Inelastic performance of screw connected cold-formed steel strap braced walls

ABSTRACT Guidelines that address the seismic design of cold-formed steel structures are not provided in the 2005 NBCC or in the CSA S136 Specification. The revised version of AISI S213 does, however, contain Canadian provisions for the seismic design of strap braced walls. This standard specifies seismic force modification factors and height limits for the two categories of diagonal strap braced (concentric) walls: Limited ductility (LD) Rd = 2.0, Ro = 1.3, building height limit of 20 m, and Conventional construction (CC) Rd = 1.25, Ro = 1.3, building height limit of 15 m for low seismic zones. In order to evaluate the lateral in-plane behaviour of screw connected type LD CFS strap braced walls, and the Rd, Ro and building height limits given in AISI S213, a total of 30 wall specimens (2.44 m x 2.44 m) detailed following capacity design principals were fabricated and subjected to monotonic and CUREE reversed cyclic loading protocols. To avoid net cross section fracture at brace connections two different detailing methods were applied; special screw patterns and braces with reduced strap widths. Similarly, to fully investigate the behaviour of the braced walls tests of specimens having fuse braces, reinforced tracks, different holddown positions and brace screws attached to the interior framing studs were carried out. Furthermore, two different approaches were used to confirm the seismic force modification factors in AISI S213. Initially, Rd and Ro were calculated for type LD walls based on the ductility and overstrength measured from the wall tests following the procedure used by Mitchell et al. This was followed by an evaluation of the R-values and height limit of theRÉSUMÉ Les directives pertinentes à la conception sismique des bâtiments en structure d'acier formé à froid n'existent pas encore dans le Code National du Bâtiment du Canada CNBC 2005 ainsi que la norme CSA S136. Cependant, la version révisée du AISI S213 contient des conditions canadiennes pour la conception sismique des cadres avec contreventements concentriques. Ce dernier spécifie les facteurs de modification ainsi que les limites de hauteur pour les deux catégories de cadres avec contreventements concentriques: Ductilité limitée (DL) Rd = 2.0, Ro = 1.3, limite de hauteur du bâtiment de 20 m, et construction conventionnelle (CC) Rd = 1.25, Ro = 1.3, limite spécifiée de 15 m pour les bâtiments pour les zones sismiques de faible intensité. Pour pouvoir évaluer le comportement dans le plan de cadres de type DL construits avec des visses et des lanières en acier formé à froid, 30 spécimens de 2.44 m sur 2.44 m furent fabriqués en respectant les principes de conception sismique basée sur la capacité du système. Ceux-ci ont alors été soumis à des protocoles de chargements monotones et des chargements cycliques comme défini par CUREE. Les tests ont aussi permis de valider les valeurs de Rd, Ro ainsi que les limites de hauteur définies dans AISI S213. Pour éviter une rupture de la section nette au niveau des connections, deux méthodes d'assemblage furent employées: l'utilisation d'arrangements de visses particuliers ou bien l'utilisation de lanières avec une largeur réduite. Les effets de la présence de contreventements conçus comme fusibles, de rails renforcés, de l'emplacement des fixations verticales et de l'emplacement des conne