Autor(es):
Rivas, Alejandro Trujillo 
Data: 2009
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/1822/18699
Origem: RepositóriUM - Universidade do Minho
Detalhes do Documento
Stability analysis of Famagusta Churches : Saint George of the Latins
Descrição
Master’s thesis Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions This thesis addresses the study of the stability of Saint George of the Latins church, which is located in Famagusta (Cyprus), under self-weight and seismic loading. In the first part of the work, the state of the art is presented, including brief review on Famagusta history, its seismicity and the inspection and diagnosis works carried out on the church. The limit analysis of collapse mechanisms, both force based and displacement based, was used for a first safety assessment. After that, a numerical model was prepared using finite elements and it was updated using the dynamic identification results. The updated model was subjected to non-linear static (pushover) analysis in different directions (global and principal) using two lateral load patterns: proportional to the mass and proportional to the mode shape of the structure in the applicable direction. The results of the pushover analyses were compared with the limit analysis results. As final step, non-linear dynamic analyses with time integration were carried out and the dynamic behavior of the structure was compared with the results of limit analysis and pushover analysis. By analyzing simplified collapse mechanisms (2D), an absolute lower bound of the structure capacity was obtained. Then by performing pushover analyses in different directions, the plastic hinge distribution assumed for the collapse mechanisms was validated and higher values for the loading capacity of the structure than those obtained from limit analyses were obtained, but all of them are lower than the Eurocode 8 seismic demand. Finally, from the stability seismic assessment of the structure by means of non-linear dynamic analysis was possible to determine that the structure is safe under PGA equal to 0.06g, but it was not possible to analyze the response for higher seismic load (0.07g), leading to the conclusion that the structure is in the limit of its loading capacity or the numerical model should be improved to perform these non-linear dynamic analyses. Esta tese tem por objectivo o estudo da estabilidade da igreja de “Saint George of the Latins”, situada em Famagusta (Chipre), sob acção do peso próprio e acção sísmica. Na primeira parte do trabalho é apresentada a revisão dos conhecimentos, incluindo uma breve revisão sobre a história de Famagusta, a sua sismicidade e os trabalhos de diagnóstico e inspecção levados a cabo na igreja. Na primeira verificação da segurança recorreu-se à análise limite, baseada quer em força quer em deslocamento, através da definição dos mecanismos de colapso. Seguidamente, foi preparado um modelo número de elementos finitos, tendo sido calibrado de acordo com os resultados da identificação dinâmica. O modelo calibrado foi utilizado em análises não-lineares estáticas segundo diferentes direcções (globais e principais) e com dois padrões de forças laterais: proporcional à massa e proporcional ao modo de vibração da estrutura na direcção em estudo. Os resultados das análises estáticas não-lineares foram comparados com os resultados da análise limite. Por último, foram feitas análises não-lineares dinâmicas com integração no tempo, tendo sido comparada a resposta dinâmica da estrutura com os resultados obtidos na análise limite e nas análises estáticas não-lineares. O limite inferior de capacidade de carga da estrutura foi obtido com recurso à análise dos mecanismos simplificados (2D) de colapso. A distribuição das rótulas plásticas assumida na análise limite foi validada através das análises não-lineares estáticas em diferentes direcções, demonstrando que estas análises apresentam valores de capacidade de carga superiores aos obtidos na análise limite, no entanto ambas as análises apresentam capacidades inferiores às exigências definidas no Eurocódigo 8. Por último, através da avaliação da estabilidade sísmica da análise não-linear dinâmica foi possível determinar que a estrutura está estável quando submetida a uma aceleração de pico na base igual a 0.06g,no entanto não foi possível analisar a resposta da estrutura para uma acção sísmica superior (0.07g), sugerindo que a estrutura está no seu limite de capacidade de carga ou que o modelo numérico deve ser melhorado para levar a caco estas análises não-lineares dinâmicas. Esta tesis está encaminada al estudio de estabilidad de la iglesia “St. George of