Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự lật đổ của mặt tiền trong các nhà thờ một gian dưới tác động của tải trọng động đất
Tóm tắt
Sự sụp đổ ra ngoài mặt phẳng của mặt tiền được coi là một trong những mối đe dọa lớn nhất và là nguyên nhân phổ biến gây ra thiệt hại cho các nhà thờ do động đất mạnh. Do tính mảnh mai của mặt tiền và sự thiếu kết nối phù hợp với các bức tường bên và mái gỗ, tác động của động đất có thể kích thích sự lật đổ. Do đó, cần có một đánh giá chi tiết để xem xét xem có cần can thiệp hay không. Bài báo này trình bày một phương pháp đánh giá động đất về độ ổn định của mặt tiền, thông qua một mô hình phần tử rời rạc dựa trên khảo sát hình ảnh, nhằm đại diện cho hình dạng thực tế và cách sắp xếp của các khối đá và ảnh hưởng của chúng đến động học của sự lật đổ. Cơ chế sụp đổ được mô phỏng bằng cả hai phương pháp phân tích tĩnh gần đúng và động dựa trên xung, và các kết quả được so sánh với những gì có được từ động học vật thể cứng truyền thống. Phương pháp đề xuất sau đó được áp dụng cho bảy nhà thờ gạch đã bị thiệt hại nghiêm trọng trong trận động đất L'Aquila (Ý) năm 2009, và chế độ hỏng hóc do các phân tích cung cấp được so sánh với thiệt hại do động đất gây ra. Phương pháp này có khả năng đưa ra ước lượng đáng tin cậy về cơ chế hỏng hóc dự kiến, xem xét chất lượng của gạch xây và sự kết nối với các bức tường bên cạnh, đồng thời cung cấp gia tốc động đất cần thiết để kích thích chuyển động và độ dịch chuyển cuối cùng mà vượt quá đó có xảy ra sụp đổ.
Từ khóa
#động đất #mặt tiền nhà thờ #mô hình phần tử rời rạc #đánh giá độ ổn định #thiệt hại cấu trúcTài liệu tham khảo
Adhikari RK, D’Ayala D (2020) 2015 Nepal earthquake: seismic performance and post-earthquake reconstruction of stone in mud mortar masonry buildings. Bull Earthq Eng 18:3863–3896. https://doi.org/10.1007/s10518-020-00834-y
Al Shawa O, de Felice G, Mauro A, Sorrentino L (2012) Out-of-plane seismic behaviour of rocking masonry walls. Earthq Eng Struct Dyn 41:949–968. https://doi.org/10.1002/eqe.1168
Asteris PG, Douvika MG, Apostolopoulou M, Moropoulou A (2017) Seismic and restoration assessment of monumental masonry structures. Materials (Basel) 10:895. https://doi.org/10.3390/ma10080895
Azevedo JJ, Sincraian G, Lemos JV (2000) Seismic behavior of blocky masonry structures. Earthq Spectra 16:337–365. https://doi.org/10.1193/1.1586116
Casapulla C, Giresini L, Lourenço PB (2017) Rocking and kinematic approaches for rigid block analysis of masonry walls: state of the art and recent developments. Buildings. https://doi.org/10.3390/buildings7030069
Casolo S (2000) Modelling the out-of-plane seismic behaviour of masonry walls by rigid elements. Earthq Eng Struct Dyn 29:1797–1813. https://doi.org/10.1002/1096-9845(200012)29:12%3c1797::AID-EQE987%3e3.0.CO;2-D
Cundall PA (1971) A computer model for simulating progressive large-scale movements in blocky rock systems. In: Proocedings of the Symposio of the International Society of Rock Mechanics, Nancy 2
Doglioni F, Moretti A, and Petrini V (1994) Le chiese ed il terremto. Italy: LINT, Trieste
de Felice G (2011) Out-of-plane seismic capacity of masonry depending on wall section morphology. Int J Archit Herit 5:466–482. https://doi.org/10.1080/15583058.2010.530339
de Felice G, Mauro A (2010) On overturning of the façade in churches with single nave: some case studies from L’Aquila, Italy, 2009 Earthquake. Adv Mater Res 133–134:807–812
De Matteis G, Brando G, Corlito V (2019) Predictive model for seismic vulnerability assessment of churches based on the 2009 L’Aquila earthquake. Bull Earthq Eng 17:4909–4936. https://doi.org/10.1007/s10518-019-00656-7
Da Porto F, Silva B, Costa C, Modena C (2012) Macro-scale analysis of damage to churches after earthquake in Abruzzo (Italy) on April 6, 2009. J Earthq Eng 16:739–758. https://doi.org/10.1080/13632469.2012.685207
de Felice G, De Santis S, Lourenço PB, Mendes N (2017) Methods and challenges for the seismic assessment of historic masonry structures. Int J Archit Herit 11:143–160. https://doi.org/10.1080/15583058.2016.1238976
Gobbin F, de Felice G, Lemos JV (2021) Numerical procedures for the analysis of collapse mechanisms of masonry structures using discrete element modelling. Eng Struct. https://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2021.113047
Heyman J (1966) The stone skeleton. Int J Solids Struct 2:249–279. https://doi.org/10.1016/0020-7683(66)90018-7
Housner GW (1963) The behavior of inverted pendulum structures during earthquakes. Bull Seismol Soc Am 53:403–417
Iannuzzo A (2019) Energy based fracture identification in masonry structures: the case study of the church of “pieta dei turchini.” J Mech Mater Struct 14:683–702. https://doi.org/10.2140/jomms.2019.14.683
