Προσομοίωση και Μελέτη Πλάστιμης Σύνδεσης Τοιχείου Προκατασκευασμένου Σκυροδέματος με Χρήση Προεντεταμένου Τένοντα Χωρίς Συνάφεια

Abstract

Την τελευταία δεκαετία έχουν σημειωθεί σημαντικά επιτεύγματα στον αντισεισμικό σχεδιασμό των κατασκευών με την εισαγωγή καινοτόμων συστημάτων σύνδεσης προκατασκευασμένων μελών σκυροδέματος με την χρήση προεντεταμένων τενόντων χωρίς συνάφεια. Τα συστήματα αυτά είναι ικανά να περιορίσουν, τόσο τις βλάβες, όσο και τις παραμένουσες παραμορφώσεις ενός μέλους, ύστερα από ένα σεισμικό γεγονός. Στην παρούσα εργασία εξετάζουμε αρχικά, την προσέγγιση αυτών των συστημάτων με τη χρήση μονοβάθμιων ταλαντωτών. Οι μονοβάθμιοι ταλαντωτές απαρτίζονται από δύο ελατήρια εν παραλληλία, ένα ελαστικό με δύο κλάδους δυσκαμψίας που προσομοιάζει την ικανότητα επαναφοράς του συστήματος και ένα ελαστοπλαστικό που προσομοιάζει την απόσβεση ενέργειας. Στην συνέχεια προχωράμε στην μόρφωση πολυβάθμιου μοντέλου ικανού να συμπεριλάβει την συμπεριφορά του σκυροδέματος. Με τα μοντέλα αυτά, συντάσσουμε φάσματα απαίτησης πλαστιμότητας και τα εξετάζουμε ως προς την ακρίβειά τους με τα αποτελέσματα από το πολυβάθμιο μοντέλο. Τέλος, μορφώνονται φάσματα απαίτησης πλαστιμότητας ως προς την κατηγορία του εδάφους και την εδαφική κίνηση για έξι μονοβάθμιους ταλαντωτές, προσομοιώνοντας με αυτό τον τρόπο όσο το δυνατόν περισσότερες περιπτώσεις κατασκευών αυτής της μορφής. Όλες οι επιλύσεις γίνονται με χρήση του λογισμικού ανοικτού κώδικα OpenSEES (Open Source System for Earthquake Engineering Simulation) το οποίο αναπτύχθηκε και διανέμεται από το Πανεπιστήμιο Berkley στην Καλιφόρνια.

Over the last decade significant improvements have been accomplished in the seismic protection of structures with the advent of innovative precast – prestressed concrete connection systems, implementing unbonded tendons for anchorage. Not only are these ix systems capable of limiting the damage, but also the residual deformations of the member, after an earthquake event. In this project, the first approach is to simulate these systems using a single degree of freedom (SDOF) model. The SDOF model is defined by using two springs in parallel, one bilinear elastic to simulate the self – centering ability and one elasto-plastic to simulate the energy dissipation of the system. The next step is to create a multi degree of freedom (MDOF) model, able to incorporate the contribution of the concrete in the rocking response. Using these two models, we move on to the creation of capacity demand spectrums and we compare the results of the spectra with the capacity calculated from the MDOF model. Lastly, we plot the ductility demand spectra for different soil types and earthquake event classifications for six SDOF models, in order to model a wide selection of structural forms of this type. All the analyses were carried out using the open source system OpenSees (Open Source System for Earthquake Engineering Simulation) which was developed by Berkley University of California.