Behaviour and Numerical Modeling of Masonry Structures under Static and Dynamic Load : Doctoral Thesis

U ovom je radu, u okviru numeričkog i eksperimentalnog istraživanja ponašanja zidanih konstrukcija pod statičkim i dinamičkim (potresnim) opterećenjem, najprije poboljšan prethodno razvijeni numerički model za statičku i dinamičku analizu zidanih konstrukcija. Potom su provedena eksperimentalna istraživanja ponašanja dvoetažnih omeđenih zidanih zidova bez otvora u realnoj veličini na statičko opterećenje do sloma. Nakon toga su provedena brojna numerička parametarska istraživanja zidanih zidova. Poboljšanje postojećeg modela ziđa odnosi se na uvođenje nelinearnog anizotropnog modela ponašanja ziđa. Modeliran je utjecaj posmika na slom ziđa. Definirani su kriteriji čvrstoće ziđa i kriteriji sloma ziđa odvojeno u tri različita koordinatna sustava, tj. u tri različita smjera naprezanja. Naime, odvojeno su analizirana: (i) normalna naprezanja u smjeru sljubnica zida i odgovarajuća posmična naprezanja, (ii) glavna (najveća) normalna naprezanja i (iii) najveće posmično naprezanje i odgovarajuća normalna naprezanja. Poboljšani numerički model za statičku i dinamičku analizu nearmiranih, omeđenih i kombiniranih zidanih zidova provjeren je na provedenim fizikalnim eksperimentima i na poznatim primjerima iz literature. Provedena eksperimentalna istraživanja, osim stjecanja dodatnih spoznaja o stvarnom ponašanju zidanih zidova pri statičkom opterećenju do sloma, poslužila su za provjeru i verifikaciju poboljšanog numeričkog modela za analizu zidanih konstrukcija. S poboljšanim numeričkim modelom izvršen je niz numeričkih testova, tj. niz statičkih i dinamičkih analiza brojnih nearmiranih i omeđenih zidanih zidova s variranjem različitih utjecajnih parametara (tlačna, vlačna i posmična čvrstoća ziđa, modul elastičnosti i modul posmika ziđa, vlačna i posmična krutost ziđa, odnos visine i širine zidova, otvori u zidovima, veličina vertikalnog opterećenja, vertikalni i horizontalni serklaži, deformabilnost podloge, trajanje, period i amplituda dinamičke pobude i sl.), s analizom dobivenih rezultata. Na kraju su navedeni najvažniji zaključci provedenih istraživanja.This Thesis presents numerical and experimental research of behaviour of masonry structures under static and dynamic (seismic) load. First, the previously developed numerical model for static and dynamic analysis of masonry structures is improved. Than experimental tests of two-storey confined masonry walls without openings in the real size were carried out under static load until the wall failure. Afterward numerous of numerical parametric studies of masonry walls were performed. The existing numerical model for masonry was improved with introducing of nonlinear anisotropic model of masonry. The effect of shear on masonry failure is modelled. Criteria of masonry strength and breakdown were considered separately in three different coordinate systems, i. e. in three different stress directions. Namely, separately are considered: (i) Normal stresses in the direction of mortar joints and corresponding shear stresses, (ii) Principal normal stresses and (iii) The maximum shear stress and corresponding normal stresses. The validation of the improved numerical model for static and dynamic analysis of unreinforced and confined masonry walls was performed on obtaining experimental results and on the well-known examples from the literature. Performed experimental research, except the acquisition of additional knowledge about the real behaviour of masonry walls under static load until the wall failure, offer the purpose of validation of the improved numerical model for the analysis of masonry structures. With the improved numerical model numerous od numerical tests, i. e. a series of static and dynamic analysis of unreinforced and confined masonry walls by varying different influencing parameters (compressive, tensile and shear strength of masonry, modul of elasticity and shear modul of masonry, tensile and shear stiffness od masonry, the height to length ratio of the walls, openings in the walls, the intensity of the vertical load, vertical tie and horizontal ring beam, the deformability of the subsoil, duration, period and amplitude of dynamic excitation etc.), were performed. Obtained results of performed numerical tests were analyzed. Finally, the most important conclusions of the research are shown

