ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΤΟΙΧΟΠΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΠΛΑΙΣΙΩΝ

ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΤΟΙΧΟΠΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΠΛΑΙΣΙΩΝ ρ. Παναγιώτης Γ. Αστερής Τµήµα Μελετών και Κατασκευών Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίµων Σεράφη 60 και Λιοσίων 210, 104 45 Αθήνα, Ελλάς e-mail : pasteris@otenet.gr ρ. ηµήτρης Σ. Σοφιανόπουλος Συµβασιούχος Αναπληρωτής Καθηγητής Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Πεδίον Άρεως, 38 334 Βόλος, Ελλάς e-mail : dimsof@civ.uth.gr 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα παραµετρικής διερεύνησης της συµπεριφοράς µεταλλικών τοιχοπληρωµένων πλαισίων που υπόκεινται σε ισχυρές εδαφικές κινήσεις. Με χρήση του προσοµοιώµατος των ισοδύναµων θλιβοµένων ράβδων, διερευνάται η επιρροή των τοιχοπληρώσεων στην µεταβολή της δυσκαµψίας των τοιχοπληρωµένων πλαισίων. Ειδικότερα, µελετάται διεξοδικά η απόκριση ενός επίπεδου δεκαώροφου πλαισίου µε δύο ανοίγµατα που υπόκειται σε ισχυρή εδαφική µετακίνηση, για την περίπτωση όπου υπάρχει τοιχοπλήρωση σε όλα τα φατνώµατα του πλαισίου καθώς επίσης και για την περίπτωση της ύπαρξης Pilotis (απουσία τοιχοπλήρωσης στον πρώτο όροφο). Τα αποτελέσµατα καταδεικνύουν τη σηµαντική επιρροή της τοιχοπλήρωσης στην δυσκαµψία των πλαισίων, όταν αυτά υπόκεινται σε πλευρικές φορτίσεις. 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Έχει καταδειχθεί ότι, η αλληλεπίδραση µεταξύ των πλαισίων και των τοίχων πληρώσεώς τους σε περίπτωση ισχυρών εδαφικών κινήσεων (strong ground motion), είναι ένας από τους σοβαρότερους παράγοντες που επηρεάζουν την αντισεισµική συµπεριφορά των πλαισιακών κατασκευών. Η συµπεριφορά των τοιχοπληρωµένων πλαισίων έχει µελετηθεί διεξοδικά τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες µε στόχο την διατύπωση µιας ρεαλιστικής διαδικασίας / µεθοδολογίας για τον σχεδιασµό τέτοιων κατασκευών. ιεξοδικές και εις βάθος επισκοπήσεις της βιβλιογραφίας αποτελούν η εργασία των Moghaddam και Dowling [1], καθώς επίσης και η εργασία των Madan, Reinhorn, Mander, και Valles [2]. Στην παρούσα παράγραφο κατά την παρουσίαση των αντιπροσωπευτικών προσοµοιωµάτων για την ανάλυση των τοιχοπληρωµένων πλαισίων, επελέγη η διάκριση αυτών σε δύο κατηγορίες ανάλογα του βαθµού πολυπλοκότητας τους και της λεπτοµέρειας µε την οποία προσοµοιάζουν την τοιχοπλήρωση. Ειδικότερα γίνεται διάκριση σε µικρό- και µακρόπροσοµοιώµατα (micro- and macro-models). 009/1

Ένας σηµαντικός αριθµός πειραµατικών εργασιών έχει πραγµατοποιηθεί για την µελέτη της συµπεριφοράς των τοιχοπληρωµένων πλαισίων. Κύριος στόχος αυτών των προσπαθειών αποτελούσε η διατύπωση εξισώσεων για τον προσδιορισµό της οριακής αντοχής και της ισοδύναµης δυσκαµψίας αυτών [3]. Ενώ έχουν προταθεί πλήθος αναλυτικών µικρό-προσοµοιωµάτων µε χρήση της µεθόδου των πεπερασµένων στοιχείων, για την περιγραφή της απόκρισης των τοιχοπληρωµένων πλαισίων [6], αυτά τα µικρόπροσοµοιώµατα αφενός απαιτούν πολύ χρόνο για την ανάλυση µεγάλων κατασκευών της πράξης καθώς επίσης είναι ιδιαίτερα περίπλοκη η εφαρµογή τους και προορίζονται κυρίως για την υποστήριξη της έρευνας. Αντίθετα τα µακρό-προσοµοιώµατα τα οποία αντιµετωπίζουν την τοιχοπλήρωση ως ένα δοµικό στοιχείο είναι κατάλληλα για την