Numerical analysis of strengthened masonry structures due to subsoil deformation

• Autorzy: Szojda, L.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the numerical analysis of a masonry building subject to the influence of ground deformation. Numerical analysis was carried out by elastic-plastic material model. The shape of the boundary surface was adopted from three parameter Willam-Warnke criterion. The calibration of the boundary surface shape has been carried out in the course of laboratory tests of masonry samples subjected to compression and shear loading. The numerical analyses were carried out by the heterogeneous as well as the homogeneous materials model. The results of the buildings numerical analysis were compared with a real building and gave satisfactory compatibility. Use of structure strengthening resulted in reduction of the elements effort level. However, it was not fully possible to avoid damage due to only partial structure strengthening. Some quantitative differences in the results between analytical model and the real structure, which was caused by difficulties in defining the parameters of an existing material of masonry have also be noted.

PL

Artykuł przedstawia analizę numeryczną murowanego budynku mieszkalnego poddanego wpływom deformacji terenu. W analizie numerycznej wykorzystano sprężysto-plastyczny model materiałowy. Kształt powierzchni granicznej została zaadaptowana z trójparametrowego kryterium Willam-Warnke. Kalibracja kształtu powierzchni granicznej została przeprowadzona na podstawie testów laboratoryjnych próbek murowych poddanych obciążeniom ściskającym i ścinającym. Obliczenia prowadzone były dla heterogenicznego, jak i homogenicznego modelu materiałowego. Wyniki analizy numerycznej obiektu zostały porównane z budynkiem rzeczywistym i dały satysfakcjonującą zgodność. Użycie elementów wzmacniających spowodowało obniżenie poziomu wytężenia elementów. Nie udało się jednak całkowicie uniknąć uszkodzeń budynku ze względu na częściowe wzmocnienia. Zostały również zauważone ilościowe różnice naprężeń pomiędzy rezultatami analizy numerycznej, a rzeczywistą konstrukcją, co było spowodowane trudnościami w zdefiniowaniu parametrów materiałowych istniejącego muru budynku.

Słowa kluczowe

PL

powierzchnia brzegowa; model materiału sprężysto-plastyczny; analiza MES; deformacja terenu; konstrukcja murowa

EN

boundary surface; elastic-plastic material model; FEM analysis; ground deformation; masonry structure

• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 5, no. 4
• Strony: 69--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Szojda, L.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Willam K. J., Wamke E. P.: Constitutive Models for the Triaxial Behaviour of Concrete. IABSE Seminar on Concrete Structures Subjected to Triaxial Stresses, Bergamo, IABSE Proc. Vol.19, 1974; p.l-3()
• [2] Majewski S.; Mechanics of Structural Concrete In Terms of Elasto-plasticity. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003, p.l86 (in Polish)
• [3] Chen C T., Chen W F.; Constitutive relation for con­crete, Journal of Engineering Mechanics Division ASCE, Vol.101, 1975; p.465-481
• [4] Chen W F.; Plasticity for Reinforced Concrete, McGraw-Hill Book Company, New York, 1982
• [5] Baźant Z. P., Chern J. C.; Log Double Power Low for Concrete Creep, ACI Journal, no.82, 1985; p.665-675
• [6] Godycki-Cwirko T.: Concrete Mechanics. Arkady Warszawa, 1982 (in Polish)
• [7] Szojda L.\ Numerical analysis of influence of non-continuous ground displacement on masonry struc­tures. Monograph. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2009, p.l94 (in Polish)
• [8] Szojda L.; Boundary surface of material model for brick and mortar as a result of multiaxial tests. 6th AMCM, 9-11 June 2008, Łódź Poland, p.365-366 and CD
• [9] Kubica J, Majewski S., Starosolski W., Szojda L., Drobiec Ł., Jasiński R., Piekarczyk A.; Load capacity and deformability analysis of brick-wall structure loaded by shearing perpendicular to bet-join caused by mining subsidence vertical deformation, Final Report of Research Project of State Committee for Scientific Research number nr 7 T07E 026 15, Gliwice 2001;p.l33(inPolish)
• [10] Kubica J.; Unreinforced masonry walls subjected to non-dilatational strains produced by irregular vertical ground displacements (in Polish). Zeszyty Naukowe -Budownictwo, Politechnika Śląska, z.96, Gliwice 2003;p.l96
• [11] Krzywoń R., Szojda L., Wandzik G; Numerical analy­sis of building subjected to the ground subsidence. 6th AMCM, 9-11 June 2008, Łódź Poland, p.331-332 and CD
• [12] Gambarotta L., Logomarsino S.; Damages models for the seismic response of brick masonry shear walls. Part II; the continuum model and its application. Earth. Eng. and Struct. Dynamics, Vol.26, 1997; p.441-462
• [13] Szojda L.; Elastic-plastic material model for brick-wall subjected to shear loading - numerical analysis versus laboratory tests. International Symposium on Plasticity and its Current Application "PLASTICI-TY'10", 3-8 January 2010, St. Kitts and Nevis, p.295-297 and CD
• [14] Szojda L.; Numerical Analysis of Masonry Structures. 8th International Masonry Conference, 4-7 July 2010, Dresden, Germany, p.1009-1016