Behaviour and Numerical Modeling of Masonry Structures under Static and Dynamic Load : Doctoral Thesis

U ovom je radu, u okviru numeričkog i eksperimentalnog istraživanja ponašanja zidanih konstrukcija pod statičkim i dinamičkim (potresnim) opterećenjem, najprije poboljšan prethodno razvijeni numerički model za statičku i dinamičku analizu zidanih konstrukcija. Potom su provedena eksperimentalna istraživanja ponašanja dvoetažnih omeđenih zidanih zidova bez otvora u realnoj veličini na statičko opterećenje do sloma. Nakon toga su provedena brojna numerička parametarska istraživanja zidanih zidova. Poboljšanje postojećeg modela ziđa odnosi se na uvođenje nelinearnog anizotropnog modela ponašanja ziđa. Modeliran je utjecaj posmika na slom ziđa. Definirani su kriteriji čvrstoće ziđa i kriteriji sloma ziđa odvojeno u tri različita koordinatna sustava, tj. u tri različita smjera naprezanja. Naime, odvojeno su analizirana: (i) normalna naprezanja u smjeru sljubnica zida i odgovarajuća posmična naprezanja, (ii) glavna (najveća) normalna naprezanja i (iii) najveće posmično naprezanje i odgovarajuća normalna naprezanja. Poboljšani numerički model za statičku i dinamičku analizu nearmiranih, omeđenih i kombiniranih zidanih zidova provjeren je na provedenim fizikalnim eksperimentima i na poznatim primjerima iz literature. Provedena eksperimentalna istraživanja, osim stjecanja dodatnih spoznaja o stvarnom ponašanju zidanih zidova pri statičkom opterećenju do sloma, poslužila su za provjeru i verifikaciju poboljšanog numeričkog modela za analizu zidanih konstrukcija. S poboljšanim numeričkim modelom izvršen je niz numeričkih testova, tj. niz statičkih i dinamičkih analiza brojnih nearmiranih i omeđenih zidanih zidova s variranjem različitih utjecajnih parametara (tlačna, vlačna i posmična čvrstoća ziđa, modul elastičnosti i modul posmika ziđa, vlačna i posmična krutost ziđa, odnos visine i širine zidova, otvori u zidovima, veličina vertikalnog opterećenja, vertikalni i horizontalni serklaži, deformabilnost podloge, trajanje, period i amplituda dinamičke pobude i sl.), s analizom dobivenih rezultata. Na kraju su navedeni najvažniji zaključci provedenih istraživanja.This Thesis presents numerical and experimental research of behaviour of masonry structures under static and dynamic (seismic) load. First, the previously developed numerical model for static and dynamic analysis of masonry structures is improved. Than experimental tests of two-storey confined masonry walls without openings in the real size were carried out under static load until the wall failure. Afterward numerous of numerical parametric studies of masonry walls were performed. The existing numerical model for masonry was improved with introducing of nonlinear anisotropic model of masonry. The effect of shear on masonry failure is modelled. Criteria of masonry strength and breakdown were considered separately in three different coordinate systems, i. e. in three different stress directions. Namely, separately are considered: (i) Normal stresses in the direction of mortar joints and corresponding shear stresses, (ii) Principal normal stresses and (iii) The maximum shear stress and corresponding normal stresses. The validation of the improved numerical model for static and dynamic analysis of unreinforced and confined masonry walls was performed on obtaining experimental results and on the well-known examples from the literature. Performed experimental research, except the acquisition of additional knowledge about the real behaviour of masonry walls under static load until the wall failure, offer the purpose of validation of the improved numerical model for the analysis of masonry structures. With the improved numerical model numerous od numerical tests, i. e. a series of static and dynamic analysis of unreinforced and confined masonry walls by varying different influencing parameters (compressive, tensile and shear strength of masonry, modul of elasticity and shear modul of masonry, tensile and shear stiffness od masonry, the height to length ratio of the walls, openings in the walls, the intensity of the vertical load, vertical tie and horizontal ring beam, the deformability of the subsoil, duration, period and amplitude of dynamic excitation etc.), were performed. Obtained results of performed numerical tests were analyzed. Finally, the most important conclusions of the research are shown

