Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων
Οι μεταλλικές κατασκευές είναι σύνηθες να αποτελούνται από επαναλαμβανόμενα μεταλλικά πλαίσια. Τα πλαίσια αυτά είναι απαραίτητο να φέρουν κατάλληλη αντισεισμική ικανότητα για να επιτευχθεί η ακεραιότητα της συνολικής κατασκευής σε ενδεχόμενη σεισμική καταπόνηση. Οι πιο γνωστοί τύποι αντισεισμικών πλ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12690 |
| id |
nemertes-10889-12690 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αντισεισμικά πλαίσια Υποστυλώματα Antiseismic frames Columns 624.182 1 |
| spellingShingle |
Αντισεισμικά πλαίσια Υποστυλώματα Antiseismic frames Columns 624.182 1 Τζανιδάκης, Στυλιανός Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| description |
Οι μεταλλικές κατασκευές είναι σύνηθες να αποτελούνται από επαναλαμβανόμενα μεταλλικά πλαίσια. Τα πλαίσια αυτά είναι απαραίτητο να φέρουν κατάλληλη αντισεισμική ικανότητα για να επιτευχθεί η ακεραιότητα της συνολικής κατασκευής σε ενδεχόμενη σεισμική καταπόνηση. Οι πιο γνωστοί τύποι αντισεισμικών πλαισίων είναι τα λεγόμενα καμπτικά πλαίσια ή Moment Resisting Frames (MRF), τα οποία έχουν ικανότητα παραλαβής των σεισμικών ροπών και τεμνουσών χάρη στις ισχυρές συνδέσεις μεταξύ δοκών και υποστυλωμάτων και τα πλαίσια που φέρουν αρθρωτούς συνδέσμους δυσκαμψίας, οι οποίοι είναι συνδεδεμένοι ώστε να εντείνονται μόνο στην αξονική διεύθυνση αυξάνοντας τη δυσκαμψία του πλαισίου και συνεπώς μειώνοντας τις σχετικές μετακινήσεις των υπολοίπων στοιχείων. Τα πλαίσια που φέρουν αξονικά στοιχεία δυσκαμψίας έχουν ομαδοποιηθεί σε μεγάλες ομάδες, γνωστά στην αγγλική ορολογία ως Concentrically Braced Frames (CBF) και Eccentrically Braced Frames (EBF), δηλαδή τα πλαίσια με κεντρικά συνδεδεμένα στοιχεία δυσκαμψίας και τα πλαίσια με έκκεντρα συνδεδεμένα στοιχεία δυσκαμψίας. Οι διατάξεις των εν λόγω συνδέσμων ποικίλουν και αυτές με τη σειρά τους καθώς έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλές παραλλαγές, με τις πιο γνωστές να είναι η διάταξη των διαγώνιων συνδέσμων, είτε μονοί είτε διπλοί (Diagonal Bracing) και η διάταξη των συνδέσμων σε σχήμα κανονικών ή ανεστραμμένων V (Chevron Bracing).
Τον τελευταίο καιρό, όσον αφορά τον αντισεισμικό σχεδιασμό μεταλλικών κατασκευών, μεγάλη έμφαση και έρευνα έχει συγκεντρωθεί σε τρόπους για να βελτιωθούν τα συστήματα πλαισίων με αξονικά στοιχεία δυσκαμψίας.
Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να ερευνήσει ένα από αυτά τα βελτιωμένα στοιχεία δυσκαμψίας, το «Three Segment Brace» όπως αποκαλείται στη διεθνή ορολογία, ή «Συνδέσμων Τριών Τμημάτων» σε άμεση μετάφραση εις την ελληνική. Ο συγκεκριμένος σύνδεσμος αναπτύχθηκε και μελετήθηκε από τους Seker O. et al (2017) και σχεδιάστηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι εξασφαλισμένος έναντι καθολικής αστάθειας καθιστώντας κρίσιμη τη διαρροή του στοιχείου σε θλίψη και σε εφελκυσμό και συνεπώς εμφανίζει συμμετρική υστερετική συμπεριφορά.
Γίνεται χρήση πακέτου πεπερασμένων στοιχείων, με σκοπό τη συγκριτική μελέτη και τον προσδιορισμό της ανελαστικής συμπεριφοράς μεταξύ επίπεδων πλαισιακών μεταλλικών κατασκευών χαμηλού ύψους (έως και 6 ορόφων) που φέρουν τους συμβατικούς συνδέσμους με των αντίστοιχων που φέρουν τους βελτιωμένους συνδέσμους τριών τμημάτων. Η σύγκριση γίνεται με χρήση των δεικτών σεισμικής συμπεριφοράς: μέγιστη σχετική μετακίνηση ορόφου ή Inter-story Drift Ratio (IDR), μέγιστη σχετική παραμένουσα μετακίνηση ορόφων ή Residual Inter-story Drift Ratio (RIDR), λόγος εξάντλησης αντοχής υποστυλωμάτων σε αξονική καταπόνηση (Νed/ΝRd) και μέγιστη γωνία στροφής βάσης υποστυλωμάτων.
