Title Procjena modula elastičnosti ziđa analizom dinamičkih svojstava i numeričkog modeliranja Title (english) Estimation of the modulus of elasticityof masonry walls based on dynamic properties and numerical modeling Author Dora Golubiček Mentor Ivan Duvnjak (mentor)Committee member Ivan Duvnjak (predsjednik povjerenstva)Committee member Ana Skender (član povjerenstva)Committee member Marija Demšić (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2023-11-23, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Abstract Proces usklađivanja između numeričkog i eksperimentalnog modela, temeljen na dostupnim mjernim podacima, poznat je kao kalibracija ili prilagodba modela. U ovom radu je prikazan ovaj proces na primjeru zida u zidanoj konstrukciji oštećenoj u potresu. Nakon uvoda u motivaciju istraživanja te pregleda stanja područja, ulazi se u problematiku promatrane konstrukcije na čijim su zidovima provedeni istražni radovi. Na temelju dobivenih rezultata ispitivanja vertikalnog naprezanja, modula elastičnosti te pos mične čvrstoće plosnatim prešama isto kao i rezultata dinamičkih ispitivanja, izrađen je početni numerički model zida. Istim numeričkim modelom, opisana su provedena ispitivanja te su dobiveni rezultati slični eksperimentalno određenima. Istraživanje se fokusira na upotrebu ne destruktivnih tehnika ispitivanja, poput lupanja gumenim čekićem, s ciljem prikupljanja podataka o odgovoru konstrukcije na podražaje. Ovi podaci zatim se koriste za detekciju i validaciju modula elastičnosti pomoću numeričkog modela. Korištenjem ovog pristupa, cilj je zamijeniti tradicionalne metode ispitivanja i stvaranje preciznog numeričkog modela. U današnjem vremenu, primjena metode konačnih elemenata u analizi problema konstrukcija je široko prihvaćena i usvoje na u stručnim krugovima. Ipak, pouzdanost modela koji se definira pomoću programa temeljenog na metodi konačnih elemenata i dalje uvelike ovisi o ulaznim parametrima. Prva iteracija obuhvaća određivanje rubnih uvjeta ne bi li se modalnim oblicima i frekvencijama dobivenim na numeričkom modelu približili stvarnoj situaciji zida dobivenoj pomoću eksperimentalnih ispitivanja. Nakon uspješnog određivanja rubnih uvjeta, s us vojenim se podacima pristupa drugoj iteraciji u kojoj se kalibriraju modul elastičnosti i vertikalno naprezanje. Kod kalibracije, ključno je postići točnost i konzistentnost pokazatelja koji se koriste za prilagodbu modela. Eksperimentalni i numerički rezultati trebaju se uspoređivati za svaki modalni par koji uključuje
frekvenciju i modalni oblik kako bi se model što bolje prilagodio stvarnim uvjetima. Kriterij MAC, koji se koristi za usporedbu modalnih oblika, temelji se na kosinusu kuta između numeričkih i eksperimentalnih vlastitih vektora. Ovaj kriterij razvijen je kako bi se provjerila konzistentnost eksperimentalnih vlastitih vektora. Ovaj kriterij razvijen je kako bi se provjerila konzistentnost modalnih oblika. Vrijednosti MACmodalnih oblika. Vrijednosti MAC--a variraju u rasponu od 0 do 1, gdje nula znači da nema a variraju u rasponu od 0 do 1, gdje nula znači da nema podudarnosti između modalnih oblika, dok jedan znači da postoji odlipodudarnosti između modalnih oblika, dok jedan znači da postoji odlična podudarnost između čna podudarnost između eksperimentalnih i numeričkih oblika. Pomoću iteracija i kalibracije modela, postižu se eksperimentalnih i numeričkih oblika. Pomoću iteracija i kalibracije modela, postižu se zadovoljavajući rezultati vlastite frekvencije u usporedbi sa stvarnim ponašanjem konstrukcije.zadovoljavajući rezultati vlastite frekvencije u usporedbi sa stvarnim ponašanjem konstrukcije.
Abstract (english) The process of aligning the numerical and experimental models based on available measurement data is known as calibration or model updating. In this work, this process is demonstrated using the example of a wall in a masonry structure damaged by an earthquake. After introducing the research motivation and reviewing the state of the field field, the focus shifts to the specific structure on which the research was conducted. Based on the obtained results of testing vertical stress, elasticity modulus, and shear strength using flat jacks, as well as the results of dynamic testing, an initial numerical model of the wall was developed. Using the same numerical model, the conducted tests were described, and the obtained results were similar to the experimentally determined ones. The research focuses on the use of non-destructive testing techniques, such as hammering, to collect data on structural response to stimuli. These data are then used for the detection and validation of the elasticity module using a numerical model. Using this approach, the aim is to replace traditional test methods and create a precise numerical model. In today's world, the application of the finite element method in the analysis of construction problems is widely accepted and adopted in professional circles. However, the reliability of a model defined using finite element method-based programs still heavily depends on input parameters. The first iteration involves determining boundary conditions so that modal shapes and frequencies obtained on the numerical model are brought closer to the actual situation of the wall obtained by experimental testing. After successful determination of boundary conditions, the adopted data shall be followed by another iteration in which the elasticity modulus and vertical stress shall be calibrated. In calibration, it is essential to achieve the accuracy and consistency of the indicators used to adapt the model. Experimental and numerical results should be compared for each modal pair involving frequency and modal form in order to best adapt the model to actual conditions. The MAC criterion, used to compare modal shapes, is based on the cosine of angle between numerical and experimental own vectors. This criterion was developed to check the consistency of modal forms. MAC values vary from 0 to 1, where zero means there is no match between modal shapes, while one means there is an excellent match between experimental and numeric shapes. Through iterations and model calibration, satisfactory results of natural frequency are achieved compared to the actual behavior of the structure.
Keywords
mehanička svojstva ziđa
dinamički parametri
MAC faktor
prilagodba modela
kalibracija
numeričko modeliranje
zidana konstrukcija
Keywords (english)
mechanical properties of masonry
dynamic properties
MAC factor
model updating
calibration
numerical modeling
masonry structure
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:237:710769 Study programme Title: Civil Engineering; specializations in: Construction Management, Transportation Engineering, Geotechnical Engineering, Hydraulic Engineering, Structural Engineering, Construction Materials, Theory and Modeling of Structures Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Closed access Terms of use Created on 2024-03-07 10:12:20