Influence of vertical tie columns on bearing capacity of masonry walls

U radu su prikazani rezultati numeričkih testova utjecaja vertikalnih serklaža na ponašanje zidanih zidova pod statičkim i dinamičkim opterećenjem. Analizirani su dvoetažni zidovi bez otvora i s otvorima, s dobrim i lošim ziđem, s različitim rubnim uvjetima na spoju temelja zida i podloge. Istražen je utjecaj profila uzdužnih šipki vertikalnih serklaža na ponašanje zidova za horizontalna statička opterećenja te za harmonijska i potresna ubrzanja podloge. U analizi je primijenjen prethodno razvijen numerički model autora za statički i dinamički proračun ravninskih zidanih konstrukcija.Numerical test results, defining influence of vertical tie columns on the performance of masonry walls subjected to static and dynamic load, are presented in the paper. The analysis focuses on two-storey walls without openings and with openings, with good and poor quality masonry, and with different boundary conditions at the contact between wall foundations and the subsoil. The influence of the profile of longitudinal bars of vertical tie beams on the performance of walls under horizontal static load, and harmonic and seismic acceleration of subsoil, is studied. The numerical model for static and dynamic analysis of in-plane masonry structures, previously developed by the authors, is used in the analysis

Influence of vertical tie columns on bearing capacity of masonry walls

U radu su prikazani rezultati numeričkih testova utjecaja vertikalnih serklaža na ponašanje zidanih zidova pod statičkim i dinamičkim opterećenjem. Analizirani su dvoetažni zidovi bez otvora i s otvorima, s dobrim i lošim ziđem, s različitim rubnim uvjetima na spoju temelja zida i podloge. Istražen je utjecaj profila uzdužnih šipki vertikalnih serklaža na ponašanje zidova za horizontalna statička opterećenja te za harmonijska i potresna ubrzanja podloge. U analizi je primijenjen prethodno razvijen numerički model autora za statički i dinamički proračun ravninskih zidanih konstrukcija.Numerical test results, defining influence of vertical tie columns on the performance of masonry walls subjected to static and dynamic load, are presented in the paper. The analysis focuses on two-storey walls without openings and with openings, with good and poor quality masonry, and with different boundary conditions at the contact between wall foundations and the subsoil. The influence of the profile of longitudinal bars of vertical tie beams on the performance of walls under horizontal static load, and harmonic and seismic acceleration of subsoil, is studied. The numerical model for static and dynamic analysis of in-plane masonry structures, previously developed by the authors, is used in the analysis

Wooden footbridge in Trogir

Prikazano je rješenje pješačkog drvenog mosta preko kanala Foša u Trogiru kojim ga se nastojalo uklopiti u ambijent grada. Montažno-demontažnu rasponsku konstrukciju mosta tvore dva dvozglobna drvena luka raspona 25 m. Lukovi su povezani poprečnim gredama, iznad kojih je izvedena dvoslojna križna daščana podloga. Svi su dijelovi rasponskog sklopa izvedeni iz masivne hrastovine. Spojna sredstva su vijci i moždanici. Ispod mosta moguć je prolaz plovila visine do 4,5 m.The solution used for the wooden footbridge across the Foša Canal in Trogir, specifically aimed at blending this structure with its urban surroundings, is presented. The mountable-dismountable superstructure of this bridge is formed of two double-hinged wooden arches, 25 m in span. The arches are linked with cross beams, above which a two layered cross-boarded surface was realized. All superstructure segments are made of massive oak-wood. Bolts and stud connectors were used as connecting elements. Vessels up to 4.5 m in height can pass under the bridge