ανάλυση και των σχεδιασµό κατασκευών της πράξης. Από τις πρώτες προσπάθειες για την προσοµοίωση της συµπεριφοράς των τοιχοπληρωµένων πλαισίων, πειραµατικές δοκιµές κατέδειξαν την λειτουργία µιας θλιβοµένης ζώνης περί την διαγώνιο της τοιχοπλήρωσης. Ο Holmes [9] πρότεινε την προσοµοίωση της τοιχοπλήρωσης µε αντικατάσταση αυτής µέσω µίας ισοδύναµης θλιβόµενης διαγωνίου ράβδου από το ίδιο υλικό και ίδιο πάχος µε την τοιχοπλήρωση και πλάτος ίσο µε το ένα τρίτο του µήκους της διαγωνίου (Σχήµα 1). Σχήµα 1: Τοιχοπληρωµένο και ισοδύναµο πλαίσιο Κύριο µειονέκτηµα της πρότασης για χρήση της ισοδύναµης διαγωνίου ράβδου για την προσοµοίωση της τοιχοπλήρωσης αποτελεί το ότι δεν λαµβάνονται υπόψη η δυσκαµψία τόσο του πλαισίου όσο και της τοιχοπλήρωσης. Ο Stafford Smith [10] και οι Stafford Smith και Carter [11] συσχέτισαν το πλάτος της ισοδύναµης διαγωνίου ράβδου µε τα µήκη επαφής µεταξύ τοιχοπλήρωσης και πλαισίου χρησιµοποιώντας µία αναλυτική εξίσωση η οποία αποτελεί προσαρµογή της γνωστής εξίσωσης για τον προσδιορισµό του µήκους επαφής µεταξύ µίας δοκού επί ελαστικών στηρίξεων όταν αυτή υπόκειται σε ένα συγκεντρωµένο φορτίο που έχει προταθεί από τον Hetenyi [12]. Ο Mainstone [13] και ο Kadir [14], βασιζόµενοι στα µήκη επαφής πλαισίου/τοιχοπλήρωσης έχουν επίσης προτείνει ηµι-εµπειρικές εξισώσεις σε όρους της γνωστής παραµέτρου δυσκαµψία του πλαισίου και της τοιχοπλήρωσης), για τον προσδιορισµό του πλάτους της ισοδύναµης διαγωνίου. Η προτεινόµενη µεθοδολογία αποτέλεσε για δεκαετίες την βάση αρκετών ερευνητικών εργασιών λόγω του βαθµού αξιοπιστίας της και της ευκολίας µε την οποία µπορεί να εφαρµοσθεί. λ h (παράµετρος που περιγράφει την Τις τελευταίες δύο δεκαετίες έγινε σαφές ότι η µεθοδολογία της αντικατάστασης της τοιχοπλήρωσης µέσω µίας ισοδύναµης θλιβοµένης ράβδου δεν είναι αρκετά αξιόπιστη για 009/2

την προσοµοίωση της περίπλοκης συµπεριφοράς των τοιχοπληρωµένων πλαισίων. Έτσι από τις αρχές της δεκαετίας του 1990 προτάθηκαν µακρό-προσοµοιώµατα µε τα οποία προτείνεται η αντικατάσταση της τοιχοπλήρωσης από περισσότερες της µιας θλιβοµένων ράβδων. Ο Chrysostomou [15] και οι Chrysostomou, Gergely και Abel [16] πρότειναν την προσοµοίωση της τοιχοπλήρωσης των µεταλλικών πλαισίων µε αντικατάσταση αυτής από έξι µόνο θλιβόµενες ράβδους, µε γεωµετρικά στοιχεία τέτοια που να λαµβάνουν υπόψη τις δυσκαµψίες πλαισίου και τοιχοπλήρωσης. Ειδικότερα τρεις παράλληλες ράβδοι, εκ των οποίων µία στην διαγώνιο και δύο εκατέρωθεν αυτής σε κατάλληλες αποστάσεις, στην περιοχή της κάθε διαγωνίου της τοιχοπλήρωσης. Σε κάθε σηµείο της ανάλυσης κατά την διάρκεια της µη γραµµικής απόκρισης µόνο τρεις από τις έξι ράβδους είναι ενεργές και µάλιστα αυτές οι οποίες θλίβονται. Το 2003 προτάθηκε για την προσοµοίωση των τοιχοπληρωµένων µεταλλικών πλαισίων [17], επίσης η αντικατάσταση της τοιχοπλήρωσης από τρεις θλιβόµενες ράβδους µε τέτοια µηχανικά χαρακτηριστικά όµως, που να λαµβάνουν υπόψη τους την ορθότροπη συµπεριφορά της τοιχοποιίας. Κύριο πλεονέκτηµα αυτής της µεθοδολογίας αποτελεί η σε µεγαλύτερο βαθµό αξιοπιστία της προσοµοίωσης της αλληλεπίδρασης µεταξύ τοιχοπλήρωσης και περιβάλλοντος πλαισίου, ενώ κύριο µειονέκτηµα αποτελεί η αδυναµία προσοµοίωσης της ολίσθησης στην διεπιφάνεια πλαισίου-τοιχοπλήρωσης. 3. ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΛΗΡΩΣΗΣ Για την προσοµοίωση της συνεισφοράς της τοιχοπλήρωσης στην απόκριση των τοιχοπληρωµένων πλαισίων (Σχήµα 2α) προτείνεται η αντικατάσταση αυτής από δύο διαγώνιες θλιβόµενες ράβδους εκατέρωθεν της διαγωνίου (Σχήµα 2β). Σχήµα 2: Προσοµοίωµα τοιχοπληρωµένων πλαισίων : α) Τοιχοπληρωµένο πλαίσιο, β) Προσοµοίωµα τοιχοπλήρωσης Η σχέση τάσης-παραµόρφωσης της τοιχοποιίας σε θλίψη (Σχήµα 3), η οποία χρησιµοποιείται για τον προσδιορισµό της περιβάλλουσας αντοχής της ισοδύναµης ράβδου, µπορεί να περιγραφεί αναλυτικά από µία πολυωνυµική συνάρτηση [18]. Επειδή η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας αγνοείται, οι ισοδύναµες ράβδοι είναι ανενεργές όταν εφελκύονται. 009/3

Σχήµα 3: Σχέση τάσης-παραµόρφωσης τοιχοποιίας Σχήµα 4: Περιβάλλουσα αντοχής τοιχοπληρωµένου πλαισίου Η σχέση πλευρικής δύναµης-µετατόπισης για την τοιχοπλήρωση θεωρείται ότι περιγράφεται από µία οµαλή καµπύλη οριζόµενη από µία δι-γραµµική περιβάλλουσα αντοχής µε µία αρχική ελαστική δυσκαµψία µέχρι την δύναµη διαρροής V y και στη συνέχεια από µία παραµένουσα ακαµψία µέχρι την µέγιστη δύναµη V m (Σχήµα 4). Οι αντίστοιχες τιµές των πλευρικών µετατοπίσεων συµβολίζονται µε u y και u m. Οι αναλυτικές σχέσεις για τις παραµέτρους της περιβάλλουσας αντοχής έχουν διατυπωθεί επί τη βάση του προσοµοιώµατος της ισοδυνάµου ράβδου [19]. Για το τοιχοπληρωµένο πλαίσιο 009/4

του Σχήµατος 2α, η µέγιστη πλευρική δύναµη V m και η αντίστοιχη µετατόπιση δίδονται από τις παρακάτω σχέσεις: υtl 0.83tl Vm ( Vm ) Ad fmcosθ (1) + ( 1 0.45tanθ ) cosθ cosθ + ε mld (2) u u = m ( m) cosθ όπου t το πάχος της τοιχοπλήρωσης, l το µήκος της τοιχοπλήρωσης, f m η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας, ε m η αντίστοιχη θλιπτική παραµόρφωση της τοιχοποιίας, θ η κλίση της διαγωνίου ράβδου, υ η διατµητική αντοχή της τοιχοποιίας, και A d και L d επιφάνεια και µήκος της ισοδύναµης ράβδου αντίστοιχα οι οποίες προσδιορίζονται από τις σχέσεις [19] : σ c τ b 0.50th fα fc (3) Ad = ( 1 αc) αcth + αbtl fc fc cosθ ( ) 2 2 2 (4) Ld = 1 α c h + l όπου α c, α b, σ c, τ b, f α, και f c παράµετροι που εξαρτώνται από τα γεωµετρικά και µηχανικά χαρακτηριστικά της τοιχοπλήρωσης και του πλαισίου. 4. ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΗ ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ Σε εφαρµογή των παραπάνω προτάσεων και µε ανάπτυξη λογισµικού που βασίζεται στον κώδικα του προγράµµατος IDARC 2D version 6.0 [21], για την ανελαστική µη-γραµµική ανάλυση επίπεδων πλαισίων, πραγµατοποιήθηκε παραµετρική διερεύνηση της επιρροής της τοιχοπλήρωσης στην µεταβολή της δυσκαµψίας µεταλλικών πλαισίων έναντι σεισµικών δράσεων. Επελέγη η διερεύνηση της απόκρισης ενός δεκαώροφου µεταλλικού πλαισίου (Σχήµα 5) το οποίο και αποτελεί κλασσικό παράδειγµα της βιβλιογραφίας [15]. Σχήµα 5: Γεωµετρία δεκαώροφου µεταλλικού πλαισίου 009/5

Σχήµα 6: Μέγιστες σχετικές µετατοπίσεις ορόφων δεκαώροφου µεταλλικού πλαισίου για µέγιστη επιτάχυνση του εδάφους PGA=0.30g Σχήµα 7: Μέγιστες σχετικές µετατοπίσεις ορόφων δεκαώροφου µεταλλικού πλαισίου για µέγιστη επιτάχυνση του εδάφους PGA=0.90g 009/6

