Effect of Infill Wall on the Seismic Behaviour of Steel Framed Structures

Abstract

Most of the structural steel frame design is carried out with the assumption that the frame is bare and ignores the possible contribution of partition wall to the lateral load resisting system. Whilst presence of partition walls can strengthen the frame against lateral loads on the other hand it can make the frame stiff, which may reduce its ductility. This may be more important for the braced frames where bracings are designed to react freely to lateral loads and hence presence of partition walls may hinder this action. There is very limited work in the literature on this important subject. This thesis presents an experimental study on the behaviour of braced and moment frames with and without infill walls when subject to lateral loads. For this purpose, eight half-scale frame specimens were constructed by using two steel columns and one beam members. Equal leg angles were used as cross bracing for the braced frames only. To ascertain the impact of each specification, global drift proportions are taken into account for each test frame and are compared with each other. Test results showed that infill walls built of masonry blocks increase the rigidness of structural frames, resist lateral loads and limit frame deflections. Experimental test results reveal that the test frames having infilled walls had less damage than either the moment frame or braced frame without infill walls.This attributed to the increased stiffness of frames with infill walls. Keywords: Lateral loads; Infill partition wall; Braced steel frame; Cross Bracing systems; Moment frame

ÖZ: Birçok yapısal çelik çerçeve tasarım esnasında çerçevenin içinin boş olduğu varsayımıyla tasarlanır ve bölme duvarların yatay yük taşıma sistemine olası etkileri gözönüne alınmaz. Bir yandan bölme duvarlar çelik çerçeveyi yatay yüklere karşı daha güçlü yaparken diğer yandan da daha sert yaptığından sünekliğini azaltabilir. Bölme duvarların çarprazlı çerçevelerde daha çok önemli olabilir, serbestçe hareket ettiği varsayılan çarprazların hareketine engel olabilir. Bu önemli konu üzerine yapılmış çok kısıtlı araştırmalar vardır. Bu tezde bölme duvarlı ve duvarsız, çarprazlı ve rijit çerçevelerin yatay yükler altında davranışını deneysel olarak incelenmiş ve sonuçları paylaşılmıştır. Bu gerekçeyle sekiz adet yarı ölçek çerçeve örneği iki adet çelik kolon ve bir adet çelik kiriş kullanılarak imal edilmiştir. Eşit kenar köşebent çarprazlarlı çerçevede kullanılmıştır. Her örneğin yatay yüklere karşı davranışının etkisini görmek için global yatay yer değiştirme oranları biribiriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar bölme duvar kullanılan çerçevelerin daha rijit davrandığını ve yatay yüklere karşı çerçeve yatay yer değitirmelerini kısıtladığını göstermiştir. Deney sonuçları rijit veya çarprazlı bölme duvar içeren çerçevelerin yatay yük altında bölme duvarı olmayan çerçevelere göre daha az hasar gördüğünü göstermiştir. Bölme duvarın çelik çerçevelerin katılığını arttırdığından dolayı bu sonucun elde edildiği düşünülmektedir. Keywords: Yatay yükler; Bölme duvarlar; Çarprazlı çelik çerçeveler; Çarpraz bağlantı sistemleri; Rijit çerçeveler