Naslov
Analiza pouzdanosti horizontalne nosivosti armirano–betonskog okvira sa zidanim ispunom primjenom metode konačnih elemenata
(Reliability Analysis of Lateral Bearing Capacity of Reinforced-Concrete Frames with Masonry Infill Walls by Finite Element Method (FEM))

Autori
Grubišić, Marin ; Sigmund, Vladimir

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Sažeci sa skupova, sažetak, znanstveni

Izvornik
Zajednički temelji 2015 - Zbornik sažetaka / Lovrić, Ivan ; Vrdoljak, Anton - Mostar : Udruga hrvatskih građevinskih fakulteta, 2015, 23-24

ISBN
978-953-58711-0-1

Skup
Zajednički temelji 2015

Mjesto i datum
Mostar, Bosna i Hercegovina, 23.09.2015. - 25.09.2015

Vrsta sudjelovanja
Predavanje

Vrsta recenzije
Međunarodna recenzija

Ključne riječi
Analiza pouzdanosti; eksperimentalno ispitivanje; numerička kalibracija; ravninski armirano–betonski okvir; zidani ispun; statička analiza metodom postupnog guranja; metoda konačnih elemenata (MKE); Monte Carlo simulacije; OpenSees (PEER Berkeley)
(Reliability analysis; experimental testing; numerical calibration; planar reinforced concrete frame; masonry infill; static pushover analysis; finite element method (FEM); Monte Carlo simulation; OpenSees (PEER Berkeley))

Sažetak
Najveći izazov prilikom modeliranja ovakvih sustava je adekvatno simulirati njegovo ponašanje koje bitno ovisi o interakciji osnovnog okvira i ispuna kao najčešće dviju zasebnih komponenata. U pristupu modeliranju razlikujemo prvenstveno mikro i makro modele. Za ovu studiju usvojen je makro model konstruiran programom OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation, PEER, Berkeley) koji ima izvrsne mogućnosti opisivanja globalnog i lokalnog ponašanja sustava, te je u isto vrijeme robustan, fleksibilan i nudi detaljan uvid u prirodu ponašanja uz razuman broj potrebnih parametara za opisivanje modela materijala. Analiza pouzdanosti je provedena na temelju nelinearnog numeričkog modela, na kojem je moguće analizirati statička i dinamička opterećenja. Ovakav pristup ima prednost ponajprije u mogućnosti reduciranja nesigurnosti koje su inače prisutne kod analitičkog definiranja jednadžbe graničnog stanja, čiji se oblik znatno komplicira uzevši u obzir nelinearnost i statičku neodređenost modela. Za procjenu pouzdanosti horizontalne nosivost, u domeni potresnog inženjerstva, dovoljno je definirati jednadžbu graničnog stanja ograničavanjem međukatnog pomaka, što se pokazala najbolja mjera štete konstruktivnih elemenata. Niža razina dokaza pouzdanosti (FORM) koja je operativnija u praksi provodi se s pomoću operativne vrijednosti vjerojatnosti otkazivanja Pf koja se naziva indeks pouzdanosti β i obrnuto je proporcionalna vjerojatnosti otkazivanja Pf. Cilj ovog rada je prvenstveno procijeniti pouzdanost horizontalne nosivost nelinearnog modela statičkom metodom postupnog guranja (engl. static pushover), tako da je provedena FORM analiza i Monte Carlo simulacije metodom konačnih elemenata, te je uspoređena vrijednost vjerojatnosti otkazivanja Pf. Numerički makro model je kalibriran na temelju prethodno provedenim eksperimentima statičkim cikličkim opterećivanjem u ravnini, pri čemu su ispitane i karakteristike sastavnih materijala iz kojih su definirane slučajne varijable za beton, armaturni čelik i ziđe, dok je varijacija razine vertikalnog opterećenja također definirana eksperimentom. Iskazivanje vrijednosti vjerojatnosti otkazivanja Pf putem Monte Carlo simulacije generiranje N slučajnih ishoda izračunava se kao Nf/N pri čemu je nužan veliki broj simulacija, odnosno N ≥ 10^5, za preciznu procjenu pouzdanosti. Numerički model predstavlja armirano–betonski okvir jednog raspona i jedne visine, originalno konstruiran u mjerilu 1:2.5, te se sastoji od linijskih konačnih elemenata za stupove, gredu i pojednostavljene tlačne dijagonale za reprezentaciju zidanog ispuna. Stupovi i greda modelirani su Force–Based elementom s pridruženim Fiber presjekom i definiranom duljinom plastičnih zglobova, dok je zidani ispun modeliran sustavom tlačnih opruga. Horizontalno opterećenje je nanošeno u 20 koraka do 100% iznosa koje je definirano kao maksimalna nosivost temeljem eksperimenta, te se pratio vršni pomak ravnine grede koji je ograničen jednadžbom graničnog stanja, pripadajućim iznosom pomaka pri vršnoj nosivosti. Za najrealnije opisivanje ponašanja konstrukcija u potresnom inženjerstvu nelinearnom dinamičkom analizom daleko su najveći izvor nesigurnosti zapisi ubrzanja temeljnog tla, uz koji nije zanemariv i izvor nesigurnosti povezan s karakteristikama materijala. Rezultati FORM analize su usporedivi s Monte Carlo simulacijama, te je dobivena optimalna kombinacija parametara materijala za dosezanje ciljanog pomaka definiranog jednadžbom graničnog stanja. Ovakav pristup analizi pouzdanosti daje neograničene mogućnosti u području potresnog inženjerstva te cjelokupnu implementaciju nesigurnosti unutar jednog modela, što je neophodno za procjenu rizika od kolapsa ili procjenu gubitaka unutar okvira PEER PBEE metodologije.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Građevinarstvo

POVEZANOST RADA