Location of Repository

Συγκριτική διερεύνηση της στατικής μη γραμμικής συμπεριφοράς τυπικών πλαισίων από Ω.Σ ενισχυμένων με λικνιζόμενα προκατασκευασμένα τοιχία

By Χρίστος Ζαντής and Christos Zantis

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, έχει παρατηρηθεί ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον στην χρήση λικνιζόμενων μελών, έναντι των συμβατικών, για το σχεδιασμό αντισεισμικών κατασκευών. Τα λικνιζόμενα αυτά μέλη έχουν ευεργετικές ιδιότητες όσον αφορά την ανθεκτικότητα των κατασκευών. Αυτό συμβαίνει, καθώς αντί να αναπτύσσουν βλάβες και παραμένουσες παραμορφώσεις, έχουν την ικανότητα να επανέρχονται στην αρχική τους θέση χωρίς σημαντικές βλάβες, οδηγώντας έτσι, σε αυξημένη ασφάλεια της κατασκευής και μειωμένο κόστος επιδιόρθωσης προς αποκατάσταση της μετασεισμικής ζημιάς. Επιπρόσθετα, τα λικνιζόμενα μέλη αποκτούν τη μέγιστη αντοχή τους στην αρχή της λικνιστικής κίνησης τους, οδηγώντας έτσι σε περιορισμό των σεισμικών δυνάμεων, οι οποίες μεταβιβάζονται στην υπόλοιπη κατασκευή, εν αντιστοιχία με τα μέλη που διαρρέουν. H έρευνα για τα λικνιζόμενα αυτά μέλη έχει προχωρήσει αρκετά τα τελευταία χρόνια, παρουσιάζοντας αρκετά πειραματικά αποτελέσματα και κανονισμούς για το σχεδιασμό των μελών αυτών. Παρόλαυτα υστερεί ακόμη ο τομέας της αριθμητικής πρόβλεψης που αφορά την συμπεριφορά των περιορισμένων λικνιζόμενων μελών σε κατασκευές. Η απόκριση των λικνιζόμενων μελών που δέχονται περιορισμό οποιασδήποτε μορφής (όπως από πρόσθετα στοιχεία, προεντεταμένους τένοντες, περιβάλλοντα πλαίσια κλπ.) διαφέρει αρκετά σε σχέση με την απόκριση των ελεύθερων λικνιζόμενων σωμάτων. Η συγκεκριμένη μεταβολή στην απόκριση απορρέει από την μεταβολή της λικνιστικής συμπεριφοράς τους υπό την ανάπτυξη κατακόρυφων δυνάμεων στις διαφορές αυτές περιπτώσεις. Βασικό εμπόδιο έως τώρα για την περαιτέρω μελέτη των σωμάτων αυτών σε πλαίσια και στην εξαγωγή συμπερασμάτων ως προς την ακριβή απόκριση τους αποτελούσε το γεγονός ότι, η επίδραση των δυνάμεων αυτών προκαλούσε παραμόρφωση στην βάση του σώματος, η οποία δεν μπορούσε να θεωρηθεί απαραμόρφωτη, αλλά έπρεπε η παραμορφωσιμότητα αυτή να λαμβανόταν υπόψη για την εξαγωγή ορθότερων συμπερασμάτων ως προς την λικνιστική συμπεριφορά. Μέχρι τώρα όμως, η παραμορφωσιμότητα της βάσης των λικνιζόμενων μελών αγνοούταν. Η νέα αντιμετώπιση που προτείνεται από τον διδακτορικό φοιτητή Αυγενάκη , λαμβάνει υπόψη πέραν της παραμορφωσιμότητας καθ΄ύψος του μέλους και την παραμόρφωση της βάσης καθώς λικνίζεται, καθιστώντας έτσι δυνατή την περαιτέρω αριθμητική μελέτη των περιορισμένων λικνιζόμενων μελών σε πλαίσια, που αποτελεί σκοπό της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται συνοπτικώς το υπάρχων θεωρητικό υπόβαθρο όσον αφορά το στοιχείο λικνισμού, γίνεται μια πρώτη αναγνώριση των σκοπών της παρούσης διπλωματικής και παρουσιάζονται κάποια πρώτα αποτελέσματα για να μπορέσει ο αναγνώστης να έρθει σε μια πρώτη επαφή με τον τρόπο λειτουργίας του στοιχείου λικνισμού και να είναι σε θέση για ευκολότερη κατανόηση των ερευνητικών αποτελεσμάτων της παρούσης. Γίνεται σαφής αναφορά στην νέα μεθοδολογία που χρησιμοποιείται και τον τρόπο λειτουργίας της, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων στο συγκεκριμένο τεύχος και προτάθηκε από τον Αυγενάκη. Στο κεφάλαιο 2, μελετάται η απόκριση διαφόρων τύπων πλαισίων που αποτελούνται από ελαστικά στοιχεία. Συγκεκριμένα, προς ικανοποίηση των αναγκών του παρόντος κεφαλαίου γίνονται αναλύσεις για διαφορετικές περιπτώσεις πλαισίων όσον αφορά τους λόγους ύψους προς πλάτος στοιχείου λικνισμού (Ηf/B), πλάτος στοιχείου λικνισμού προς μήκος ανοίγματος (Β/Lf) για πλαίσια ενός, δύο και τριών ανοιγμάτων. Για τις περιπτώσεις αυτές υπολογίζονται και παρουσιάζονται οι καμπύλες ικανότητας των πλαισίων αυτών. Για όλες τις περιπτώσεις υπολογίζεται η στοχευμένη ικανότητα για συγκεκριμένο πάντα σεισμό σχεδιασμού. Τέλος, υπολογίζονται κατά μήκος των φορέων η αναπτυσσόμενη ένταση σε μια προσπάθεια κατανόησης του τρόπου απόκρισης των φορέων πριν και μετά την ενίσχυση με το στοιχείο λικνισμού καθώς και των γεωμετρικών παραγόντων που την επηρεάζουν. Στο κεφάλαιο 3, αποσκοπούμε σε μια αναλυτικότερη πλέον μελέτη της απόκρισης των πλαισίων, πριν και μετά την ενίσχυση, προς μια ορθότερη ποιοτική κατανόηση της αλληλεπίδρασης τους με το στοιχείο λικνισμού. Συγκεκριμένα, μελετώνται πλαίσια με ανελαστικά στοιχεία τα οποία ενισχύονται με το στοιχείο λικνισμού. Εξετάζονται δύο κύριες κατηγορίες πλαισίων, πλαίσια που προσομοιάζουν "νέα κτήρια" με μια αναπτυσσόμενη πλαστιμότητα του ελεύθερου πλαισίου για το σεισμό σχεδιασμού μ=3.0 , και πλαίσια που προσομοιάζουν "παλαιά κτήρια¨ με μια αναπτυσσόμενη πλαστιμότητα του ελεύθερου πλαισίου για το σεισμό σχεδιασμού μ=6.0. Υπολογίζονται, λοιπόν, οι αποκρίσεις πλαισίων με διαφορετικά μήκη ανοίγματος, Lf, ενισχυμένα ή μη με στοιχεία λικνισμού στο κέντρο του διαφορετικών πλατών, Β. Η μεταβολή στην απόκριση εξετάζεται μέσω της μεταβολής της γενικής αλλά και μεγίστου τοπικής