Προσομοίωση Λικνιζόμενων Συστημάτων υπό Σεισμική Φόρτιση σε Περιβάλλον Διεπαφής μεταξύ Γλώσσας Προγραμματισμού και Λογισμικού Πεπερασμένων Στοιχείων 

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Κούτουλας Κυριάκος                                     
Επιβλέπων Καθηγητής: Φραγκιαδάκης Μ., Αν. Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2023

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εξετάστηκε η δυναμική απόκριση σωμάτων και πλαισίων που υπόκεινται σε λικνιστική κίνηση ύστερα από τη διέγερση της βάσης τους, με χρήση του OpenSeesPy. Η Python προτιμήθηκε διότι είναι εύκολη στη χρήση, οδηγεί σε μειωμένους χρόνους ανάλυσης και άμεσης εξοικείωσης. Τα σώματα καθώς και τα υποστυλώματα των πλαισίων μελετήθηκαν ως άκαμπτα αλλά και ως εύκαμπτα, ενώ οι δοκοί θεωρήθηκαν άκαμπτες σε κάθε μία από τις αναλύσεις. Η πρώτη προσέγγιση στο εξεταζόμενο πρόβλημα αφορούσε την επίλυση της εξίσωσης κίνησης, ενώ αργότερα εξετάστηκαν διάφορα προσομοιώματα με απλά αλλά και λεπτομερή μοντέλα Πεπερασμένων Στοιχείων. Λικνιζόμενα πλαίσια συναντώνται σε ιστορικές κατασκευές (π.χ. Πορτάρα-Νάξος) ενώ τα τελευταία έτη έχουν μελετηθεί και σχεδιαστεί σύγχρονες γέφυρες με μεσόβαθρα που αποτελούνται από εγκάρσια λικνιζόμενα πλαίσια. Σε αρχαίες κατασκευές μία άκαμπτη δοκός (επιστύλιο) στηρίζεται σε υποστυλώματα που εδράζονται ελεύθερα σχηματίζοντας ένα λικνιζόμενο πλαίσιο. Η προφανής απουσία μηχανισμού αντοχής στα οριζόντια φορτία δεν αποτρέπει τη σύγχρονη Αντισεισμική Μηχανική από το σχεδιασμό και την εφαρμογή λικνιζόμενων πλαισίων σε διάφορα συστήματα, ιδιαίτερα σε γέφυρες, κυρίως λόγω της αξιοσημείωτης αντίστασή τους σε σεισμούς.

Η προσομοίωση της απόκρισης σε σεισμό των λικνιζόμενων πλαισίων μπορεί να πραγματοποιηθεί με ισοδύναμο λικνιζόμενο σώμα. Όπως στην περίπτωση των σωμάτων, τα λικνιζόμενα πλαίσια επιλύονται αρχικά με τη χρήση μονοβάθμιου ταλαντωτή. Στην εργασία έχει αμεληθεί η ολίσθηση και η αναπήδηση ενώ όλες οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στις δυο διαστάσεις. Επίσης το πλαίσιο μπορεί να διαμορφωθεί με μοντέλο που χρησιμοποιεί στοιχεία δοκού τα οποία συνδέονται με στροφικά ελατήρια στη βάση και το κατάστρωμα/επιστύλιο. Τα ελατήρια έχουν σχέση ροπής-στροφής με αρνητική δυσκαμψία. Έπειτα γίνεται η παρουσίαση ενός δεύτερου πιο αναλυτικού μοντέλου με χρήση στοιχείων δοκού. Τα μοντέλα που σχεδιάζονται με πεπερασμένα στοιχεία δοκού οδηγούν στην επίλυση πλαισίων που διαθέτουν άκαμπτα αλλά και εύκαμπτα υποστυλώματα. Το παρών μοντέλο παρέχει επίσης ασφαλείς λύσεις για λικνιζόμενα πλαίσια με προεντεταμένα υποστυλώματα. Αργότερα μελετήθηκε η περίπτωση ενός ελαστικού τένοντα που διέρχεται από το κέντρο τους. Τέλος εξετάστηκε η σεισμική συμπεριφορά λικνιζόμενων πλαισίων με απλή έδραση τα οποία έχουν ανισουψή και ασύμμετρα υποστυλώματα. Όλα τα μοντέλα που εξετάστηκαν, μπορούν εύκολα να προσομοιωθούν σε κώδικες ή προγράμματα Πεπερασμένων Στοιχείων που είναι ευρέως διαθέσιμα και με τα οποία οι μηχανικοί είναι εξοικειωμένοι. Όπως αποδείχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, μπορούμε να επιτύχουμε ακριβή αποτελέσματα αποφεύγοντας περίπλοκες και ειδικά διαμορφωμένες αναλυτικές λύσεις οι οποίες σε κάποιες περιπτώσεις είναι αδύνατο ή χρονοβόρο να επιλυθούν.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