Investigation of the behavior of orthogonal masonry infilled reinforced concrete frames with openings under horizontal large amplitude cyclic displacements

The influence of masonry infills with openings on the seismic performance of reinforced concrete (R/C) frames designed according to current code provisions is investigated. Fifteen 1/3-scale, single-story, single-bay frame specimens were tested under reversed cyclic, quasistatic, horizontal loading up to a drift level of 40‰. The parameters investigated include the opening shape, size and location and the infill compressive strength. The assessment of the behaviour of the frames is attempted based on the observed failure modes, strength, stiffness, ductility, energy dissipation capacity, and degradation due to cycling. The experimental results show the significance of various forms of openings on the reduction of seismic capability for all the examined cases of infilled frames. The experimental results indicate that the location of the opening must be as near to the edge of the infill as possible in order to provide an improvement in the performance of the infilled frame. Specimens with strong infills exhibited better performance than those with weak infills. For the prediction of the lateral resistance of the studied single-bay, single-story infilled frames with openings, a special plastic analysis method has been employed with reference to typical damage modes. Furthermore, in order to perform a step-by-step force-displacement response analysis or dynamic time-history analysis of large buildings with masonry infilled R/C frames, a continuous force-deformation model based on an equivalent strut approach is proposed for masonry infill panels containing openings. The actual properties of the infill and henceforth the characteristics needed for the diagonal strut model are based on the assessment of its lateral resistance by the subtraction of the response of the bare frame from the response of the infilled frame.Διερευνήθηκε η επιρροή των τοιχοποιιών πλήρωσης με ανοίγματα στη σεισμική συμπεριφορά πλαισίων ωπλισμένου σκυροδέματος που σχεδιάσθηκαν σύμφωνα με τις τρέχουσες διατάξεις των κανονισμών. Με βάση την παρατηρηθείσα συμπεριφορά, προτάθηκε μία μέθοδος πλαστικής ανάλυσης για την αποτίμηση της συνολικής πλευρικής αντίστασης των τοιχοπληρωμένων πλαισίων καθώς και ένα συνεχές προσομοίωμα δύναμης - παραμόρφωσης για τη τοιχοποιία πλήρωσης με ανοίγματα. Ελέγχθηκαν δεκαπέντε μονώροφα ενός φατνώματος δοκίμια πλαισίων κλίμακας 1:3 κάτω από κυκλική ψευδο-στατική οριζόντια φόρτιση μέχρι στάθμη πλευρικής απόκλισης 40‰. Οι παράμετροι που διερευνήθηκαν ήταν η μορφή, το μέγεθος, η θέση του ανοίγματος και η αντοχή του τοίχου. Ο υπολογισμός της πλευρικής αντίστασης λαμβάνει υπόψη τους διάφορους τύπους μηχανισμών αλληλεπίδρασης πλαισίου - πλήρωσης που προέκυψαν από τις πειραματικές παρατηρήσεις. Ο νόμος της πειραματικής συμπεριφοράς των πληρώσεων αποκτάται με αφαίρεση του φορτίου του γυμνού πλαισίου για μια δεδομένη απόκλιση από την απόκριση του κάθε τοιχοπληρωμένου πλαισίου. Η επιρροή των ανοιγμάτων μείωσε σημαντικά τη σεισμική ικανότητα των τοιχοπληρωμένων πλαισίων. Η τοποθέτηση του ανοίγματος κοντά στο άκρο και η χρησιμοποίηση πλήρωσης βελτιωμένης θλιπτικής αντοχής έδωσαν μία βελτίωση στη σεισμική ικανότητα. Η μέθοδος πλαστικής ανάλυσης για τον υπολογισμό της αντίστασης των πλαισίων και το συνεχές προσομοίωμα δύναμης - παραμόρφωσης για τη τοιχοποιία πλήρωσης με ανοίγματα ως διαγώνιας αντηρίδας που προτάθηκαν μπορούν να συλλάβουν σωστά τον πραγματικό μηχανισμό αστοχίας και την επιρροή των παραμέτρων των δοκιμίων