Analysis of masonry in complex state of stress - determination of scalar damage parameter

• Autorzy: Kubica J.

Warianty tytułu

PL

Analiza murów w złożonym stanie naprężenia - określenie parametru zniszczenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The determination of the state of deformation of masonry structures is usually based on FEM and should taking into consideration the real material parameters. Of course these parameters are changing with relation of the state of stress and corresponded state of strain. Masonry is a typically elastic-plastic material with brittle failure mode. Therefore there is necessary to describe the change of the stress and strain states due damage appearance. From design point of view the describing of the degradation process of the elastic stiffness is very important. In proposed paper, according to the test data, the kinetics of damage evolution for masonry walls subjected to vertical shearing (with and without precompression) has been elaborated. Based on them the proposed method of determination of the scalar parameter value and shear modulus reduction is presented.

PL

Zagadnienie analizy ścian murowych w złożonym stanie naprężenia konieczne jest w przypadku budynków poddanych obciążeniu wiatrem lub sytuowanych na terenach górniczych, gdzie dominują nieregularne przemieszczenia pionowe podłoża. Nowa Polska norma projektowania konstrukcji murowych PN-B-03002:1999 w przypadku niezbrojonych konstrukcji murowych podaje sposób sprawdzania stanu granicznego użytkowalności ścian nośnych poddanych poziomemu ścinaniu lub wpływom nieregularnych pionowych przemieszczeń. Sposób ten opiera się na analizie stanu odkształcenia obliczanej ściany, który charakteryzowany jest przez kąt odkształcenia postaciowego. Określenie stanu odkształcenia analizowanej ściany zazwyczaj dokonuje się na podstawie obliczeń z użyciem MES-u przy przyjęciu rzeczywistych parametrów materiałowych. Oczywistym jest, że parametry te zależą od stanu naprężenia i związanego z nim stanu odkształcenia. Mur jest materiałem o typowej charakterystyce sprężysto-plastycznej ze zniszczeniem typu kruchego. Z punktu widzenia praktyki projektowej ważny jest opis procesu degradacji muru. Przyjmując własności muru jako materiału o charakterystyce liniowo-sprężystej obliczone w wyniku analiz numerycznych parametry stanu deformacji (np. wartości kąta odkształcenia postaciowego) są zaniżone w stosunku do występujących w rzeczywistej, obciążonej w swej płaszczyźnie, konstrukcji. Sytuacja taka w praktyce projektowej jest nie do zaakceptowania. Dlatego koniecznym jest określenie charakteru zmian stanu naprężenie i odkształcenia w miarę postępowania procesu niszczenia się muru i związanej z tym degradacji sztywności ścinania muru, np. poprzez wprowadzenie w macierzy sztywności parametru zniszczenia. W proponowanej pracy przedstawiono sposób wyznaczania takiego parametru zniszczenia. Na podstawie wyników badań murowych ścian poddanych pionowemu ścinaniu (bez oraz ze wstępnym sprężeniem) określono kinetykę procesu narastania w murze uszkodzeń, podano sposób wyznaczania parametru zniszczenia oraz przedstawiono sposób redukcji modułu odkształcenia postaciowego.

Słowa kluczowe

EN

masonry structures; damage plasticity; quasi-brittle material; scalar damage parameter; stiffness; shear modulus

PL

stan naprężenia; parametr zniszczenia; konstrukcja murowa; sztywność; ścinanie; odkształcenie

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, nr 2
• Strony: 339--350
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Kubica J.

• Department of Building Constructions, Silesian University of Technology, Gliwice,

Bibliografia

• 1. S. ALI, A. W. PAGE, Cracking analysis of solid concrete masonry subjected to concentrated loads, ACI Structural Journal, 86, 4, 367-375, 1989.
• 2. R. CERIONI, G. DONIDA, A Finite Element Model for the nonlinear analysis of reinforced and prestressed masonry walls, Computers & Structures, 53, 6, 1291-1306, 1994.
• 3. W. F. CHEN, Plasticity in reinforced concrete, McGraw-Hill Book Comp., New York 1982.
• 4. J. KUBICA, Unreiforced masonry walls subjected to non-dilatational strains produced by irregular vertical ground displacements [in Polish], Politechnika Śląska Publishing, Gliwice 2003.
• 5. J. KUBIK, Energetyczne miary stanu deformacji powierzchni górotworu, Ochrona Terenów Górniczych, 55, 57-59, 1981.
• 6. J. PAMIN , Gradient-enhanced continuum models: formulation, discretization and applications, Politechnika Krakowska Publishing, Kraków 2004.
• 7. Z. PERKOWSKI, Ewolucja uszkodzeń w liniowych ośrodkach izotropowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Budownictwo, Z.93 2001, 363-370.
• 8. W. SEIM, K. SCHWEIZERHOF, Nichtlineare FE-Analyse eben beanspruchter Mauerwerkscheiben mit einfachen Werkstoffgesetzen, Beton- und Stahlbetonbau, 92, 8, 201-207, 1997.
• 9. J. SZARLIŃSKI, A. WINNICKI, K. PODLEŚ, Konstrukcje z betonu w płaskich stanach, Politechnika Krakowska, Kraków 2002.
• 10. V. VRATSANOU, An analytical F. E. model for the simulation of the behaviour of brick masonry panels under monotonic and cyclic actions, Proceedings of the 6th International Brick Conference, 2, 940-947, Rome 1982.
• 11. ENV 1996-1-1:2005 Eurocode 6: Design of Masonry Structures. Part 1.1: General rules for buildings. Rules for reinforced and unreinforced masonry.
• 12. PN-B-03002:1999 (with Azl/2000 and Az2/2002). Unreinforced masonry structures. Analysis and structural design.