Degl'Innocenti, Silvia;Padovani, Cristina;Pasquinelli, Giuseppe
Structural Engineering and Mechanics
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v.22
no.1
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pp.107-130
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2006
The paper deals with the numerical solution of the dynamic problem of masonry structures. Masonry is modelled as a non-linear elastic material with zero tensile strength and infinite compressive strength. Due to the non-linearity of the adopted constitutive equation, the equations of the motion must be integrated directly. In particular, we apply the Newmark or the Hilber-Hughes-Taylor methods implemented in code NOSA to perform the time integration of the system of ordinary differential equations obtained from discretising the structure into finite elements. Moreover, with the aim of evaluating the effectiveness of these two methods, some dynamic problems, whose explicit solutions are known, have been solved numerically. Comparisons between the exact solutions and the corresponding approximate solutions obtained via the Newmark and Hilber-Hughes-Taylor methods show that in the cases under consideration both numerical methods yield satisfactory results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.4
no.1
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pp.147-155
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2000
Five reinforced concrete rigid frame and masonry infilled wall and cut off type masonry infilled wall were tesed during vertical and cyclic loads simultaneously. Experimental programs were accomplished to improve and evaluate the structural performance of test specimens, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility etc. Test variables are hoop reinforcement ratio, with or without masonry infilled wall, and masonry method. All the specimens were constructed in one-third scale size. Based on the test results, the following conclusions can be made. For masonry infilled wall(IFB-1), maximum horizontal capacity was increased by 1.45 time in comparision with that of rigid frame(FB-0). For cut off masonry infilled wall (IFBC-1~3), maximum horizontal capacity was increased by 1.73~1.98 time in comparision with that of rigid frame(FB-0). For cut off masonry infilled wall(IFBG-1~3), ductility was increased by 1.48~2.08 time in comparision with that of masonry infilled wall (IFB-1).
In this paper, the effect of Engineered Cementitious Composites (ECC) on the lateral strength of a bearing unreinforced Masonry (URM) wall, was experimentally and numerically investigated. Two half scale solid walls were constructed and were tested under quasi-static lateral loading. The first specimen was an un-retrofitted masonry wall (reference wall) while the second one was retrofitted by ECC mortar connected to the wall foundation via steel rebar dowels. The effect of pre-compression level, ECC layer thickness and one or double-side retrofitting on the URM wall lateral strength was numerically investigated. The validation of the numerical model was carried out from the experimental results. The results indicated that the application of ECC layer increases the wall lateral strength and the level of increment depends on the above mentioned parameters. Increasing pre-compression levels and the lack of connection between the ECC layer and the wall foundation reduces the influence of the ECC mortar on the wall lateral strength. In addition, the wall failure mode changes from flexure to the toe-crashing behavior. Furthermore, in the case of ECC layer connected to the wall foundation, the ECC layer thickness and double-side retrofitting showed a significant effect on the wall lateral strength. Finally, a simple method for estimating the lateral strength of retrofitted masonry walls is presented. The results of this method is in good agreement with the numerical results.
Although it is widely accepted that the interaction -between masonry infill and structural members significantly affects the seismic response of reinforced concrete (RC) frames, this interaction is generally neglected in current design-oriented seismic analyses of structures. Moreover, the role of masonry infill is expected to be even more relevant in the case of existing frames designed only for gravitational loads, as infill walls can significantly modify both lateral strength and stiffness. However, the additional contribution to both strength and stiffness is often coupled to a modification of the global collapse mechanisms possibly resulting in brittle failure modes, generally related to irregular distributions of masonry walls throughout the frame. As a matter of principle, accurate modelling of masonry infill should be at least carried out by adopting nonlinear 2D elements. However, several practice-oriented proposals are currently available for modelling masonry infill through equivalent (nonlinear) strut elements. The present paper firstly outlines some of the well-established models currently available in the scientific literature for modelling infill panels in seismic analyses of RC frames. Then, a parametric analysis is carried out in order to demonstrate the consequences of considering such models in nonlinear static and dynamic analyses of existing RC structures. Two bay-frames with two-, three- and four-storeys are considered for performing nonlinear analyses aimed at investigating some critical aspects of modelling masonry infill and their effects on the structural response. Particularly, sensitivity analyses about specific parameters involved in the definition of the equivalent strut models, such as the constitutive force-displacement law of the panel, are proposed.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.4
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pp.13-20
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2017
Unreinforced masonry buildings are vulnerable to lateral forces, such as earthquakes, owing to the nature of the building materials, yet numerous masonry buildings remain in South Korea. Since the majority of the existing masonry buildings were constructed more than 20 years ago, it is necessary to develop economical reinforcement methods for disaster reduction. In this study, external reinforcement of masonry walls using adhesive stiffeners was proposed as a reinforcement method for such age-old masonry buildings. Six specimens were fabricated with different aspect ratios (L/H = 1.0, 1.3, and 2.0) and used in static load tests to verify the reinforcement effect. The experimental results showed that the masonry walls before and after reinforcement were ruptured by rigid body rotation and slip. In addition, the maximum strength, maximum displacement, and dissipated energy of the walls were shown to increase after applying the adhesive stiffeners, thereby verifying the excellent reinforcement effect. Furthermore, an adhesive stiffener design for unreinforced masonry walls was proposed based on the increased shear strength achieved by using conventional glass fibers. The proposed design can be used as a basis for the application of adhesive stiffeners for unreinforced masonry walls.
