f r o m t h e b o l t h o l e t o t h e k - z o n e G i r d e r S e c t i o n T r e q d ( k ) p ( i n ) 6 b j e q d ( i n ) W 3 6 x 1 3 5 1 0 8 . 2 8 2 . 9 8 W 3 3 x 1 1 8 9 5 . 5 1 4 . 2 2 0 . 6 3 0 4 . 4 1 W 3 0 x 1 0 8 8 7 . 7 2 5 . 4 9 W 2 7 x 9 4 7 8 . 1 0 2 . 1 1 W 2 7 x 8 4 6 9 . 0 8 4 ' 2 2 0 6 5 0 3 . 2 1 W 2 4 x 7 6 6 3 . 2 3 1 . 8 4 W 2 4 x 6 2 4 8 . 7 6 3 ' 7 5 0 6 8 3 4 . 0 3 N o t e : 1 . T r e q d = P r e q d / n , b , r e q u i r e d fl a n g e f o r c e s f o r o n e t e n s i o n b o l t . 2 . p = 2 W T _ s t u b / n i b , t h e t r i b u t a r y w i d t h o f t h e T - s t u b t o o n e p a i r o f b o l t s . 3 . 6 = l — d h / p , t h e r a t i o o f t h e n e t s e c t i o n o f t h e fl a n g e a t t h e b o l t l i n e t o t h e g r o s s s e c t i o n a t t h e f a c e o f t h e s t e m . 3 5 0 G G i i i i o o n n r r W W W W W W d d W W W W W W W W 3 3 3 3 3 3 e e 2 2 2 2 2 2 2 2 r r 6 3 0 6 0 3 7 7 4 4 7 7 4 4 x x x x x x S S x x x x x x x x c 3 1 0 c 3 1 0 e e 1 1 1 1 1 1 9 8 7 6 9 8 7 6 5 8 8 5 8 8 t t 4 4 6 2 4 4 6 2 ( ( 6 i i n n ) ) b t e q d 4 2 2 5 3 4 2 4 2 3 3 1 q 1 1 e . . . . . . . . . . . d . . . A 9 4 4 1 2 0 6 8 8 8 8 8 7 1 1 1 8 9 4 3 0 6 0 4 7 0 7 1 T a b b t l e M i n i m u m t s , m 1 i . n 0 0 0 0 0 0 0 9 8 7 6 6 4 . . . . . . 7 8 5 9 3 8 n e 0 9 8 7 6 8 5 . . . . . d . q 8 a r 1 T 5 2 5 5 9 5 3 5 1 7 7 0 2 d . 3 9 4 6 2 3 3 1 2 8 3 0 6 m 2 ( i n ) d b t ' q i 1 1 . . . . . . . . 2 ' n 0 7 1 2 8 9 8 1 1 e e ( 3 3 4 2 2 2 x i m u m fl t a f n , g r a ‘ ) 0 8 ( 5 5 0 t i n ) B f , r h i c k n e s s d - m a x t f , r ) 1 6 6 8 2 3 3 ( i n ) m i n 9 6 2 4 3 3 — q . . . . . . q i e 2 3 4 0 2 2 e ( . . . . . . . . 5 n 4 4 4 3 4 3 4 1 1 1 1 1 1 9 0 0 0 0 0 0 0 d 3 7 9 6 2 9 d ) 1 7 3 3 9 2 8 2 T a b l e A 4 M i n i m u m s t e m t h i c k n e s s o f T - s t u b s G i r d e r S e c t i o n P r e q d ( k ) W T — s t u b ( i n ) ’ s , m i n ( i n ) W 3 6 x 1 3 5 8 6 6 . 2 3 1 . 0 5 3 W 3 3 x 1 1 8 7 6 4 . 0 7 1 6 . 8 7 5 0 . 9 2 9 W 3 0 x 1 0 8 7 0 1 . 7 4 0 . 8 5 3 W 2 7 x 9 4 6 2 4 . 7 8 1 6 8 7 5 0 . 8 5 4 W 2 7 x 8 4 5 5 2 . 6 8 ' 0 . 7 5 6 W 2 4 x 7 6 5 0 5 . 8 5 1 5 0 . 6 9 2 W 2 4 x 6 2 3 9 0 . 0 8 0 . 5 3 3 T a b l e A . 5 M i n i m u m fl a n g e w i d t h o f T - s t u b s 3 5 1 T a b l e A 7 M i n i m u m s t e m t h i c k n e s s , r e q u i r e d fl a n g e w i d t h a n d t h e r a n g e o f fl a n g e t h i c k n e s s o f T - s t u b s G i r d e r S e c t i o n t s , m i n ( i n ) B f , r e q d ( i n ) t f , r e q d — m a x t f , r e q d - m i n ( i n ) ( i n ) W 3 6 x 1 3 5 1 . 0 5 3 1 2 . 3 9 3 . 0 6 0 . 4 1 W 3 3 x 1 1 8 0 . 9 2 9 1 3 . 7 6 3 . 7 3 0 . 4 3 W 3 0 x 1 0 8 0 . 8 5 3 1 4 . 2 3 4 . 1 6 0 . 4 3 W 2 7 x 9 4 0 . 8 5 4 1 0 . 9 2 2 . 2 8 0 . 3 9 W 2 7 x 8 4 0 . 7 5 6 1 2 . 9 3 2 . 8 2 0 . 4 2 W 2 4 x 7 6 0 . 6 9 2 9 . 5 7 1 . 9 1 0 . 3 8 W 2 4 x 6 2 0 . 5 3 3 1 2 . 6 4 2 . 8 3 0 . 4 2 T a b l e A . 8 S e l e c t e d T - s t u b s e c t i o n s G i r d e r T - s t u b T - s t u b d i m e n s i o n s S e c t i o n s e c t i o n ’ s ( i n ) B f ( i n ) ’ f ( i n ) W 3 6 x 1 3 5 W 3 3 x 1 1 8 W 2 7 X 2 8 1 I . 0 6 > I . 0 5 3 1 4 . 3 5 > 1 4 . 2 3 0 . 4 3 < 1 . 9 3 = 3 . 0 6 W 3 0 x 1 0 8 W 2 7 x 8 4 W 2 7 x 9 4 W 2 4 x 2 2 9 0 . 9 6 > 0 . 8 5 4 I 3 . 1 1 > 1 0 . 9 2 0 . 4 2 < I . 7 3 < 2 . 2 8 W 2 4 x 7 6 W 2 4 x 6 2 W 2 4 x 1 7 6 0 . 7 5 0 > 0 . 6 9 2 1 2 . 8 9 > 1 2 . 6 4 0 . 4 2 < I . 