Simulation of structural behavior of masonry using discrete element modeling
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/104419
Correu electrònic de l'autoraljr_2801outlook.com
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2016-07
Condicions d'accésAccés obert
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
The structural simulation of masonry elements has been traditionally conducted with Finite Element
Models (FEM). Studies from the literature show that these models are capable of accurately
reproduce the structural behavior at a micro and macro-scale levels. Despite the good results
obtained, the application of FEM implies simplifications regarding the failure modes and the
constitutive laws used to represent the behavior of bricks and mortar, as well as the interface between
them. Alternative methods are available nowadays for the same purpose. An example is the Discrete
Element Model (DEM) that is based on a particle-particle interaction. The simple definition of the
interactions in the DEM is an advantage for the simulation of masonry elements.
The objective of this master thesis is to evaluate the applicability of DEM to simulate the structural
behavior of masonry at a micro and macro-scale level, reproducing the response in terms of
deflections, ultimate load and failure modes.
First, a review on the literature about DEM and about its application to the analysis of masonry
structures was performed. Then, experimental programs conducted by other authors were selected
and taken as a reference. Next, the tests found in these experimental programs were simulated with
DEM. The numerical results were compared with the experimental data in order to highlight the
accuracy, advantages and drawbacks of this approach. A parametric study was as well conducted to
evaluate the sensibility of the results to changes in the input parameters of the model. Finally, further
research proposals are presented in order to explore in a deeper and more extended way the topics
presented on this dissertation
It was found that the use of DEM to simulate the structural behavior of masonry at a micro and macroscale
level, reproducing the response in terms of deflections, ultimate load and failure modes presents
quite good results. Good agreement was shown in the description of failure modes and low
percentage errors (below 10 %) were found on the computation of the parameters of interest such as
strength of the material and maximum resistant load. La simulación estructural de elementos de mampostería se ha realizado tradicionalmente con
modelos de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés). Los estudios de la literatura muestran
que estos modelos son capaces de reproducir con precisión el comportamiento estructural a micro y
macro-escala. A pesar de los buenos resultados obtenidos, la aplicación de FEM implica
simplificaciones con respecto a los modos de falla y a las leyes constitutivas utilizadas para
representar el comportamiento de ladrillos y mortero, así como la interfaz entre ellos. Métodos
alternativos están disponibles hoy en día para el mismo propósito. Un ejemplo es el Método de los
Elementos Discretos (DEM, por sus siglas en inglés) que se basa en una interacción partículapartícula.
La definición simple de las interacciones en el DEM es una ventaja en la simulación de
elementos de mampostería.
El objetivo principal de esta tesis es evaluar la aplicabilidad de DEM para simular el comportamiento
estructural de la mampostería a un nivel de micro y macro-escala, y reproducir la respuesta del
material en términos de desplazamientos, carga última y modos de falla.
En primer lugar, se realizó una revisión de la literatura sobre el DEM y sobre su aplicación al análisis
de estructuras de mampostería. A continuación, un programa experimental llevado a cabo por otros
autores fue seleccionado y tomado como referencia. Después, las pruebas de laboratorio realizadas
en dicho programa experimental se simularon con DEM. Los resultados numéricos obtenidos se
compararon con los datos experimentales con el fin de poner en relieve la precisión, ventajas y
desventajas del enfoque DEM. Se llevó a cabo además un estudio paramétrico para evaluar la
sensibilidad de los resultados a los cambios en los parámetros de entrada del modelo. Finalmente,
una serie de propuestas para futuras investigaciones es presentada con el fin de explorar más a
detalle y de forma extendida los temas tratados en la presente tesis.
Se encontró que el uso de DEM para simular el comportamiento de la mampostería a niveles micro
y macro-escala, reproduciendo la respuesta en términos de desplazamientos, carga última y modos
de falla, presenta buenos resultados. Concordancia en la descripción de los modos de falla y valores
bajos de errores porcentuales (debajo del 10 %) fueron encontrados en el cálculo de los parámetros
de interés como lo son la resistencia de los materiales y la carga última soportada.
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
Thesis.pdf | 3,606Mb | Visualitza/Obre |