Effects of Masonry Infills on Seismic Behavior of Steel Frames with Khoreeni Connections and Their Elements

Authors
Abstract
Steel frames with Khorjeeni connections have been widely used in the traditional construction
of buildings in Iran during the past decades. In the traditional form of Khorjeeni connections,
double section beams are not cut at the intersection with columns, rather they are connected to
the column by means of two angles places over the top and bottom of the beam flanges. This
type of connection offers advantages for frames, wich carry gravity loads, but it has
deficiencies when the frames are subjected to lateral loads.
Like other structural frames, there are masonry infills in many frames with Khorjeeni
connections. The behavior of composite frames subject to lateral loads differs from that of
bare steel frames. In this paper, positive and negative effects of masonry infills were studied
on the behavior of steel frames with Khorjeeni connections. Finite element method was used
to carry out nonlinear static analysis of subassemblages of this type of frames. Initially, the
results of some experiments were utilized to verify the details of the model. Then numerical
models of toe span or four span frames with different configuration of bracings and masonry
infills were studied. The results showed that infill frames increase the stiffness and strength of
frames in the absence of bracing considerably. Even when bracings are present, the increase
in stiffness and strength is significant. Simplified compressive strut models proposed in recent
guidelines for seismic rehabilitation of existing buildings are also utilized to analyze the
models. The results show agreement with the results of more sophisticated FE models.
The masonry infills, however, have some negative effects on the behavior of Khorjeeni
frames. Parts of the column in the vicinity of connections are prone to plastic damage,
particularly when the infills are relatively strong. The Khorjeeni connections are subjected to
vertical forces and tortional moments. Due to limited vertical strength of these connections,
top stories of this type of frames may suffer when compressive action of strut is mobilized for
other bays. This action introduces additional moments, which may damage the connections.
Therefore, considering of these negative effects of infills is very important when seismic
behavior of the existing frames is assessed, because these effects limit the interstorey drift
ratios.

Keywords


یین نامه ی بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود ]
(نشریه 360 )، انتشارات سازمان مدیریت برنامه ریزی
کشور،-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Polyakov, S. V.,1960, “On the Interaction
Between Masonry Filler Walls and Enclosing
Frame When Loaded in the Plane of the Wall”,
Translations in Earthquake Engineering,
Earthquake engineering Research Institute,
Oakland, California, pp.36-42.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Stafford Smith, B., 1966, “Behavior of Square
Infilled Frames”, Journal of the Structural
Engineering Division, American Society of
Civil Engineers, New York, pp.381-403.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Stafford Smith, B., 1968, “Model Test Results
of Vertical and Horizontal Loading of Infilled
Frames”, ACI Structural Journal, American
Concrete Institute, Detroit, Michigan, pp.618-
624.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Mainstone, R. J., 1971, “On the Stiffness and
Strength of Infilled Frames”, Current Paper CP
2/27, Building Research Station, Garston,
United Kingdom, reprinted from Proceedings of
Institution of Civil Engineers, 1971 Supplement
(iv), Paper 7360 S, pp. 57-90.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Mainstone, R. J., 1974, “Supplementary Note
on the Stiffness and Strength of Infilled
Frames”, Current Paper CP 13/74, Building
Research Station, Garston, United Kingdom.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Saneinejad A. and Hobbs B.,1995, “Inelastic
design of infilled frames.”, Journal of the
Structural. Engineering, 121(4), 634-650.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
فتحی م، "بررسی رفتار دینامیکی غیرخطی قاب های با ]
اتصال خورجینی تحت نیروهای زلزله "، پایان نامه
کارشناسی ارشد به راهنمایی دکتر آقاکوچک، دانشگاه-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
کرمی، "مطالعات انجام شده در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن"، تهران، 1-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
طاحونی و فرجودی، "گزارش مطالعات صلبیت ]
اتصال خورجینی"، بنیاد مسکن انقلاب اسلامی،-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
فروغی، زاهدی و برخورداری، "بررسی اتصالات ]
خورجینی گیردار و فرمول بندی حاکم بر آن ها "،
چهارمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Mosalam., M., White., N., Gergely., P., 1997,
“Static Response of Infilled Frames Using
Quasi-Static Experimentation”, Journal of the
Structural Engineering, pp.1462-1469.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله ، استاندارد ]
2800 ، ، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن،
وزارت مسکن و شهر سازی، ویرایش سوم-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
سعادت نیا، "بررسی اثر مولفه قائم زلزله بر رفتار ]
ساختمان های فولادی با اتصالات خورجینی "،
پایان نامه کارشناسی ارشد به راهنمایی دکتر شکیب،
.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
ضوابط طراحی ساختمان های با اتصال خورجینی ]
(نشریه 324 )، ، انتشارات سازمان مدیریت برنامه
.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Mehrabi A. B. and Shing P. B., Schuller M. P.,
and Noland J. L. (1996), "Experimental
evaluation of masonry-infilled RC frames." J. of
Struct. Eng., 122(3), 228-237.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
مقدم، ح؛ "طرح لرزهای ساختمان های آجری"؛. انتشارات دانشگاه صنعتی شریف، 1-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Federal Emergency Management Agency,
Evaluation Of Earthquake Damaged Concrete
And Masonry Wall Buildings,Fema 306.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3
Federal Emergency Management Agency,
Prestandard And Commentary For The Seismic
Rehabilitation Of Buildings, Fema 356.-صادق گریوانی1، علی‌اکبر آقاکوچک2*، مسعود سلطانی محمدی3