Ανάπτυξη και πειραματική βαθμονόμηση καταστατικού προσομοιώματος άοπλης τοιχοποιίας υπό σεισμική καταπόνηση

Abstract

The main scope of this research study is the development of constitutive model for the analysis of unreinforced masonry structures subjected to static in-plane and seismic loads, taking into account failure modes that occur in the in-plane direction, the calibration of the model and the examination of its applicability. The constitutive model is developed following the finite element method. In this study the uniaxial total strains smeared crack model is proposed and the stress- strain curves under tension, compression and shear are described for static and cyclic loads. Additional, a methodology is presented for the calibration of material parameters that required by the model, which is applied for two types of masonry structures: (a): with solid (clay or rubble) units with relatively high strength and low strength mortar and (b): with calcium silicate units, thin layer filled bed joints and unfilled head joints. The obtained results, demonstrate that the proposed model in conjunction with the explicit dynamic analysis provides reasonably accurate prediction of the hysteretic behavior under both static cyclic and seismic actions.

Αντικείμενο της Διδακτορικής Διατριβής είναι η ανάπτυξη καταστατικού προσομοιώματος για την ανάλυση άοπλης τοιχοποιίας, η οποία υπόκειται σε στατική και σεισμική δράση λαμβάνοντας υπόψη αστοχίες οι οποίες συμβαίνουν εντός του επιπέδου της, η πειραματική βαθμονόμηση του και ο έλεγχος της αξιοπιστίας του. Το προσομοίωμα αναπτύσσεται σύμφωνα με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Στην παρούσα εργασία διατυπώνεται το μονοαξονικό προσομοίωμα κατανεμημένης ρωγμής και περιγράφονται οι σχέσεις τάσεων - τροπών υπό μονοτονική και ανακυκλιζόμενη φόρτιση σε θλίψη, εφελκυσμό και διάτμηση. Παρουσιάζεται επίσης, η διαδικασία βαθμονόμησης του μονοαξονικού προσομοιώματος η οποία και εφαρμόζεται για δύο τύπους άοπλης τοιχοποιίας από (α): συμπαγή αργιλικά λιθοσώματα ή φυσικούς λίθους και κονίαμα χαμηλής αντοχής και (β): λιθοσώματα πυριτικού ασβεστίου, κονίαμα λεπτής στρώσης στους οριζόντιους αρμούς και μη πλήρεις κατακόρυφους αρμούς. Το μονοαξονικό προσομοίωμα σε συνδυασμό με τη δυναμική μέθοδο ρητής ολοκλήρωσης ερμήνευσε ρεαλιστικά πειραματικά αποτελέσματα τόσο σε στατική ανακυκλιζόμενη φόρτιση όσο και σεισμική καταπόνηση.