Thomoglou, Athanasia K.;Rousakis, Theodoros C.;Achillopoulou, Dimitra V.;Karabinis, Athanasios I.
Earthquakes and Structures
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v.19
no.6
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pp.411-425
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2020
Unreinforced masonry (URM) walls present low shear strength and are prone to brittle failure when subjected to inplane seismic overloads. This paper discusses the shear strengthening of URM walls with Textile Reinforced Mortar (TRM) jackets. The available literature is thoroughly reviewed and an extended database is developed including available brick, concrete and stone URM walls retrofitted and subjected to shear tests to assess their strength. Further, the experimental results of the database are compared against the available shear strength design models from ACI 549.4R-13, CNR DT 215 2018, CNR DT 200 R1/2013, Eurocode 6 and Eurocode 8 guidelines as well as Triantafillou and Antonopoulos 2000, Triantafillou 1998, Triantafillou 2016. The performance of the available models is investigated and the prediction average absolute error (AAE) is as high as 40%. A new model is proposed that takes into account the additional contribution of the reinforcing mortar layer of the TRM jacket that is usually neglected. Further, the approach identifies the plethora of different block materials, joint mortars and TRM mortars and grids and introduces rational calibration of their variable contributions on the shear strength. The proposed model provides more accurate shear strength predictions than the existing models for all different types of the URM substrates, with a low AAE equal to 22.95%.
In 2017, an intraplate earthquake of Mw 7.1 occurred 120 km from Mexico City (CDMX). Most collapsed structural buildings stroked by the earthquake were flat slab systems joined to reinforced concrete (RC) columns, unreinforced masonry, confined masonry, and dual systems. This article presents the simulated response of an actual six-story RC frame building with masonry infill walls that did not collapse during the 2017 earthquake. It has a structural system similar to that of many of the collapsed buildings and is located in a high seismic amplification zone. Five 3D numerical models were used in the study to model the seismic response of the building. The building dynamic properties were identified using an ambient vibration test (AVT), enabling validation of the building's finite element models. Several assumptions were made to calibrate the numerical model to the properties identified from the AVT, such as the presence of adjacent buildings, variations in masonry properties, soil-foundation-structure interaction, and the contribution of non-structural elements. The results showed that the infill masonry wall would act as a compression strut and crack along the transverse direction because the shear stresses in the original model (0.85 MPa) exceeded the shear strength (0.38 MPa). In compression, the strut presents lower stresses (3.42 MPa) well below its capacity (6.8 MPa). Although the non-structural elements were not considered to be part of the lateral resistant system, the results showed that these elements could contribute by resisting part of the base shear force, reaching a force of 82 kN.
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.
LEE, Do Hyung;Kim, Taewan;Kim, Seung Re;Chu, Yurim;Kim, Hyun Sik
Journal of Industrial Technology
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v.38
no.1
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pp.21-27
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2018
In January 2018, the Ministry of Education published "Seismic design criteria for school buildings" and "Manual for seismic performance evaluation and retrofit of school buildings" to evaluate seismic performances through linear analysis. This paper evaluates the seismic performance of an old school building through the linear analysis. The target building was constructed in the late 1970s, and the seismic-force-resisting system was assumed to be a reinforced concrete moment frame with an un-reinforced masonry wall. As a result of the evaluation, the target building does not satisfy the 'life safety' level of 1.2 times the design spectrum. The average strength ratio of moment frames, an indicator of the level of seismic performance tends to be controlled by beams. However, through the Pohang earthquake, it was known that the short column effect caused by the partially infilled masonry wall caused shear failure of the columns in school buildings. Therefore, it is necessary to improve the linear analysis so that the column controls the average strength ratio of moment frames.
The study of the seismic vulnerability of masonry buildings requires structural properties of walls such as stiffness, ultimate load capacity, etc. In this article, a method is suggested for modeling the masonry walls under in-plane loading. At the outset, a set of analytical equations was established for determining the elastic properties of an equivalent homogeneous material of masonry. The results for homogenized unreinforced brick walls through detailed modeling were compared in different manners such as solid and perforated walls, in-plane and out-of-plane loading, etc, and it was found that this method provides suitable accuracy in estimation of the wall linear properties. Furthermore, comparison of the results of proposed modeling with experimental out coming indicated that this model considers the non linear properties of the wall such as failure pattern, performance curve and ultimate strength, and would be appropriate to establish a parametric study on those prone factors. The proposed model is complicated; therefore, efforts need to be made in order to overcome the convergency problems which will be included in this study. The nonlinear model is basically semi-macro but through a series of actions, it can be simplified to a macro model.
