Considering the Effect of Masonry Infill Walls on the Seismic Behavior of R/C Frames with a Simplified Method

Abstract

Generally, in practice, effect of infill walls is not taken into account in the design or seismic performance assessment of RC buildings. In order to consider this effect, certain calculations and assumptions should be made. In this study, a simplified method, which considers this effect by employing a coefficient, is investigated and the criteria defined to employ this method is examined. A similar recommendation is investigated in detail given in the recent code namely “Determination of Seismically Vulnerable Buildings” in the context of “Urban Transformation Law”, where a single coefficient was defined to consider the effect of masonry infill walls. Column shear forces, inter-story drift ratio, mode shapes and the corresponding periods are the engineering demand parameters used in the assessments. Analytical model of a four-story RC building is generated and the effect of infill walls on its seismic response is investigated. It was found out that the coefficient proposed by the code “Determination of Seismically Vulnerable Buildings” to consider the effect of infill wall leads to column shear demands that are on the safe side in most of the cases. On the other hand, unsymmetrical arrangement of infill walls can cause torsion in the structure, which increases the shear demands in certain columns. Accordingly, it is suggested to add a further limitation in the application of the simplified method in the relevant item of the code “Determination of Seismically Vulnerable Buildings” when the infill walls cause torsion in the structural system.

Keywords

• Infill wall, Seismic behavior, Reinforced-concrete, Torsion

Dolgu Duvarların Betonarme Çerçeve Davranışına Etkisinin Basitleştirilmiş Bir Yöntemle Dikkate Alınması

Öz

Betonarme bir bina tasarlanırken ya da performans değerlendirmesi yapılırken, dolgu duvarların etkisi, çoğunlukla uygulamada hesaba katılmamaktadır. Bu etkiyi dikkate alabilmek için, bir takım hesaplamaların ve kabullerin yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, dolgu duvarların betonarme çerçeve davranışı üzerindeki etkisinin bir katsayı ile dikkate alınması için önerilen basitleştirilmiş bir yöntem ve yöntemin uygulanma kriterleri irdelenmiştir. Kentsel Dönüşüm Yasası kapsamında uygulanan Riskli Yapıların Tespit Edilmesine İlişkin Esaslar (RYTEİE) kısmında bu etkinin göz önüne alınması için verilen benzer bir önerinin uygun olup olmadığı araştırılmıştır. Kolon kesme kuvveti, göreli kat ötelemesi ve mod şekilleri ve periyotları yapılan değerlendirmelerde, temel kriterler olarak ele alınmıştır. 4 katlı bir binanın analitik modeli oluşturularak dolgu duvarın betonarme çerçeve üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda RYTEİE’de tanımlanan dolgu duvar etkisini bir katsayı ile hesaba katan önerinin, incelenen bir çok durumda güvenli tarafta kaldığı belirlenmiştir. Ancak, dolgu duvarın planda simetrik olmayan yerleşimi nedeni ile yapıda burulmaya neden olması durumunda bazı kolonlarda daha büyük kesme kuvveti talepleri oluşturduğu görülmüştür. Buna göre, RYTEİE’de tanımlanan önerinin uygulanabileceği binaların sınırlandırıldığı kriterlere ilave olarak dolgu duvarların burulmaya neden olması durumunda kullanılmaması gerekliliğinin vurgulanması önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Dolgu duvar, Sismik davranış, Betonarme, Burulma

References

1. Tasligedik AS, Pampanin S, Palermo A. “Damage Mitigation Strategies of ‘Non-Structural’ Infill Walls: Concept Program”. Proceedings of the Ninth Pacific Conference on Earthquake Engineering Building an Earthquake-Resilient Society, Aucland, New Zealand, 14-16 April 2011.
2. Paulay T, Priestley MJN. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings. 1st ed. USA. Wiley Interscience, 1992.
3. Smith BS, Coull A. Tall Building Structures: Analysis and Design. 1st ed. USA. Wiley Interscience, 1991.
4. Smith BS, Carter C. “A Method of Analysis for Infilled Frames”. Proceedings of the Institution of Civil Engineers (ICE), 44(1), 31-48, 1969.
5. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. “Riskli Yapıların Tespit Edilmesine İlişkin Esaslar”. Ek: RG-2/7/2013-28695, EK-2: Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2013.
6. FEMA 356 “Prestandard And Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings”. Prepared by ASCE for Federal Emergency, Washington D.C, 2000.
7. Kılınç K, Yalçın M, Tuncan M. “AÖF TV Yapım Merkezi Müdürlüğü A Blok, Eski İletişim Bilimleri Fakültesi A Blok ve B Blok Binalarına Ait Deney Raporu”, Eskişehir, Türkiye, Kasım 2012.
8. American Concrete Institute (ACI). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, American Concrete Institute 318M-11, USA, 2011.

9. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2007.
10. Computers and Structures, Inc. SAP2000, Version 15.1.0., Structural Analysis and Design Software. Berkeley, CA, 2000.