Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/35074

TitleSeismic behaviour of masonry infill walls : test and design
Author(s)Leite, João C.
Advisor(s)Lourenço, Paulo B.
Issue date28-Jul-2014
Abstract(s)Several factors influence the behaviour of infilled frames, which has been studied in the last fifty years. One might assume that so many years of research in one theme might be enough to nearly fully understand it but this is not the case. The new generation of design standards, namely the Eurocode 8 (EC8), impose the use of reinforcement in these walls in order to prevent a brittle collapse and makes the structural engineer accountable for this requirement, yet it fails to provide enough information for the design. Motivated by the stated reasons, this thesis aims at understanding the seismic behaviour of infill walls when designed following the prescriptions of the EC8, therefore reinforced with bed joint and plaster reinforcement, and compares them to the seismic behaviour of the infill walls considered as a standard in the last three decades in Portugal, which is an unreinforced double leaf. For this purpose, three RC concrete buildings were constructed at a scale of 1:1.5 and tested on the shaking table of the National Laboratory for Civil Engineering, Portugal, each with a different infill solution but with the same geometry. Next, the experimental results were compared, in terms of demand and capacity, with the analytical solutions proposed by different authors and design standards. A numerical study was carried out, which includes model updating and non-linear static analysis. Finally, two novel design proposals are presented: one regarding the analytical computation of the natural frequency of infill walls; another regarding the reduction of the out-of-plane capacity of the infill wall due to the presence of openings. The experimental tests show that the double leaf unreinforced infill walls underperformed during a large earthquake, collapsing out-of-plane by rotating as a rigid body around the base line of the model. The infill walls with bed joint and plaster reinforcement did not collapse out-of-plane due their connection to the RC frame. The comparison done between the experimental results and analytical solutions of the design standards show that the formulation proposed by the EC8 presents acceptable results for most of the infill walls in the present work, as far as the out-of-plane demand is concerned. As for the capacity, the EC6 and FEMA 306 provide acceptable results. Both design proposals present a good correlation with the experimental results.
São vários os factores que influenciam o comportamento de pórticos preenchidos por paredes de alvenaria e o seu estudo iniciou-se há cerca de cinquenta anos. Poder-se-ia assumir que tantos anos de investigação num tema seriam suficientes para o considerar como fechado, no entanto não é esta a situação. A nova geração de regulamentos, nomeadamente o Eurocódigo 8 (EC8), impõe novas regras para estes elementos como o uso de armaduras, proibição de roturas frágeis e responsabilização do projectista pelo comportamento sísmico, no entanto o regulamento não detalha um método de dimensionamento. Tendo isto em mente, a presente tese tem por objectivo a compreensão do comportamento sísmico das paredes de enchimento quando dimensionadas com recurso ao EC8, nomeadamente, reforçadas com armadura de junta ou reboco armado, comparando-o com o comportamento sísmico das paredes de enchimento construídas em Portugal nas últimas três décadas, ou seja, as paredes duplas sem armadura. Com este propósito, construíram-se três edifícios porticados de betão armado à escala de 1:1.5 e ensaiaram-se na mesa sísmica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Cada edifício foi preenchido com uma solução diferente de paredes de enchimento mas todos partilhavam a mesma geometria. Os resultados experimentais são comparados com os resultados provenientes das soluções analíticas regulamentares, em termos de solicitação e resistência para fora-do-plano. Foi também efectuado um estudo numérico, incluindo a aplicação de técnicas de model updating e análises estáticas não lineares. Finalmente são propostas duas soluções analíticas novas com vista ao dimensionamento das paredes de enchimento: uma para calcular a frequência natural de vibração; outra para reduzir a resistência das paredes para fora-do-plano devido à presença de aberturas. Os resultados experimentais demonstraram que as paredes duplas sem armadura tiveram um comportamento não desejável no caso de um sismo extremo, pois colapsaram para fora-do-plano rodando como um corpo rígido em torno de um eixo na base do modelo. As paredes de enchimento com armadura de junta e reboco armado não colapsaram para fora-do-plano devido à sua conexão ao pórtico. A comparação dos resultados experimentais com os resultados analíticos dos regulamentos demonstrou que a formulação do EC8 apresenta resultados aceitáveis para a maioria dos enchimentos presentes no ensaio, no que respeita à determinação da acção para fora-do-plano. Relativamente à determinação da resistência para fora-do-plano, o EC6 e a FEMA 306 apresentam resultados aceitáveis. Ambas as propostas de dimensionamento apresentam também uma boa correlação com os resultados experimentais.
TypeDoctoral thesis
DescriptionTese doutoramento em "Civil Engineering"
URIhttp://hdl.handle.net/1822/35074
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Teses de Doutoramento
ISISE - Teses de Doutoramento

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