Lagomarsino S (2015) Seismic assessment of rocking masonry structures. Bull Earthq Eng 13:97–128. https://doi.org/10.1007/s10518-014-9609-x
Lagomarsino S, Podestà S (2004a) Damage and vulnerability assessment of churches after the 2002 Molise, Italy, earthquake. Earthq Spectra 20:271–283. https://doi.org/10.1193/1.1767161
Lagomarsino S, Podestà S (2004b) Seismic vulnerability of ancient churches: II. Statistical analysis of surveyed data and methods for risk analysis. Earthq Spectra 20:395–412. https://doi.org/10.1193/1.1737736
Lasciarrea WG, Amorosi A, Boldini D et al (2019) Jointed Masonry Model: a constitutive law for 3D soil-structure interaction analysis. Eng Struct 201:109803. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109803
Lemos JV (2007) Discrete element modeling of masonry structures. Int J Archit Herit 1:190–213. https://doi.org/10.1080/15583050601176868
Lemos JV (2012) Explicit codes in geomechanics – FLAC, UDEC and PFC. Innov Numer Model Geomech. https://doi.org/10.1201/b12130-17
Makris N, Konstantinidis D (2003) The rocking spectrum and the limitations of practical design methodologies. Earthq Eng Struct Dyn 32:265–289. https://doi.org/10.1002/eqe.223
Makris N, Zhang J (1999) Rocking Response and Overturning of Anchored Equipment under Seismic Excitations. Pacific Earthq Eng Res Cent 1–82
Malena M, Portioli F, Gagliardo R et al (2019) Collapse mechanism analysis of historic masonry structures subjected to lateral loads: a comparison between continuous and discrete models. Comput Struct 220:14–31. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2019.04.005
Malomo D, Dejong MJ, Penna A (2018) Distinct Element modelling of the in-plane failure mechanisms of URM walls
Mauro A, de Felice G, DeJong MJ (2015) The relative dynamic resilience of masonry collapse mechanisms. Eng Struct 85:182–194. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.11.021
Meriggi P, de Felice G, De Santis S et al (2019) Distinct element modelling of masonry walls under out-of-plane seismic loading. Int J Archit Herit. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1615152
Milani G, Pizzolato M, Tralli A (2013) Simple numerical model with second order effects for out-of-plane loaded masonry walls. Eng Struct 48:98–120. https://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2012.08.029
Milani G, Valente M (2015a) Failure analysis of seven masonry churches severely damaged during the 2012 Emilia-Romagna (Italy) earthquake: non-linear dynamic analyses vs conventional static approaches. Eng Fail Anal. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.03.016
Milani G, Valente M (2015b) Comparative pushover and limit analyses on seven masonry churches damaged by the 2012 Emilia-Romagna (Italy) seismic events: possibilities of non-linear finite elements compared with pre-assigned failure mechanisms. Eng Fail Anal 47:129–161. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.09.016
Milani G, Venturini G (2011) Automatic fragility curve evaluation of masonry churches accounting for partial collapses by means of 3D FE homogenized limit analysis. Comput Struct 89:1628–1648. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2011.04.014
Ministero dei beni e delle Attività Culturali e del Turismo MIBACT (2015) Circular n.15 (30/04/15). Provisions on the protection of architectural heritage and seismic risk mitigation [In Italian]
Mordanova A, de Felice G (2018) Seismic assessment of archaeological heritage using discrete element method. Int J Archit Herit 00:1–13. https://doi.org/10.1080/15583058.2018.1543482
Pantò B, Cannizzaro F, Caddemi S, Caliò I (2016) 3D macro-element modelling approach for seismic assessment of historical masonry churches. Adv Eng Softw 97:40–59. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2016.02.009
Pantò B, Giresini L, Sassu M, Caliò I (2017) Non-linear modeling of masonry churches through a discrete macro-element approach. Earthq Struct 12:223–236. https://doi.org/10.12989/eas.2017.12.2.223
Penna A, Calderini C, Sorrentino L et al (2019) Damage to churches in the 2016 central Italy earthquakes. Bull Earthq Eng 17:5763–5790. https://doi.org/10.1007/s10518-019-00594-4
Portioli FPA (2020) Rigid block modelling of historic masonry structures using mathematical programming: a unified formulation for non-linear time history, static pushover and limit equilibrium analysis. Bull Earthq Eng 18:211–239. https://doi.org/10.1007/s10518-019-00722-0
Sorrentino L, Liberatore L, Decanini LD, Liberatore D (2014) The performance of churches in the 2012 Emilia earthquakes. Bull Earthq Eng. https://doi.org/10.1007/s10518-013-9519-3