Μελέτη δυναμικής συμπεριφοράς μεταλλικών κτιρίων υπο σεισμική διέγερση
Date Issued
May 2020
Author(s)
Advisor
Abstract
Ο κύριος στόχος αυτής της της πτυχιακής εργασίας είναι η διερεύνηση της ιδιομορφικής φασματικής ανάλυσης και πιο συγκεκριμένα, η διερεύνηση και η σύγκριση των μεθόδων συνδυασμού των ιδιομορφικών αποκρίσεων SRSS και CQC για τον υπολογισμό των δυνάμεων των δομικών μελών. Πέραν όμως από τις κλασσικές στατιστικές μεθόδους όπου κατά την χρήση τους χάνουμε το πρόσημο των δυνάμεων και οι υπολογισμένες δυνάμεις δε βρίσκονται σε ισορροπία, η σεισμική ανάλυση έγινε και διαμέσου της εντολής IMR (Individual Modal Response) του στατικού προγράμματος STAAD.Pro όπου μετατρέπει κάθε ιδιομορφή σε load case και υπολογίζει τις δυνάμεις μελών, κρατώντας το πρόσημο τους και είναι σε ισορροπία. Ύστερα, τα αποτελέσματα των δυνάμεων των μελών κάθε σημαντικής ιδιομορφής που υπολογίστηκαν διαμέσου της IMR συνδυάζονται αλγεβρικά και συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των μεθόδων CQC, SRSS.
Ως δομικό υλικό επιλέχτηκε ο χάλυβας και ως σύστημα πλευρικής αντίστασης των σεισμικών δυνάμεων χρησιμοποιήθηκαν τα δύσκαμπτα μεταλλικά πλαίσια με κεντρικά διαγώνια μέλη (Concentric Braced Frames) διαμόρφωσης “X”. Παράλληλα διερευνήθηκαν οι βασικές αρχές και οι ιδιότητες των μεταλλικών δύσκαμπτων πλαισίων.
Στο πλαίσιο της σεισμικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκε το στατικό πρόγραμμα STAAD.Pro, όπου κατά το στάδιο της μοντελοποίησης αποφασίστηκε να εξεταστούν τρία κύρια (3) επίπεδα μοντέλα ώστε να μελετηθούν τα σεισμικά φαινόμενα και η συμπεριφορά των χαμηλών (Low-rise Buildings) αλλά και των υψηλών κτιρίων (High-Rise Building) κατά τη διάρκεια σεισμικής διέγερσης. Μελετήθηκε η συμπεριφορά των μοντέλων σε οριζόντιο και κάθετο σεισμό και ειδικότερα ο ρυθμός κατά τον οποίο ενσωματώνεται η σεισμική μάζα σε κάθε ιδιομορφή κατά την διάρκεια της ταλάντωσης, η εναλλαγή των πρόσημων των σεισμικών δυνάμεων που αναπτύσσονται στα μέλη και κατά πόσο αυτή η εναλλαγή επηρεάζει τις μεθόδους συνδυασμού ιδιομορφικών αποκρίσεων CQC, SRSS και IMRC. Τέλος εξετάστηκε, το κατά πόσον επηρεάζουν τα φυσικά χαρακτηριστικά (T,f,ωn) των κτιριακών μοντέλων τη σεισμική τους απόκριση.
Μία άλλη διάσταση που δόθηκε στην εν λόγω έρευνα, στα πλαίσια του κατά πόσον επηρεάζει η μοντελοποίηση την σεισμική συμπεριφορά των κατασκευών, ήταν η τοποθέτηση ενδιάμεσων κόμβων στα ανοίγματα των κύριων δοκών των μοντέλων, όπου διαχωρίστηκαν τα τρία (3) κύρια επίπεδα μοντέλα σε δύο (2) υποκατηγορίες μοντέλων Α,Β δηλαδή χωρίς κόμβους (Α) και με κόμβους (Β), όπου έγινε και συγκριτική ανάλυση των αποτελεσμάτων τους. Απώτερος στόχος ήταν διερεύνηση του τρόπου που κατανέμεται η σεισμική μάζα στους κόμβους σε οριζόντιο και κάθετο σεισμό, η επιρροή των ανώτερων συχνοτήτων στη σεισμική συμπεριφορά τους, καθώς και ο ρυθμός ενσωμάτωσης της σεισμικής μάζας σε κάθε ιδιομορφή στους δύο τύπους μοντέλων.
