Adaptation of the total stiffness method to the load distribution of stiffening masonry walls according to Eurocode 6

• Autorzy: Jasiński Radosław , Grzyb Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2022.140167

Warianty tytułu

PL

Adaptacja metody całkowitej sztywności do rozdziału obciążeń na murowe ściany usztywniające według Eurokodu 6

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The internal forces in stiffening walls are usually determining by numerical methods. Extreme values of forces and displacements can be achieved without significant problems. The numerical model is always labour-intensive; therefore, it is not used for single-family or multi-family buildings with a simple wall layout. To calculate efficiently internal forces in such walls uses an analytical model. Eurocode 6 (prEN 1996-1-1:2019) does not provide specific guidelines for determining geometrical characteristics and procedures for calculating the values of internal forces in the stiffening walls. The use of numerical methods and other reliable methods was allowed. The paper presents the adaptation of the total stiffness method to determine internal forces in a building with a simple wall system. The method was based on dividing the masonry wall with openings into pillars, lintels, bottom sprandels and flanged walls. The analytical results were compared with linear-elastic FEM calculations. It has been demonstrated that flexural stiffness, shear stiffness and localization of rotation centre (RC) had a crucial impact on masonry structure.

PL

Zasadniczym celem pracy była adaptacja metody całkowitej sztywności ścian do rozdziału obciążeń na ściany usztywniające w budynku o prostym układzie ścianowym według ogólnych zaleceń Eurokodu 6. Na wstępie przedstawiono normowe zalecenia dotyczące ścian usztywniających podane w Eurokodzie 6. Następnie zaproponowano uszczegółowienie procedury obliczeniowej. Przyjętą procedurę porównano z wynikami obliczen MES modelu budynku o prostym układzie ścianowym. Wiekszość zaleceń normowych nie podaje szczegółowych wytycznych i procedur rozdziału sił oraz wyznaczania sił wewnętrznych w murowanych ścianach usztywniających. Przepisy ograniczają się do ogólnych zaleceń dotyczących identyfikacji ścian usztywniających, ewentualnej współpracy z innymi elementami budynku oraz do opisu warunków konstrukcyjnych. Dotyczy to również projektu Eurokodu, 6 w którym jednak do stosowania dopuszczono wiarygodne metody analityczne lub metody numeryczne bazujące na MES. W pracy dokonano adaptacji przepisów kanadyjskich (National Building Code of Canada (NBCC) 2005) do opracowania metody obliczania całkowitej sztywności ściany. Uwzględniając zapisy Eurokodu 6 (w aspekcie współpracy z innymi ścianami) wyznaczono zależności pozwalające na wyznaczenie przemieszczeń ściany z otworami, dzięki podziałowi na elementy składowe. Przemieszczenia składowych elementów ściany wyznaczono w zależności od geometrii i warunków brzegowych ściany. Przy obliczeniach całkowitej sztywności ściany uwzględniono odkształcenia giętne oraz postaciowe.

Słowa kluczowe

EN

masonry structure; stiffening wall; load distribution; rotation centre; Eurocode 6; total stiffness method

PL

konstrukcja murowa; ściana usztywniająca; rozdział obciążeń; środek skręcania; Eurokod 6; metoda całkowitej sztywności

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 68, nr 1
• Strony: 255--274
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Jasiński Radosław

