Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/43600
Title: MASONRY INFILL REINFORCED CONCRETE FRAMES UNDER CYCLIC LOADING
Other Titles: โครงอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีผนังอิฐก่อภายใต้แรงแบบวัฏจักร
Authors: Jarun Srechai
Advisors: Panitan Lukkunaprasit
Arnon Wongkaew
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
Advisor's Email: panitan.l@chula.ac.th
arnonw@buu.ac.th
Subjects: Buildings, Reinforced concrete
Iron, Structural
Earthquakes
อาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก
โครงสร้างเหล็ก
แผ่นดินไหว
ปริญญาดุษฎีบัณฑิต
Issue Date: 2013
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: This study involves experimental and analytical investigations on the seismic performance of masonry infill non-ductile reinforced concrete (RC) frames. An innovative retrofit scheme is proposed for enhancing seismic performance of such structures. Four ¾ scaled models of single bay, single story, non-ductile RC frames infilled with masonry panels were tested under lateral cyclic load and constant vertical load. The aspect ratio of the masonry infill panel (width to height) in the un-retrofitted specimen is 2.0. As for the analytical investigation, nonlinear static pushover analyses of the tested specimens are performed based on an equivalent three diagonal struts approach. The surrounding frame is modelled using discrete elements with flexural and shear plastic hinges lumped at the ends, and the infill panel modelled using compression-only bar elements. Experimental results indicate that shear failure occurs prematurely in the columns of the un-retrofitted specimen at a very small drift ratio of 0.30% due to the large strut force exerted by the unreinforced masonry (URM) infill panel on those columns following corner crushing of the URM panel. Guided by such failure, the URM panel is separated from the columns and steel brackets are provided to transfer the interactive forces between the panel and the beams, thereby totally eliminating transfer of large strut force to the columns. The proposed scheme results in much enhanced performance of the retrofitted structure over the un-retrofitted one, with the drift capacity increased 5 folds while retaining most of the strength and stiffness. Moreover, premature severe shear damage in the columns was totally eliminated. With slight steel wire mesh reinforcement (reinforcement ratio of 0.11%) provided in the infill panel, the test specimen could attain a drift capacity of 8 times that of the un-retrofitted one. The analytical study of masonry infill RC frames reveals that the ASCE 41-06 specified cohesive capacity of masonry infill is too conservative for the specimens tested, and the drift associated with the peak lateral capacity of the retrofitted masonry infill should be taken as twice the value specified in the standard. With proper adjustments made for specifying the lateral load-deformation of the URM infill, reasonable agreement in the simulated lateral load-displacement relation of the URM infilled RC frame with the experimental results is obtained.