3 4 < 1 . 9 2 T a b l e A 9 G e o m e t r i e s f o r T - s t u b fl a n g e s . T - s t u b g e o m e t r y G 1 r d e r T - s t u b t B + 1 2 5 t S e c t i o n s e c t i o n S ’ e fl g , 2 f ' s ’ e fl ( i n ) a ( i n ) b ( i n ) ( i n ) 2 . 2 5 W 3 6 x 1 3 5 W 3 3 x 1 1 8 W 2 7 x 2 8 1 1 . 7 5 7 5 2 7 . 3 5 3 . 4 2 5 2 . 8 7 5 W 3 0 x 1 0 8 W 2 7 x 8 4 W 2 7 x 9 4 W 2 4 x 2 2 9 1 . 5 7 0 2 6 9 7 3 . 0 6 3 2 . 7 5 W 2 4 x 7 6 W 2 4 x 6 2 W 2 4 x 1 7 6 1 . 3 1 2 5 7 . 0 2 6 4 5 2 . 9 3 8 2 . 8 4 4 3 5 2 G e S 3 3 3 i 6 3 0 r c t x x x 2 2 2 2 7 7 4 4 5 8 8 d x x x x i 1 1 1 r 3 1 0 e o 8 9 7 6 n 4 4 6 2 W W W W W W W T e s 2 2 2 - 7 4 4 s c t t x x x u o i 2 2 1 n 8 b 2 7 1 9 6 W W W . m ) d ’ ” ( 1 1 1 . 5 . 2 5 . 6 1 , m 1 1 . ) . . a 2 5 3 8 ( < < < 3 3 2 . 4 . . 0 9 6 3 2 2 2 5 5 5 b b b . m 7 ( 8 7 5 8 4 ) 5 4 b 2 2 . . 2 . a 4 3 ) 5 8 , . , 3 ' m ( 1 6 . 7 8 5 , . _ 2 ) 5 5 - m 2 2 1 ( 3 1 1 b 2 2 2 T a b l e A . 1 0 G e o m e t r i e s f o r p r y i n g f o r c e s a n d b e n d i n g o f T - s e c t i o n fl a n g e s N o t e : 1 . a . = a + d b , / 2 , b . = b — d b , / 2 , w h e r e d b , i s t h e d i a m e t e r o f t e n s i o n b o l t . T a b l e A 1 ] D e s i g n r e s i s t a n c e s p e r b o l t o f t h e fl a n g e s c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e s o f p l a s t i c fl a n g e m e c h a n i s m a n d fl a n g e y i e l d i n g g o v e r n e d b y b o l t f r a c t u r e d u e t o p r y i n g G i r d e r T - s t u b - . . l . . S e c t i o n s e c t i o n f ( m ) a ( m ) b ( m ) 9 5 7 1 ( k / 9 0 1 ’ ) ¢ T 2 ( I t / b o l t ) W 3 6 x 1 3 5 W 3 3 x 1 1 8 W 2 7 x 2 8 1 1 . 9 3 4 . 1 7 5 2 . 1 2 5 2 4 0 . 6 6 1 3 0 4 3 W 3 0 x 1 0 8 W 2 7 x 8 4 W 2 7 x 9 4 W 2 4 x 2 2 9 1 . 7 3 3 . 6 8 8 2 . 1 2 5 1 4 8 . 1 4 8 7 , 7 0 W 2 4 x 7 6 W 2 4 x 6 2 W 2 4 x 1 7 6 1 . 3 4 3 . 5 2 . 2 8 1 8 0 . 0 4 6 4 , 1 0 T a b l e A . 1 2 D e s i g n r e s i s t a n c e s p e r b o l t o f t h e fl a n g e s c o n t r o l l e d b y t h e f a i l u r e m o d e s o f t e n s i o n b o l t f r a c t u r e w i t h o u t t h e e f f e c t s o f p r y i n g . . T - s t u b . G 1 r d e r S e c t i o n s e c t i o n d b , ( m ) ¢ T 3 ( I r / b o l t ) W 3 6 x 1 3 5 W 3 3 x 1 1 8 W 2 7 x 2 8 1 1 . 5 1 4 9 . 7 7 W 3 0 x 1 0 8 W 2 7 x 8 4 W 2 7 x 9 4 W 2 4 x 2 2 9 1 . 2 5 1 0 4 . 0 0 W 2 4 x 7 6 W 2 4 x 6 2 W 2 4 x 1 7 6 1 . 0 8 4 . 2 4 3 5 3 W 0 . . e 1 3 8 6 t 7 4 h 0 ” ) b 0 1 ’ ) . 7 1 3 0 0 4 fl a n g p e r s y 9 ¢ T 2 r T i y 2 1 3 n 3 b ( 0 n 7 4 I . g . . 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F e d e r a l E m e r g e n c y M a n a g e m e n t A g e n c y , W a s h i n g t o n , D C , M a r c h 2 0 0 1 . B r o w n i n g , J . , L i , Y . R . , L y n n , A . , a n d M o e h l e , J . P . , ( 2 0 0 1 ) “ P e r f o r m a n c e A s s e s s m e n t f o r a R e i n f o r c e d C o n c r e t e F r a m e B u i l d i n g ” , E a r t h q u a k e S p e c t r a , v 1 6 , n 3 , 2 0 0 0 , p p 5 4 l - 5 5 5 . C h o p r a , A . K . , ( 1 9 9 5 ) “ D y n a m i c s o f S t r u c t u r e s , T h e o r y a n d A p p l i c a t i o n s t o E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g ” , P r e n t i c e - H a l l , I n c . , N e w J e r s e y , 1 9 9 5 . C h o p r a , A . K . , G o e l , P . K . ( 2 0 0 2 ) “ A m o d a l p u s h o v e r a n a l y s i s p r o c e d u r e f o r e s t i m a t i n g s e i s m i c d e m a n d s f o r b u i l d i n g s ” , E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g a n d S t r u c t u r a l D y n a m i c , 2 0 0 2 ; v 3 1 , n 3 , p p 5 6 1 - 5 8 2 . C h e n g , F . Y . 