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Seismic behavior of slender reinforced concrete walls

21 junio, 2017
in L3. Riesgo y resilencia en sistemas complejos y redes, Papers, Publicaciones
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Investigadores y postdoctorados:
Matías Hube
Juan Carlos de la Llera
Journal:
Engineering Structures
Línea de investigación:
L3. Riesgo y resiliencia en sistemas complejos y redes
Disciplina publicación:
Ingeniería Civil
Área publicación:
Análisis del riesgo y mitigación
Tema publicación:
Vulnerabilidad física y social
Institución:
Pontificia Universidad Católica de Chile
Fecha:
2014
Keywords publicación:
Reinforced concrete, Wall, Slender, Experiment, Failure, Earthquake, Effective stiffness, Buckling
Link publicación:
Link
Abstract:

Residential reinforced concrete buildings performed well during the 2010 Mw 8.8 Maule, Chile earthquake. However, brittle damage was observed in reinforced concrete structural walls. The most frequent observed damage in such walls was crushing of concrete due to flexural-compressive interaction, buckling and fracture of longitudinal reinforcement, and opening of the horizontal reinforcement. The main objective of this study is to understand the observed damage in slender walls after 2010 Maule earthquake and to reproduce and analyze experimentally the seismic behavior of such walls. The second objective is to provide recommendations to estimate the lateral displacement and the effective stiffness of slender walls. To achieve these objectives, six ½-scale slender reinforced concrete walls were tested using a conventional quasi-static cyclic incremental lateral displacement test protocol with a constant axial load. The test results are compared to a reference wall tested previously in the same research project. The variables analyzed in this study are: wall thickness, wall aspect ratio, use of uniformly distributed vertical reinforcement, detailing of 135-degree hooks for the horizontal reinforcement, addition of closed stirrups in the wall boundaries, and addition of transverse cross-ties. The observed damage in the tested walls was similar to that observed in walls of buildings damaged during the 2010 Maule earthquake. The behavior of the tested walls was dominated by bending due to their relatively large aspect ratio. The failure, determined by the loss of ability to carry axial load, occurred suddenly as a compression failure along the entire cross section at the base of the tested walls. Test results showed that a 25% reduction in wall thickness reduced the ultimate displacement capacity, ductility, and energy dissipation ability of the wall. Closed stirrups and cross-ties were effective in increasing displacement capacity and ductility, and closed stirrups were effective in preventing out-of-plane buckling of the wall after compression failure. The average effective stiffness ratio of the tested walls was 0.39, which is slightly larger than the ACI 318 suggestion of 0.35.

  1. M.A. Hube, mhube@ing.puc.cl, Department of Structural and Geotechnical Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile, and National Research Center of Integrated Natural Disaster Management CONICYT/FONDAP/15110017, Vicuña Mackenna 4860, Santiago, Chile
  2. A. Marihuén, Department of Structural and Geotechnical Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile
  3. J.C. de la Llera, Department of Structural and Geotechnical Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile, and National Research Center of Integrated Natural Disaster Management CONICYT/FONDAP/15110017, Vicuña Mackenna 4860, Santiago, Chile
  4. B. Stojadinovic, Institute of Structural Engineering, Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich, Stefano-Franscini-Platz 5, 8093 Zürich, Switzerland

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