Study on overstrength and ductility of reinforced concrete building with different infill through nonlinear analysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The building structure with infill wall shows higher global stiffness along with the uncertain behaviour during 2015 Gorkha earthquake. It significantly increased the collapse rate of structures during earthquakes. The response of buildings with different infills during seismic excitations is not completely accounted by current seismic codes in the region. On the other hand, due to the different geological region, availability of infill materials for reinforced concrete building also differs on region to region. In most of the situations the burnt clay brick, concrete blocks and stone block are used as infill materials during building construction. In this scenario, this study explores the importance of selection of right infill material for better seismic performance during earthquakes. For this, building constructed at Pokhara Metropolitan City is considered for case study. The structural model is prepared with and without considering infills. The solid, hollow concrete block and clay brick masonry are taken as infill material during analysis. The structural behaviour during earthquakes is studied with non-linear static pushover. The result shows that the hollow concrete block masonry infill (INHB) shows better structural performance compared to other infill types.

About the authors

Hemchandra Chaulagain

Pokhara University

Author for correspondence.
Email: hchaulagain@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9483-5652

Assistant Professor of the School of Engineering

Pokhara Metropolitan City-30, Lekhnath, Kaski, Federal Democratic Republic of Nepal

Ram Giri

Pokhara University

Email: er.ramgiri@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0574-6181

student, School of Engineering

Pokhara Metropolitan City-30, Lekhnath, Kaski, Federal Democratic Republic of Nepal

