Theoretical analysis of static behavior of masonry pillars with geometric imperfections

• Autorzy: Wójcik Dawid , Raszczuk Krzysztof , Jasieńko Jerzy , Kadłuczka Andrzej

Identyfikatory

DOI

0.48234/WK68SMASONRY

Warianty tytułu

PL

Analiza teoretyczna pracy statycznej filarów murowych z imperfekcjami geometrycznymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses issues related to the static behavior of masonry pillars with geometric imperfections on the basis of numerical analyses, which were carried out. The main types of deformation and damage of historical masonry structures are described along with the impact of such deformations on the load-bearing capacity of a structure, as well as on the failure mode of the main load-bearing members. The authors underline the necessity of including geometric imperfections in the analysis of historical masonry pillars, with a special emphasis on flexural, torsional and flexure-torsional imperfections. The homogenized and isotropic continuum model was used for numerical testing. Physical nonlinearity of masonry members was obtained using the smeared cracking model. Cracking modes linked to particular types of geometric nonlinearity were also described as they could prove useful in selecting appropriate methods for strengthening historical masonry pillars with geometric imperfections.

PL

W artykule, na podstawie przeprowadzonych analiz numerycznych, omówiono zagadnienia związane z pracą statyczną filarów murowych z imperfekcjami geometrycznymi. Opisano uszkodzenia filarów oraz podstawowe typy deformacji, które występują w historycznych konstrukcjach murowych, a następnie zwrócono uwagę na znaczący wpływ tych odkształceń na nośność i mechanizm zniszczenia głównych elementów nośnych. Podkreślono konieczność uwzględniania imperfekcji geometrycznych w analizie historycznych filarów murowych, zwłaszcza deformacji giętnych, skrętnych oraz giętno-skrętnych. Do przeprowadzonych doświadczeń numerycznych wykorzystano zhomogenizowany i izotropowy model ośrodka ciągłego, a nieliniowość fizyczną muru uzyskano przy użyciu modelu rys rozmytych. Przedstawiono także obrazy zarysowań towarzyszące poszczególnym typom nieliniowości geometrycznych, które mogą być przydatne przy doborze metody wzmacniania historycznych filarów murowych z imperfekcjami geometrycznymi.

Słowa kluczowe

EN

masonry pillars; geometric imperfections; numerical analysis; static behaviour; historical; structures

PL

filary murowe; imperfekcje geometryczne; analiza numeryczna; praca statyczna; konstrukcje historyczne

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Konserwatorów Zabytków
• Czasopismo: Wiadomości Konserwatorskie
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 68S
• Strony: 72--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il.