πλαστιμότητας των πλαισίων. Επιπροσθέτως στο παρόν κεφάλαιο για την περίπτωση των νέων κατασκευών εξετάστηκε και η περίπτωση της προσθήκης του στοιχείου λικνισμού στο άκρο , η οποία παρουσιάζει ενδιαφέροντα αποτελέσματα για την "αποτύπωση" του τοπίου μελλοντικών αναλύσεων. Τέλος, αφού παρουσιαστούν συνοπτικώς τα αποτελέσματα της παρούσης διπλωματικής εργασίας προτείνονται θέματα για περαιτέρω μελέτη.In recent years, the need for resilient structural systems has led to a renewed interest in the use of rocking members , instead of conventional ones, for the design of earthquake resistant structures. This happens, because instead of developing damage and residual deformations, rocking members have the ability to re-center without significant damage, leading to increased structural safety and lower repair costs after an earthquake. Furthermore, since rocking members attain their maximum strength when the rocking motion initiates, they can reduce the seismic forces acting on the structure similarly to yielding members. The research for these members has advanced in recent years, showing several experimental results and regulations for the design of these members. Nevertheless, there is still a lag in the field of numerical prediction on the behavior of the limited rocking members in structures. The response of the rocking members, receiving restrictions of any form (such as additional elements, prestressing tendons, surrounding frames etc.), is quite different compared to the response of the free bodies. This change in the response, is a result of the change, due to tilting behavior, in developing vertical forces. Much of the research that has been presented until now has focused on the response of rigid rocking bodies, while only few studies consider the deformability of the rocking members. Even in the latter case, most approaches consider the bodies flexible along their height, but the contact area with the base mat is assumed rigid. The new approach proposed by the PhD student Avgenakis, is able to take into account the deformability of the body along its height, as well as the deformation of its base during rocking. In Chapter 1 we present briefly the existing theoretical background regarding rocking element, presenting the objectives of our study and some early results to enable the reader to come into first contact with the operating rocking element and be able for easier understanding of the later results . A clear reference to the new methodology used and the manner of operation, which was used to export the results in this issue and proposed by Avgenakis. In Chapter 2, we study the response of different types of frames consisting of elastic elements. In particular, to meet the needs of this chapter different occasions of frames are analyzed regarding the ratio of height to width of the rocking element (Hf / B) and the ratio of width to span length (B / Lf) for one, two and three spans. For these cases we calculated and presented the capacity curves of these frames. For all these cases targeted capacity is calculated for specific earthquake design. Finally, the intensity distribution is calculated along the frames in an attempt to understand how the response of frames is affected, before and after the amplification of the rocking element for various geometrical factors. In Chapter 3, our aim is a more detailed study of the response of the frames before and after the reinforcement , to better qualitative understand of the interaction with this element. Specifically, frames from elements with yielding material that are reinforced with rocking element are examine for two main categories , frames resembling "new buildings" with a growing ductility of free framework for the design earthquake μ= 3.0, and under similar "old buildings" with a developing ductility of free framework for the design earthquake μ = 6.0. Furthermore the frame responses with different span lengths, Lf, reinforced or not with rocking elements in the center of different widths, B, are calculated. The change in the response is examined by the general and maximum local ductility of the frames. Ιn addition , as a part of this chapter , the case of reinforcement with the rocking element at the end of the frames is examined, which shows interesting results for future analyzes. Finally, we present the overall results of this thesis and topics for further study are proposed

Topics: ΟpenSees, Λικνιζόμενα στοιχεία, Rocking element, Αντισεισμικές κατασκευές, Πλαίσια, Καμπύλες ικανότητας, Στοχευμένες μετακινήσεις
Year: 2016
OAI identifier: oai:dspace.lib.ntua.gr:123456789/43436
Provided by: DSpace at NTUA
Download PDF:
Sorry, we are unable to provide the full text but you may find it at the following location(s):
  • http://dspace.lib.ntua.gr/hand... (external link)
  • Suggested articles

    Preview


    To submit an update or takedown request for this paper, please submit an Update/Correction/Removal Request.