2D and 3D preliminary numerical analysis of a masonry arch - case study

• Autorzy: Jurczak Marlena Anna

Identyfikatory

DOI

10.17512/bozpe.2021.2.16

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Masonry arches are regularly used in construction. The main purpose of this work was to perform numerical calculations using the Finite Element Method to estimate the load capacity of the designed masonry arch and to identify optimal locations for sensors on a real structure to aid advanced structural analysis. The model was implemented in two computer programs - Autodesk Robot and DIANA, and the results were compared. The arch was analysed statically and dynamically in the elastic range. A preliminary 2D static analysis was performed in Autodesk Robot, while in DIANA both flat and spatial models were analysed using both static and dynamic analysis. Numerical estimation of the load capacity of the masonry structure gave the opportunity to show the basic failure mechanisms together with the character of the stress distribution as well as the eigenfrequencies and eigenmodes. Satisfactory results were obtained, after a review of the literature.

Słowa kluczowe

EN

masonry structures; masonry constructions; FEM; Finite Element Method; failure mechanisms

PL

konstrukcje murowane; konstrukcje murowe; MES; metoda elementów skończonych; mechanizmy zniszczenia

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 10 Nr 2
• Strony: 127--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jurczak Marlena Anna

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn

• https://orcid.org/0000-0003-2619-2699

Bibliografia

• 1.Bresse, J.A.C. (1848) Etudes thoriques sur la rsistance des arcs employs dans les ponts en fonte ou en bois. Annales des Ponts et Chausses, 25, 150-193.
• 2.Castigliano, C. (1879) Thorie de l’equilibre des systmes lastiques et ses applications. Torino. DIANA User’s Manual. Release 9.3. TNO DIANA bv, Delft, The Netherlands, 2008.
• 3.Giordano, E., Mendes, N., Masciotta, M.G., Clementi, F., Sadeghi, N.H., Silva, R.A. & Oliviera, D.V. (2020) Expeditious damage index for arched structures based on dynamic identification testing. In: Forde M.C. (Ed.) Construction and Building Materials, vol.265.
• 4.Heyman, J. (1982) The Masonry Arch. Chichester, Ellis Horwood Limited.
• 5.Hojdys, Ł. & Janowski, Z. (2011) Wzmacnianie sklepień murowych siatkami z włókien szklanych. Czasopismo Techniczne, 3-B/2011, 71-91.
• 6.Hojdys, Ł., Janowski, Z. & Krajewski, P. (2014) Wzmacnianie sklepień murowych materiałami kompozytowymi. Przegląd Budowlany, 2, 39-43.
• 7.Huerta, S. (2001) Mechanics of masonry vaults: The equilibrium approach. In: Lourenco P. & Roca P. (Ed.) Historical constructions, possibilities of numerical and experimental techniques, 47-70.
• 8.Jemioło, S. & Małyszko, L. (2013) MES i modelowanie konstytutywne w analizie zniszczenia konstrukcji murowych. Tom 1 - Podstawy teoretyczne. Olsztyn, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.
• 9.Małyszko, L., Kowalska, E. & Bilko, P. (2017) Splitting tensile behavior of autoclaved aerated concrete: Comparison of different specimens’ results. In: Forde M.C. (Ed.) Construction and Building Materials, Elsevier SCI, 1190-1198.
• 10.Małyszko, L. & Orłowicz, R. (2000) Konstrukcje murowe. Zarysowania i naprawy. Olsztyn, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.
• 11.Masciotta, M.G., Ramos, L.F., Lourenco, P.B. & Vasta, M. (2016) Spectral algorithm for non-destructive damage localization: Application to an ancient masonry arch model. In: Mottershead J.E. (Ed.), Mechanical Systems and Signal, Academic Press -Elsevier Science, 286-307.
• 12.Ramos, L.F. (2007) Damage Identification on Masonry Structures Based on Vibration Signatures. Doctoral thesis under the supervision of prof. Lourenco P.B., University of Minho, Engenharia Civil/Estruturas, Portugal.
• 13.Ramos, L.F., Roeck, G.D., Lourenco, P.B. & Costa, A.C. (2010) Damage identification on arched masonry structures using ambient and random impact vibrations. In: Dyke S.J., Kitipornchai S., Meschke G., Yang J. (Eds.) Engineering Structures, 32(1), 146-162.
• 14.Saavedra, E. (1860) Nota sobre la determinacin del problema del equilibrio de las bvedas. In: Suárez M.A.C. (Ed.) Revista de Obras Pblicas, 8, 101-104.
• 15.Sanches, I.B. (2007) Strengthening of arched masonry structures of composite materials. Doctoral thesis under the supervision of prof. Lourenco P.B., University of Minho, Department of Civil Engineering, Portugal.
• 16.User Manual (2009), Materials Autodesk Inc.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).