Two dimensional numerical investigations were carried out to study the influence of interface thickness and their pattern on the behavior of reinforced concrete frames subjected to in-plane lateral loads using commercial finite element tool SAP 2000. The linear elastic analysis was carried out on one and two bay structural systems as well as the influence of number of stories was studied by varying the number of stories as single, three and five. The cement mortar was used as interface material and their effect was studied by varying thicknesses as 6, 8, 10, 14 and 20 mm. The interface was recognized as one sided, two sided, three sided and four sided and their effect was studied by removing the interface material between the reinforced concrete frame and masonry infill. The effect of lateral loads on infill masonry wall was also studied by varying assumed loads as 10, 20, 30, 40, 50 and 60 kN. The behavior of infilled frames studied has revealed that there is a maximum influence of interface thickness and interface pattern corresponding to 10 mm thickness. In general, the lateral displacement of frame is increased linearly with increase in lateral loads.
Kim, Kyoung-Min;Choen, Ju-Hyun;Baek, Eun-Rim;Oh, Sang-Hoon;Hwang, Cheol-Seong
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.3
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pp.114-120
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2017
In this paper, the effect of the masonry infill walls on the seismic performance of the reinforced concrete(RC) frames with non-seismic details was evaluated through the static test of an masonry infilled RC frame sub-assemblage with non-seismic details of real size, and comparison with the test results of the RC frame sub-assemblage with non-seismic details. As the test results, lots of cracks occurred on the surface of the entire frame due to the compression of the masonry infilled wall, and the beam-column joint finally collapsed with the expansion of the shear crack and buckling(exposure) of the reinforcement. On the other hand, the stiffness of the shear force-story drift relationship decreased due to the wall sliding crack and column flexural cracks, and the strength finally decreased by around 60% of the maximum strength. The damage that concentrated on the upper and lower parts of columns was dispersed in the entire frame such as columns, a beam, and beam-column joints due to the wall, and the specimen was finally collapsed by expansion of the shear crack of the joint, not the shear crack of the column. Also, the stiffness of RC frame increased by 12.42 times and the yield strength by 3.63 times, while the story drift at maximum strength decreased by 0.18 times.
A set of mid-rise bare and uniformly infilled reinforced-concrete frame buildings are analyzed for two different seismic intensities of ground-motions (i.e., 'Design Basis Earthquake' and 'Maximum Considered Earthquake') to study their floor response. The crucial parameters affecting seismic design force for acceleration-sensitive non-structural components are studied and compared with the guidelines of the European and the United States standards, and also with the recently developed NIST provisions. It is observed that the provisions of both the European and the United States standards do not account for the effects of the period of vibration of the supporting structure and seismic intensity of ground-motions and thereby provides conservative estimates of the in-structure amplification. In case of bare frames, the herein derived component amplification factors for both the design basis earthquake and the maximum considered earthquake exceeds with their recommended values in the European and the United States standards for non-structural components having periods in vicinity of the higher modes of vibration, whereas, in case of infilled frames, component amplification factors exceeds with their recommended value in the European standard for non-structural components having periods in vicinity of the fundamental mode of vibration, and only for the design basis earthquake. As a consequence of these observations, as well as capping on the design force (in case of United states standard and NIST provisions), in case of the design basis earthquake, the combined amplification factor is underestimated for non-structural components having periods in vicinity of the higher modes of vibration of bare frames, and also for non-structural components having periods in vicinity of the fundamental mode of vibration of infilled frames. At the maximum considered earthquake demand, excepting non-structural components having periods in vicinity of the higher modes of vibration of bare frames, all provisions generally provide conservative estimates of the design floor accelerations.
It is quite apparent that engineering concerns related to the influence of masonry infills on seismic behavior of reinforced concrete (RC) structures is likely to remain relevant in the long term, as infill walls maintain their functionalities in construction practice. Within this framework, the present paper mainly deals with the issue in terms of modal expansion of effective earthquake forces and the resultant modal responses. An adequate determination of spatial distribution of effective earthquake forces over the height of the building is highly essential for both seismic analysis and design. The possible influence of infill walls is investigated by means of modal analyses of two-, three-, and four-bay RC frames with a number of stories ranging from 3 to 8. Both uniformly and non-uniformly infilled frames are considered in numerical analyses, where infill walls are simulated by adopting the model of equivalent compression strut. Consequently, spatial distribution of effective earthquake forces, modal static base shear force response of frames, modal responses of story shears from external excitation vector and lateral floor displacements are obtained. It is found that, infill walls and their arrangement over the height of the frame structure affect the spatial distribution of modal inertia forces, as well as the considered response quantities. Moreover, the amount of influence varies in stories, but is not very dependent to bay number of frames.
De Domenico, Dario;Falsone, Giovanni;Laudani, Rossella
Structural Engineering and Mechanics
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v.68
no.4
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pp.423-442
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2018
In this paper, masonry infilled reinforced concrete (RC) frames are analyzed through a probabilistic approach. A macro-modeling technique, based on an equivalent diagonal pin-jointed strut, has been resorted to for modelling the stiffening contribution of the masonry panels. Since it is quite difficult to decide which mechanical characteristics to assume for the diagonal struts in such simplified model, the strut width is here considered as a random variable, whose stochastic characterization stems from a wide set of empirical expressions proposed in the literature. The stochastic analysis of the masonry infilled RC frame is conducted via the Probabilistic Transformation Method by employing a set of space transformation laws of random vectors to determine the probability density function (PDF) of the system response in a direct manner. The knowledge of the PDF of a set of response indicators, including displacements, bending moments, shear forces, interstory drifts, opens an interesting discussion about the influence of the uncertainty of the masonry infills and the resulting implications in a design process.
