Σεισμική Μόνωση Μεταλλικού Κτιρίου με Διαφορετικούς Τύπους Εφεδράνων

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Λιώρης Βασίλειος
Επιβλέπων Καθηγητής: Βάγιας Ι., Καθηγητής
Ημερομηνία : Ιούνιος 2013

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετούνται τα πλεονεκτήματα της χρήσης της σεισμικής μόνωσης σε τυπικό μεταλλικό κτίριο. Μελετούνται δύο διαφορετικοί τύποι παθητικής σεισμικής μόνωσης (ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου και σφαιρικά εφέδρανα ολίσθησης) και αντιπαραβάλλονται τα πλεονεκτήματα της χρήσης τους στον σχεδιασμό, στην σεισμική απόκριση, την ασφάλεια του έργου, αλλά και στην οικονομικότητα που αφορά στον σχεδιασμό της κατασκευής και στην επισκευή της μετά από μία ισχυρή σεισμική διέγερση. Κατόπιν, τα αποτελέσματα που προκύπτουν, συγκρίνονται με τα αντίστοιχα αποτελέσματα για την περίπτωση σχεδιασμού του κτιρίου χωρίς την παρουσία σεισμικής μόνωσης. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιούνται ισοδύναμη γραμμική ανάλυση, φασματική δυναμική ανάλυση και μη γραμμική δυναμική ανάλυση. Μελετάται συγκριτικά η σεισμική απόκριση των κατασκευών, μονωμένων και μη, για τη σεισμική διέγερση του Αιγίου με την μη γραμμική μέθοδο δυναμικής ανάλυσης.Στη συνέχεια με την βοήθεια της χρήσης συντελεστών κλίμακας συγκρίνονται τα αποτελέσματα που προκύπτουν για την δυναμική φασματική ανάλυση και την μη γραμμική δυναμική ανάλυση και εξάγονται τα αντίστοιχα συμπεράσματα για το επίπεδο ακρίβειας της κάθε μεθόδου στην ανάλυση των σεσμικά μονωμένων κτιρίων Για την εφαρμογή της δυναμικής φασματικής ανάλυσης και της μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης  χρησιμοποιείται το λογισμικό SAP2000 και παρουσιάζεται ο τρόπος μοντελοποίησης που ακολουθήθηκε. Κατά την διάρκεια της  εργασίας παρουσιάζεται πλήρως ο τρόπος διαστασιολόγησης των εφεδράνων με βάση τους ισχύοντες κανονισμούς και υπολογίζεται η ρεαλιστική δυσκαμψία και απόσβεση που προκύπτουν από την εφαρμογή των παραμέτρων που απαιτούν οι σύγρονοι κανονισμοί.

 Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια μικρή ιστορική αναδρομη όσον αφορά στην χρήση σεισμικής μόνωσης στις κατασκευές, αναφέρονται οι κατηγορίες σεισμικής μόνωσης, περιγράφεται η φιλοσοφία του σχεδιασμού των κατασκευών έναντι σεισμικών διεγέρσεων σύμφωνα με τους κανονισμόυς και αντιπαρατίθεται η φιλοσοφία σχεδιασμού χρησιμοποιώντας σεισμική μόνωση. Τέλος, γίνεται αναφορά στους γενικότερους στόχους που τίθενται με τη χρήση της σεισμικής μόνωσης και της απόσβεσης ενέργειας.

 Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά των συστημάτων σεισμικής μόνωσης και εξηγείται περιληπτικά ο τρόπος δράσης τους.

 Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι συνήθεις τύποι σεισμικής μόνωσης που χρησιμοποιούνται στα τεχνικά έργα. Αυτοί είναι: συστήματα με ελαστομερή εφέδρανα και συστήματα μόνωσης με εφέδρανα τριβής ή ολίσθησης. Στη συνέχεια περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά, οι αρχές λειτουργίας και οι ιδιότητες αυτών των συστημάτων.

 Στο τεταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποια παραδείγματα εφαρμογής της σεισμικής μόνωσης στην Ελλάδα και στο εξωτερικό.

 Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται οι μέθοδοι διαστασιολόγησης και ανάλυσης των σεισμικά μονωμένων κτιρίων σύμφωνα με τους κανονισμούς. Αυτές είναι: Η μέθοδος του Ισοδύναμου μονοβάθμιου συστήματος, η μέθοδος φασματικής απόκρισης και η μη γραμμική δυναμικη ανάλυση. Τέλος, γίνεται αναφορά στους απαιτούμενους έλεγχους των συστημάτων σεισμικής μόνωσης σύμφωνα με τους ισχύοντες κανονισμούς.

 Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφονται οι κατασκευαστικές απαιτήσεις που σχετίζονται με την εγκατάσταση συστημάτων σεισμικής μόνωσης. Παρουσιάζονται κατασκευαστικές λεπτομέρειες με βάση αρχιτεκτονικά και λειτουργικά κριτήρια που πρέπει να ικανοποιούνται για τα κτίρια που μονώνονται σεισμικά.

 Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται και περιγράφονται τα κτίρια που προσομοιώθηκαν με σκοπό την ανάλυση και το σχεδιασμό τους, με ή χωρίς την εφαρμογή σεισμικής μόνωσης. Επίσης, γίνεται ο καθορισμός των παραμέτρων για τον αντισεισμικό σχεδιαμό των κτιρίων και επεξηγείται η διαδικασία ανάλυσης των κτιρίων με διάφορες μεθόδους. 

Στο όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μέθοδος διαστασιολόγησης και η  μοντελοποίηση των τριών κτιρίων (σεισμικά μονωμένα και μη) με την χρήση του SAP2000. Τα τρία κτίρια που προκύπτουν συγκρίνονται σε επίπεδο οικονομικότητας. Επίσης, παρουσιάζεται η διαστασιολόγηση των εφεδράνων με την μέθοδο του ισοδύναμου μονοβαθμίου συστήματος και εφαρμόζονται οι απαιτούμενοι έλεγχοι για τον κάθε τύπο εφεδράνου (ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου, σφαιρικά εφέδρανα ολίσθησης). Παρουσιάζονται και συγκρίνονται τα αποτελέσματα της μεθόδου του ισοδύναμου μονοβαθμίου συστήματος και της εφαρμογής φασματικής ανάλυσης με την χρήση του λογισμικού SAP2000 για τις απαιτήσεις του EC8.  Στη συνέχεια εφαρμόζεται μη γραμμική δυναμική ανάλυση  για τη σεισμική διέγερση του Αιγίου στα τρία κτίρια (μονωμένα και μη) και συγκρίνονται τα απότελεσματα σε επίπεδο κινηματικών και εντατικών μεγεθών αλλά και βλαβών στα μέλη τους. Μελετάται ακροθιγώς η σεισμική απόκριση των κτιρίων και των εφεδράνων για την σεισμική διέγερση. Τέλος,  με την χρήση συντελεστών κλίμακας γίνεται απευθείας σύγκριση των εντατικών και παραμορφωσιακών μεγεθών που προκύπτουν στα μέλη και στα εφέδρανα των δύο σεισμικά μονωμένων κτιρίων, για την εφαρμογή  της δυναμικής φασματικής ανάλυσης  και της μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης με σκοπό να εξαχθούν συμπεράσματα για την ακρίβεια των δύο μεθόδων όσον αφορά στην μελέτη κτιρίων με σεισμική μόνωση.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