Numerical model and seismic structural analysis of the lamberti tower

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tassello, Andrea
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/27805
Resumo: Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions
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spelling Numerical model and seismic structural analysis of the lamberti tower624.042.7624.012725.94681.3Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical ConstructionsMasonry towers are relevant typology buildings in the Italian built heritage, due to their widespread in the territory and the important historic value that they have. The history shows emblematic examples of the consequences of their structural vulnerability. In fact only a few of these structures survived until today and the majority of the ancient high towers in Italy are no longer present. The high structural risk of high masonry tower justified detailed studies and carefully planned remedial measures. The present Master Thesis project focuses on the Lamberti Tower, a medieval masonry tower with a height of 84 m located in Verona, northern Italy. The work starts by describing the research that was already done on the tower and that was made available. Then, a numerical model of the structure was built to be able to simulate its behavior. Two different models were prepared with 3D elements based on the Finite Element Method. In the specific case of the towers, the simplicity of the structure allows to create models that replicate well their thickness and the materials present without using too many elements. For this reason, a simple model composed by 3D composite beams was made, which allows future analysis using time history analysis. The second model is more detailed and was defined using 3D solid elements, which make it mode adequate for static analysis. In order to update the Finite Element (FE) models dynamic identification has been carried out on May 29th, 2013. The aim of the acquisitions was to define the modal parameters (natural frequencies and mode shapes) of the building. The numerical results, obtained from the structural eigenvalue analysis of the solid model, were compared with the experimental values and it was observed that the first adopted physical properties were not acceptable, possibly due to the boundary conditions. For this reason a modal updating, for the 3D solid mesh, was performed to validate the models and the modal assurance criterion (MAC) was calculated. The model built showed a behavior similar to the real tower, but a deeper investigation is recommended, especially for what concern the material parameters of the different types of masonry that compose the structure and the boundary conditions. At the end of this work the 3D beam model and 3D the solid model were used for a subsequent nonlinear static (pushover) analysis for a first seismic assessment purpose. The strain distribution found showed that when the tower reaches considerable displacements, a failure mechanism with rotation at the base of the tower was clearly defined.Torres são edifícios de alvenaria tipologia relevantes no património edificado italiano, devido à sua ampla no território e do valor histórico importante que eles tenham. A história mostra exemplos emblemáticos das conseqüências de sua vulnerabilidade estrutural. De facto, apenas algumas destas estruturas e sobreviveram até hoje a maioria das torres altas antigos em Itália não estão mais presentes. O alto risco estrutural de alta torre de alvenaria justifica estudos detalhados e cuidadosamente planejado de medidas correctivas. A presente Dissertação de Mestrado projecto centra-se na Torre Lamberti, uma torre medieval de alvenaria com uma altura de 84 m localizado em Verona, norte da Itália. O trabalho começa por descrever a pesquisa que já foi realizado na torre e que foi disponibilizado. Em seguida, um modelo numérico de a estrutura foi construída para ser capaz de simular o seu comportamento. Dois modelos diferentes foram elaboradas com elementos 3D baseados no Método dos Elementos Finitos. No caso específico, as torres, a simplicidade da estrutura permite que a criação de modelos que replicam bem a sua espessura e os materiais presentes, sem o uso de muitos elementos. Por esta razão, um modelo simples, composta por vigas mistas 3D foi efectuada, o que permite uma futura análise utilizando a análise de histórico de tempo. O segundo modelo é mais detalhado e foi definida utilizando elementos sólidos 3D, que o tornam adequado para a análise do modo estático. Para atualizar o Elementos Finitos (FE) modelos de identificação dinâmica foi realizada em 29 de maio de 2013. O objetivo das aquisições foi para definir os parâmetros modais (freqüências