Τέλος, αναλύθηκε η αποτελεσματικότητα της ιδιομορφικής φασματικής ανάλυσης, οι αβεβαιότητες της μεθόδου, τα μειονεκτήματα των μεθόδων συνδυασμού ιδιομορφικών αποκρίσεων SRSS, CQC και γενικότερα η κατανόηση των ορίων της εφαρμογής της ιδιομορφικής φασματικής ανάλυσης σε αντισεισμικό σχεδιασμό κατασκευών με βάση τους κανονισμούς του Ευρωκώδικα 8 (EN1998-1:2004).
Ως δομικό υλικό επιλέχτηκε ο χάλυβας και ως σύστημα πλευρικής αντίστασης των σεισμικών δυνάμεων χρησιμοποιήθηκαν τα δύσκαμπτα μεταλλικά πλαίσια με κεντρικά διαγώνια μέλη (Concentric Braced Frames) διαμόρφωσης “X”. Παράλληλα διερευνήθηκαν οι βασικές αρχές και οι ιδιότητες των μεταλλικών δύσκαμπτων πλαισίων.
Στο πλαίσιο της σεισμικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκε το στατικό πρόγραμμα STAAD.Pro, όπου κατά το στάδιο της μοντελοποίησης αποφασίστηκε να εξεταστούν τρία κύρια (3) επίπεδα μοντέλα ώστε να μελετηθούν τα σεισμικά φαινόμενα και η συμπεριφορά των χαμηλών (Low-rise Buildings) αλλά και των υψηλών κτιρίων (High-Rise Building) κατά τη διάρκεια σεισμικής διέγερσης. Μελετήθηκε η συμπεριφορά των μοντέλων σε οριζόντιο και κάθετο σεισμό και ειδικότερα ο ρυθμός κατά τον οποίο ενσωματώνεται η σεισμική μάζα σε κάθε ιδιομορφή κατά την διάρκεια της ταλάντωσης, η εναλλαγή των πρόσημων των σεισμικών δυνάμεων που αναπτύσσονται στα μέλη και κατά πόσο αυτή η εναλλαγή επηρεάζει τις μεθόδους συνδυασμού ιδιομορφικών αποκρίσεων CQC, SRSS και IMRC. Τέλος εξετάστηκε, το κατά πόσον επηρεάζουν τα φυσικά χαρακτηριστικά (T,f,ωn) των κτιριακών μοντέλων τη σεισμική τους απόκριση.
Μία άλλη διάσταση που δόθηκε στην εν λόγω έρευνα, στα πλαίσια του κατά πόσον επηρεάζει η μοντελοποίηση την σεισμική συμπεριφορά των κατασκευών, ήταν η τοποθέτηση ενδιάμεσων κόμβων στα ανοίγματα των κύριων δοκών των μοντέλων, όπου διαχωρίστηκαν τα τρία (3) κύρια επίπεδα μοντέλα σε δύο (2) υποκατηγορίες μοντέλων Α,Β δηλαδή χωρίς κόμβους (Α) και με κόμβους (Β), όπου έγινε και συγκριτική ανάλυση των αποτελεσμάτων τους. Απώτερος στόχος ήταν διερεύνηση του τρόπου που κατανέμεται η σεισμική μάζα στους κόμβους σε οριζόντιο και κάθετο σεισμό, η επιρροή των ανώτερων συχνοτήτων στη σεισμική συμπεριφορά τους, καθώς και ο ρυθμός ενσωμάτωσης της σεισμικής μάζας σε κάθε ιδιομορφή στους δύο τύπους μοντέλων.
Τέλος, αναλύθηκε η αποτελεσματικότητα της ιδιομορφικής φασματικής ανάλυσης, οι αβεβαιότητες της μεθόδου, τα μειονεκτήματα των μεθόδων συνδυασμού ιδιομορφικών αποκρίσεων SRSS, CQC και γενικότερα η κατανόηση των ορίων της εφαρμογής της ιδιομορφικής φασματικής ανάλυσης σε αντισεισμικό σχεδιασμό κατασκευών με βάση τους κανονισμούς του Ευρωκώδικα 8 (EN1998-1:2004).
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
Δημήτριος Ντζιμάνης.pdf
Size
7.6 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
22153987ccac7d59b7b3f8f3083adfd0