Διερεύνηση της μη-γραμμικής συμπεριφοράς των σεισμικά μονωμένων μεταλλικών κατασκευών

Investigating the non-linear behavior of seismically isolated steel structures (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Κοκόση, Αγγελική Γεωργία
  3. Διαχείριση Τεχνικών Έργων (ΔΧΤ)
  4. 26 Σεπτεμβρίου 2021 [2021-09-26]
  5. Ελληνικά
  6. 156
  7. Χατζηγεωργίου, Γεώργιος
  8. Χατζηγεωργίου, Γεώργιος | Πνευματικός, Νικόλαος
  9. μη γραμμική δυναμική ανάλυση | ιξώδεις αποσβεστήρες | δυνάμεις απόσβεσης | σεισμική μόνωση | Ruaumoko | δυναμική ανάλυση χρονοιστορίας
  10. 10
  11. 20
  12. Περιέχει: πίνακες, διαγράμματα, εικόνες
    • Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της μη-γραμμικής συμπεριφοράς σεισμικά μονωμένων μεταλλικών κατασκευών και πιο συγκεκριμένα δισδιάστατων μεταλλικών πλαισίων με πρόσθετες διατάξεις αποσβεστήρων. Οι αποσβεστήρες που εξετάστηκαν είναι γραμμικοί ιξώδεις αποσβεστήρες ρευστού. Οι δυνάμεις αυτών των αποσβεστήρων είναι ανάλογες των μέγιστων ταχυτήτων στα άκρα τους, δηλαδή στους κόμβους της κατασκευής. Συνεπώς, για τη μελέτη και τον σχεδιασμό των διατάξεων απόσβεσης που χρειάζονται σε μια κατασκευή απαιτείται ο προσδιορισμός των μέγιστων σεισμικών ταχυτήτων. Οι σύγχρονοι κανονισμοί επιτρέπουν τον υπολογισμό των ταχυτήτων μέσω του φάσματος απόκρισης σχεδιασμού, που προκύπτει από το αντίστοιχο ελαστικό, θεωρώντας πως δεν προκαλεί δυσμενή αποτελέσματα. Σκοπός της εργασίας είναι να συγκριθεί η ελαστική με την ανελαστική απόκριση της κατασκευής εκφραζόμενη με όρους ταχυτήτων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό πρόγραμμα Ruaumoko. Τα μεταλλικά πλαίσια που εξετάστηκαν είναι 6 και ο αριθμός των ορόφων τους είναι 3, 6, 9, 12, 15 και 20. Οι αναλύσεις έγιναν για 25 σεισμικές καταγραφές από ανάστροφα ρήγματα και 25 σεισμικές καταγραφές από ρήγματα ολίσθησης. Προκειμένου να εξεταστεί η απόκριση της κατασκευής έγινε κατάλληλη κλιμάκωση του επιταχυνσιογραφήματος κάθε σεισμού με 7 διαφορετικούς συντελεστές κλιμάκωσης (scale factors 0.2, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3.5). Οι αναλύσεις έγιναν αρχικά με θεώρηση πακτωμένης βάσης στο έδαφος, και στη συνέχεια θεωρώντας αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής. Από τη διερεύνηση προέκυψε πως όλα τα πλαίσια συμπεριφέρονται ελαστικά για μικρούς συντελεστές κλιμάκωσης, ενώ καθώς αυξάνεται ο συντελεστής κλιμάκωσης, αρχίζουν να συμπεριφέρονται ανελαστικά. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων για συντελεστή κλιμάκωσης 0.2 χρησιμοποιήθηκαν για όλα τα πλαίσια ως δεδομένα της ελαστικής συμπεριφοράς τους, ενώ ο συντελεστής κλιμάκωσης 3.5 επιλέχθηκε ως αντιπροσωπευτικός της ανελαστικής συμπεριφοράς τους. Στην επόμενη φάση υπολογίστηκαν οι χρονοïστορίες ελαστικών και ανελαστικών ταχυτήτων κάθε πλαισίου για 10 σεισμικές καταγραφές, αρχικά θεωρώντας πακτωμένη την κατασκευή και στη συνέχεια λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής. Τέλος, υπολογίστηκε ο δείκτης Inelastic Velocity Ratio, ο οποίος ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης ανελαστικής προς μέγιστης ελαστικής ταχύτητας ανά όροφο. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται υπό μορφή διαγραμμάτων. Αρχικά παρουσιάζονται οι χρονοïστορίες ελαστικών και ανελαστικών ταχυτήτων ανά όροφο, και στη συνέχεια οι δείκτες IVR ανά όροφο. Από τις αναλύσεις προέκυψε πως οι ελαστικές αναλύσεις υπερεκτιμούν τις σεισμικές ταχύτητες, με αποτέλεσμα υπερεκτίμηση και της δύναμης του αποσβεστήρα. Το γεγονός αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στις κατασκευές, καθώς οι αποσβεστήρες δεν παραλαμβάνουν τις σεισμικές δυνάμεις που έχει θεωρηθεί αρχικά, με αποτέλεσμα να επιβαρύνονται περαιτέρω τα υποστυλώματα.
    • The purpose of this master’s thesis is to investigate the non-linear behavior of seismic isolated steel structures and more specifically, 2-D steel frames with supplemental linear viscous dampers. The maximum damping force of those dampers depends on the maximum velocity of the structure, therefore the design of dampers requires the evaluation of seismic velocities of the structure. The majority of modern seismic codes allow the estimation of seismic velocities using the pseudo-velocity spectrum, considering that there are no negative effects from this assumption. This study compares the inelastic and the elastic response of several steel frames in terms of the maximum seismic velocity. For this purpose, the RUAUMOKO analysis program is used. The steel frames that are examined are 6 and have different number of stories, i.e. 3, 6, 9, 12, 15 and 20. Several time-history analyses are carried out, using 50 records of seismic motions, half of which come from faults with strike-slip mechanism and the rest of them come from faults with oblique-reverse mechanism. Seven different scale factors of each earthquake excitations are used (0.2, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3.5), in order to investigate the response of the structure. The analyses are performed under two different boundary conditions: a) fixed base and b) considering the soil-structure interaction. The analysis results for scale factor 0.2 are used for all the steel frames as data for their elastic behavior, whereas the scale factor 3.5 is chosen as representative of their elastic response. Subsequently, velocity time histories of each frame are calculated, examining both the elastic and inelastic response, for 10 earthquake excitations, under the two different boundary conditions that are mentioned above. The Inelastic Velocity Ratio per storey is also determined, which is defined as the ratio of the maximum inelastic to maximum elastic velocity. Results are presented through diagrams, showing the inelastic and elastic velocity time history and the IVR for each frame storey. Examining the results, it is found that the elastic analysis overestimate the seismic velocities, leading to overestimation of the damping forces. This may cause problems in structures as the dampers do not dissipate the energy that is initially considered, resulting in further seismic load on the columns of the structure and possible damage.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.