Συμπεραίνεται, λοιπόν, ότι υπάρχει όντως βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς με τη χρήση των εν λόγω βελτιωμένων συνδέσμων αλλά και ότι υπάρχει ανάγκη περαιτέρω διερεύνησης τους για την εγκαθίδρυση μιας αξιόπιστης μεθοδολογίας σχεδιασμού τους και ενδεχομένως, καλύτερη υπολογιστική διαδικασία προσoμοίωσής τους. |
| author2 |
Μπούσιας, Ευστάθιος |
| author_facet |
Μπούσιας, Ευστάθιος Τζανιδάκης, Στυλιανός |
| format |
Thesis |
| author |
Τζανιδάκης, Στυλιανός |
| author_sort |
Τζανιδάκης, Στυλιανός |
| title |
Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| title_short |
Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| title_full |
Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| title_fullStr |
Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| title_full_unstemmed |
Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| title_sort |
ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12690 |
| work_keys_str_mv |
AT tzanidakēsstylianos anelastikēapokrisēmetallikōnplaisiōnmechrēsēsyndesmōndyskampsiastriōntmēmatōn AT tzanidakēsstylianos inelasticresponseof3segmentsteelbracedframes |
| _version_ |
1771297136599629824 |
| spelling |
nemertes-10889-126902022-09-05T04:59:23Z Ανελαστική απόκριση μεταλλικών πλαισίων με χρήση συνδέσμων δυσκαμψίας τριών τμημάτων Inelastic response of 3 - segment steel braced frames Τζανιδάκης, Στυλιανός Μπούσιας, Ευστάθιος Μπούσιας, Ευστάθιος Παπανικολάου, Αικατερίνη Σφακιανάκης, Μανόλης Tzanidakis, Stylianos Αντισεισμικά πλαίσια Υποστυλώματα Antiseismic frames Columns 624.182 1 Οι μεταλλικές κατασκευές είναι σύνηθες να αποτελούνται από επαναλαμβανόμενα μεταλλικά πλαίσια. Τα πλαίσια αυτά είναι απαραίτητο να φέρουν κατάλληλη αντισεισμική ικανότητα για να επιτευχθεί η ακεραιότητα της συνολικής κατασκευής σε ενδεχόμενη σεισμική καταπόνηση. Οι πιο γνωστοί τύποι αντισεισμικών πλαισίων είναι τα λεγόμενα καμπτικά πλαίσια ή Moment Resisting Frames (MRF), τα οποία έχουν ικανότητα παραλαβής των σεισμικών ροπών και τεμνουσών χάρη στις ισχυρές συνδέσεις μεταξύ δοκών και υποστυλωμάτων και τα πλαίσια που φέρουν αρθρωτούς συνδέσμους δυσκαμψίας, οι οποίοι είναι συνδεδεμένοι ώστε να εντείνονται μόνο στην αξονική διεύθυνση αυξάνοντας τη δυσκαμψία του πλαισίου και συνεπώς μειώνοντας τις σχετικές μετακινήσεις των υπολοίπων στοιχείων. Τα πλαίσια που φέρουν αξονικά στοιχεία δυσκαμψίας έχουν ομαδοποιηθεί σε μεγάλες ομάδες, γνωστά στην αγγλική ορολογία ως Concentrically Braced Frames (CBF) και Eccentrically Braced Frames (EBF), δηλαδή τα πλαίσια με κεντρικά συνδεδεμένα στοιχεία δυσκαμψίας και τα πλαίσια με έκκεντρα συνδεδεμένα στοιχεία δυσκαμψίας. Οι διατάξεις των εν λόγω συνδέσμων ποικίλουν και αυτές με τη σειρά τους καθώς έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλές παραλλαγές, με τις πιο γνωστές να είναι η διάταξη των διαγώνιων συνδέσμων, είτε μονοί είτε διπλοί (Diagonal Bracing) και η διάταξη των συνδέσμων σε σχήμα κανονικών ή ανεστραμμένων V (Chevron Bracing). Τον τελευταίο καιρό, όσον αφορά τον αντισεισμικό σχεδιασμό μεταλλικών κατασκευών, μεγάλη έμφαση και έρευνα έχει συγκεντρωθεί σε τρόπους για να βελτιωθούν τα συστήματα πλαισίων με αξονικά στοιχεία δυσκαμψίας. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να ερευνήσει ένα από αυτά τα βελτιωμένα στοιχεία δυσκαμψίας, το «Three Segment Brace» όπως αποκαλείται στη διεθνή ορολογία, ή «Συνδέσμων Τριών Τμημάτων» σε άμεση μετάφραση εις την ελληνική. Ο συγκεκριμένος σύνδεσμος αναπτύχθηκε και μελετήθηκε από τους Seker O. et al (2017) και σχεδιάστηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι εξασφαλισμένος έναντι καθολικής αστάθειας καθιστώντας κρίσιμη τη διαρροή του στοιχείου σε θλίψη και σε εφελκυσμό και συνεπώς εμφανίζει συμμετρική υστερετική συμπεριφορά. Γίνεται χρήση πακέτου πεπερασμένων στοιχείων, με σκοπό τη συγκριτική μελέτη και τον προσδιορισμό της ανελαστικής συμπεριφοράς μεταξύ επίπεδων πλαισιακών μεταλλικών κατασκευών χαμηλού ύψους (έως και 6 ορόφων) που φέρουν τους συμβατικούς συνδέσμους με των αντίστοιχων που φέρουν τους βελτιωμένους συνδέσμους τριών τμημάτων. Η σύγκριση γίνεται με χρήση των δεικτών σεισμικής συμπεριφοράς: μέγιστη σχετική μετακίνηση ορόφου ή Inter-story Drift Ratio (IDR), μέγιστη σχετική παραμένουσα μετακίνηση ορόφων ή Residual Inter-story Drift Ratio (RIDR), λόγος εξάντλησης αντοχής υποστυλωμάτων σε αξονική καταπόνηση (Νed/ΝRd) και μέγιστη γωνία στροφής βάσης υποστυλωμάτων. Συμπεραίνεται, λοιπόν, ότι υπάρχει όντως βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς με τη χρήση των εν λόγω βελτιωμένων συνδέσμων αλλά και ότι υπάρχει ανάγκη περαιτέρω διερεύνησης τους για την εγκαθίδρυση μιας αξιόπιστης μεθοδολογίας σχεδιασμού τους και ενδεχομένως, καλύτερη υπολογιστική διαδικασία προσoμοίωσής τους. Steel Structures are usually composed of repeated steel frames. Those frames are obligated to be adequately protected from earthquakes so that the structural integrity as a whole can be achieved from such an event. The most well-known types of anti-seismic frames are the Moment Resisting Frames (MRF), which have the ability to absorb the seismic motions due to their strong rigid beam to column connections. There are also frames that bear braces that are pinned on the edges and thus are only stressed in the axial direction, increasing the stiffness of the structure and decreasing the relative displacements of the rest of its structural members. Such frames are widely known as Concentrically Braced Frames (CBF) and Eccentrically Braced Frames (EBF). The configurations of said braces are plentiful. Some of the most common ones are the diagonal configurations, either single diagonal or X diagonal configuration and the inverted V configuration, also known as Chevron Bracing. Lately, as far as seismic design of steel structures is concerned, a lot of focus has been placed on the various ways and techniques that can improve the bracing systems of the frames. The purpose of this thesis is to study one of the proposed improved bracing systems, which is named "Three-Segment Brace". This particular brace was developed and studied by Seker O. et al (2017) and was designed in such a way that it is protected from global instability and thus, its main failure mechanism is the yielding of the member due to axial loading. The main goal that the above design tried to achieve is a symmetrical hysteretic behaviour of the member in both tension and compression. A finite element package is used for the purpose of determining and comparing the inelastic behaviour of planar steel frame structures of low height (up to 6 floors) that bear conventional braces with the respective ones that bear three-segment braces. The comparison is being done with the use of seismic response indicators such as the Inter-storey Drift Ratio (IDR) and the Residual Inter-Storey Drift Ratio (RIDR), the ratio of the maximum axial force to the Axial strength of the columns (Νed/ΝRd) and the maximum rotational angle of the base of the columns. In conclusion, an improved seismic behaviour is observed due to the use of the three-segment brace, however, there is a need for further research in order to develop a standard and reliable procedure for the design of these members and also a research that compares them to other improving bracing systems such as the Buckling-Restrained Braces (BRB). 2019-10-12T18:24:04Z 2019-10-12T18:24:04Z 2018-08-30 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12690 gr 12 application/pdf |