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( 2 0 0 0 ) “ C o n n e c t i o n s b e t w e e n S t e e l B e a m a n d C o n c r e t e - fi l l e d S t e e l T u b e 3 5 9 C o l u m n s ” , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g , U n i v e r s i t y o f N e b r a s k a - L i n c o l n , L i n c o l n , N E , M a y 2 0 0 0 . E l r e m a i l y , A . a n d A z i z i n a m i n i , A . ( 2 0 0 1 ) “ D e s i g n p r o v i s i o n s f o r c o n n e c t i o n s b e t w e e n s t e e l b e a m s a n d c o n c r e t e fi l l e d t u b e c o l u m n s ” , J . C o n s t r u c t i o n a l S t e e l R e s e a r c h , v 5 7 , n 9 , S e p t e m b e r , 2 0 0 1 , p 9 7 1 - 9 9 5 F o u t c h , D . A . , a n d Y u n , S . - Y . , ( 2 0 0 2 ) “ M o d e l i n g o f s t e e l m o m e n t f r a m e s f o r s e i s m i c l o a d s ” , . 1 . C o n s t r u c t i o n a l S t e e l R e s e a r c h , V o l . 5 8 , 2 0 0 2 , p p . 5 2 9 - 5 6 4 F u j i i , S . , A o y a m a , H . a n d U m e m u r a , H . ( 1 9 7 3 ) . “ A n a l y t i c a l m o m e n t - c u r v a t u r e r e l a t i o n s h i p o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e s e c t i o n b a s e d o n m a t e r i a l c h a r a c t e r i s t i c s . ” S u m m a r y o f T e c h n i c a l P a p e r s o f A n n u a l M e e t i n g o f A r c h i t e c t u r a l I n s t i t u t e o f J a p a n , S t r u c t u r e s A r c h i t e c t u r a l I n s t i t u t e o f J a p a n , T o k y o , 1 2 6 1 - 1 2 6 2 . F u r l o n g , R . W . ( 1 9 6 8 ) , “ D e s i g n o f S t e e l - E n c a s e d C o n c r e t e B e a m - C o l u m n s , ” A S C E , J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 9 4 , N o . S T l , p p 2 6 7 - 2 8 1 . G a r l o c k , M . M . , R i c l e s , J . M . , S a u s e , R . , Z h a o , C . , a n d L u , L . - W . ( 2 0 0 0 ) “ S e i s m i c B e h a v i o r o f P o s t - T e n s i o n e d S t e e l F r a m e s , ” T h i r d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n t h e B e h a v i o r o f S t e e l S t r u c t u r e s i n S e i s m i c A r e a s , A u g u s t 2 1 - 2 4 , M o n t r e a l , C a n a d a , p p . 5 9 3 - 5 9 9 G a s p a r i n i , D . A . , V a n m a r k e , E . H . ( 1 9 7 6 ) . “ S I M Q K E — A P r o g r a m f o r A r t i fi c i a l M o t i o n G e n e r a t i o n , ” D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g , M a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , M A , N o v e m b e r , 1 9 7 6 . G r e e n , P . S . , S a u s e , R . a n d R i c l e s , J . M . , ( 2 0 0 2 ) “ S t r e n g t h a n d d u c t i l i t y o f H P S fl e x u r a l m e m b e r s ” , J . C o n s t r u c t i o n a l S t e e l R e s e a r c h , V o l . 5 8 , 2 0 0 2 , p p . 9 0 7 - 9 4 1 G u p t a , A . a n d K r a w i n k l e r H . ( 2 0 0 0 3 ) “ D y n a m i c P - D e l t a E f f e c t s f o r F l e x i b l e I n e l a s t i c S t e e l S t r u c t u r e s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 6 , N o . 1 , 2 0 0 0 , p p . 1 4 5 - 1 5 4 G u p t a , A . a n d K r a w i n k l e r H . ( 2 0 0 0 b ) “ E s t i m a t i o n o f S e i s m i c D r i f t D e m a n d f o r F r a m e S t r u c t u r e s ” , E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g a n d S t r u c t u r a l D y n a m i c , V o l . 