Seismic Retrofit of Multi-Story RC Buildings by Encasement Technique

Abstract

Existing reinforced concrete buildings designed either considering gravity-only loads or following outdated provisions are deemed seismically deficient, especially if they are built in a seismogenic region. Consequently, many researchers have studied the possibility of strengthening these seismically weak structures to enhance their performance and mitigate losses in the event of intense seismic activity. However, most of the available retrofitting techniques in practice hinder the functionality of the vulnerable building and interrupt the inner workings during the upgrading process. Therefore, this research proposes an efficient nondisruptive seismic retrofitting technique to externally strengthen seismically deficient reinforced concrete moment frame structures. The primary goal of this research was to develop a strategy where the entire retrofitting process is completed outside the building. The proposed encasement technique comprises a rigid peripheral framing system that confines the existing structure under seismic excitation to increase the stiffness and enhance the global seismic behavior. The efficiency of the new system was verified by an exhaustive nonlinear three dimensional dynamic simulation of selected multi-story reinforced structures, which was conducted using CSI ETABS. A performance-based assessment showed the capability of this system to rehabilitate existing weak structures as it showed an improved and satisfactory performance, notably in the case of low-rise buildings.

ÖZ: Yalnızca yerçekimi yükleri dikkate alınarak veya eski hükümlere göre tasarlanan mevcut betonarme binalar, özellikle sismojenik bir bölgede inşa edilmişlerse, sismik olarak yetersiz kabul edilir. Sonuç olarak, birçok araştırmacı, yoğun sismik aktivite durumunda performanslarını artırmak ve kayıpları azaltmak için sismik olarak zayıf bu yapıların güçlendirilmesi olasılığını araştırdı. Bununla birlikte, uygulamada mevcut güçlendirme tekniklerinin çoğu, hassas binanın işlevselliğini engellemekte ve yükseltme işlemi sırasında iç çalışmaları kesintiye uğratmaktadır. Bu nedenle, bu araştırma, sismik açıdan yetersiz betonarme moment çerçeve yapılarını harici olarak güçlendirmek için etkili bir yıkıcı olmayan sismik güçlendirme tekniği önermektedir. Bu araştırmanın birincil amacı, tüm güçlendirme sürecinin binanın dışında tamamlandığı bir strateji geliştirmekti. Önerilen kaplama tekniği, rijitliği artırmak ve küresel sismik davranışı geliştirmek için mevcut yapıyı sismik uyarma altında sınırlayan rijit bir çevresel çerçeveleme sistemini içerir. Yeni sistemin verimliliği, CSI ETABS kullanılarak gerçekleştirilen, seçilmiş çok katlı güçlendirilmiş yapıların kapsamlı bir doğrusal olmayan üç boyutlu dinamik simülasyonu ile doğrulandı. Performansa dayalı bir değerlendirme, bu sistemin, özellikle düşük katlı binalarda, iyileştirilmiş ve tatmin edici bir performans gösterdiğinden, mevcut zayıf yapıları iyileştirme kabiliyetini göstermiştir.