Obnašanje zidanih nekonstrukcijskih elementov pri potresni obtežbi : doktorska disertacija

Klun, Martin (author), Bosiljkov, Vlatko (mentor)

Področje raziskovanja doktorske disertacije je potresna odpornost zidanih nekonstrukcijskih elementov pri potresni obtežbi. V okviru disertacije so predstavljene obsežne eksperimentalne raziskave izvenravninskega obnašanja zidanih nekonstrukcijskih zidov, kakršni so bili grajeni v številnih več etažnih javnih zgradbah z visokimi etažami (npr. šole, bolnišnice) na območju Slovenije in njene okolice v času pred uvedbo prvih protipotresnih predpisov leta 1964. Takšni zidovi so predvsem zaradi svoje vitkosti in amplificirane potresne obtežbe v višjih etažah eni najbolj ranljivih zidanih nekonstrukcijskih elementov že pri potresih z nižjo stopnjo intenzitete. V okviru doktorske disertacije smo preiskovali pet različnih sistemov utrjevanja tovrstnih zidov ob uporabi prožnega lepila in tkanine oziroma mrežice iz steklenih vlaken. Z izvenravninskimi kvazi-statičnimi cikličnimi preiskavami smo na preizkušancih dveh različnih vrst zidovja v naravnem merilu potrdili nizko kapaciteto izvenravninske odpornosti, na enak način pa izvedli tudi preiskave na utrjenih preizkušancih s petimi različnimi sistemi. Tako za neutrjene kot tudi utrjene nekonstrukcijske zidove smo določili karakteristične vrednosti odpornosti in pomikov za različna mejna stanja ter analizirali učinkovitost predstavljenih utrditvenih sistemov na obnašanje neutrjenih preizkušancev. Eksperimentalni rezultati so pokazali, da je s predstavljenimi načini utrjevanja nekonstrukcijskih predelnih zidov možno doseči občutno povečanje potresne kapacitete izvenravninske odpornosti in izvenravninskih pomikov. Na podlagi rezultatov eksperimentalnih raziskav smo preverili računske modele, s katerimi predvidimo izvenravninsko kapaciteto nekonstrukcijskih predelnih zidov tako po metodi mejnih sil kot tudi metodi mejnih pomikov. V zadnjem delu smo z dinamičnimi numeričnimi analizami in direktno metodo za določitev etažnih spektrov pospeškov na primeru obstoječega javnega objekta (Osnovna šola Riharda Jakopiča) določili potresno obremenitev nekonstrukcijskih zidov in s tem potrdili amplifikacijo potresne obtežbe v višjih etažah, ki je posledica dinamičnega odziva primarne konstrukcije. Obravnavani nekonstrukcijski zidovi v višjih etažah so izpostavljeni porušitvi izven svoje ravnine že pri potresu z nižjo stopnjo intenzitete ter se izkažejo za potresno ranljivejše v primerjavi s tistimi v nižjih etažah.

• Language: Slovenian
• Keywords: nekonstrukcijski zidani elementi, predelni zidovi, laboratorijske preiskave, kvazi-statične ciklične preiskave, sistemi utrjevanja
• Work type: Doctoral dissertation
• Typology: 2.08 - Doctoral Dissertation
• Organization: FGG - Faculty of Civil and Geodetic Engineering
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: [M. Klun]
• Year: 2022
• PID: 20.500.12556/RUL-135916
• UDC: 624.042.7:624.07(043)
• COBISS.SI-ID: 103064067
• Publication date in RUL: 01.04.2022

Secondary language

• Language: English
• Title: Performance of non-structural masonry elements under seismic load : doctoral dissertation

Abstract

This doctoral dissertation focuses on the seismic resistance of non.-structural masonry elements. Extensive experimental research was performed in order to analyse the out-of-plane seismic behaviour of slender non-structural masonry walls. This type of non-structural wall is frequently seen in older public multi-floor buildings (e.g., schools, hospitals) built before the year 1964, when the first seismic codes were released in Slovenia and are especially vulnerable due to their slenderness and amplified seismic load on the higher floors. Out-of-plane quasi-static cyclic tests were performed on two types of full scale non-structural masonry walls and five different strengthening systems were proposed using flexible adhesive and two different glass fibre composite fabrics. The experimental research confirms the low out-of-plane seismic resistance of as-built non-structural masonry wall specimens. However, the out-of-plane performance is significantly improved when applying the proposed strengthening systems. For non-strengthened and strengthened specimens the characteristic limit state values were determined in regards to their out-of-plane resistance and mid-height out-of-plane displacement. Force-based and displacement-based analytical models were used to assess the out-of-plane capacity and results were compared to the experimental data. Finally, the vulnerability of non-structural walls was presented on an typical existing multi-floor public building (the Rihard Jakopič elementary school). Floor response acceleration spectrums were determined with the numerical time history dynamic analysis and the simplified direct method. The analysis of the results confirmed the amplification of the seismic load in higher floors due to dynamic response of the primary structure. The analysed non-structural masonry walls in higher floors showed the higher vulnerability in comparison to the non-structural masonry walls in lower floors. Consequently, the non-structural walls in higher floors are already vulnerable during earthquakes with lower seismic intensity.

• Keywords: non-structural masonry elements, partition walls, laboratory testing, quasi-static cyclic tests, strengthening systems