Ειδικότερα το δεκαώροφο µεταλλικό πλαίσιο έχει µελετηθεί για τις παρακάτω περιπτώσεις: α) πλήρως τοιχοπληρωµένου πλαισίου (τοιχοπλήρωση σε όλα τα φατνώµατα αυτού), β) µερικώς τοιχοπληρωµένο πλαίσιο (περίπτωση pilotis-µαλακού ορόφου, απουσία τοιχοπλήρωσης στον πρώτο όροφο), και γ) γυµνό πλαίσιο (bare frame, απουσία οποιασδήποτε τοιχοπλήρωσης), για την σύγκριση των αποτελεσµάτων. Και οι τρεις παραπάνω περιπτώσεις µελετήθηκαν για την περίπτωση του επιταχυνσιογραφήµατος του σεισµού του El Centro (NS συνιστώσα) και µάλιστα για δύο τιµές της µέγιστης επιτάχυνσης του εδάφους PGA=0.30g και 0.90g. Με βάση τα αποτελέσµατα της ανάλυσης στο Σχήµα 6 σχεδιάζονται οι µέγιστες σχετικές µετατοπίσεις των ορόφων και για τις τρεις περιπτώσεις διάταξης της τοιχοπλήρωσης στο πλαίσιο για την περίπτωση µέγιστης επιτάχυνσης του εδάφους PGA=0.30g. Παρατηρείται ότι η ύπαρξη τοιχοπλήρωσης στο πλαίσιο επηρεάζει σηµαντικά την απόκριση του. Ειδικότερα προκύπτει ότι η τοιχοπλήρωση µειώνει τις σχετικές µετατοπίσεις (αυξάνει την δυσκαµψία) των ορόφων, ενώ η απουσία αυτής στον πρώτο όροφο (περίπτωση Pilotis) έχει ως αποτέλεσµα την έντονη αύξηση των σχετικών µετατοπίσεων (µείωση της δυσκαµψίας) των τριών πρώτων ορόφων. Αντίστοιχα των παραπάνω αποτελεσµάτων προκύπτουν και για την περίπτωση µέγιστης επιτάχυνσης του εδάφους PGA=0.90g µε την διαφοροποίηση ότι η ύπαρξη Pilotis µειώνει κατά πολύ την δυσκαµψία κυρίως στον πρώτο όροφο έχοντας ως αποτέλεσµα την λειτουργία µαλακού ορόφου (soft story). 5. ΣΥΓΚΡΙΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία, µε χρήση του προσοµοιώµατος των ισοδύναµων θλιβοµένων ράβδων διερευνάται η επιρροή της τοιχοπλήρωσης στην σεισµική απόκριση ενός δεκαώροφου µεταλλικού πλαισίου. Τα αποτελέσµατα καταδεικνύουν τη σηµαντική επιρροή της τοιχοπλήρωσης στην πλευρική δυσκαµψία των πλαισίων. Ειδικότερα προκύπτει ότι η τοιχοπλήρωση αυξάνει την δυσκαµψία των ορόφων, ενώ η απουσία αυτής στον πρώτο όροφο έχει ως αποτέλεσµα την έντονη µείωση της δυσκαµψίας του πρώτου ορόφου. 6. ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ [1] Moghaddam, H.A. and Dowling, P.J. The state of the art in infilled frames, ESEE Research Report, No. 87-2, 1987, Civil Engineering Department, Imperial College, London, England. [2] Madan, A., Reinhorn, A.M., Mander, J.B. and Valles, R.E. Modeling of Masonry Infill Panels for Structural Analysis, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 123, No. 10, 1997, pp. 1295-1302. [3] Klinger, R.E. and Bertero, V.V. Earthquake resistance of infilled frames, Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 104, No. 6, 1978, pp. 973-989. [4] Bertero, V.V. and Brokken, S. Infills in seismic resistant building, Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 109, No. 6, 1983, pp. 1337-1361. [5] Mander, J.B. and Nair, B. Seismic resistance of brick-infilled steel frames with and without retrofit, The Masonry Journal, Vol. 12, No. 2, 1994, pp. 24-37. [6] Mosalam, K.M. Modeling of the non-linear seismic behavior of gravity load designed infilled frames, 1995 EERI Student Paper, Los Angeles, California, 1996. 009/7

