Two different stochastic approaches modelling the decay process of masonry surfaces over time

Abstract

Masonry structures subjected to aggressive environment may suffer degradation during their service life; the decay strongly depends on type of the component materials and the technique of construction. This can lead the structure to high states of damage even if not failure. The great randomness connected with the occurrence of critical attacks suggests approaching the deterioration process of masonry under a probabilistic point of view. Following this way, the deterioration process L(t) of stone masonrics has been carried out. It has been approached as:

• 1) L(t) time dependent stochastic process of the random variable (r.v.) ℓ.

• 2) L(t) time dependent stochastic process of the r.v.τ.

The approaches 1) and 2) are able to model the reliability of masonry materials over time and predict, in probabilistic terms, the occurrence time of the expected damage.

The procedures have been applied to full-scale models buil in Milan in 1990. To measure the masonry decay in time a non-destructive technique has been adopted and the data collected have been elaborated using the approaches 1) and 2). The results obtained allow the good convergence of both the procedures as well as their different possible applications. On the base of these results a discussion on the possible use of these procedures in the maintenance strategies planning is introduced

Résumé

Les ouvrages en maçonnerie soumis à un environnement agressif peuvent subir des dégradations pendant leur durée de vie. Ces dégradations dépendent beaucoup des type de composants utilisés et de la technique de construction. Cela peut amener la structure à de graves endommagements jusqu'à la rupture totale. La multiplicité et la causalité des paramètres impliqués au cours de ces événements critiques, suggèrent d'aborder le processus de dégradation de la maçonnerie par une approche probabiliste. Le processus de dégradation L(t) de maçonneries en pierre a donc été étudié selon cette approche prenant en considération les élément suivants:

• 1) L(t) stochastique dépendant du temps selon la variable aléatoire (r.v.) ℓ.

• 2) L(t) stochastique dépendant de la variable (r.v) τ.

Ces approches nous permettent de modéliser la fiabilité des composants de la maçonnerie dans le temps et de prévoir en termes probabilistes, le moment où surgiront les dommages. Les procédures ont été appliquées sur des modèles grandeur nature construits à Milan en 1990. Pour mesurer l'état de dégradation de la maçonnerie dans le temps, une technique de monitorage non destructive a été employée et les données ont été obtenues selon les approches 1) et 2). Les résultats montrent à la fois une possible convergence des deux procédures et leurs différentes applications. Sur la base des résultats on propose une discussion sur un possible usage de ces procédures dans la planification des interventions de maintenance.