Καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα FUSEIS με όλκιμους πείρους

Δημακογιάννη, Δανάη; Dimakogianni, Danai

dc.contributor.author	Δημακογιάννη, Δανάη	el
dc.contributor.author	Dimakogianni, Danai	en
dc.date.accessioned	2017-03-01T08:21:36Z
dc.date.available	2017-03-01T08:21:36Z
dc.date.issued	2017-03-01
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44457
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2624
dc.rights	Default License
dc.subject	Καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα FUSEIS1-2	el
dc.subject	όλκιμοι αντικαταστάσιμοι πείροι	el
dc.subject	δίδυμα υποστυλώματα	el
dc.subject	οδηγός σχεδιασμού	el
dc.subject	αποτίμηση επιτελεστικότητας	el
dc.subject	Innovative seismic resistant systems FUSEIS1-2	en
dc.subject	ductile replaceable pins	en
dc.subject	twin columns	en
dc.subject	design guide	en
dc.subject	performance assessment	en
dc.title	Καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα FUSEIS με όλκιμους πείρους	el
dc.title	Innovative seismic resistant systems FUSEIS with ductile pins	en
dc.contributor.department	Τομέας Δομοστατικής, Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Αντισεισμικές κατασκευές	el
heal.classification	Μεταλλικές κατασκευές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-02-03
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς του καινοτόμου αντισεισμικού συστήματος με το όνομα «FUSEIS1-2», το οποίο είναι ικανό να απορροφά μεγάλη ποσότητα σεισμικής ενέργειας μέσω πλαστικής παραμόρφωσης προστατεύοντας το υπόλοιπο κτίριο. Τo σύστημα μπορεί να εφαρμοστεί σε πολυώροφα μεταλλικά ή σύμμικτα κτίρια (έως 10 ορόφων) συνδυάζοντας την αρχιτεκτονική ευελιξία των πλαισίων ροπής με την υψηλή δυσκαμψία των συνδέσμων δυσκαμψίας και προσφέροντας επιπλέον τη δυνατότητα εύκολης τοποθέτησης και επισκευής. Η παραλαβή των σεισμικών φορτίων μπορεί να γίνει είτε εξολοκλήρου από το σύστημα, είτε σε συνεργασία με πλαίσια ροπής (MRF). Το σύστημα αναπτύχθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος «FUSEIS – Dissipative Devices for Seismic Resistant Steel Frames». Περιλαμβάνει δύο ισχυρούς στύλους σε μικρή απόσταση που συνδέονται με πολλαπλές συσκευές καθ’ ύψος του ορόφου, οι οποίες δε συμμετέχουν στην παραλαβή των κατακόρυφων φορτίων του κτιρίου. Κάθε συσκευή αποτελείται από δυο δοκούς-υποδοχείς, που συνδέονται στο μέσο με πείρους κυκλικής ή ορθογωνικής διατομής. Οι δοκοί-υποδοχείς είναι ισχυρές και δύσκαμπτες και η σύνδεσή τους στα υποστυλώματα του συστήματος άκαμπτη, ώστε το σύστημα να συμπεριφέρεται όμοια με μία κατακόρυφη δοκό Vierendeel. Κατά τη διάρκεια ισχυρής σεισμικής φόρτισης οι πείροι παραμορφώνονται πλαστικά και απορροφούν μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Με ειδική εξασθένιση της διατομής τους στο μέσο η πλαστικοποίηση κατευθύνεται στην περιοχή αυτή, μακριά από τη επιφάνεια επαφής τους με τις μετωπικές πλάκες των δοκών-υποδοχέων, ώστε οι μετωπικές πλάκες και οι δοκοί-υποδοχείς να παραμένουν στην ελαστική περιοχή. Λόγω του μικρού μεγέθους και του μεγάλου αριθμού των «ανταλλακτικών» πείρων, η παραγωγή, τοποθέτηση και αντικατάσταση/επισκευή των συσκευών είναι σχετικά απλή, γρήγορη και χαμηλού κόστους. Με κατάλληλη επιλογή των διατομών και του μήκους των πείρων εντός του ορόφου ή μεταξύ των ορόφων παρέχεται στο μελετητή η δυνατότητα να καθορίσει την αλληλουχία πλαστικοποίησης τους. Έτσι η επιλογή των πείρων ακολουθεί την αύξηση της τέμνουσας ορόφου από την οροφή στη βάση του κτιρίου. Επιπλέον, με κατάλληλο σχεδιασμό το σύστημα μπορεί σχεδόν να επαναφέρει το κτίριο στην αρχική του θέση με μικρές παραμένουσες παραμορφώσεις έπειτα από μία σεισμική καταπόνηση και να εξασφαλίσει ότι το κτίριο θα παραμείνει λειτουργικό. Η μελέτη του συστήματος περιλαμβάνει αριθμητικές και πειραματικές διερευνήσεις της συμπεριφοράς του. Κατά τις πειραματικές διερευνήσεις ελέγχθηκαν υπό μονοτονική και ανακυκλιζόμενη φόρτιση τόσο μεμονωμένες συσκευές με πείρους κυκλικής διατομής και δοκούς-υποδοχείς κοίλης διατομής όσο και ολόκληρο το σύστημα με τις συσκευές σε πραγματική κλίμακα. Οι αναλυτικές διερευνήσεις πραγματοποιήθηκαν πριν αλλά και κατά τη διάρκειά των δοκιμών με δύο βασικούς στόχους: τον προσδιορισμό της πραγματικής ικανότητας του συστήματος για το σχεδιασμό της πειραματικής διάταξης και την ανάπτυξη κατάλληλων μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων (FEΜ) προς βαθμονόμηση βάσει των δοκιμών. Από τα αποτελέσματα των παραπάνω αναλύσεων συντάχθηκε ο Οδηγός Σχεδιασμού (Design Guide) που περιλαμβάνει τη μεθοδολογία και όλες τις απαραίτητες οδηγίες για τον αντισεισμικό σχεδιασμό κτιρίων με το σύστημα «FUSEIS1-2» αλλά και για την πρόβλεψη των αναμενόμενων μηχανισμών πλαστικοποίησης και κατανομής της βλάβης. Η μεθοδολογία επιβεβαιώθηκε μέσω γραμμικών και μη γραμμικών στατικών και δυναμικών αναλύσεων πλαισίων πραγματικών κτιρίων με το σύστημα «FUSEIS1-2». Ο Οδηγός Σχεδιασμού βασίστηκε στις διατάξεις των Ευρωκωδίκων με κατάλληλες τροποποιήσεις σε ορισμένες από αυτές, για να ληφθούν υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των συσκευών του συστήματος και περιλαμβάνει όλα τα απαραίτητα στοιχεία για να μπορέσει να ενταχθεί το σύστημα στους αντισεισμικούς κανονισμούς.	el