[7] Ghosh, A.K., and Made, A.M. Finite element analysis of infilled frames, Journal of Structural Engineering, ASCE, 128, No. 7, 2002, pp. 881-889. [8] Asteris P.G. Lateral stiffness of brick masonry infilled plane frames, Journal of Structural Engineering, ASCE, 129, No. 8, 2003, pp. 1071-1079. [9] Holmes, M. Steel frames with brickwork and concrete infilling, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Part 2, Vol. 73, 1961, pp. 473-478, London, England. [10] Smith, B.S. Behavior of Square Infilled Frames, Journal of Structural Division, ASCE, ST1, 1966, pp. 381-403. [11] Smith, B.S. and Carter, C. A method of analysis for infilled frames, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Vol. 44, 1969, pp. 31-48, London, England. [12] Hetenyi, M. Beams on elastic foundations, University of Michigan Press, Ann Arbor, 1946. [13] Mainstone, R.J. On the stiffnesses and strengths of infilled frames, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Supp. (iv), 1971, pp. 57-90, London, England. [14] Kadir, M.R.A. The structural behaviour of masonry infill panels in framed structures, PhD thesis, University of Edinburgh, 1974. [15] Chrysostomou C.Z. Effects of Degrading Infill walls on the Nonlinear Seismic Response of Two-Dimensional Steel Frames, Ph.D. thesis, Cornell University, Ithaca, New York, 1991. [16] Chrysostomou C.Z., Gergely P. and Abel J.F. Nonlinear seismic response of infilled steel frames, Proc. 10th World Conference on Earthquake Engineering, A. A. Balkema, Rotterdam, the Nedtherlands, Vol. 8, 1992, pp. 4435-4437. [17] El-Dakhakhni W.W., Elgaaly M. and Hamid A. Three-Strut Model for Concrete Masonry-Infilled Steel Frames, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 129, No. 2, 2003, pp. 177-185. [18] Mander, J.B., Priestley, M.J.N., and Park, R. (1988). Theoretical stress-strain behavior of confined concrete, Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 114, No. 8, pp. 1827-1849. [19] Saneinejad, A., and Hobbs, B. (1995). Inelastic design of infilled frames, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 121, No. 4, 1995, pp. 634-650. [20] Sivaselvan, M.V., and Reinhorn A.M. (1999). Hysteretic Models for Cyclic Behavior of Deteriorating Inelastic Structures, Technical Report MCEER-99-0018, Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, State University of New York, Buffalo, N.Y. [21] Valles, R.E, Reinhorn A.M., Kunnath, S.K., Li, C., and Madan, A. (1996). IDARC2D version 4.0-a program for the inelastic damage analysis of buildings, Technical Report NCEER-96-0010, National Center for Earthquake Engineering Research, State University of New York, Buffalo, N.Y. 009/8

SEISMIC RESPONSE OF STEEL INFILLED FRAMES Dr. Panagiotis G. Asteris Department of Structural Design and Construction, Hellenic Ministry of Rural Development and Food 60 Serafi & 210 Liosion Str., 104 45 Athens, Greece e-mail : pasteris@otenet.gr Dr. Dimitris S. Sophianopoulos Adjunct Associate Professor Department of Civil Engineering, University of Thessaly Pedion Areos, 38 334 Volos, Greece e-mail: dimsof@civ.uth.gr 1. SUMMARY Brick masonry infilled panels, often encountered in framed structures situated in seismic regions, have been long known to significantly affect the strength, stiffness and ductility of the composite structure. Although extensive experimental research has been conducted in the last few decades, in order to evaluate the contribution of the infill panels to the inelastic response of the corresponding frames under simulated earthquake loading and to study the contribution of various parameters (such as properties of constituent materials, patterns and frequency of the cyclic