Seismic performance of multi-storey structures designed with cold-formed steel wood sheathed shear walls

• Main Author: Morello, Denise
• Other Authors: Colin Andrew Rogers (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2009
• Subjects: Engineering - Civil
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=40764

Despite the widespread use of cold-formed steel (CFS) in Canada, the 2005 National Building Code of Canada (NBCC) do not address the seismic design. Previous research conducted at McGill University resulted in the development of a design procedure and seismic force modification factors related to ductility and overstrength, Rd and Ro, for the CFS frame wood sheathed shear wall system. Based on this prior research, the American Iron and Steel Institute (AISI) included the design procedure and the force modification factors for the wood sheathed shear walls into the North American Lateral Standard for Cold-Formed Steel Framing (AISI S213). In order for this information to be included in the NBCC it was necessary to validate the design procedure, the R values and the 20 m height limit detailed in the AISI S213 by conducting dynamic analyses as well as dynamic tests. Fourteen structures (4, 6 & 7 storeys) were designed and modeled using two different software packages: Ruaumoko and SAPWood. Two different seismic force resisting systems were validated: CFS frame wood sheathed shear walls (Rd = 1.5, Ro = 1.7) and a combination system whereby wood sheathed shear walls and gypsum walls work together (Rd = 1.5, Ro = 1.7). Two seismically active regions in Canada were selected for the design of the structures: Montreal, QC and Vancouver, BC. The performance of the modeled structures was then evaluated based on the ATC-63 methodology developed for the Federal Emergency Management Agency (FEMA) in the United States. Given the performance of the models, the shear wall design approach documented in AISI S213 was proven to be satisfactory according to the ATC-63 methodology. The walls provided the necessary shear resistance when subjected to the suite of earthquake records scaled beyond the design level excitation and the structures maintained interstorey drifts far below the recommended 2% limit under design level earthquakes. The seven storey structures proved that buildi === La construction de structures en acier formé à froid est beaucoup utiliser au Canada dans le secteur résidentiel et commercial. De plus, les murs de refends créés à l’aide des panneaux de bois faisant déjà parti du bâtiment sont un système efficace pour résister les forces latérales provenant d’un séisme. Malgré l’aspect pratique présenté par ces murs de refends, le Code National du Bâtiment du Canada (CNB) et la norme CSA S136 de l’Association Canadienne de Normalisation ne fournissent aucune directive pour leur conception. Pourtant, une limite de 20 mètres pour la hauteur et des facteurs de modification de force (Rd, Ro) compatible avec le CNB ont été incluses par l’American Iron and Steel Institute dans la norme américaine, AISI S213. Cette norme adresse la conception des systèmes de reprise des forces latérales en acier formé à froid. L’importance de valider les directives incluses dans le AISI S213 avec des analyses dynamiques et des essais dynamiques était la motivation derrière cette recherche.Quatorze structures (4, 6 & 7 étages) ont été conçues et ensuite modélisées à l’aide de deux logiciels : Ruaumoko et SAPWood. Deux systèmes de murs de refends ont été traités : un système constitué de murs de refends en acier formé à froid avec des panneaux de bois (Rd = 2.5 and Ro =1.7) et un autre système comprenant de ces mêmes murs de refends mais travaillant avec les murs de gypse (Rd = 1.5 and Ro =1.7). De plus, deux régions de forte séismicité, Montréal, QC et Vancouver, BC, ont été incluses dans la recherche. La performance de ces structures a été évaluée selon l’ATC-63, développé pour le Federal Emergency Management Agency (FEMA) au États-Unis.Le niveau de performance des modèles, déterminé selon le ATC-63, a confirmé la réussite de ces deux systèmes. Les murs ont démontré une résistance au cisaillement suffisante alors qu’ils étaient soumis à 45 séismes calibrés au-delà