heal.abstract	The research of this thesis presents an innovative seismic resistant system named «FUSEIS1-2» which dissipates a large amount of seismic energy through plastic deformations and as a result protects the rest of the structure. The system may be applied on multi-story steel or composite buildings (up to 10 stories) combining the advantages of moment resisting frames in respect to architectural transparency and those of braced frames in respect to stiffness and offers additionally the possibility of easy installation and removal. The «FUSEIS1-2» system may resist alone the entire seismic action or may be combined with moment resisting frame (MRF) action. The system was developed in the frame of the European Research Project «FUSEIS-Dissipative Devices for Seismic Resistant Steel Frames». It consists of a pair of closely spaced strong columns jointed together by multiple devices that do not carry vertical loading. Each device includes two receptacle beams that are connected through a short steel pin, rectangular or circular in shape. The receptacle beams are strong and stiff and are rigidly connected to the system columns to realize a Vierendeel behavior. After a strong seismic event inelastic deformations are concentrated in the pins which are the dissipative elements. With the aim of directing the plastic hinge formation away from the contact area between the face plate of the receptacles and the pins, the pins are weakened around their middle, leaving the face plates and the receptacles undamaged. Due to the small size and large number of the “repairable” pins, the devices can be easily fabricated, installed and removed limiting cost and time required to make the building operational after the earthquake. The system is versatile with regard to the selection of pin sections and offers the designer the possibility to control the plastification sequence of the pins. This can be achieved by changing either the sections or the length of the pins within the floor or between floors. In the second case the pin sections increase from higher to lower stories following the increase of the base shear from the top to the bottom of the building. Additionally, when the system is appropriately designed it is capable of almost self-recentering the structure limiting the deformations after a major earthquake and allowing for immediate occupancy. The study includes numerical and experimental investigations of the behavior of the system. The experimental investigations were conducted on individual devices with circular pins and receptacle beams of hollow sections and on overall frames with the same devices under monotonic and cyclic loading. Numerical investigations were carried out before and during the tests with two main objectives: the determination of realistic capacities of the system for the design of the experimental setup and the development of appropriate FEM models to be used for calibration of the tests. The findings of the studies were summarized in a Design Guide. The Design Guide includes the design methodology and guidelines for the practical application of the «FUSEIS1-2» system and the prediction of the collapse mechanisms. The methodology was verified through linear and nonlinear static and dynamic analyses on real building frames with the «FUSEIS1-2» system. The Design Guide was based on the provisions of Eurocodes which were modified appropriately to cover the application of the devices by the normal Code provisions.	en
heal.sponsor	Part of the research was carried out with the financial contribution of the European Coal and Steel Community in the framework of the european research project with the title: «Dissipative Devices for Seismic Resistant Steel Frames» - acronym FUSEIS.	en
heal.sponsor	Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα Άνθρακα και Χάλυβα στα πλαίσια του ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος με τίτλο: «Dissipative Devices for Seismic Resistant Steel Frames»- FUSEIS.	el
heal.advisorName	Βάγιας, Ιωάννης	el
heal.advisorName	Vayas, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Βάγιας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Ιωαννίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Γαντές, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Castiglioni, Carlo	el
heal.committeeMemberName	Κουμούσης, Βλάσιος	el
heal.committeeMemberName	Ραυτογιάννης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	161
heal.fullTextAvailability	true