loading, relative beam and column strengths, frame-panel interface, infill aspect ratio etc.), relevant theoretical studies are still limited in number. This is due to the fact that the theoretical evaluation of seismic damage in practical masonry infilled frames presents a complex problem, since a realistic assessment of seismic damage due to strong motion, strictly speaking, requires a non-linear dynamic analysis of the entire structure, while the available numerical models remain in experimental stages of development, as they have not been conclusively or exhaustively verified. The present study, attempts to analytically investigate the effect of the layout of masonry infill panels in the elevation of masonry steel infilled frames on the seismic performance of the structure under strong ground motion using realistic and efficient computational models. The whole investigation focuses on the structural configurations of masonry steel infilled frames that are particularly vulnerable seismically, such as infilled frame without infill panels in the first storey (soft first storey). The important objective of the study, to rationally predict the seismic damage that can be suffered by the practical masonry infilled frame construction with seismically undesirable layout of the masonry panels in elevation, when subjected to a high intensity earthquake, is assessed and significant conclusions concerning the effect of numerous parameters are drawn. 009/9

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ.Π.Θ. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ (Ε.Ε.Μ.Ε.) ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΛΛΑ ΟΣ Τ.Ε.E. Π/Τ ΘΡΑΚΗΣ 5 ο Εθνικό Συνέδριο Μεταλλικών Κατασκευών 29/9 2/10 2005 ΞΑΝΘΗ Ξάνθη, 09-03-2005 προς τους κ., P. G. Asteris D. S. Sophianopoulos ΘΕΜΑ : Αποδοχή Εργασίας Με ευχαρίστηση σας πληροφορούµε ότι η Επιστηµονική Επιτροπή του Συνεδρίου, απεδέχθη κατ αρχήν την περίληψη της εργασίας που µας υποβάλλατε µε τίτλο Behavior of Masonry Infilled Steel Framed Structures under Strong Ground Motion Σας ενηµερώνουµε ότι η το πλήρες κείµενο της εργασίας σας, αφού το προετοιµάσετε σύµφωνα µε τις επισυναπτόµενες οδηγίες, θα πρέπει να αποσταλεί εγκαίρως (τελική προθεσµία 31 Μαΐου 2005) στη Γραµµατεία του Συνεδρίου, προκειµένου να κριθεί από την Επιστηµονική Επιτροπή. Επισηµαίνουµε ιδιαίτερα όπως η συγγραφή της εργασίας θα γίνει σύµφωνα µε τις οδηγίες για να υπάρξει ενιαία παρουσίαση των εργασιών στα Πρακτικά του Συνεδρίου. Σας ευχαριστούµε για την συνεργασία και είµαστε στην διάθεση σας για κάθε διευκρίνιση ή πληροφορία Η επιστηµονική επιτροπή του συνεδρίου ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ : ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ τηλ. : 25410 79714-79833-79839 /ΝΤΗΣ : Ε. Γ. ΓΑΛΟΥΣΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ fax : 25410 79712-79821 e-mail : mslgroup@civil.duth.gr