2 9 , N o . 3 , 2 0 0 0 , p p . 1 2 8 7 — 1 3 0 5 G u p t a , B . a n d K u n n a t h S . K . ( 2 0 0 0 ) “ A d a p t i v e S p e c t r a - B a s e P u s h o v e r P r o c e d u r e f o r S e i s m i c E v a l u a t i o n o f S t r u c t u r e s ” , E a r t h q u a k e S p e c t r a , V o l . 1 6 , N o . 2 , 2 0 0 0 , p p . 3 6 7 - 3 9 1 H a j j a r , J . F . a n d G o u r l e y , B C . ( 1 9 9 6 ) , “ R e p r e s e n t a t i o n o f C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e C r o s s - S e c t i o n S t r e n g t h , ” J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g l e e r i n g , A S C E , V o l . 1 2 2 , N o . 1 1 , 3 6 0 N o v e m b e r 1 9 9 6 , p p . 1 3 2 7 - 1 3 3 6 . H a j j a r , J . F . a n d G o u r l e y , B . C . ( 1 9 9 7 a ) , “ A C y c l i c N o n l i n e a r M o d e l f o r C o n c r e t e - F i l l e d T u b e s . 1 . F o r m u l a t i o n , ” J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , A S C E , V o l . 1 2 3 , N o . 6 , J u n e 1 9 9 7 , p p . 7 3 6 - 7 4 4 . H a j j a r , J . F . , G o u r l e y , B C . a n d O l s o n , M . C . ( 1 9 9 7 b ) , “ A C y c l i c N o n l i n e a r M o d e l f o r C o n c r e t e - F i l l e d T u b e s . 1 1 . V e r i fi c a t i o n , ” J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , A S C E , V o l . 1 2 3 , N o . 6 , J u n e 1 9 9 7 , p p . 7 4 5 - 7 5 4 . H a j j a r , J . F . , M o l o d a n , A . , a n d S c h i l l e r , R H . ( 1 9 9 8 a ) , “ A D i s t r i b u t e d P l a s t i c i t y M o d e l f o r C y c l i c A n a l y s i s o f C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e B e a m - C o l u m n s a n d C o m p o s i t e F r a m e s , ” E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s , V o l . 2 0 , N o s . 4 - 6 , A p r i l - J u n e 1 9 9 8 , p p . 3 9 8 - 4 1 2 . H a j j a r , J . F . , S c h i l l e r , R H , a n d M o l o d a n , A . ( 1 9 9 8 b ) , “ A D i s t r i b u t e d P l a s t i c i t y M o d e l f o r C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e B e a m - C o l u m n s w i t h I n t e r l a y e r S l i p , ” E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s , V o l . 2 0 , N o . 8 , A u g u s t 1 9 9 8 , p p . 6 6 3 - 6 7 6 . H I B B I T T , K A R L S S O N & S O R E N S E N , I N C . , ( 2 0 0 1 ) “ A B A Q U S S T A N D A R D U S E R ’ S M A N U A L V E R S I O N 6 . 2 " H u a n g , 2 . , V a r m a , A . H . , H a r i c h a n d r a n , R . S . , a n d C o r d e r o , A . ( 2 0 0 4 ) “ E f f e c t s o f I n e l a s t i c L o c a l B u c k l i n g o n t h e S e i s m i c B e h a v i o r o f S t r u c t u r a l M e m b e r s a n d F r a m e s ” , P r o c e e d i n g s o f S S R C 2 0 0 4 A n n u a l T e c h n i c a l S e s s i o n a n d M e e t i p g , M a r c h 2 4 - 2 7 , 2 0 0 4 , L o n g B e a c h , C a l i f o r n i a , p p . 3 2 9 - 3 5 1 . l n t e m a t i o n a l C o d e C o u n c i l , ( 2 0 0 0 ) “ l n t e m a t i o n a l B u i l d i n g o d e , I B C - 2 0 0 0 ” , B i r m i n g h a m , A L , 2 0 0 0 . K a t o , B . , N i s h i y a m a , I . ( 1 9 8 0 ) . “ L o c a l b u c k l i n g s t r e n g t h a n d d e f o r m a t i o n c a p a c i t y o f c o l d - f o r m e d s t e e l r e c t a n g u l a r h o l l o w s e c t i o n . ” J o u r n a l o f S t r u c t u r a l a n d C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g , V o l . 