Twórcy

autor

Wójcik Dawid

• Faculty of Civil Engineering, Wrocław University of Science and Technology

• https://orcid.org/0000-0003-2453-8553

autor

Raszczuk Krzysztof

• Faculty of Civil Engineering, Wrocław University of Science and Technology

• https://orcid.org/0000-0002-0121-0670

autor

Jasieńko Jerzy

• Faculty of Civil Engineering, Wrocław University of Science and Technology

• https://orcid.org/0000-0002-8574-6121

autor

Kadłuczka Andrzej

• Faculty of Architecture, Cracow University of Technology

• https://orcid.org/0000-0001-7009-5330

Bibliografia

• Secondary sources / Opracowania
• 1. Bednarz Łukasz, „Praca statyczna zabytkowych, zakrzywionych konstrukcji ceglanych, poddanych zabiegom naprawy i wzmacniania”, doctoral thesis prepared at the Wrocław University of Science and Technology, 2008.
• 2. Binda Luigia, Cantini Lorenzo, Condoleo Paola, Saisi Antonella, Non destructive testing techniques applied to masonry and timber structures of the Crocifisso Church in Noto, [w:] Retrofitting of Heritage Structures: Design and Evaluation of Strengthening Techniques, ed. S. Syngellakis, Ashurst 2013.
• 3. Broseghini Marica, Zanetti Pietro, Jefferson Anthony, Gei Massimiliano, Progressive instability in circular masonry columns, “Engineering Structures” 2018, No. 157.
• 4. Chunyi Xu, Ming Liu, Haiying Zhou, Experiment and numerical simulation on axial compressive performance of autoclaved fly ash solid brick masonry columns, “Transactions of Tianjin University” 2011, vol. 17, No. 6.
• 5. Crespi Pietro, Franchi Alberto, Giordano Nicola, Scamardo Manuela, Ronca Paola, Structural analysis of stone masonry columns of the Basilica S. Maria di Collemaggio, “Engineering Structures” 2016, No. 129.
• 6. Fossetti Marinella, Giacchino Carmelo, Minafo Giovanni, Stability analysis of clay brick masonry columns: numerical aspects and modelling strategies, “Materials and Structures” 2015, No. 48.
• 7. Giordano Aldo, Mele Elena, De Luca Andrea, Modelling of historical masonry structures: comparison of different approaches through a case study, “Engineering Structures” 2002, No. 24.
• 8. Gurel Arif M., Kisa Murat, Cili Feridun, Lateral stiffness of unreinforced masonry circular column under cracked condidionts, “Turkish Journal Engineering and Environmental Sciences” 2006, No. 30.
• 9. Gurel Arif M., Pekgokgoz Kadir R., Cili Feridun, Strength capacity of unreinforced masonry cylindrical columns under seismic transverse forces, “Bulletin Earthquake Engineering” 2012, No. 10.
• 10. Jasieńko Jerzy, Łodygowski Tomasz, Rapp Piotr, Naprawa, konserwacja i wzmacnianie wybranych, zabytkowych konstrukcji ceglanych, Wrocław 2006.
• 11. Jasieńko Jerzy, Raszczuk Krzysztof, Wójcik Dawid, Misztal Witold, Application of cords in the structural conservation of historic buildings, “Wiadomości Konserwatorskie – Journal of Heritage Conservation” 2018, No. 53.
• 12. Jasieńko Jerzy, Stawiski Bohdan, Analysis of cracking plane geometry in old sandstone columns, “Materials and Structures” 2001, No. 34.
• 13. La Mendola Lidia, Influence of nonlinear constitutive law on masonry pierstability, “Journal of Structural Engineering” 1997, No. 123, issue 1.
• 14. La Mendola Lidia, Papia Maurizio, Stability of masonry piers under their own weight and eccentric load, “Journal of Structural Engineering” 1993, vol. 119, No. 6.
• 15. La Mendola Lidia, Papia Maurizio, Zingone Gaetano, Stability of masonry walls subjected to seismic transverse forces, “Journal of Structural Engineering” 1995, vol. 121, No. 11.
• 16. Libecajtova Aneta, Numerical Analysis of Compressed Masonry Columns, “Periodica Polytechnica Civil Engineering” 2020, No. 64, issue 3.
• 17. Lourenço Paulo B., Milani Gabriele, Tralli Antonio, Zucchini Alberto, Analysis of masonry structures: review of and recent trends in homogenization techniques, “Canadian Journal of Civil Engineering” 2007, vol. 34, No. 11.
• 18. Mura Igino, Stability of nonlinear masonry members under combined load, “Computer and Structures” 2008, No. 86.
• 19. Ombres Luciano, Verre Salvatore, Masonry columns strengthened with Steel Fabric Reinforced Cementitious
• 20. Matrix (S-FRCM) jackets: Experimental and numerical analysis, “Measurement” 2018, No. 127.
• 21. Psycharis Ioannis N., Papastamatiou Dimitri Y., Alexandris Argyris P., Parametric investigation of the stability of classical columns under harmonic and earthquake excitations, “Earthquake Engineering Structural Dynamics” 2000, No. 29.
• 22. Rapp Piotr, Sielicki Piotr, Analiza nośności odkształconego filara ceglanego w kościele gotyckim, [in:] Problemy remontowe w budownictwie ogólnym i obiektach zabytkowych, ed. J. Jasieńko, Wrocław 2006.
• 23. Rots Jan G., “Computational modelling of concret fracture”, doctoral thesis prepared at the Delft University of Technology, 1988.
• 24. Saisi Antonella, Binda Luigia, Cantini Lorenzo, Tedeschi Cristina, Experimental study on the damaged pillars of the Noto Cathedral, [in:] Learning from Failure. Long-term Behaviour of Heavy Masonry Structures, ed. L. Binda, Ashurst 2007.
• Legal acts / Akty prawne
• 25. European Committee for Standardisation: EN 1996-1-1: Eurocode 6: Design of masonry structures – Part 1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry structures, 2004.