Behavior of Masonry Infilled Steel Framed Structures under Strong Ground Motion Abstract P. G. Asteris 1 and D. S. Sophianopoulos 2 Brick masonry infilled panels, often encountered in framed structures situated in seismic regions, have been long known to significantly affect the strength, stiffness and ductility of the composite structure. Although extensive experimental research has been conducted in the last few decades, in order to evaluate the contribution of the infill panels to the inelastic response of the corresponding frames under simulated earthquake loading and to study the contribution of various parameters (such as properties of constituent materials, patterns and frequency of the cyclic loading, relative beam and column strengths, frame-panel interface, infill aspect ratio etc.), relevant theoretical studies are still limited in number. This is due to the fact that the theoretical evaluation of seismic damage in practical masonry infilled frames presents a complex problem, since a realistic assessment of seismic damage due to strong motion, strictly speaking, requires a non-linear dynamic analysis of the entire structure, while the available numerical models remain in experimental stages of development, as they have not been conclusively or exhaustively verified. The present study, attempts to analytically investigate the effect of the layout of masonry infill panels in the elevation of masonry steel infilled frames on the seismic performance and damage potential of the structure under strong ground motion using realistic and efficient computational models. The whole investigation focuses on the structural configurations of masonry steel infilled frames that are particularly vulnerable seismically, such as infilled frame without infill panels in the first storey (soft first storey). The important objective of the study, to rationally predict the seismic damage that can be suffered by the practical masonry infilled frame construction with seismically undesirable layout of the masonry panels in elevation, when subjected to a high intensity earthquake, is assessed and significant conclusions concerning the effect of numerous parameters are drawn. Selected References 1. R. D. Flanagan, R. M. Bennett : Uniform Lateral Load Capacity of Infilled Frames, in Proceedings of the 12 th ASCE Structures Congress (N.C. Baker and B.J.Loodno eds.), April 24-27, 1994, Atlanta, Georgia, USA, pp. 785 790. 2. A. Saneinejad, B. Hobbs : Inelastic Design of Infilled Frames, Journal of Structural Engineering (ASCE) 121(4), 634 650, 1995. 3. K. M. Mosalem, R. N. White, P. Gergely : Static Response of Infilled Frames Using Quasi-Static Experimentation, Journal of Structural Engineering (ASCE) 123(11), 1462 1469, 1997. 4. R. D. Flanagan, R. M. Bennett : Bidirectional Behavior of Structural Clay Tile Infilled Frames, Journal of Structural Engineering (ASCE) 125(3), 236 244, 1999. 5. W. W. Wl-Dakhakhni, A. A. Hamid : Three-Strut Model for Concrete Masonry-Infilled Steel Frames, Journal of Structural Engineering (ASCE) 129(2), 177 185, 2003. 6. H. A. Moghaddam : Lateral Load Behavior of Masonry Infilled Steel Frames with Repair and Retrofit, Journal of Structural Engineering (ASCE) 130(1), 56 63, 2004. 7. M. M. Aliaari, A. M. Memari : Analysis of masonry infilled steel frames with seismic isolator subframes, Engineering Structures, article in press. 1 Doctor, Department of Structural Design and Construction, Hellenic Ministry of Agriculture, Athens, Greece E-mail: pasteris@otenet.gr 2 Doctor, Adjunct Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Thessaly, Pedion Areos, 38 334 Volos, Greece, E-mail: dimisof@central.ntua.gr