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4015-4971

autor

Grzyb Krzysztof

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9039-5015

Bibliografia

• [1] EN-1996-1-1:2019 Eurocode 6. Design of masonry structures. Part 1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry structures.
• [2] A.W. Hendry, B.P. Sinha, S.R. Davies, Design of Masonry Structures. Third ed. London: E&FN SPON, 2004.
• [3] PN-B-03002:1954 Konstrukcje murowe z cegły. Obliczenia statyczne i projektowanie.
• [4] PN-B-03002:1967 Konstrukcje murowe z cegły. Obliczenia statyczne i projektowanie.
• [5] PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe. Projektowanie i obliczanie.
• [6] B. Lewicki, J. Bielawski, J. Sieczkowski, Budynki murowane. Zasady Projektowania z przykładami obliczeń. Warszawa: Centralny Ośrodek Badawczo-Projektowy Budownictwa Ogólnego. 1993.
• [7] DIN 1053-1 Mauerwerk. Teil 1: Rezeptmauerwerk. Berechnung und Ausfurung/Ausgabe. 1990.
• [8] International Recommendations for Masonry Structures. CIB W23. CIB Report, Publication 58/1980.
• [9] A. Cholewicki, Obliczanie ścian usztywniających. Warszawa: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Budownictwa Ogólnego, 1980.
• [10] PN-B-03002:1999/Az1+Az2: Konstrukcje murowe niezbrojone. Projektowanie i obliczanie.
• [11] ENV-1996-1-1:2002-Eurocode 6: Design of Masonry Structures. Part 1-1: Common Rules for Reinforced and Unreinforced Masonry Structures. CEN / TC 250, march 2003.
• [12] PN-EN 1996-1-1:2010/AC 2009 Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych - Czesc 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych.
• [13] BS 5628-1:1992 Use of Masonry - Part 1: Structural use of unreinforced masonry. BSI 1992.
• [14] I.S. 325 Part 1:1986 Code of practice for use of masonry. Part 1: Structural use of unreinforced masonry. National Standards Authority of Ireland. Dublin 1986.
• [15] DIN 1053-100:2007-09 Mauerwerk. Teil 100: Berechnung auf der Grundlage des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts. Deutsches Institut für Normung e.V.: Beuth Verlag Berlin 2007.
• [16] DIN 1053-1:1996-11 Mauerwerk. Teil 1: Berechnung und Ausführung. Deutsches Institut für Normung e.V.: Beuth Verlag Berlin 1996.
• [17] SIA 177/2:1992. Bemessung von Mauerwerkswänden. SIA, Zürich 1992.
• [18] SIA 266:2003 Masonry. Swiss Society of Civil Engineers and Architects. Zurich 2003.
• [19] NS 3475:1981 Prosjektering av murverk. Beregnig og dimensjonering.
• [20] SNiP II-22-81:2000. Kamiennyje i armokamiennyje konstrukcji (in Russian).
• [21] National Building Code of Canada (NBCC) 2005.
• [22] ACI-530-92/ASCE 5-92/TMS 420-92: Building Code Requirements for Masonry Structures. Masonry Standards joint Committee. ACI Detroit, ASCE New York, TMS Bulder, 1992.
• [23] Masonry Structural Design for Buildings. Departments of the Army, the Navy, and the Air Force. ARMY TM 5-809-3, NAVY NAVFAC DM-2.9, AIR FORCE AFM 88-3, Chap. 3, October 1992.
• [24] GB 50003-2001:2001 Code for Design of Masonry Structures. Beijng, 2002.
• [25] W. Jäger, “Unreinforced masonry - shear loadingin EN 1996 Design of masonry Structures. A dissemination of information for training workshop - Brussels, 2-3 April 2009 (CD-ROM).
• [26] K. Zilch, D.C. Schermer, S. Grabowski, W. Scheufler, “Boundary conditions of shear walls in multi-storey masonry structures under horizontal loadings in Proceedings of 7th International Brick/Block Masonry Conference, Sydney 2008 (CD-ROM).
• [27] K. Grikmamn, Flächentragwerke - Einführung in die Elastostatik der Scheiben, Platten, Schalen und Faltwerke. Vienna: Springer, 1958, DOI: 10.1007/978-3-7091-4386-5.
• [28] S. Timoshenko, J.N. Goodier, Theory of Elasticity. New York, Toronto, London: McGraw-Hill Book Company, Inc., 1951.
• [29] R. Jasiński, “Effects of Opening Shapes on Behaviour of Shear Walls Made of AAC Masonry Units IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 471, DOI: 10.1088/1757-899X/471/2/022011.
• [30] R. Jasiński, “Research and modeling of masonry shear walls”. PhD DsC Thesis. Silesian University of Technology, Gliwice, Poland 2017. ISBN 978-83-7880-477-2 (In Polish).
• [31] R. Jasiński, Ł. Drobiec, “Effects of Technology of Placing Different Types of Reinforcement in Bed Joints on Compressive and Shear Strength of AAC Masonry Walls IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 471, DOI: 10.1088/1757-899X/471/2/022010.
• [32] Masonry Structural Design for Buildings. Departments of the Army, the Navy, and the Air Force. ARMY TM 5-809-3, NAVY NAVFAC DM-2.9, AIR FORCE AFM 88-3, Chap. 3, October 1992.

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).