The main contribution of the present paper is to propose an intelligent fuzzy inference system approach for modeling the debonding strength of masonry elements retrofitted with Fiber Reinforced Polymer (FRP). To achieve this, the hybrid of meta-heuristic optimization methods and adaptive-network-based fuzzy inference system (ANFIS) is implemented. In this study, particle swarm optimization with passive congregation (PSOPC) and real coded genetic algorithm (RCGA) are used to determine the best parameters of ANFIS from which better bond strength models in terms of modeling accuracy can be generated. To evaluate the accuracy of the proposed PSOPC-ANFIS and RCGA-ANFIS approaches, the numerical results are compared based on a database from laboratory testing results of 109 sub-assemblages. The statistical evaluation results demonstrate that PSOPC-ANFIS in comparison with ANFIS-RCGA considerably enhances the accuracy of the ANFIS approach. Furthermore, the comparison between the proposed approaches and other soft computing methods indicate that the approaches can effectively predict the debonding strength and that their modeling results outperform those based on the other methods.
The paper proposes analytical forms able to represent with very good approximation the constitutive law experimentally deducible by means of uniaxial cyclic compressive tests on material having softening post-peak behaviour in compression and negligible tensile strength. The envelope, unloading and reloading curves characterizing the proposed model adequately approach structural responses corresponding to different levels of nonlinearity and ductility, requiring a not very high number of parameters to be calibrated experimentally. The reliability of the model is shown by comparing the results that it is able to provide with the ones analytically deduced from two reference models (one for concrete, another for masonry) available in the literature, and with experimental results obtained by the authors in the framework of a research in progress.
The 2009 L'Aquila, Italy earthquake shook a high density area causing a wide spectrum of damage to reinforced concrete with infill buildings, one of the most common building types used in Italy. The earthquake has proven to be a "full-scale" laboratory to further understand building performance. This paper presents the first results of a joint research effort between the University of Bologna and Degenkolb Engineers, aimed at investigating the seismic behavior of an infilled frame building that collapsed during the earthquake. State-of-the-practice techniques were implemented as a way to determine the reliability of these modeling techniques in anticipating the observed building performance. The main results indicate that: (i) the state-of-the-practice techniques are able to predict the observed behavior of the buildings; (ii) the masonry infills have a great influence on the behavior of the building in terms of stiffness, strength and global ductility.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.04a
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pp.529-536
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1999
The objective of the research stated herein is to observe th elastic and inelastic behaviors and ultimate capacity of 1 : 5 scale 3-story reinforced concrete frame. Pushover tests were performed to 1:5 scale 3-story reinforced concrete frames without and with infilled masonry. To simulate the earthquake effect, the lateral force distribution was maintained to be an inverted triangle by using the whiffle tree. From the results of tests, the relations between the total lateral load and the roof drift, the distribution of column shears, the relation between story shear and story drift, and the angular rotations at the critical portions of structures were obtained. The effects of infilled masonry are investigated with regards to the stiffness, strength, and ductility of structures. Final collapse modes of structures with and without infilled masonry are compared.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.29
no.1
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pp.85-93
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2016
In this study, finite element analyses of masonry infilled frames using a general purpose FE program, ABAQUS, were conducted. Analysis models consisted of the bare frame, infilled frames with masonry wall thickness of 0.5B and 1.0B, respectively. The masonry walls were constructed using the concrete bricks which were generally used in Korea as infilled wall. The material properties of frames and masonry for the analysis were obtained from material tests. However, four times increased the tensile strength was used for 1.0B wall, which is seemingly due to the differences in locating the bricks. The force-displacement relation and development of crack from the FE analysis were very similar to those from the experiments. From the FEA results, contact force between the frame and masonry, distribution of shear force and bending moments in frame members were analyzed. Obtained contact stress shows a trianglur distribution, and the contact length for 0.5B speciment and 1.0B specimen were close to the value estimated using ASCE 41-06 equation and ASCE 41-13 equation, respectively. Obtained shear force and bending moment distribution seems to replicate actual behavior which originates from the contact stress and gap between the frame and masonry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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