Modeling of timber floors strengthened with seismic improvement techniques

• Autorzy: Valluzzi M.R. , Garbin E. , Modena C. , Bozza W. , Francescato D.

Identyfikatory

DOI

10.17425/WK46TIMBER

Warianty tytułu

PL

Modelowanie stropów drewnianych wzmocnionych metodami zwiększającymi wytrzymałość sejsmiczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Timber floors in existing buildings often require the adoption of stiffening techniques to improve their behaviour under horizontal actions. Modelling of such structural elements taking into account the influence of type, number and deformation capacity of the connections between beams and boards is quite complex and still under development. Starting from laboratory experimental results carried out on assemblages (sliding tests on timber-toboard connections) the paper focuses on the calibration of inelastic FE models aimed at reproducing the mechanical behaviour of floor specimens subjected to in-plane monotonic tests. Single and double boards connected with the bearing beams of the floor with nails and/or screws were examined on subassemblies. As regards floors, the effect of wood, punched steel strips or composite (CFRP or SRP) diagonals as stiffening techniques were studied. A simple parametric study including the variation of stiffness of a theoretical diagonal was performed. Results constitute a preliminary set of data that may be used for design of possible improvement techniques to be applied on existing timber floors.

PL

Stropy drewniane w istniejących budynkach często wymagają zastosowania rozwiązań usztywniających, aby poprawić ich pracę w warunkach naprężeń poziomych. Opracowywanie modeli takich elementów konstrukcyjnych, z uwzględnieniem oddziaływania rodzaju, liczby i odkształcalności połączeń pomiędzy belkami a deskami, stanowi złożone zadanie i jest rozwijającym się obszarem badawczym. Prezentując wyniki testów laboratoryjnych, przeprowadzonych na przygotowanych modelach fragmentów stropów drewnianych (testy ślizgowe dla połączeń belka-deska), artykuł koncentruje się na kalibracji nieelastycznych modeli elementów skończonych, mających na celu odtworzenie pracy mechanicznej stropów poddanych monotonicznym próbom obciążenia w płaszczyźnie. Badane próbki były zbudowane z belek nośnych, do których deski były przymocowane po jednej lub po obydwu stronach za pomocą gwoździ i/lub wkrętów. Badano wpływ zastosowania na stropach przekątnych elementów usztywniających wykonanych z drewna, perforowanych pasów stalowych lub materiałów kompozytowych (CFRP lub SRP). Przeprowadzono proste badanie dotyczące parametrów z uwzględnieniem zmiennej sztywności teoretycznych przekątnych. Jego wyniki stanowią zbiór wstępnych danych, które mogą zostać wykorzystane w projektowaniu ewentualnych rozwiązań wzmacniających do zastosowania na istniejących stropach drewnianych.

Słowa kluczowe

EN

timber floor; in-plane behaviour; FEM; connection; diagonals; seismic improvement

PL

strop drewniany; MES; połączenie; przekątna; podniesienie wytrzymałości sejsmicznej

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Konserwatorów Zabytków
• Czasopismo: Wiadomości Konserwatorskie
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 46
• Strony: 69--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Valluzzi M.R.

• DBC – University of Padova, Italy

autor

Garbin E.

• DICEA – University of Padova, Italy

autor

Modena C.

• DICEA – University of Padova, Italy

autor

Bozza W.

• Bozza srl

autor

Francescato D.