References

  1. Chaulagain H., Rodrigues H., Silva V. Seismic risk assessment and hazard mapping in Nepal. Natural Hazards. 2015;78:583-602. http://dx.doi.org/10.1007/s11069-015-1734-6
  2. Upreti B.N. Causes, consequences and future earthquake disaster in Nepal-insights from the 2015 Gorkha earthquake. Department of Geology, School of Mines, University of Zambia; 2015.
  3. Chaulagain H., Rodrigues H., Jara J., Spacone E., Varum H. Seismic response of current RC buildings in Nepal: a comparative analysis of different design/construction. Engineering Structures. 2013;49:284-294. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.10.036
  4. Chen H., Xie Q., Li Z., Xue W., Liu K., et al. Seismic damage to structures in the 2015 Nepal earthquake sequences. Journal of Earthquake Engineering. 2016;21(4):1-28. http://dx.doi.org/10.1080/13632469.2016.1185055
  5. Barros M., Cavaco E.S., Neves L.A.C., Julio E.N. Effect of non-structural masonry brick infill walls on the robustness of a RC framed building severely damaged due to a landslide. Engineering Structures. 2019;180:274-283. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.11.027
  6. Kahn L.F., Hanson R.D. Infilled walls for earthquake strengthening. Journal of the Structural Division. 1979; 105(ST2):283-296.
  7. Rodrigues H., Furtado A., Pouca N.V., Varum H., Barbosa A.R., et al. Seismic assessment of a school building in Nepal and analysis of retrofitting solutions. International Journal of Civil Engineering. 2018;16(S1):1573-1589. http://dx.doi.org/10.1007/s40999-018-0297-9
  8. Crisafulli F., Carr A. Proposed macro-model for the analysis of infilled frame structure. Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering. 2007;40(2):69-77. http://dx.doi.org/10.5459/bnzsee.40.2.69-77
  9. Sugano S. State-of-the-art in techniques for rehabilitation of buildings. Proceedings of the 11th World Conference on Earthquake Engineering. Mexico: Pergamon, Elsevier Science Ltd.; 1996.
  10. NPC. Nepal Earthquake 2015 Post Disaster Needs Assessment (vol. A). Government of Nepal, Nepal Planning Commission, Kathmandu; 2015.
  11. IS 2185. Concrete masonry specifications. Part 1. Solid and hollow concrete blocks. New Delhi: Bureau of Indian Standards; 2005.
  12. NRA. Hollow concrete blocks manual for load bearing structures for houses that have been under the housing reconstruction programme. Kathmandu: Government of Nepal National Reconstruction Authority; 2019.
  13. IS 1077. Common burnt clay building bricks - specification. New Delhi: Bureau of Indian Standards; 1992.
  14. NBC 109. Masonry unreinforced. Kathmandu: Government of Nepal Ministry of Physical Planning and Works, Department of Urban Development and Building Construction; 1994.
  15. Elnashai A.S. Advanced inelastic static (pushover) analysis for earthquake applications. Structural Engineering and Mechanics. 2001;12(1):51-69. http://dx.doi.org/10.12989/SEM.2001.12.1.051
  16. Kalkan E., Kunnath S.K. Assessment of current nonlinear static procedures for seismic evaluation of buildings. Engineering Structures. 2007;29(3):305-316. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2006.04.012
  17. ATC-40. Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings. Applied Technical Council, California Seismic Safety Commission, Report No. SSC 96-01. Redwood City; 1996.
  18. FEMA 356. Pre-standard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings. Washington, DC: Federal Emergency Management Agency; 2000
  19. Li J.H., Su R.K.L., Chandler A.M. Assessment of low-rise building with transfer beam under seismic forces. Engineering Structures. 2003;25(12):1537-1549. http://dx.doi.org/10.1016/S0141-0296(03)00121-4
  20. Mwafy A.M., Elnashai A.S. Static pushover versus dynamic collapse analysis of RC buildings. Eng. Struct. 2001;23(5):407-424. http://dx.doi.org/10.1016/S0141-0296(00)00068-7
  21. SeismoStruct. A computer program for static and dynamic nonlinear analysis of framed structure. Available from: http//www.seismosoft. com (accessed: 25.02.2021).
  22. Mander J.B., Priestley M.J.N., Park R. Theoretical stress-strain model for confined concrete. J. Struct. Eng. 1998;114(8):1804-1826. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:8(1804)
  23. Martinez-Rueda J.E. Energy dissipation devices for seismic upgrading of RC structures. PhD Thesis. London: Imperial College, University of London; 1997.
  24. Elnashai A.S., Elghazouli A.Y. Performance of composite steel/concrete members under earthquake loading. Part 1. Analytical model. Earthquake Eng. Struct. Dynam. 1993;22:315-345.
  25. Menegotto M., Pinto P.E. Method of analysis for cyclically loaded RC plane frames including changes in geometry and non-elastic behaviour of elements under combined normal force and bending. In: Symposium on the Resistance and Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well-Defined Repeated Loads. Zurich: International Association for Bridge and Structural Engineering; 1973. p. 15-22.
  26. Filippou F.C., Popov E.P., Bertero V.V. Effects of bond deterioration on hysteretic behaviour of reinforced concrete joints. Report EERC 83-19. Berkeley: Earthquake Engineering Research Center, University of California; 1983.
  27. Crisafulli F.J. Seismic behavior of reinforced concrete structures with masonry infills. PhD Thesis. New Zealand: University of Canterbury; 1997.
  28. Smyrou E., Blandon C., Antoniou S., Pinho R., Crisafulli F. Implementation and verification of a masonry panel model for nonlinear dynamic analysis of infilled RC frames. Bulletin of Earthquake Engineering. 2011;9(6):1519-1534. https://doi.org/10.1007/s10518-011-9262-6
  29. Pinho R., Elnashai A.S. Dynamic collapse testing of a full-scale four storey RC frame. ISET Journal of Earthquake Engineering, Special Issue on Experimental Techniques. 2000;37(4):143-164.
  30. Newmark N.M., Hall W.J. Earthquake spectra and design. Berkeley: Earthquake Engineering Research Institute; 1982.
  31. Uang C.M., Bertero V.V. Earthquake simulation tests and associated studies of a 0.3 scale model of a six-story concentrically braced steel structure. Report No. UCB/EERC-86/10. Berkeley: University of California; 1986.
  32. Elnashai A.S., Mwafy A.M. Overstrength and force reduction factor of multi story reinforced concrete building. The Structural Design of Tall Structure Building. 2002;11(5):329-335.
  33. ATC 34. A critical review of current approaches to earthquake resistant design. Redwood City: Applied Technical Council; 1995.
  34. IS 1893. Indian standard criteria for earthquake resistant design of structures (part 1). New Delhi: Bureau of Indian Standards; 2002.
  35. Eurocode 8. Design of structures for earthquake resistance. Part 1. General rules, seismic actions and rules for buildings. Brussels: CEN; 2004.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».