In situ seismic testing of a reinforced autoclaved aerated concrete building

Abstract

Autoclaved aerated concrete (AAC) reinforced panels are used to construct easily erected, energy efficient, low‐rise prefabricated buildings. This study aims to contribute to the understanding of the seismic response of reinforced‐AAC‐wall‐panel buildings. For this purpose, a full‐scale two‐story building constructed on a building site by using reinforced AAC panels was tested under two‐way cyclic displacement excursions up to near collapse. The test results showed that the test building had a lateral load capacity of 1.6 times its weight with a global displacement ductility of about 3.5. The first story of the building sustained significant damage due to the rocking of the building followed by panel crushing. The slab–wall connections did not sustain any damage during the test. Afterward, numerical models of AAC panels were calibrated by using component test results from the literature. Nonlinear static analysis was conducted on the test building by using the proposed modeling approach. A reasonably good agreement was observed between the test results and numerical model estimations both for the envelope and the cyclic response. Finally, incremental dynamic analyses were conducted on the test building in order to observe the response of the building under severe earthquake motions. The dynamic analyses results showed that AAC buildings are expected to behave in their pre‐yielding regions under design earthquakes. Furthermore, the reserved ductility and available over strength can enable AAC buildings survive the maximum considered earthquakes without collapse.Bewehrte Porenbetonplatten werden für den Bau von leicht zu errichtenden, energieeffizienten Gebäuden verwendet. Diese Studie soll zum Verständnis des seismischen Verhaltens von Gebäuden mit Wandbauplatten aus bewehrtem Porenbeton beitragen. Zu diesem Zweck wurde ein zweigeschossiges Gebäude im Originalmaßstab, das auf einer Baustelle unter Verwendung bewehrter Porenbetonplatten errichtet wurde, unter zyklischer Verformung in zwei Richtungen bis kurz vor Eintritt des Tragwerksversagens geprüft . Die Testergebnisse zeigten, dass das Versuchsgebäude eine Quertragfähigkeit vom 1,6‐Fachen seines Gewichtes bei einer globalen Verformungsduktilität von etwa 3,5 aufweist. Das Erdgeschoss erlitt erhebliche Schäden durch die Schaukelbewegung des Gebäudes. Erste Schäden an den Platten wurden erkennbar. Die Decken‐Wand‐Anschlüsse wurden während des Versuchs nicht beschädigt. Anschließend wurden mithilfe von Prüfergebnissen an Einzelkomponenten aus der Literatur numerische Modelle von Porenbetonplatten kalibriert. Die nichtlineare statische Berechnung wurde am Versuchsgebäude unter Verwendung des vorgeschlagenen Modellierungsansatzes durchgeführt. Zwischen den Versuchsergebnissen und den Schätzwerten des numerischen Modells wurde sowohl für die Hüllkurve als auch das zyklische Verhalten eine gute Übereinstimmung beobachtet. Schließlich wurden am Versuchsgebäude inkrementelle dynamische Analysen durchgeführt, um das Verhalten des Gebäudes bei starken Erdbebenbewegungen zu untersuchen. Die Ergebnisse der dynamischen Analysen zeigten, dass davon auszugehen ist, dass das Verhalten von Gebäuden aus Porenbeton bei Bemessungserdbeben im elastischen Bereich bleibt. Darüber hinaus können die Duktilitätsreserve und die verfügbare Überfestigkeit Porenbetongebäude in die Lage versetzen, die betrachteten maximalen Erdbeben ohne Einsturz zu überstehen.