Αντισεισμικός Έλεγχος Πλαισίων και Πενταώροφου Κτηρίου με Σύστημα Fuseis Tύπου Dogbone

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Καπόπουλος μπάτης Οδυσσεύς
Επιβλέπων Καθηγητής: Βάγιας Ι., Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2012

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται όλο και μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την εύρεση νέων συστημάτων αντισεισμικής προστασίας των μεταλλικών κατασκευών, καθώς επίσης και για τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς των κατασκευών στη μετελαστική περιοχή, δηλαδή μετά το σημείο εμφάνισης των πρώτων ζημιών. Στη συγκεκριμένη διπλωματική ελέγχθηκε ένα νέο αντισεισμικό σύστημα ονόματι fuseis το οποίο είναι αντικείμενο μελέτης ερευνητικού προγράμματος του εργαστηρίου μεταλλικών κατασκευών του ΕΜΠ και στο οποίο εισάγεται η παράμετρος αντικαταστασιμότητα πέραν της απορρόφησης ενέργειας.Συγκεκριμένα παρουσιάστηκαν 3 περιπτώσεις πενταόροφων πλαισίων με διαφορετικές διατομές και ένα πενταόροφο κτήριο ,του οποίου η μία διεύθυνση είναι πανομοιότυπη των πλαισίων.Αρχικά υποθέσαμε ένα συντελεστή συμπεριφοράς q για όλες τις περιπτώσεις ,εκτελώντας ελαστική ιδιομορφική ανάλυση, και εν συνεχεία ελέγξαμε με την ανάλυση pushover κατά πόσο ήταν ακριβής η παραδοχή μας.

Στα δύο πρώτα κεφάλαια, πέραν της εισαγωγής, στην οποία γίνεται μία σύντομη αναφορά στα  διάφορα αντισεισμικά συστήματα που χρησιμοποιούνται εώς τώρα  ,γίνεται νύξη στα χαρακτηριστικά του συστήματος fuseis και στις 2 παραλλαγές με τις οποίες έχει μελετηθεί εώς τώρα(με συμπαγές διατομές πείρων ή με χρήση απομειωμένων διατομών dogbone) .

Το τρίτο κεφάλαιο αφορά τη γεωμετρία των πλαισίων και του πενταόροφου κτηρίου.Συγκεκριμένα παρουσιάζονται αναλυτικά η προσομοίωση όλων των στηρίξεων,τα είδη των διατομών που χρησιμοποιήθηκαν στις δοκούς του συστήματος fuseis αλλά και συνολικά στους φορείς,τα αδρανειακά χαρακτηριστικά τους καθώς και η κατάταξη όλων των διατομών,δοκών και υποστυλωμάτων με βάση την ικανότητα πλαστικής στροφής των.

Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην ελαστική στατική ανάλυση του κτηρίου  και των πλαισίων.Ελέγχεται ο καθολικός λυγισμός για τη βασική στατική ανάλυση,γίνεται εισαγωγή των μη σεισμικών φορτίων στο στατικό πρόγραμμα,παρουσιάζονται τα διαγράμματα των εντατικών μεγεθών και τέλος εξάγονται τα ποσοστά εκμετάλλευσης για τον συνδυασμό 1,35g+1,50q

Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η ιδιομορφική ανάλυση των φορέων και ευρίσκονται οι κρίσιμες ιδιομορφές.Επίσης παρατίθενται χαρακτηριστικές μορφές παραμόρφωσης της κατασκευής για κάποιες ιδιομορφές

Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται δυναμική ελαστική ανάλυση των φορέων σύμφωνα με το φάσμα σχεδιασμού του ευρωκώδικα 8.Υποθέτουμε έναν αρχικό συντελεστή q για το σύστημα( 5 συγκεκριμένα) χωρίς να ξέρουμε ακόμα εάν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα(το σύστημα τώρα μελετάται,δεν έχει εισαχθεί στους κανονισμούς).Αρχικά γίνεται έλεγχος της σχετικής παραμόρφωσης των ορόφων,της προσάυξησης της τέμνουσας λόγω σεισμού ,καθώς και ο έλεγχος για προσαύξηση των σεισμικών μεγεθών για φαινόμενα 2ας τάξης.Εν συνεχεία ελέγχονται η δοκοί fuseis για τους βασικούς σεισμικού συνδυασμούς και αφού διασφαλιστεί η αποφυγή αστοχίας των συνδέσεων με τον περιορισμό της πλαστικής στροφής θp ,επιτελείται ο ικανοτικός σχεδιασμός των υποστυλωμάτων του συστήματος fuseis

 Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται η ανάλυση της μεθόδου pushover με την οποία εξάγουμε το πραγματικό συντελεστή συμπεριφοράς q από την καμπύλη ικανότητας των πλαισίων και του κτηρίου.Η φόρτιση της μεθόδου pushover γίνεται με βάση την δεσπόζουσα ιδιομορφή για κάθε διεύθυνση του κτηρίου και εναλλακτικά με μία ομοιόμορφη που αντιστοιχει στο βάρος της κατασκευής.Στα πλαίσια γίνεται μόνο βάση την 1η ιδιομορφή ταλαντωσής τους.

 Στο όγδοο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στα πλεονεκτήματα των fuseis,συγκρίνονται οι μετακινήσεις κορυφής για ελαστικό σεισμό με αυτές της pushover για όλες τις περιπτώσεις,γίνεται σύγκριση οικονομικότητας των 3 διατομών των πλαισίων και σύγκριση των q των πλαισίων με αυτά της μικρής διεύθυνσης του κτηρίου. Λόγω των αποκλίσεων των αποτελεσμάτων μεταξύ των δύο διευθύνσεων, μεταξύ του πλαισίου και της αντίστοιχης διεύθυνσης του κτιρίου, και λόγω των διαφορών με τις αρχικές υποθέσεις και παραδοχές, συμπεραίνουμε πως η έρευνα επί του νέου αυτού συστήματος απορρόφησης ενέργειας πρέπει να συνεχιστεί, ώστε να μπορέσουμε να καταλήξουμε  σε πλησιέστερους στην πραγματικότητα συντελεστές συμπεριφοράς. Τέλος, γίνεται αναφορά στα σημεία στα οποία η ανάλυση pushover εμφανίζει αδυναμίες και τα οποία αφορούν τόσο ατέλειες στο θεωρητικό της υπόβαθρο, όσο και δυσχέρειες στη δημιουργία προγραμμάτων τα οποία θα μπορούσαν να οδηγούν σε ακριβέστερα αποτελέσματα.

 Τα προσομοιώματα και οι διάφορες στατικές και δυναμικές αναλύσεις τόσο του πλαισίου όσο και του κτιρίου πραγματοποιήθηκαν στο πρόγραμμα SAP2000 version 14.2.2, ενώ αρκετοί από τους ελέγχους των οριακών καταστάσεων προτιμήθηκε για λόγους ευχέρειας να πραγματοποιηθούν στο excel.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