Static and dynamic analysis of the old stone bridge in Mostar

U radu su prikazani rezultati statičke i dinamičke analize lučnog kamenog mosta u Mostaru koristeći prethodno razvijeni numerički model autora za statičku i dinamičku analizu različitih tipova zidanih konstrukcija. Razmatrana su dva modela geometrije mosta, s mikro i makro modelom ziđa. Analiziran je utjecaj vertikalnih opterećenja, temperaturnih promjena i djelovanje realnog potresa. Proračunski progibi i zone pukotina u luku dobro se slažu sa stvarnim stanjem, što potvrđuje pouzdanost korištenog numeričkog modela. U radu se ukazuje na potrebu hitne sanacije oštećenja obnovljenog kamenog luka.The static and dynamic analysis results for the arch stone bridge in Mostar are presented. The analysis is based on the numerical model previously developed by the author for static and dynamic analysis of various types of masonry structures. Two bridge geometry models, with micro and macro modelling of masonry, are considered. The influence of vertical load, temperature change, and real earthquake action, is analyzed. The design deflections and crack zones in arch correspond well to the real life situation, which confirms reliability of the numerical model used. It is emphasized in the paper that the damage to the renovated stone arch should be remedied as soon as practicable

Numerical model for static and dynamic analysis of masonry structures

Ukratko je opisana problematika proračuna zidanih konstrukcija. Razrađen je model za statički i dinamički proračun raznih tipova zidanih konstrukcija. Modelirani su najvažniji nelinearni efekti ponašanja takvih konstrukcija, pri čemu su uključeni različiti aspekti materijalne nelinearnosti, kontaktni problemi i geometrijska nelinearnost. Prikazana je mogućnost simulacije interakcije tlo-konstrukcija. Na tri riješena primjera pokazane su neke mogućnosti primjene opisanog modela.Problems encountered during analysis of masonry structures are briefly presented. A model for the static and dynamic analysis of various types of masonry structures is presented. Most significant nonlinear effects of behaviour exhibited by such structures are modelled, which includes various aspects of material nonlinearity, contact problems, and geometrical nonlinearity. The possibility of simulating the soil-structure interaction is presented. Some possible applications of the described model are shown on three solved examples

Behaviour and Numerical Modeling of Masonry Structures under Static and Dynamic Load : Doctoral Thesis

