Naslov Three-Dimensional Nonlinear Dynamic Time History Analysis of Seismic Site and Structure Response : doctoral thesis
Autor Saša Mitrović
Mentor Joško Ožbolt (mentor) MBZ: 89560
Mentor Vanja Travaš (komentor)
Član povjerenstva Mehmed Čaušević (predsjednik povjerenstva) MBZ: 202164
Član povjerenstva Joško Ožbolt (član povjerenstva) MBZ: 89560
Član povjerenstva Damir Lazarević (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Građevinski fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2015-01-01, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Građevinarstvo
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 624/625 - Građevinarstvo. Građevinsko inženjerstvo i tehnika. Građevinska tehnika kopnenog prometa (ceste, željeznice)
Sažetak In the present thesis a three-dimensional finite element model for non-linear dynamic analysis of
(1) seismic site and structure response and (2) soil-structure interaction with contact discontinuity
is proposed and discussed. Accordingly, two numerical studies are presented, each consisting
of a series of analyses of a coupled structure - foundation - soil system.
In the first study a series of numerical examples are presented which include modelling of a
reinforced concrete frame with a portion of the ground consisting of various horizontal layers
resting on rigid bedrock. The influence of the ground layer configurations on the structure
response due to seismic loads is investigated and discussed.
In the second study the influence of various parameters governing the structure response, with
emphasis on sliding and rocking of the structure, are investigated by assuming discontinuity in
the soil - foundation interface.
The spatial discretisation is performed by a combination of linear tetrahedral (ground) and
hexahedral (structure) finite elements. The time integration is carried out by explicit integration
using the leap-frog method. Total Lagrange formulation is adopted to account for large rotations
and large displacements (geometrical non-linearity). To account for cracking and damage of the
concrete, the frame structure is modelled by the microplane model (material non-linearity).
Damage and cracking phenomena are modelled within the concept of smeared cracks. Plasticity
model is used for the modelling the reinforcement and the ground adopting the Von Mises and
Drucker-Prager yield criteria, respectively. The usual continuum assumption when treating the
soil-foundation interface is replaced with a contact discontinuity approach in order to be able
to capture foundation sliding and/or uplifting and rocking (contact non-linearity). Coulomb
frictional model is adopted in the contact resolution.
The proposed finite element code demonstrate the possibilities of advanced numerical approaches
in simulation of complex engineering problems. Comparative analysis shows the importance of
the local site conditions and influence of material non-linearity in seismic structural design. With
the implemented microplane model, which is aimed to be used for fracture and damage analysis
of concrete, it is possible do assess the sustained structural damage. Furthermore, for extreme
scenarios with highly geometrically non-linear behaviour, as sliding and rocking, the proposed
model of foundation - soil interface is more adequate than usual continuum approach with spring
- dashpot elements and at the same time maintains a reasonable computational efficiency.F
Sažetak (hrvatski) U ovoj dizertaciji predložen je i analiziran numericki prostorni model s konacnim elementima
za nelinearnu dinamicku analizu (1) odziva lokalnog tla i konstrukcije i (2) interakciju tla i
konstrukcije s kontaktnim diskontinuitetom. Sukladno tome, predstavljene su dvije numericke
studije od kojih se svaka sastoji od niza proracuna sklopa konstrukcija - temelj - tlo.
U sklopu prve studije prikazan je niz numerickih primjera koji ukljucuju modeliranje armirano
betonskog okvira s temeljnim tlom koje se sastoji od razlicitih horizontalnih slojeva položenih na
krutu osnovnu stijenu. Istražen je utjecaj konfiguracije slojeva tla na odziv konstrukcije uslijed
potresnog djelovanja.
U sklopu druge studije istražen je utjecaj raznih parametara na odziv konstrukcije, poglavito na
klizanje i rocking, pretpostavljajuci diskontinuitet na kontaktu tla i temelja.
Prostorna diskretizacija izvržena je tetraedarskim (tlo) i heksaedarskim konacnim elementima
(konstrukcija). Integracija jednadžbe gibanja provedena je eksplicitno metodom leap-frog. Total
Lagrange formulacija je primijenjena kako bi se uzeli u obzir veliki pomaci i rotacije (geometrijska
nelinearnost). Pukotine i oštecenja u betonu konstrukcije modelirane su mikroravninskim modelom
unutar koncepta razmazanih pukotina (materijalna nelinearnost). Teorija plasticnosti primijenjena
je za modeliranje armature i temeljnog tla koristeci Von Mises i Drucker-Prager kriterij
tecenja. Uobicajeni pristup modeliranja kao kontinuuma zamijenjen je kontaktnim diskontinuumom
kako bi se moglo opisati klizanje temelja i/ili odizanje i rocking (kontaktna nelinearnost).
Pri rezoluciji kontakta korišten je Coulomb-ov model trenja.
Predloženi racunalni kod s konacnim elementima pokazuje mogucnosti naprednih numerickih
pristupa u simulaciji složenih inženjerskih problema. Komparativna analiza pokazuje važnost
lokalnih uvjeta tla i materijalne nelinearnosti u proracunu konstrukcija na potresna djelovanja. S
implementiranim mikroravnimskim modelom, koji je razvijen s ciljem opisivanja pojava pukotina
i oštecenja u betonu, moguce je ocijeniti posljedicna strukturna oštecenja. Povrh toga, kad je
važna geometrijska nelinearnost, kao što je u slucaju pojave klizanja i rocking-a, predloženi model
veze sklopa temelj - tlo primjereniji je od klasicnog modela s oprugama.
Ključne riječi
finite elements
microplane model
contact mechanics
time history analysis
soilstructure interaction
site-effects
seismic performance assessment
Ključne riječi (hrvatski)
konacni elementi
mikroravninski model
mehanika kontakta
analiza odziva zapisima u vremenu
interakcija tla i konstrukcije
utjecaj lokalnih uvjeta
procjena seizmičkih performansi
Jezik engleski
URN:NBN urn:nbn:hr:188:606262
Datum promocije 2015
Studijski program Naziv: Građevinarstvo; smjerovi: Hidrotehnika i geotehnika, Mehanika Smjer: Hidrotehnika i geotehnika Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (dr. sc.)
URL zapisa u katalogu https://libraries.uniri.hr/cgi-bin/unilib.cgi?form=D1130716060
Vrsta resursa Tekst
Opseg 112 str; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Repozitorij Repozitorij Sveučilišne knjižnice Rijeka
Datum i vrijeme pohrane 2017-01-19 18:15:34