Bibliografia

• [1] Modena C., Valluzzi M.R., da Porto F., Casarin F. Structural aspects of the conservation of historic masonry constructions in seismic are- as: remedial measures and emergency actions. International Journal of Architectural Heritage 2011;5(4–5):539–558.
• [2] Branco J.M., Tomasi R. Analysis and strengthening of timber floors and roofs. In: Costa A., Miranda Guedes J., Varum H. (ed) Structural rehabilitation of old buildings, series on Building pathology and rehabilitation. Vol. 2, Springer, Berlin, 2014, p. 235-258.
• [3] Tomaževič M. Earth quake resistant design of masonry buildings. Imperial College Press, London, 1999.
• [4] Peralta D.F., Bracci M.J., Hueste M.D.B. Seismic behaviour of wood diagrams in pre 1950s unrein- forced masonry buildings. Journal of Structural Engineering – ASCE 2004;130(12):2040-2050.
• [5] Brignola A., Pampanin S., Podestà S. Evaluation and control of the in-plane stiffness of timber floors for the performance-based retrofit of URM buildings. Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering 2009;42(3):204-221.
• [6] Wilson A.W., Quenneville P.J.H., Ingham J.M. In-plane orthotropic behavior of timber floor diaphragms in unreinforced masonry buildings. Journal of Structural Engineering – ASCE 2014 140(1):04013038.
• [7] Binda L., Cardani G., Saisi A., Valluzzi M.R. Vulnerability analysis of the historical buildings in seismic area by a multilevel approach. Asian Journal of Civil Engineering 2006;7(4):343-357.
• [8] Valluzzi M.R., Munari M., Modena C., Binda L., Cardani G., Saisi A. Multilevel approach to the vulnerability analysis of historic buildings in seismic areas – Part 2: Analytical interpretation of mechanisms for the vulnerability analysis and the structural improvement. International Journal for Restoration of Buildings and Monuments 2007;13(6):427-441.
• [9] Tomaževič M. The influence of rigidity of floors on the seismic behaviour of old stone-masonry buildings. European Earthquake Engineering 1991;5(3):28-41.
• [10] Giuriani E. L’organizzazione degli impalcati per gli edifici storici. L’Edilizia, Speciale Legno Strutturale 2004;134:30-43.
• [11] Corradi M., Speranzini E., Borri A., Vignoli A. In-plane shear reinforcement of wood beam
• floors with FRP. Composites Part B: Engineering 2006;37(4-5):310-319.
• [12] Gattesco N., Marcorini L. In-plane stiffening techniques with nail plates or CFRP strips for timber floors in historical masonry buil- dings. Construction and Building Materials 2014;58(15):64-76.
• [13] Tomasi R., Baldessari C., Piazza M. The refurbish- ment of existing timber floors: characterization of the In-Plane behavior. In: Proc. Prohitech Conference, Rome, Italy, 22–24 June 2009, p. 255-260.
• [14] Valluzzi M.R., Garbin E., Dalla Benetta M., Mo- dena C. Experimental characterization of timber floors strengthened by in-plane improvement techniques. Advanced Materials Research 2013; 778:682-689.
• [15] Sorrentino L., Monti G., Kunnath S., Scalora G. Un modello meccanico semplificato accoppiato nel piano-fuori del piano per valutare il ruolo di solai, immorsature, qualità muraria e muri di controvento. In: XII Convegno “L’Ingegneria Sismica in Italia” ANIDIS 2007, Pisa, Italy, 10–14 June 2007 (CDRom).
• [16] Moreira S., Ramos L.F., Oliveira D.V., Loure- nço P.B. Experimental behavior of masonry wall--to-timber elements connections strengthened with injection anchors. Engineering Structures 2014;81(15):98-109.
• [17] Moon S.K., Lee D.G. Effect of in-plane floor flexibility on the seismic behaviour of building struc- tures. Engineering Structures 1994;16(2):129-144.
• [18] Kim S., White D.W. Nonlinear analysis of a one-story low-rise masonry buildings with flexible diaphragms subjected to seismic excitation. Engi- neering Structures 2004;26(14):2053-2067.
• [19] Valluzzi M.R., Garbin E., Modena C. Flexural strengthening of timber beams by traditional and innovative materials. Journal of Building Appraisal 2007;3(2):125-143.
• [20] Giordano G. Tecnica delle costruzioni in legno. Hoeply, Milano, 1999.
• [21] UNI 9091–1 Wood. Determination of moisture content. Electrical method. UNI, Milano, 1987.
• [22] UNI EN 26891. Timber structures. Joints made with mechanical fasteners. General principles for the determination of strength and deformation characteristics. UNI, Milano, 1991.
• [23] Eurocode 5. EN 1995–1-1:2004. Design of timber structures – Part 1–1: General – Common rules and rules for buildings. CEN European Commit- tee for Standardization, 2004.
• [24] Valluzzi M.R., Garbin E., Dalla Benetta M., Mo- dena C. Experimental assessment and modelling of in-plane behaviour of timber floors. In: Proc. Intern. Conf. 6th Structural Analysis of Historical Constructions SAHC, Bath, UK, 2–4 July 2008, Vol. 2: 755-762.
• [25] UNI EN 12512. Timber structures. Test methods. Cyclic testing of joints made with mechanical fasteners. UNI, Milano, 2006.