naturais e modos de vibração) do edifício. Os resultados numéricos obtidos a partir da análise do modelo sólido eigenvalor estrutural, foram comparados com os valores experimentais e observou-se que as primeiras propriedades físicas adoptadas não foram aceitáveis, possivelmente devido às condições de contorno. Por esta razão, foi realizado um modal de atualização, para a malha 3D sólido, para validar os modelos ea garantia modal critério (MAC) foi calculado. O modelo construído apresentou um comportamento semelhante ao real torre, mas uma investigação mais profunda é recomendada, especialmente para os que dizem respeito aos parâmetros materiais dos diferentes tipos de alvenaria que compõem a estrutura e as condições de contorno. No final deste trabalho, o modelo 3D de feixe e do modelo sólido em 3D foram utilizados para uma análise não linear estático (influenciável) subsequente para um primeiro objectivo sísmica. A distribuição da tensão encontrada mostraram que quando a torre atinge deslocamentos consideráveis, um mecanismo de falha com rotação na base da torre foi claramente definida.Le torri in muratura rappresentano una tipologia strutturale importante nel patrimonio architettonico italiano, per l’ampia diffusione sul territorio e per il valore storico che rivestono. In passato vi sono stati esempi emblematici della loro vulnerabilità strutturale. Solo alcune di queste costruzioni, infatti, sono sopravvissute fino ad oggi e la maggior parte delle prominenti torri medievali sono scomparse. L’elevato rischio strutturale delle torri giustifica l’elevato numero di studi effettuati e delle avanzate misure d’intervento e di consolidamento pianificate. Il presente progetto di tesi di Master si focalizza sulla Torre dei Lamberti, una torre medievale in muratura alta 84 m e ubicata nel centro storico della città di Verona, in Italia settentrionale. Nella parte iniziale dell’elaborato vi è la descrizione di una relazione precedente realizzata e resa disponibile da uno studio ingegneristico italiano. Dopo una descrizione dello stato dell’arte della Torre è stato definito un modello numerico per simulare il comportamento della struttura. Due differenti modelli sono stati elaborati con elementi 3D basati sul metodo agli elementi finiti. Nello specifico caso delle torri, la relativa semplicità strutturale permette di creare modelli che replicano in modo efficace il loro spessore e le loro caratteristiche dei materiali senza l’uso di troppi elementi. Per questa ragione, un semplice modello costituito da elementi beam 3D è stato realizzato, il quale permette di eseguire future analisi dinamiche non lineari. Il secondo modello, più dettagliato, è stato definito usando elementi solidi 3D, il che lo rende più adeguato per delle analisi strutturali statiche. Con lo scopo di affinare i vari modelli agli elementi finiti (FE) ottenuti, il giorno 29 Maggio 2013 sono state effettuate della prove di identificazione dinamica sulla Torre dei Lamberti. Lo scopo delle acquisizioni è stato quello di definire i parametri modali della struttura (frequenze proprie e funzioni di forma). I risultati numerici, ottenuti dall’analisi agli autovalori del modello con elementi brick, sono stati confrontati con i valori sperimentali ed è stato possibile osservare che le proprietà fisiche inizialmente adottate non erano accettabili, probabilmente per le condizioni al contorno considerate. Per questa ragione, è stata eseguita una calibrazione sulla mesh del modello 3D con elementi brick per validare i differenti modelli, ed è stato infine calcolato il “modal assurance criterion” (MAC). Il modello realizzato ha mostrato un comportamento simile a quello reale della torre, anche se sarebbe consigliata un’indagine più approfondita, soprattutto per quanto concerne i parametri dei materiali che costituiscono i diversi tipi di muratura della struttura e pure per le condizioni al contorno della torre. Nella parte conclusiva di questo elaborato il modello beam 3D e il modello con elementi solidi 3D sono stati utilizzati per un’analisi statica non lineare (pushover) al fine di ottenere una prima valutazione simica.La distribuzione delle deformazioni ottenuta ha evidenziato che, quando la struttura raggiunge spostamenti considerevoli, è chiaramente individuato un meccanismo di rottura con una rotazione alla base della torre.Lourenço, Paulo B.Universidade do MinhoTassello, Andrea20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/27805eng201193655info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:27:41Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/27805Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:22:21.463108Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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