the Latins”, la cual está localizada en la ciudad de Famagusta (Chipre), bajo la acción de peso propio y acciones sísmicas. En la primera parte del trabajo, el estado del arte fue hecho incluyendo una corta revisión de la historia de Famagusta, su sismicidad así como también la inspección y diagnostico llevados a cabo en la iglesia. Análisis límite de mecanismo de colapso, basados en fuerza y desplazamiento, fueron usados tener un primer estimativo de las condiciones de seguridad. Posteriormente, un modelo numérico de la iglesia fue construido utilizando elementos finitos y fue actualizado utilizando los resultados de la caracterización dinámica de la iglesia. El modelo actualizado fue sometido a análisis estáticos no lineales (pushover) en diferentes direcciones (global y principal) utilizando dos patrones de carga: uno proporcional a la distribución de masa y el otro proporcional a los modos de vibración de la estructura en la dirección de aplicación. Los resultados de los análisis pushover fueron comparados con los resultados obtenidos en los análisis límite. Finalmente, análisis dinámicos no lineales con integración en el tiempo fueron llevados a cabo y el comportamiento dinámico de la estructura fue comparado con los resultados obtenidos en los análisis límite y los análisis estáticos no lineales. Mediante el análisis de mecanismos de colapso simplificados (2D) fue posible encontrar el menor valor absoluto de la capacidad de la estructura. Después, mediante la aplicación de análisis pushover en diferentes direcciones, la distribución de rotulas plásticas asumida para los mecanismos de colapso fue validada y valores mayores a los encontrados en los análisis limite fueron encontrados para la capacidad de carga de la estructura, pero todos ellos mucho menores que la demanda sísmica estipulada en el Eurocode 8. Finalmente, de la valoración de estabilidad sísmica de la estructura y mediante el uso de análisis dinámicos no lineales, fue posible determinar que la estructura es segura cuando es sometida a una aceleración pico del terreno igual a 0.06g, pero no fue posible analizar la respuesta de la estructura ante carga sísmica mayor (0.07g), llegando a la conclusión que la estructura está en su estado limite de capacidad de carga o que el modelo numérico debe ser mejorado para llevar a cabo estos análisis dinámicos no lineales.
Master’s thesis Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions This thesis addresses the study of the stability of Saint George of the Latins church, which is located in Famagusta (Cyprus), under self-weight and seismic loading. In the first part of the work, the state of the art is presented, including brief review on Famagusta history, its seismicity and the inspection and diagnosis works carried out on the church. The limit analysis of collapse mechanisms, both force based and displacement based, was used for a first safety assessment. After that, a numerical model was prepared using finite elements and it was updated using the dynamic identification results. The updated model was subjected to non-linear static (pushover) analysis in different directions (global and principal) using two lateral load patterns: proportional to the mass and proportional to the mode shape of the structure in the applicable direction. The results of the pushover analyses were compared with the limit analysis results. As final step, non-linear dynamic analyses with time integration were carried out and the dynamic behavior of the structure was compared with the results of limit analysis and pushover analysis. By analyzing simplified collapse mechanisms (2D), an absolute lower bound of the structure capacity was obtained. Then by performing pushover analyses in different directions, the plastic hinge distribution assumed for the collapse mechanisms was validated and higher values for the loading capacity of the structure than those obtained from limit analyses were obtained, but all of them are lower than the Eurocode 8 seismic demand. Finally, from the stability seismic assessment of the structure by means of non-linear dynamic analysis was possible to determine that the structure is safe under PGA equal to 0.06g, but it was not possible to analyze the response for higher seismic load (0.07g), leading to the conclusion that the structure is in the limit of its loading capacity or the numerical model should be improved to perform these non-linear dynamic analyses. Esta tese tem por objectivo o estudo da estabilidade da igreja de “Saint George of the Latins”, situada em Famagusta (Chipre), sob acção do peso próprio e acção sísmica. Na primeira parte do trabalho é apresentada