2 9 4 , p p . 4 5 - 5 2 . K i m , D . K . , a n d E n g e l h a r d t , M . D . , ( 2 0 0 2 ) “ M o n o t o n i c a n d c y c l i c l o a d i n g m o d e l s f o r p a n e l z o n e s i n s t e e l m o m e n t f r a m e s ” , J . C o n s t r u c t i o n a l S t e e l R e s e a r c h , V o l . 5 8 , 2 0 0 2 , p p . 6 0 5 - 6 3 5 K o e s t e r , B . D . ( 2 0 0 0 ) “ P a n e l z o n e b e h a v i o r o f m o m e n t c o n n e c t i o n s b e t w e e n r e c t a n g u l a r c o n c r e t e - fi l l e d s t e e l t u b e s a n d w i d e fl a n g e b e g m _ s ” , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , T h e U n i v e r s i t y o f T e x a s a t A u s t i n , A u s t i n , T X , M a y 2 0 0 0 . K o w a l k o w s k i , K . J . a n d V a r m a , A . H . ( 2 0 0 3 ) “ E v a l u a t i o n o f A n a l y t i c a l M o d e l s f o r H i g h 3 6 1 S t r e n g t h C F T B e a m - C o l u m n s ” , P r o c e e d i n g s o f S S R C 2 0 0 3 A n n u a l T e c h n i c a l S e s s i o n a n d M e e t i n g , A p r i l 2 - 5 , 2 0 0 3 , B a l t i m o r e , M a r y l a n d , p p . 5 3 9 - 5 6 3 . K r a m e r , S . L . ( 1 9 9 6 ) “ G e o t e c h n i c a l E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g ” , P r e n t i c e - H a l l , I n c . , N e w J e r s e y , 1 9 9 6 . K r a w i n k l e r H . a n d S e v e v i r a t n a G ( 1 9 9 8 ) “ P r o s a n d c o n s o f a p u s h o v e r a n a l y s i s o f s e i s m i c p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n ” , E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s , V o l . 2 0 , N o . 4 - 6 , 1 9 9 8 , p p . 4 5 2 - 4 6 4 K u r a m a , Y . , P e s s i k i , S . P . , S a u s e , R . , L u , L . - W . , a n d E l - S h e i k h , M . , ( 1 9 9 6 ) “ A n a l y t i c a l m o d e l i n g a n d l a t e r a l l o a d b e h a v i o r o f u n b o n d e d p o s t - t e n s i o n e d p r e c a s t c o n c r e t e w a l l s ” , E a r t h q u a k e e n g i n e e r i n g r e s e a r c h r e p o r t N O . E O — 9 6 - 0 2 , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , L e h i g h U n i v e r s i t y , B e t h l e h e m , P A L e o n , R . T . a n d S w a n s o n , J . A . , ( 2 0 0 0 ) “ C y c l i c M o d e l i n g o f T - s t u b B o l t e d C o n n e c t i o n s ” , T h i r d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n t h e B e h a v i o r o f S t e e l S t r u c t u r e s i n S e i s m i c A r e a s , A u g u s t 2 1 - 2 4 , M o n t r e a l , C a n a d a , p p . 7 0 3 - 7 1 0 M a o , C . , R i c l e s , J . M . , L u , L . - W . , a n d F i s h e r , J . , ( 2 0 0 0 ) “ I n e l a s t i c F i n i t e E l e m e n t S t u d i e s o f U n r e i n f o r c e d W e l d e d B e a m - t o - C o l u m n M o m e n t C o n n e c t i o n s ” , 1 1 1 1 1 4 I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n t h e B e h a v i o r o f S t e e l S t r u c t u r e s i n S e i s m i c A r e a s , A u g u s t 2 1 - 2 4 , M o n t r e a l , C a n a d a , p p . 7 1 1 - 7 1 7 M a o , C . , R i c l e s , J . M . , L u , L . - W . , a n d F i s h e r , J . , ( 2 0 0 1 ) “ E f f e c t o f L o c a l D e t a i l s o n D u c t i l i t y o f W e l d e d M o m e n t C o n n e c t i o n s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 7 , N o . 9 , 2 0 0 1 , p p . 