Modelling of settlement induced building damage

Ondergrondse bouwprojecten kunnen tot zettingen leiden die schade aan metselwerkgebouwen veroorzaken. Voor het voorspellen van deze schade wordt momenteel een procedure gebruikt die gevolgen van zettingen soms onderschat. Voor haar promotie aan de TU Delft ontwikkelde Giorgia Giardina een beter systeem, gebaseerd op zowel experimenteel als numeriek modelleren.

Met een experimentele referentietest bracht Giardina de belangrijkste factoren en mechanismen bij schade door ondertunneling in kaart. Vervolgens maakte ze een 2D semi-gekoppeld eindige-elementenmodel met een scheurmodel voor het metselwerk en een niet-lineaire tussenlaag voor het simuleren van de grond-gebouwinteractie. Daarmee kon ze onderzoeken in hoeverre openingen, materiaaleigenschappen, initiële schade, initiële condities, normaal- en afschuifgedrag van de tussenlaag en opgelegde zettingsprofielen de gevoeligheid van een gebouw voor schade beïnvloeden.

Met een 2D-model kan echter de voortgaande 3D-verplaatsingsveld zoals dat bij ontgravingen ontstaat, en de daarmee gepaard gaande torsierespons van een gebouw, slechts in beperkte mate beschreven worden. Giardina ontwikkelde daarom een 3D-model waarin het gebouw, de grond en het ondertunnelen zijn verwerkt. Giardina valideerde het 3D-model door het te vergelijken met monitoringgegevens afkomstig van een praktijkgeval beschreven in de literatuur. Op basis van 2D- en 3D-parameterstudies heeft Giardina tot slot een raamwerk opgesteld voor een inzichtelijk schadeclassificatiemodel. Dit model relateert de geanalyseerde constructieve eigenschappen van een gebouw aan het risico op schade bij een zekere zetting.