Σεισμική απόκριση τρισδιάστατων μεταλλικών κατασκευών με θεώρηση αλληλεπίδρασης κατασκευής εδάφους

• Κύριος συγγραφέας: Ράπτη, Σωτηρία
• Άλλοι συγγραφείς: Καράμπαλης, Δημήτριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Μεταλλικές κατασκευές; Αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής; Steel constructions; Interaction of soil

Στην παρούσα εργασία, διερευνάται η δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής (Α.Κ.Ε) σε μεταλλικούς τρισδιάστατους φορείς. Η συνήθης πρακτική σεισμικής ανάλυσης, υιοθετεί την θεώρηση της βάσης των κατασκευών ως πακτωμένη, κάτι που είναι λογικό στην περίπτωση που το υποκείμενο έδαφος έχει υψηλή δυσκαμψία (βραχώδη). Σε άλλες περιπτώσεις εδαφών όμως, απαιτείται διαφορετική προσέγγιση αφού σε μαλακά εδάφη υπό σεισμική διέγερση, η θεμελίωση αλληλοεπιδρά με το έδαφος με αποτέλεσμα η σεισμική απόκριση της κατασκευής να εξαρτάται πλέον από τα χαρακτηριστικά του εδάφους και την γεωμετρία της θεμελίωσης. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, μελετά τη σεισμική απόκριση μεταλλικών κατασκευών υπό την θεώρηση της Α.Κ.Ε μέσω εκτελέσεων σεισμικών ανελαστικών αναλύσεων χρονοϊστορίας. Για τις ανάγκες της εργασίας, έγινε ο σχεδιασμός τεσσάρων μεταλλικών κατασκευών διαφορετικού αριθμού ορόφων και δύο συνθηκών στήριξης στην καθεμιά, πακτωμένη βάση και ενδόσιμη βάση. Συγκεκριμένα, οι κατασκευές που σχεδιάζονται είναι 2,5,8 και 11 ορόφων ύψους 3.20 m έκαστος και τεσσάρων ανοιγμάτων των 6 m σε κάθε μια από τις δύο διευθύνσεις. Οι κατασκευές σχεδιάστηκαν για φάσμα σχεδιασμού σε έδαφος κατηγορίας Β, σε περιοχή σεισμικής επικινδυνότητας Ζ2 και με συντελεστή σεισμικής συμπεριφοράς q = 3.0. Θεωρώντας χωριστά δύο εδάφη θεμελίωσης (C και D κατά EC8-Μέρος 1) ακολούθησε o σχεδιασμός της θεμελίωσης επιλέγοντας την λύση της γενικής κοιτόστρωσης, λαμβάνοντας υπόψη την αστράγγιστη διατμητική αντοχή c u , του κάθε εδάφους όπως προτείνεται στον EC8-Μέρος 1, καθώς και τον δείκτη εδάφους k s ή δείκτη Winkler από προτεινόμενες τιμές κατά Bowles. Η κοιτόστρωση σχεδιάστηκε ώστε να είναι απόλυτα άκαμπτη και έτσι οι εδαφικές πιέσεις να μπορούν να θεωρηθούν γραμμικές. Παράλληλα, με βάση τον EC8-Μέρος 1 έγινε επιλογή αντιπροσωπευτικών τιμών της ταχύτητας των διατμητικών κυμάτων κάθε εδάφους v s,30 , που καθορίζουν το μέγιστο μέτρο διάτμησης, ενώ για την απομείωση του G max λόγω της μη γραμμικής τους συμπεριφοράς σε ισχυρές σεισμικές διεγέρσεις, χρησιμοποιήθηκαν οι διατάξεις του EC8-Μέρος 5. Για την εκτέλεση των ανελαστικών αναλύσεων, η θεμελίωση προσομοιώθηκε προσεγγιστικά με ένα διακριτό σύστημα μάζας δυσκαμψίας-απόσβεσης .Οι τιμές των σταθερών του διακριτού συστήματος προκύπτουν από την εργασία των Mulliken and Karabalis [1998] και ισχύουν για οποιοδήποτε συχνότητα διέγερσης. Επιπλέον, μέσω της χρήσης μειωμένου G max στις σταθερές αυτές, λαμβάνεται έμμεσα η μη- γραμμική συμπεριφορά του εδάφους. Αυτό ο τρόπος προσομοίωσης αποτελεί μια καλή προσέγγιση του εδαφικού ημιχώρου, καθώς η ακριβής προσομοίωση του εδάφους με πεπερασμένα στοιχεία αυξάνει τον χρόνο αναλύσεων σε μεγάλο βαθμό. Εν συνεχεία, εκτελέστηκαν σεισμικές ανελαστικές αναλύσεις χρονοϊστορίας για 10 ισχυρές σεισμικές καταγραφές, και υπολογίστηκαν διάφορες σεισμικές παράμετροι απόκρισης όπως: η γωνιακή παραμόρφωση ορόφου (IDR), η παραμένουσα γωνιακή παραμόρφωση ορόφου (RIDR), η μέγιστη επιτάχυνση ορόφου (PFA), η μέγιστη μετατόπιση ορόφου, η τέμνουσα βάσης και οι αξονικές δυνάμεις στα υποστυλώματα βάσης. Τα ανωτέρω μεγέθη απόκρισης υπολογίστηκαν τόσο για την περίπτωση πακτωμένης βάσης όσο και γι’ αυτή της ενδόσιμης (διακριτό σύστημα) και συγκρίθηκαν μεταξύ τους. Οι αναλύσεις για κάθε σεισμική καταγραφή εκτελέστηκαν δύο φορές εκάστη, καθώς γίνεται αντιστροφή των δύο οριζοντίων σεισμικών συνιστωσών. Η σεισμική επιτελεστικότητα της κατασκευής αλλά και της θεμελίωσης ελέγχονται με την βοήθεια συγκεκριμένων ορίων.