disertacija
Ponašanje armirano-betonskih okvira s ispunom pri djelovanju potresa

Jurko Zovkić (2013)
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku
Građevinski fakultet Osijek
Podaci o radu
NaslovPonašanje armirano-betonskih okvira s ispunom pri djelovanju potresa
AutorJurko Zovkić
Voditelj/MentorVladimir Sigmund
Sažetak rada
U okviru šireg znanstvenoga projekta u ovome radu istražen je njegov dio koji se odnosi na armirano-betonske okvire ispunjene zidnim ispunom. Trenutno dostupni propisi većinom ne uzimaju u obzir zidni ispun pri proračunu takvih konstrukcija, a ako ga i uzimaju, onda je taj proračun vrlo složen. Dosadašnja znanstvena istraživanja neosporno su potvrdila da zidni ispun ima utjecaja na ponašanje armirano-betonskog okvira. Prije svega, to se odnosi na poprečnu nosivost i poprečnu krutost. U ovom radu provedena su eksperimentalna ispitivanja na armirano-betonskim okvirima koji su naknadno ispunjeni zidnim ispunom. Model armirano-betonskog okvira dobiven je na osnovu modela prototipa koji je pravilna armirano-betonska okvirna konstrukcija tlocrtnih dimenzija 17x16m i visine prve etaže 3,75, te ostalih šest etaža po 3m. Model prototipa projektiran je sukladno važećim propisima (EC2, EC8) koji se izvodi od betona klase C30/37 i armira rebrastom armaturom B500B. Na osnovu takvog modela prototipa, dobiven je stvarni (praktičan) model jednokatnog jednorasponskog armiranobetonskog okvira u mjerilu 1:2,5 pri kojem su poštivana pravila skaliranja. Na osnovu eksperimentalnih ispitivanja zidnih elemenata, uzoraka zidnog ispuna, morta (ljepila) s kojim je zidan ispun, dobivene su osnovne mehaničke karakteristike istih, te je izvršena podjela zidnog ispuna na jaki zidni ispun (od opečnih blokova MO10), srednji zidni ispun (od opečnih blokova MO5) i meki zidni ispun (od porobetonskih blokova MO2,5). Podjela je izvršena s ciljem da se vidi kako čvrstoća zidnih elemenata, odnosno zidnoga ispuna utječe na ponašanje armirano-betonskih okvira sa zidnim ispunom. Ispitano je ukupno 10 modela opterećenih vertikalnim stalnim opterećenjem na stupovima na cikličko statičko horizontalno opterećenje. Ispitana su po tri modela od svake vrste zidnoga ispuna i jedan model praznoga armirano-betonskog okvira. Također, ispitana su i osnovna mehanička svojstva betona i armature od kojih su izrađeni modeli armiranobetonskih okvira. Za takve modele armirano-betonskih okvira ispunjenih zidnim ispunom, dobiveni su eksperimentalni rezultati koji su detaljno obrađeni u pogledu mehanizma sloma zidnog ispuna, poprečne nosivosti, poprečne krutosti, histerezne energije (energija disipacije, energija apsorpcije i koeficijent prigušenja) i kategorizacije oštećenja zidnog ispuna. Analitički rezultati dobiveni su na osnovu postojećih modela i postupaka proračuna armirano-betonskih okvira sa zidnim ispunom, te su uspoređeni s eksperimentalnim rezultatima. Numerički rezultati dobiveni su primjenom numeričkog makro-modela pomoću kojeg je modeliran zidni ispun (neelastični panel element). Ulazni podatci neophodni za proračun modela, dobiveni su usklađivanjem s modelima iz eksperimenata. Numerički rezultati korišteni su za analizu utjecaja ulaznih parametara na poprečnu nosivost, poprečnu krutost, histerezne energije i sile u dijagonalama zidnog ispuna kod armirano-betonskoga okvira sa zidnim ispunom. Dodatna analiza provedena je na podešenom (kalibriranom) modelu. Promatrani su sljedeći parametri: geometrija armirano-betonskog okvira, geometrija tlačne dijagonale, čvrstoće dijagonale (zidnog ispuna), vertikalno opterećenje u stupovima, količine armature u stupovima, poprečni presjek stupova, broj polja te način nanošenja horizontalnoga opterećenja. S ciljem primjene rezultata u svakodnevnoj inženjerskoj praksi, predložena je metoda linearnog proračuna armirano-betonskih okvira sa zidnim ispunom. Metoda analizira armirano-betonski okvir sa zidnim ispunom kao sustav („okvir+zid“) i primjenjuje se za dimenzioniranje sustava. Kontrola ponašanja modela ovako modeliranih konstrukcijskih sustava pri djelovanju potresa, urađena je primjenom metode N2, tj. određivanjem ciljanog pomaka u nelinearnom statičkom području.
