Μη γραμμική δυναμική ανάλυση σεισμικά μονωμένων κατασκευών

• Κύριος συγγραφέας: Σκρέτας, Νικόλαος
• Άλλοι συγγραφείς: Μαραθιάς, Πέτρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Σεισμική μόνωση; Δυναμική ανάλυση χρονοϊστορίας; Σεισμικοί μονωτήρες ολίσθησης; Εντοπισμένη μη γραμμικότητα; Ανασήκωση; Γενικευμένο μη γραμμικό στοιχείο δύο κόμβων; Σεισμική μηχανική; Seismic isolation; Time history analysis; Sliding bearing; Localized non linearity; Uplift; Generalized non-linear element of two nodes; Earthquake engineering; 624.176 2

Οι σεισμοί αλλά και ο απλοποιητικός τρόπος σχεδιασμού έναντι αυτών, ευθύνονται για μεγάλο αριθμό βλαβών σε κατασκευές και έργα υποδομής θέτοντας σε κίνδυνο ανθρώπινες ζωές και περιουσίες. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού αναπτύχθηκε, από την δεκαετία του 70 και ύστερα, η Σεισμική Μόνωση, μέθοδος σχεδιασμού των κατασκευών που βασίζεται στην αποσύνδεση τους από το ταλαντούμενο έδαφος θεμελιώσεώς με την παρεμβολή σεισμικών μονωτήρων. Ο δυναμικός υπολογισμός σεισμικά μονωμένων κατασκευών, αναφορικά με την επίλυση του συστήματος εξισώσεων κίνησης, είναι πλέον σύνθετος κυρίως λόγω της έντονης μη γραμμικής συμπεριφοράς των μονωτήρων, η δε αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της ανάλυσης είναι δύσκολο να ελεγχθεί. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η δημιουργία άρτια δομημένου προγράμματος Η/Υ για την εξιδανίκευση σύνθετων σεισμικά μονωμένων πραγματικών κατασκευών και την επίλυσή τους, με την χρήση των κατά το δυνατόν ελαχίστων απλοποιητικών παραδοχών. Στο Κεφάλαιο 1. γίνεται μία εισαγωγή στη φύση του σεισμικού φαινομένου και των σεισμικών κινήσεων καθώς και αναφορά στην τεχνική της σεισμικής μόνωσης με παρουσίαση των διαφόρων ειδών σεισμικών μονωτήρων. Στο Κεφάλαιο 2. παρουσιάζεται η τεχνική επίλυσης που χρησιμοποιήθηκε, και προ- γραμματίστηκε, για την δυναμική ανάλυση του γραμμικού συστήματος διαφορικών εξισώσεων ανωδομής συζευγμένων με τις μη γραμμικές εξισώσεις των μονωτήρων. Αυτή η τεχνική εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι είναι γνωστή η θέση των σεισμικών μονωτήρων, στοιχείων με μη γραμμική συμπεριφορά, και κάνει χρήση της στατικής συμπύκνωσης, η οποία εφαρμόζεται σε γραμμικά συστήματα, με αποτέλεσμα να μειώνει σημαντικά το αυξημένο υπολογιστικό κόστος. Στο Κεφάλαιο 3. παρουσιάζεται γενικευμένο μη γραμμικό στοιχείο δύο κόμβων που δημιουργήθηκε για τις ανάγκες της εξιδανίκευσης των σεισμικών μονωτήρων και ο τρόπος που εντάχθηκε σε αυτό ο μονωτήρας με επίπεδη επιφάνεια ολίσθησης. Περιγράφεται επίσης ο τρόπος υπολογισμού της δύναμης τριβής μέσω του υστερητικού μοντέλου Bouc-Wen. Στο Κεφάλαιο 4. γίνεται περιγραφή των βημάτων που απαιτούνται για την εκτέλεσητης δυναμικής ανάλυσης χρονοϊστορίας και παρουσίαση του σχετικού αλγορίθμου.Στο Κεφάλαιο 5. γίνεται η εφαρμογή των ανωτέρω για τη δυναμική ανάλυση υπάρχοντος υψηλού κτιρίου. Η ανάλυση αυτή γίνεται για δύο διαφορετικές καταγραφές του σεισμικού γεγονότος του Landers (1992) και για διαφορετικές πιθανές ιδιότητες του συστήματος σεισμικής μόνωσης. Πραγματοποιείται επίσης σχετικός σχολιασμός των απο- τελεσμάτων. Με την παρούσα εργασία αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της δυναμικής ανάλυσης κτιριακών κατασκευών που απομονώνονται σεισμικά. Η τεχνική, που υλοποιείται προγραμματιστικά και εφαρμόζεται, αξιοποιεί την εντοπισμένη μη γραμμικότητα και μειώνει εξαιρετικά το σχετικό υπολογιστικό κόστος, χωρίς να χάνεται η γενικότητα της αντιμετώπισης. Δίνεται έτσι η δυνατότητα στους μηχανικούς της πράξης να αντιμετωπίζουν πραγματικές κατασκευές με μεγάλο αριθμό στοιχείων οποιασδήποτε πολυπλοκότητας χωρίς την ανάγκη περιορισμού τους σε απλά εξιδανικεύματα που η υιοθέτησή τους παραβλέπει κατ’ ανάγκην παραμέτρους που συχνά είναι κρίσιμες ή και καθοριστικές για τον ορθολογικό σχεδιασμό σεισμικά μονωμένων κατασκευών. Ειδικότερα για την περίπτωση του υψηλού σεισμικά μονωμένου κτιρίου που εξετάστηκε στην εργασία αυτή υπολογίστηκε η συμβολή της ανασήκωσης (uplift) στην θέση των σεισμικών μονωτήρων τριβής στους οποίους θεωρείται ότι εδράζεται το κτίριο.