Komur, Mehmet A.;Kara, Mehmet E.;Deneme, Ibrahim O.
Structural Engineering and Mechanics
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v.74
no.1
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pp.121-128
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2020
This paper presents an experimental study on the dynamic characteristics of infilled reinforced concrete (RC) frames. A 1/3-scaled, one-bay, three-storey RC frame was produced and tested by using operational modal analysis (OMA). The experiments were performed on five specimens: one reference frame with no infill walls and four frames with infill walls. The RC frame systems included infill walls made of hollow clay brick, which were constructed in four different patterns. The dynamic characteristics of the patterns, including the frequency, mode shapes and damping ratios in the in-plane direction, were obtained by 6 accelerometers. Twenty-minute records under ambient vibration were collected for each model, and the dynamic characteristics were determined using the ambient vibration testing and modal identification software (ARTeMIS). The experimental studies showed that the infill walls significantly affected the frequency value, rigidity and damping ratio of the RC frame system.
This paper investigates the fundamental period of vibration of RC buildings by means of finite element macro-modelling and modal eigenvalue analysis. As a base study, a number of 14-storey RC buildings have been considered "according to code designed" and "according to code non-designed". Several parameters have been studied including the number of spans; the span length in the direction of motion; the stiffness of the infills; the percentage openings of the infills and; the location of the soft storeys. The computed values of the fundamental period are compared against those obtained from seismic code and equations proposed by various researchers in the literature. From the analysis of the results it has been found that the span length, the stiffness of the infill wall panels and the location of the soft storeys are crucial parameters influencing the fundamental period of RC buildings.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.9
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pp.4216-4222
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2011
In this study the inelastic behavior of the existing school buildings with infilled masonry walls is analysed by pushover method. The shear stiffness and strength of masonry wall is calculated from the prior experimets and verified by inelastic analysis. The height of infilled masonry wall affects the structural behavior. The higher the masonry wall height, the higher the initial shear stiffness and strength of masonry wall. As the cracks are developed, the strength of masonry wall is much decreased. The proposed inelastic analysis method shows similar results with the experiments and can be used as inelastic analysis model of reinforced concrete buildings with infilled masonry walls.
The in-situ pushover test differs from the shake-table test because it is performed outdoors and thus its size is not restricted by space, which allows us to test a full-size building. However, to build a new full-size building for the test is not economical, consequently scholars around the world usually make scale structures or full-scale component units to be tested in the laboratory. However, if in-situ pushover tests can be performed on full-size structures, then the seismic behaviors of buildings during earthquakes can be grasped. In view of this, this study conducts two in-situ pushover tests of reinforced concrete (RC) buildings. One is a masonry-infilled RC building with openings (the openings ratio of masonry infill wall is between 24% and 51%) and the other is an RC building without masonry infill. These two in-situ pushover tests adopt obsolescent RC buildings, which will be demolished, to conduct experiment and successfully obtain seismic capacity curves of the buildings. The test results are available for the development or verification of a seismic evaluation model. This paper uses ASCE 41-17 as the main evaluation model and is accompanied by a simplified pushover analysis, which can predict the seismic capacity curves of low-rise buildings in Taiwan. The predicted maximum base shear values for masonry-infilled RC buildings with openings and for RC buildings without masonry infill are, respectively, 69.69% and 87.33% of the test values. The predicted initial stiffness values are 41.04% and 100.49% of the test values, respectively. It can be seen that the ASCE 41-17 evaluation model is reasonable for the RC building without masonry infill walls. In contrast, the analysis result for the masonry infilled RC building with openings is more conservative than the test value because the ASCE 41-17 evaluation model is limited to masonry infill walls with an openings ratio not exceeding 40%. This study suggests using ASCE 41-17's unreinforced masonry wall evaluation model to simulate a masonry infill wall with an openings ratio greater than 40%. After correction, the predicted maximum base shear values of the masonry infilled RC building with openings is 82.60% of the test values and the predicted initial stiffness value is 67.13% of the test value. Therefore, the proposed method in this study can predict the seismic behavior of a masonry infilled RC frame with large openings.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2001.09a
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pp.407-414
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2001
The severe shortage of the available sites in the highly developed downtown area in Korea necessitates the construction of high-rise buildings which meet the need of residence and commercial activity simultaneously. The objective of this study is to investigate the seismic performance of this type of building structures. For this purpose, two 1 :12 scale 17-story reinforced concrete model structures were constructed according to the similitude law, in which the upper 15 stories have a bearing-wall system while the lower 2-story frames have two different layouts of the plan The one is a moment-resisting frame system and the other is a moment-resisting frame system with a infilled shear wall. Then, this model was subjected to a series of earthquake excitations. The test results show that the existence of shear wall reduced the shear deformation at the piloti frame, but has almost the negligible effect on the reduction of the overturning-moment angle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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