Ključne riječiarmirano-betonski okviri zidani ispun ispitivanje ponašanje metoda proračuna
Povjerenstvo za obranuIvica Guljaš (predsjednik povjerenstva)
Vladimir Sigmund (član povjerenstva)
Mehmed Čaušević (član povjerenstva)
Aleksandar Jurić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski/stručni stupanjSveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku
Građevinski fakultet Osijek
MjestoOsijek
Država obraneHrvatska
Znanstveno područje, polje, granaTEHNIČKE ZNANOSTI
Građevinarstvo
Nosive konstrukcije
UDK624/625
PRIMIJENJENE ZNANOSTI. MEDICINA. TEHNIKA. TEHNOLOGIJA
Građevinarstvo. Građevinsko inženjerstvo i tehnika. Građevinska tehnika kopnenog prometa (ceste, željeznice)
Vrsta studijasveučilišni
Stupanjposlijediplomski doktorski
Naziv studijskog programaGrađevinarstvo
Akademski / stručni nazivdoktor/doktorica tehničkih znanosti u polju građevinarstva
Kratica akademskog / stručnog nazivadr. sc.
Vrsta radadisertacija
Jezik hrvatski
Datum obrane2013-05-23
Sažetak rada na drugom jeziku (engleski)
This thesis presents results of research, performed within a larger scientific project, concerning reinforced concrete frames filled in with masonry. Currently available regulations do not, in most cases, take into account masonry infill as a factor in structural analysis design; if they do, however, the design is extremely complex. Scientific research has so far indisputably confirmed the fact that masonry infill affects the structural behaviour of reinforced concrete frames. This is primarily visible in frames' transverse load carrying capacity and stiffness. The thesis displays experimental research of reinforced concrete frames additionally filled in with masonry. The reinforced concrete frame model has been designed based on a prototype that is a rectangular reinforced concrete frame structure with floor plan dimensions 17x16 meters and the height of first floor 3,75 meters, with upper six floors 3 meters high. The prototype model was designed according to current regulations (EC2, EC8), made out of C30/37 concrete and B500B reinforcement. According to such a prototype, a real life model of a one-story, one-span reinforced concrete frame was constructed in scale of 1:2,5, following all the scaling rules. Based on experimental testing of masonry elements, masonry infill specimens and mortar (glue) used to build the infill, their main mechanical features were obtained and subsequently used to distribute the masonry infill into three categories; high strength infill (using brick blocks MO10), medium strength infill (using brick blocks MO5) and low strength soft infill (using aerated autoclaved concrete blocks MO2.5). The division of infills was designed aiming to find out the effect of masonry elements' (masonry infills') strength on the behaviour of reinforced concrete frames with masonry infill. Ten models were tested applying constant vertical load on columns and cyclical static horizontal load. Three models were tested for each type of masonry infill as well as one model of a reinforced concrete frame with no infill. Main mechanical features of concrete and reinforcement used to build the models were also tested. Obtained experimental results for these models of reinforced concrete frames with masonry infills were elaborated in detail concerning the infill collapse mechanism, lateral load carrying capacity, lateral stiffness, hysteretic energy (energy dissipation, energy absorption and attenuation coefficient) and categorization of damage to masonry infill. Analytical results, obtained based on existing models and structural analysis procedures of reinforced concrete frames with masonry infill, were compared with experimental results. Numerical results were obtained by applying a numerical macro model that was used to design the masonry infill (non elastic panel element). Input data necessary for this model's structural analysis were defined by harmonization of experimental models' data. Numerical results were used for impact analysis of input parameters on transverse load carrying capacity, transverse stiffness, hysteretic energy and forces in the diagonals of the masonry infill within a reinforced concrete frame with masonry infill. Additional analysis was performed on a calibrated model. Following parameters were observed: reinforced concrete frame geometry; compression diagonal geometry; diagonal strength (of the masonry infill); vertical load in the columns; quantity of reinforcement in the columns; cross-section of the columns; number of fields and methods of horizontal load application. A method of linear structural analysis for reinforced concrete frames was proposed with the aim to apply its results in everyday engineering practice. This method analyzes the reinforced concrete frame with masonry infill as a system („frame+wall“) and it is used for the system's dimensioning. The behavior of such structural systems’ models under earthquake action was controlled performing the N2 method, namely, by determining target displacement in the nonlinear static field.
Ključne riječi na drugom jeziku (engleski)reinforced-concrete frame infill masonry testing behaviour calculation method
OpsegXXXVIII, 408 str. : graf. prikazi, ilustr. (djelomice u bojama) ; 30 cm
Verzijaobranjena verzija
Vrsta resursatekst
Prava pristupaRad u otvorenom pristupu
Uvjeti korištenja radahttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
URN:NBNhttps://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:133:614708
PohranioVesna Zobundžija