An experimental study has been carried out to investigate the effect of beam to column connection rigidity on the behavior of infilled steel frames. Five half scale, single-story and single-bay specimens, including four infilled frames, as well as, one bare frame, were tested under in-plane lateral cyclic reversal loading. The connections of beam to column for bare frame as well as two infill specimens were rigid, whereas those of others were pinned. For each frame type, two different infill panels were considered: (1) masonry infill, (2) masonry infill strengthened with shotcrete. The experimental results show that the infilled frames with pinned connections have less stiffness, strength and potential of energy dissipation compared to those with rigid connections. Furthermore, the validity of analytical methods proposed in the literature was examined by comparing the experimental data with analytical ones. It is shown that the analytical methods overestimate the stiffness of infilled frame with pinned connections; however, the strength estimation of both infilled frames with rigid and pinned connections is acceptable.
In this paper the vulnerability of the confined masonry buildings is evaluated analytically. The proposed approach includes the nonlinear dynamic analysis of the two-story confined masonry buildings with common plan as a reference structure. In this approach the damage level is calculated based on the probability of exceedance of loss vs a specified ground motion in the form of fragility curves. The fragility curves of confined masonry wall buildings are presented in two levels of limit states corresponding to elastic and maximum strength versus PGA based on analytical method. In this regard the randomness of parameters indicating the characteristics of the building structure as well as ground motion is considered as likely uncertainties. In order to develop the analytical fragility curves the proposed analytical models of confined masonry walls in a previous investigation of the authors, are used to specify the damage indices and responses of the structure. In order to obtain damage indices a series of pushover analyses are performed, and to identify the seismic demand a series of nonlinear dynamic analysis are conducted. Finally by considering various mechanical and geometric parameters of masonry walls and numerous accelerograms, the fragility curves with assuming a log normal distribution of data are derived based on capacity and demand of building structures in a probabilistic approach.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.5
no.3
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pp.131-139
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2001
Experimental programs were accomplished to improve and evaluate the structural performance of RC frame structures with masonry infilled wall, such as the hysteretic behavior, the maximum horizontal strength, crack propagation, and ductility etc. Test variables are restraining factors of frame, with or without masonry infilled wall, and masonry method. Six reinforced concrete rigid frame and masonry infilled wall were tested and constructed in one-third scale size under vertical and cyclic loads simultaneously. Based on the test results, the following conclusions can be made. For masonry infilled wall with restraining factors of frame(IFWB-1~3), cumulated energy dissipation capacities were increased by 1.35~1.60 times in comparision with that of masonry infilled wall(IFB-1) at final stage of testing. For masonry infilled wall with restraining factors of frame, maximum horizontal capacities were increased by 1.91~2.24 times in comparision with that of rigid frame.
Lee, Ga Yoon;Moon, A hea;Lee, Seung Jun;Kim, Jae Hyun;Lee, Kihak
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.25
no.5
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pp.213-221
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2021
Many Korean domestic masonry structures constructed since 1970 have been found to be vulnerable to earthquakes because they lack efficient lateral force resistance. Many studies have shown that the brick and mortar suddenly experience brittle fracture and out-of-plane collapse when they reach the inelastic range. This study evaluated the seismic retrofitting of non-reinforced masonry with Hybrid Super Coating (HSC) and Cast, manufactured using glass fiber. Four types of specimen original specimen (BR-OR), one layered HSC (BR-HS-O), two-layered HSC (BR-HS-B), one layered HSC, and Cast (BR-CT-HS-O) were constructed and analyzed using compression, flexural tensile, diagonal compression, and triplet tests. The specimen responses were presented and discussed in load-displacement curves, maximum strength, and crack propagation. The compressive strength of the retrofit specimens slightly increased, while the flexural tensile strength of the retrofit specimens increased significantly. In addition, the HSC and Cast also produced a considerable increase in the ductile response of specimens before failure. Diagonal compression test results showed that HSC delayed brittle cracks between the mortar and bricks and resulted in larger displacement before failure than the original brick. The triplet test results confirmed that the bonding strength of the retrofit specimens also increased. The application of HSC and Cast was found to restrain the occurrence of brittle failure effectively and delayed the collapse of masonry wall structures.
Khan, Faisal Zaman;Ahmad, Muhammad Ejaz;Ahmad, Naveed
Earthquakes and Structures
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v.20
no.2
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pp.149-160
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2021
Buildings made using the locally available clay materials are amongst the least expensive forms of construction in many developing countries, and therefore, widely popular in remote areas. It is despite the fact that these low-strength masonry structures are vulnerable to seismic forces. Since transporting imported materials like cement and steel in areas inaccessible by motorable roads is challenging and financially unviable. This paper presents, and experimentally investigates, adobe masonry structures that utilize the abundantly available local clay materials with moderate use of imported materials like cement, aggregates, and steel. Shake-table tests were performed on two 1:3 reduce-scaled adobe masonry models for experimental seismic testing and verification. The model AM1 was confined with vertical lightly reinforced concrete columns provided at all corners and reinforced concrete horizontal bands (i.e., tie beams) provided at sill, lintel, and eave levels. The model AM2 was confined only with the horizontal bands provided at sill, lintel, and eave levels. The models were subjected to sinusoidal base motions for studying the damage evolution and response of the model under dynamic lateral loading. The lateral forcedeformation capacity curves for both models were developed and bi-linearized to compute the seismic response parameters: stiffness, strength, ductility, and response modification factor R. Seismic performance levels, story-drift, base shear coefficient, and the expected structural damages, were defined for both the models. Seismic performance assessment of the selected models was carried out using the lateral seismic force procedure to evaluate their safety in different seismic zones. The use of vertical columns in AM1 has shown a considerable increase in the lateral strength of the model in comparison to AM2. Although an R factor equal to 2.0 is recommended for both the models, AM1 has exhibited better seismic performance in all seismic zones due to its relatively high lateral strength in comparison to AM2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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