a revisão dos conhecimentos, incluindo uma breve revisão sobre a história de Famagusta, a sua sismicidade e os trabalhos de diagnóstico e inspecção levados a cabo na igreja. Na primeira verificação da segurança recorreu-se à análise limite, baseada quer em força quer em deslocamento, através da definição dos mecanismos de colapso. Seguidamente, foi preparado um modelo número de elementos finitos, tendo sido calibrado de acordo com os resultados da identificação dinâmica. O modelo calibrado foi utilizado em análises não-lineares estáticas segundo diferentes direcções (globais e principais) e com dois padrões de forças laterais: proporcional à massa e proporcional ao modo de vibração da estrutura na direcção em estudo. Os resultados das análises estáticas não-lineares foram comparados com os resultados da análise limite. Por último, foram feitas análises não-lineares dinâmicas com integração no tempo, tendo sido comparada a resposta dinâmica da estrutura com os resultados obtidos na análise limite e nas análises estáticas não-lineares. O limite inferior de capacidade de carga da estrutura foi obtido com recurso à análise dos mecanismos simplificados (2D) de colapso. A distribuição das rótulas plásticas assumida na análise limite foi validada através das análises não-lineares estáticas em diferentes direcções, demonstrando que estas análises apresentam valores de capacidade de carga superiores aos obtidos na análise limite, no entanto ambas as análises apresentam capacidades inferiores às exigências definidas no Eurocódigo 8. Por último, através da avaliação da estabilidade sísmica da análise não-linear dinâmica foi possível determinar que a estrutura está estável quando submetida a uma aceleração de pico na base igual a 0.06g,no entanto não foi possível analisar a resposta da estrutura para uma acção sísmica superior (0.07g), sugerindo que a estrutura está no seu limite de capacidade de carga ou que o modelo numérico deve ser melhorado para levar a caco estas análises não-lineares dinâmicas. Esta tesis está encaminada al estudio de estabilidad de la iglesia “St. George of the Latins”, la cual está localizada en la ciudad de Famagusta (Chipre), bajo la acción de peso propio y acciones sísmicas. En la primera parte del trabajo, el estado del arte fue hecho incluyendo una corta revisión de la historia de Famagusta, su sismicidad así como también la inspección y diagnostico llevados a cabo en la iglesia. Análisis límite de mecanismo de colapso, basados en fuerza y desplazamiento, fueron usados tener un primer estimativo de las condiciones de seguridad. Posteriormente, un modelo numérico de la iglesia fue construido utilizando elementos finitos y fue actualizado utilizando los resultados de la caracterización dinámica de la iglesia. El modelo actualizado fue sometido a análisis estáticos no lineales (pushover) en diferentes direcciones (global y principal) utilizando dos patrones de carga: uno proporcional a la distribución de masa y el otro proporcional a los modos de vibración de la estructura en la dirección de aplicación. Los resultados de los análisis pushover fueron comparados con los resultados obtenidos en los análisis límite. Finalmente, análisis dinámicos no lineales con integración en el tiempo fueron llevados a cabo y el comportamiento dinámico de la estructura fue comparado con los resultados obtenidos en los análisis límite y los análisis estáticos no lineales. Mediante el análisis de mecanismos de colapso simplificados (2D) fue posible encontrar el menor valor absoluto de la capacidad de la estructura. Después, mediante la aplicación de análisis pushover en diferentes direcciones, la distribución de rotulas plásticas asumida para los mecanismos de colapso fue validada y valores mayores a los encontrados en los análisis limite fueron encontrados para la capacidad de carga de la estructura, pero todos ellos mucho menores que la demanda sísmica estipulada en el Eurocode 8. Finalmente, de la valoración de estabilidad sísmica de la estructura y mediante el uso de análisis dinámicos no lineales, fue posible determinar que la estructura es segura cuando es sometida a una aceleración pico del terreno igual a 0.06g, pero no fue posible analizar la respuesta de la estructura ante carga sísmica mayor (0.07g), llegando a la conclusión que la estructura está en su estado limite de capacidad de carga o que el modelo numérico debe ser mejorado para llevar a cabo estos análisis dinámicos no lineales.
Tipo de Documento
Dissertação de Mestrado
Idioma Inglês
Orientador(es) Lourenço, Paulo B.
Idioma Inglês
Orientador(es) Lourenço, Paulo B.
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