1 0 3 6 - 1 0 4 4 N a k a h a r a , H . , S a i k i n o , K . a n d I n a i , E . ( 1 9 9 8 ) “ A n a l y t i c a l m o d e l f o r c o m p r e s s i v e b e h a v i o r o f c o n c r e t e fi l l e d s q u a r e s t e e l t u b u l a r c o l u m n s ” , T r a n s c a t i o n o f t h e J a p a n C o n c r e t e I n s t i t u t e , V 2 0 , 1 9 9 8 , p p . 1 7 l - 1 7 7 N a k a s h i m a , M . , M i n a r n i , T . a n d M i t a n i , I . ( 2 0 0 0 ) “ M o m e n t R e d i s t r i b u t i o n C a u s e d b y B e a m F r a c t u r e i n S t e e l M o m e n t F r a m e s ” , . 1 . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V 1 2 6 , n l , 2 0 0 0 , p p . 1 3 7 - 1 4 4 M e h a n n y , S . S . a n d D e i e r l e i n , G G ( 2 0 0 1 ) “ S e i s m i c D a m a g e a n d C o l l a p s e A s s e s s m e n t o f C o m p o s i t e M o m e n t F r a m e s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V 1 2 7 , n 9 , 2 0 0 1 , p p . 1 0 4 5 - 1 0 5 3 3 6 2 M e n g , L . , O h i , K . , a n d T a k a n a s h i , K . ( 1 9 9 2 ) . “ A s i m p l i fi e d m o d e l o f s t e e l s t r u c t u r a l m e m b e r s w i t h s t r e n g t h d e t e r i o r a t i o n u s e d f o r e a r t h q u a k e r e s p o n s e a n a l y s i s . ” J o u r n a l o f S t r u c t u r e s a n d C o n s t r u c t i o n E n g u A l l , 4 3 7 , 1 1 5 - 1 2 4 . P e n g , S . - W . ( 2 0 0 1 ) “ S e i s m i c r e s i s t a n t m o m e n t c o n n e c t i o n s f o r c o n c r e t e fi l l e d t u b e c o l u m n - t o - W F b e a m m o m e n t r e s i s t i n g f r a m e s ” , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , L e h i g h U n i v e r s i t y , B e t h l e h e m , P A , M a r c h 2 0 0 1 . P e r d o m o , M . , R a m i r e z , A . a n d F l o r e z - L o p e z , J . ( 1 9 9 9 ) “ S i m u l a t i o n o f d a m a g e i n R C f r a m e s w i t h v a r i a b l e a x i a l f o r c e s ” , E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g a n d S t r u c t u r a l D y n a m i c s , V o l . 2 8 , N o . 3 , 1 9 9 9 , p p . 3 1 1 - 3 2 8 P r a k a s h , V . , P o w e l l , G . H . , a n d C a m p b e l l S . , ( 1 9 9 3 ) “ D R A I N Z D X b a s e p r o g r a m d e s c r i p t i o n a n d u s e r g u i d e v e r s i o n 1 . 1 0 ” . R i c l e s , J . M . , L u , L . - W . , a n d P a n g , A . K , ( 1 9 9 3 ) “ C a p a c i t y o f h i g h s t r e n g t h t h i n w a l l b o x c o l u m n s u n d e r a x i a l l o a d ” , P r o c e e d i n g s S S R C A T S , M i l w a u k e e , W I , p p . 1 1 5 - 1 3 9 R i c l e s , J . M . , L u , L . - W . , a n d P e n g , S . - W . , ( 1 9 9 7 ) “ S p l i t - T e e S e i s m i c C o n n e c t i o n s f o r C F T C o l u m n - W P B e a m M R F S ” , B u i l d i n g t o L a s t , P r o c e e d i n g s o f S t r u c t u r e s C o n g r e s s X V , P o r t l a n d , O r e g o n , A p r . 1 3 - 1 6 , 1 9 9 7 , p p . 9 5 9 - 9 6 3 R i c l e s , J . M . , S a u s e , R . , G a r l o c k , M . M . , a n d Z h a o , C . , ( 2 0 0 1 ) “ P o s t t e n s i o n e d s e i s m i c - r e s i s t a n t c o n n e c t i o n s f o r s t e e l f r a m e s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 7 , N o . 2 , 2 0 0 1 , p p . 1 1 3 - 1 2 1 R o e d e r , C . W . , ( 2 0 0 2 ) “ G e n e r a l i s s u e s i n fl u e n c i n g c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c e ” , . _ I _ . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 8 , N o . 4 , 2 0 0 2 , p p . 