Σύγκριση ελαστοπλαστικών μεθόδων προσομοίωσης πλαισιακών φορέων

Τσιότσιας, Κωνσταντίνος; Tsiotsias, Konstantinos

dc.contributor.author	Τσιότσιας, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Tsiotsias, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2016-12-12T10:30:16Z
dc.date.available	2016-12-12T10:30:16Z
dc.date.issued	2016-12-12
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44119
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13930
dc.rights	Default License
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Συγκεντρωμένη πλαστικότητα	el
dc.subject	Κατανεμημένη πλαστικότητα	el
dc.subject	Πλαισιακοί φορείς	el
dc.subject	Μη γραμμική ανάλυση	el
dc.subject	Finite elements	en
dc.subject	Lumped plasticity	el
dc.subject	Distributed plasticity	el
dc.subject	Frame structures	el
dc.subject	material nonlinearity	el
dc.title	Σύγκριση ελαστοπλαστικών μεθόδων προσομοίωσης πλαισιακών φορέων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Στατική ανάλυση	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ee6ad176140ed341dfd2da9cf931bf25e8694bda
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-03
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία συγκρίνονται τέσσερα στοιχεία για την ανελαστική ανάλυση πλαισιακών φορέων. Από αυτά τα στοιχεία, τα δύο βασίζονται στην θεωρία της κατανεμημένης πλαστικότητας και διακριτοποιούν τη διατομή σε οριζόντιες και κατακόρυφες στρώσεις (fiber approach) οι οποίες επιλύονται με βάση τη σχέση τάσεων-παραμορφώσεων. Το πρώτο στοιχείο ονομάζεται στοιχείο μετατοπίσεων και διαμορφώνεται σύμφωνα με τη μέθοδο της δυσκμαψίας ενώ το δεύτερο ονομάζεται στοιχείο δυνάμεων και διαμορφώνεται σύμφωνα με τη μέθοδο της ευκαμψίας αντίστοιχα. Το τρίτο στοιχείο, ονομάτι στοιχείο δυνάμεων με αρθρώσεις, συνδυάζει τις ιδιότητες των στοιχείων της κατανεμημένης και συγκεντρωμένης πλαστικότητας καθώς διαμορφώνεται σύμφωνα με τη μέθοδο της ευκαμψίας, αλλά περιορίζει τα ανελαστικά τμήματα στα άκρα των στοιχείων. Το στοιχείο αυτό διαιρείται σε τρία τμήματα, ένα κεντρικό ελαστικό τμήμα και δύο ανελαστικά τμήματα εκατέρωθεν του ελαστικού με αποτέλεσμα τα πλαστικά φαινόμενα να συγκεντρώνονται στα άκρα μόνο του στοιχείου. Το τέταρτο στοιχείο κατασκευάζεται σύμφωνα με την θεώρηση της συγκεντρωμένης πλαστικότητας και αποτελείται από ένα ελαστικό τμήμα στο κάθε άκρο του οποίου τοποθετείται ένα αδιάστατο, ανελαστικό στροφικό ελατήριο. Τα ελατήρια αυτά αναλαμβάνουν αποκλειστικά τα ανελαστικά φαινόμενα και τη διαμόρφωση των πλαστικών αρθρώσεων και διαμορφώνονται σύμφωνα με τη σχέση ροπών-στροφών. Η κατανομή της στροφικής δυσκαμψίας πραγματοποιείται με την εισαγωγή ενός τροποποιητικού συντελεστή που υποδιαιρεί τη δυσκαμψία του φορέα και την αποδίδει κατά ανάλογο τρόπο στα ανελαστικά ελατήρια. Παρατίθενται μια σειρά από παραδείγματα, όπου εξετάζεται η συμπεριφορά των στοιχείων κατά τη στατική ανάλυση κατασκευών από χάλυβα και οπλισμένο σκυρόδεμα καθώς και ενός πειραματικού μοντέλου το οποίο αποτελείται από έναν τριγραμμικό κλάδο και είναι ικανό να αποδώσει την σταδιακή πλευρική κατάρρευση των κατασκευών. Στα προβλήματα στατικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν οι αλγόριθμοι Newton-Rapshon κατά τους οποίους επιβάλλονται σταθερά βηματικά εξωτερικά φορτία, όπως και η μέθοδος ελέγχου των μετατοπίσεων, κατά την οποία επιβάλλονται βηματικές μετατοπίσεις στον φορέα. Κατά τη διεξαγωγή των μη γραμμικών αναλύσεων αναλύονται τα προτερήματα και τα μειονεκτήματα κάθε στοιχείου και συγκρίνονται τα μεταξύ τους οι καμπύλες αντοχής. Από το σύνολο των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν, είναι προφανής η ευχρηστία και η αποτελεσματικότητα του στοιχείου δυνάμεων με αρθρώσεις σε σύγκριση με τα υπόλοιπα στοιχεία και ως τη σύμβαση μεταξύ των στοιχείων κατανεμημένης και συγκεντρωμένης πλαστικότητας. Τα αποτελέσματα όμως δείχνουν τελικώς την αδυναμία του στοιχείου να αποδώσει αντικειμενικά στο πέρας όλων των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν, συγκεκριμένα στην περίπτωση του τριγραμμικού πτωτικού μοντέλου, καθώς επίσης και στην περίπτωση της ανακυκλιζόμενης φόρτισης, πράγμα που δηλώνει την ανάγκη βελτίωσης του στοιχείου.	el
heal.abstract	In this diploma thesis, a comparison is presented between four beam-column finite element models for the inelastic analysis of frame structures. Two of these elements follow the distributed plasticity design and are on the fiber approach. The first beam-column element is called displacement-based element and is formulated through the stiffness method while the second is beam-column element is called force-based element and is formulated through the flexibility method. The third element, the beam with hinges element, combines the characteristics of both the distributed and concentrated plasticity designs while being formulated through the flexibility method and limiting the inelastic regions at the element ends. This element is divided into three parts, one center elastic region and two inelastic regions in each end so that the inelastic phenomena are concentrated in each element end. The fourth element is constructed with the concentrated plasticity design and consists of three separate parts as well, one elastic beam-column element in the middle and two zero-length inelastic rotational spring in each end. The inelastic springs receive exclusively the role of plastic hinges and are formulated with the moment-rotation approach. The distribution of the rotational stiffness is accomplished with the implementation of a modifying factor that subdivides the member rotational stiffness and attributes it analogically to the inelastic springs. A series of test cases are presented, where the performance of the four formulations is examined. Static analysis problems of steel and reinforced concrete structures are studies as well as a trilinear deterioration model, capable of capturing the collapse response of the structure. For the static analysis problems the numerical simulation is carried out using force incrementation and displacement incrementation. Along with the implementation of the inelastic analysis, the advantages and disadvantages of each formulation is discussed. The results indicate the effectiveness and practicality of the beam with hinges element, comparatively with the other elements and as the compromise between distributed and concentrated plasticity methods. However, the element fails to objectively capture the response of structures using the trilinear deterioration model as well as the response of frame structures under cyclic loading, which suggests further improvements could be introduced	en
heal.advisorName	Σπηλιόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Σπηλιόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχάλης	el
heal.committeeMemberName	Ζέρης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	178 σ.
heal.fullTextAvailability	true