U ovom je radu, u okviru numeričkog i eksperimentalnog istraživanja ponašanja zidanih konstrukcija pod statičkim i dinamičkim (potresnim) opterećenjem, najprije poboljšan prethodno razvijeni numerički model za statičku i dinamičku analizu zidanih konstrukcija. Potom su provedena eksperimentalna istraživanja ponašanja dvoetažnih omeđenih zidanih zidova bez otvora u realnoj veličini na statičko opterećenje do sloma. Nakon toga su provedena brojna numerička parametarska istraživanja zidanih zidova. Poboljšanje postojećeg modela ziđa odnosi se na uvođenje nelinearnog anizotropnog modela ponašanja ziđa. Modeliran je utjecaj posmika na slom ziđa. Definirani su kriteriji čvrstoće ziđa i kriteriji sloma ziđa odvojeno u tri različita koordinatna sustava, tj. u tri različita smjera naprezanja. Naime, odvojeno su analizirana: (i) normalna naprezanja u smjeru sljubnica zida i odgovarajuća posmična naprezanja, (ii) glavna (najveća) normalna naprezanja i (iii) najveće posmično naprezanje i odgovarajuća normalna naprezanja. Poboljšani numerički model za statičku i dinamičku analizu nearmiranih, omeđenih i kombiniranih zidanih zidova provjeren je na provedenim fizikalnim eksperimentima i na poznatim primjerima iz literature. Provedena eksperimentalna istraživanja, osim stjecanja dodatnih spoznaja o stvarnom ponašanju zidanih zidova pri statičkom opterećenju do sloma, poslužila su za provjeru i verifikaciju poboljšanog numeričkog modela za analizu zidanih konstrukcija. S poboljšanim numeričkim modelom izvršen je niz numeričkih testova, tj. niz statičkih i dinamičkih analiza brojnih nearmiranih i omeđenih zidanih zidova s variranjem različitih utjecajnih parametara (tlačna, vlačna i posmična čvrstoća ziđa, modul elastičnosti i modul posmika ziđa, vlačna i posmična krutost ziđa, odnos visine i širine zidova, otvori u zidovima, veličina vertikalnog opterećenja, vertikalni i horizontalni serklaži, deformabilnost podloge, trajanje, period i amplituda dinamičke pobude i sl.), s analizom dobivenih rezultata. Na kraju su navedeni najvažniji zaključci provedenih istraživanja.This Thesis presents numerical and experimental research of behaviour of masonry structures under static and dynamic (seismic) load. First, the previously developed numerical model for static and dynamic analysis of masonry structures is improved. Than experimental tests of two-storey confined masonry walls without openings in the real size were carried out under static load until the wall failure. Afterward numerous of numerical parametric studies of masonry walls were performed. The existing numerical model for masonry was improved with introducing of nonlinear anisotropic model of masonry. The effect of shear on masonry failure is modelled. Criteria of masonry strength and breakdown were considered separately in three different coordinate systems, i. e. in three different stress directions. Namely, separately are considered: (i) Normal stresses in the direction of mortar joints and corresponding shear stresses, (ii) Principal normal stresses and (iii) The maximum shear stress and corresponding normal stresses. The validation of the improved numerical model for static and dynamic analysis of unreinforced and confined masonry walls was performed on obtaining experimental results and on the well-known examples from the literature. Performed experimental research, except the acquisition of additional knowledge about the real behaviour of masonry walls under static load until the wall failure, offer the purpose of validation of the improved numerical model for the analysis of masonry structures. With the improved numerical model numerous od numerical tests, i. e. a series of static and dynamic analysis of unreinforced and confined masonry walls by varying different influencing parameters (compressive, tensile and shear strength of masonry, modul of elasticity and shear modul of masonry, tensile and shear stiffness od masonry, the height to length ratio of the walls, openings in the walls, the intensity of the vertical load, vertical tie and horizontal ring beam, the deformability of the subsoil, duration, period and amplitude of dynamic excitation etc.), were performed. Obtained results of performed numerical tests were analyzed. Finally, the most important conclusions of the research are shown

Osnove betonskih konstrukcija : interna skripta

Ova skripta je nastala kao pomoć pri savladavanju gradiva iz predmeta Osnove betonskih konstrukcija na Preddiplomskom sveučilišnom studiju Građevinarstva FGAG, Split i iz predmeta Betonske Konstrukcije 1 i Betonske Konstrukcije 2 na Preddiplomskom stručnom studiju građevinarstva FGAG, Split, a također pokriva i dio materije koji se predaje u okviru predmeta Betonske Konstrukcije 1 i Betonske Konstrukcije 2 na Sveučilišnom diplomskom studiju građevinarstva FGAG, Split

Osnove betonskih konstrukcija : interna skripta

Ova skripta je nastala kao pomoć pri savladavanju gradiva iz predmeta Osnove betonskih konstrukcija na Preddiplomskom sveučilišnom studiju Građevinarstva FGAG, Split i iz predmeta Betonske Konstrukcije 1 i Betonske Konstrukcije 2 na Preddiplomskom stručnom studiju građevinarstva FGAG, Split, a također pokriva i dio materije koji se predaje u okviru predmeta Betonske Konstrukcije 1 i Betonske Konstrukcije 2 na Sveučilišnom diplomskom studiju građevinarstva FGAG, Split