4 2 0 - 4 2 8 S A C J o i n t V e n t u r e , ( 2 0 0 0 ) “ R e c o m m e n d e d S e i s m i c D e s i g n C r i t e r i a f o r N e w S t e e l M o m e n t - F r a m e B u i l d i n g s , F E M A - 3 5 0 F e d e r a l E m e r g e n c y M a n a g e m e n t A g e n c y , W a s h i n g t o n , D C , J u n e 2 0 0 0 . S h a m s , M . , ( 1 9 9 7 ) “ N o n - l i n e a r E v a l u a t i o n o f C o n c r e t e - fi l l e d S t e e l T u b u l a r C o l u m n s ” , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , N e w J e r s e y I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , A t l a n t a , N J , J a n u a r y 1 9 9 7 . S o m e r v i l l e , P . , S m i t h , N . , P u n y a m u r t h u l a , S . , a n d S u n , J . ( 1 9 9 7 ) “ D e v e l o p m e n t o f G r o u n d M o t i o n T i m e H i s t o r i e s f o r P h a s e 2 o f t h e F E M A / S A C S t e e l P r o j e c t ” , S A C / B D - 9 7 / 0 4 , S A C J o i n t V e n t u r e 3 6 3 S w a n s o n , J . A . , ( 1 9 9 9 ) “ C h a r a c t e r i z a t i o n o f t h e s t r e n g t h , s t i f f n e s s a n d d u c t i l i t y b e h a v i o r o f T - s t u b c o n n e c t i o n ” , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , G e o r g i a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , A t l a n t a , G A , A u g u s t 1 9 9 9 . S w a n s o n , J . A . , a n d L e o n , R . T . , ( 2 0 0 0 ) “ B o l t e d s t e e l c o n n e c t i o n : t e s t s o n T - s t u b c o m p o n e n t s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 6 , N o . l , 2 0 0 0 , p p . 5 0 - 5 6 S w a n s o n , J . A . , a n d L e o n , R . T . , ( 2 0 0 1 ) “ S t i f f n e s s m o d e l i n g o f b o l t e d T - s t u b c o n n e c t i o n c o m p o n e n t s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 7 , N o . 5 , 2 0 0 1 , p p . 4 9 8 - 5 0 5 T o m i i , M . a n d S a k i n o , K . ( 1 9 7 9 a ) , “ E x p e r i m e n t a l S t u d i e s o n t h e U l t i m a t e M o m e n t o f C o n c r e t e F i l l e d S q u a r e S t e e l T u b u l a r B e a m - C o l u m n s , ” T r a n s a c t i o n s o f t h e A r c h i t e c t u r a l I n s t i t u t e o f J a p a n , N o . 2 7 5 , p p . 5 5 - 6 3 . T o m i i , M . a n d S a k i n o , K . ( 1 9 7 9 b ) , “ E l a s t o - P l a s t i c B e h a v i o r o f C o n c r e t e F i l l e d S q u a r e S t e e l T u b u l a r B e a m - C o l u m n s , ” T r a n s a c t i o n s o f t h e A r c h i t e c t u r a l I n s t i t u t e o f J a p a n , N o . 2 8 0 , p p . 1 1 1 - 1 2 0 . V a r m a , A . H . ( 2 0 0 0 ) “ S e i s m i c B e h a v i o r , A n a l y s i s , a n d D e s i g n o f H i g h S t r e n g t h S q u a r e C o n c r e t e F i l l e d S t e e l T u b e ( C F T ) C o l u m n s ” , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , L e h i g h U n i v e r s i t y , B e t h l e h e m , P A . , N o v e m b e r 2 0 0 0 V a r m a , A . H . , R i c l e s , J . M . , S a u s e , R . , a n d L u , L . - W . ( 2 0 0 1 ) “ S e i s m i c B e h a v i o r , A n a l y s i s , a n d D e s i g n o f H i g h S t r e n g t h S q u a r e C F T B e a m - C o l u m n s ” , A T L S S R e s e a r c h R e p o r t N o . 2 0 0 1 - 0 1 , A T L S S R e s e a r c h C e n t e r , L e h i g h U n i v . , B e t h l e h e m , P A . V a n n a , A . H . , R i c l e s , J . M . , S a u s e , R . , a n d L u , L . - W . ( 2 0 0 2 a ) “ S e i s m i c b e h a v i o r a n d m o d e l i n g o f h i g h - s t r e n g t h c o m p o s i t e c o n c r e t e - fi l l e d s t e e l t u b e ( C F T ) b e a m - c o l u m n ” , J . C o n s t r u c t i o n a l S t e e l R e s e a r c h , V o l . 