Other Abstract: การศึกษาวิจัยนี้นำเสนอผลการศึกษาสมรรถนะในการต้านทานแผ่นดินไหวของโครงอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีผนังอิฐก่อโดยวิธีการทดสอบและการวิเคราะห์ อีกทั้งเสนอวิธีการเสริมความแข็งแรงโครงสร้างที่เหมาะสมสำหรับโครงสร้างดังกล่าวเพื่อเพิ่มสมรรถนะของโครงสร้างให้ดีขึ้น ในส่วนของการศึกษาโดยวิธีการทดสอบจะใช้โครงอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีผนังอิฐก่อขนาด 3/4 เท่าของโครงสร้างจริง มีความกว้าง 1 ช่วงเสา สูง 1 ชั้น และผนังอิฐก่อของตัวอย่างทดสอบที่ไม่มีการปรับปรุงโครงสร้างนั้นมีอัตราส่วนความกว้างต่อความสูงเท่ากับ 2 ซึ่งการศึกษาวิจัยในครั้งนี้ได้ทำการทดสอบตัวอย่างทดสอบทั้งหมดจำนวน 4 ตัวอย่างภายใต้แรงกระทำทางด้านข้างแบบวัฎจักรร่วมกับแรงกระทำในแนวดิ่งที่มีขนาดคงที่ ในส่วนของการศึกษาโดยการวิเคราะห์นั้น จะประเมินสมรรถนะของตัวอย่างทดสอบทั้งหมดโดยการวิเคราะห์ด้วยวิธีผลักด้านข้างแบบสถิตไร้เชิงเส้น โดยจำลองผนังอิฐก่อด้วยชิ้นส่วนรับแรงอัดในแนวทแยงเทียบเท่าแบบสามชิ้นต่อหนึ่งแนวทแยงมุมของผนังอิฐก่อ ในส่วนของโครงอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กนั้นจะจำลองโดยใช้ชิ้นส่วนที่มีจุดหมุนพลาสติกเชิงดัดและเชิงเฉือนที่ปลายทั้งสอง จากผลการศึกษาโดยวิธีทดสอบพบว่าเสาของตัวอย่างทดสอบที่ไม่มีการปรับปรุงโครงสร้างเกิดการวิบัติด้วยแรงเฉือนที่ระยะการเคลื่อนตัวทางด้านข้างต่ำมากโดยมีค่าเพียงร้อยละ 0.30 ของความสูง ซึ่งการวิบัติดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากมีแรงปริมาณมากจากผนังอิฐก่อถ่ายเข้าสู่เสาโดยตรงหลังจากผนังอิฐก่อบริเวณมุมที่รับแรงอัดเกิดความเสียหาย ด้วยการใช้รูปแบบการวิบัติดังกล่าวเป็นแนวทางในการปรับปรุงโครงสร้างให้กับตัวอย่างทดสอบโดยการแยกผนังอิฐก่อออกจากเสาของโครงอาคารและใช้หูช้างเหล็กในการถ่ายแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างผนังและคานของโครงอาคารโดยตรง ด้วยวิธีการนี้จะสามารถขจัดแรงจากผนังที่ถ่ายเข้าสู่เสาออกไปได้อย่างสิ้นเชิง วิธีการปรับปรุงโครงสร้างดังกล่าวสามารถเพิ่มสมรรถนะของโครงสร้างให้กับตัวอย่างทดสอบได้อย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างทดสอบที่ไม่มีการปรับปรุงโครงสร้าง โดยความสามารถในการเคลื่อนตัวทางด้านข้างของตัวอย่างทดสอบที่ได้รับการปรับปรุงโครงสร้างมีค่าเพิ่มขึ้น 5 เท่าของตัวอย่างทดสอบที่ไม่มีการปรับปรุงโครงสร้าง อีกทั้งยังคงความสามารถในการต้านทานแรงทางด้านข้างและสติฟเนสของโครงสร้างไว้ได้เกือบทั้งหมด ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการเสริมเหล็กตะแกรงปริมาณเล็กน้อยในผนังอิฐก่อ (อัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดเหล็กเสริมต่อผนังอิฐก่อเท่ากับร้อยละ 0.11) ทำให้ตัวอย่างทดสอบมีความสามารถในการเคลื่อนตัวทางด้านข้างเพิ่มขึ้นถึง 8 เท่าเมื่อเทียบกับตัวอย่างทดสอบที่ไม่มีการปรับปรุงโครงสร้าง ผลการศึกษาโดยการวิเคราะห์ของโครงอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีผนังอิฐก่อแสดงให้เห็นว่ากำลังยึดเหนี่ยวของผนังอิฐก่อที่กำหนดโดยมาตรฐาน ASCE 41-06 นั้นมีค่าต่ำกว่าค่าที่แท้จริงของผนังอิฐก่อที่ใช้ในตัวอย่างทดสอบของการศึกษานี้ และระยะเคลื่อนตัวด้านข้าง ณ ตำแหน่งที่ผนังอิฐก่อมีกำลังต้านทานสูงสุดที่เหมาะสมสำหรับใช้ในแบบจำลองของตัวอย่างทดสอบที่มีการปรับปรุงโครงสร้างแล้ว มีค่าเป็นสองเท่าของค่าที่กำหนดโดยมาตรฐาน ASCE 41-06 เมื่อใช้แบบจำลองที่มีการปรับแก้ความสัมพันธ์ของแรงและการเสียรูปที่เหมาะสมแล้วในการวิเคราะห์โครงอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีผนังอิฐก่อ พบว่าความสัมพันธ์ระหว่างแรงและการเคลื่อนตัวด้านข้างที่จำลองได้มีความสอดคล้องกับผลการทดสอบ
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2013
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Civil Engineering
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/43600
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.1061
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2013.1061
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5171873721.pdf10.24 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.