5 8 , 2 0 0 2 , p p . 7 2 5 - 7 5 8 V a n n a , A . H . , R i c l e s , J . M . , S a u s e , R . , a n d L u , L . - W . ( 2 0 0 2 b ) “ E x p e r i m e n t a l B e h a v i o r o f H i g h S t r e n g t h S q u a r e C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e B e a m - C o l u m n s ” , J . S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 2 8 , N o . 3 , 2 0 0 2 , p p . 3 0 9 - 3 1 8 V a r m a , A . H . , R i c l e s , J . M . , a n d S a u s e , R . ( 2 0 0 2 c ) “ A n a l y s i s a n d D e s i g n o f H i g h S t r e n g t h S q u a r e C F T B e a m - C o l u m n s ” , P r o c e e d i n g s 2 0 0 2 A n n u a l S t a b i l i t y C o n f e r e n c e , S t r u c t u r a l S t a b i l i t y R e s e a r c h C o u n c i l , F l o r i d a , p p . 2 1 9 - 2 4 3 . V a r m a , A . H . , R i c l e s , J . M . , S a u s e , R . , a n d L u , L . - W . ( 2 0 0 4 a ) “ S e i s m i c B e h a v i o r a n d D e s i g n o f H i g h - S t r e n g t h S q u a r e C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e B e a m C o l u m n s ” , . L S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 1 3 0 , N o . 2 , 2 0 0 4 , p p . 1 6 9 - 1 7 9 3 6 4 V a r m a , A . H . , S a u s e , R . , R i c l e s , J . M . , a n d L i , Q . ( 2 0 0 5 ) “ D e v e l o p m e n t a n d V a l i d a t i o n o f F i b e r M o d e l f r o H i g h - S t r e n g t h S q u a r e C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e B e a m - C o l u m n s ” , A C 1 S t r u c t u r a l J o u r n a l , V o l . 1 0 2 , N o . 1 , 2 0 0 5 , p p . 8 9 - 1 0 1 X u , Y . , K a s a i , K . , a n d M a o , C . , ( 2 0 0 0 ) “ E x p e r i m e n t a n d A n a l y s i s o f B o l t e d S e m i - R i g i d B e a m - C o l u m n C o n n e c t i o n s P a r t 1 1 : 3 - D F i n i t e E l e m e n t A n a l y s i s o f t h e C o n n e c t i o n s u s i n g A n g l e s ” , T h i r d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n t h e B e h a v i o r o f S t e e l S t r u c t u r e s i n S e i s m i c A r e a s , A u g u s t 2 1 - 2 4 , M o n t r e a l , C a n a d a , p p . 2 0 7 - 2 1 4 Y u n , S . - Y . , H a m b u r g e r , R . 0 . , C o r n e l l , C . A . , a n d F o u t c h , D . A . ( 2 0 0 2 ) “ S e i s m i c P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n f o r S t e e l M o m e n t F r a m e s ” , J . S t r u c t u r a l E n fl n e e r i n g , V o l . 1 2 8 , N o . 4 , 2 0 0 2 , p p . 5 3 4 - 5 4 4 Z h a n g , H . , a n d R i c l e s , J . M . ( 1 9 9 6 ) “ A n a n a l y t i c a l s t u d y o f s e i s m i c r e s i s t a n t C F T M R F S ” , F r i t z L a b o r a t o r y R e s e a r c h R e p o r t , D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , L e h i g h U n i v e r s i t y , B e t h l e h e m , P A Z h a n g , W . , a n d S h a h r o o z , B M . ( 1 9 9 7 ) , “ A n a l y t i c a l a n d E x p e r i m e n t a l S t u d i e s i n t o B e h a v i o r o f C o n c r e t e - F i l l e d T u b u l a r C o l u m n s ” , R e p o r t N o . U C — C I I 9 7 / 0 1 , U n i v e r s i t y o f C i n c i n n a t i , C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g , C i n c i n n a t i I n f r a s t r u c t u r e I n s t i t u t e , C i n c i n n a t i , O H . 3 6 5 , 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . . . . . . . .