Design of buildings with innovative anti-seismic systems FUSEIS

Τσαρπαλής, Παναγιώτης; Tsarpalis, Panagiotis

dc.contributor.author	Τσαρπαλής, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Tsarpalis, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2018-01-25T11:23:11Z
dc.date.available	2018-01-25T11:23:11Z
dc.date.issued	2018-01-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46311
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7765
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα	el
dc.subject	Ανάλυση χρονοϊστορίας	el
dc.subject	Μεταλλικά κτίρια	el
dc.subject	Innovative antiseismic systems	en
dc.subject	FUSEIS pin link systems	en
dc.subject	FUSEIS beam link systems	en
dc.subject	Συστήματα πείρων σύζευξης FUSEIS	el
dc.subject	Συστήματα δοκών σύζευξης FUSEIS	el
dc.title	Design of buildings with innovative anti-seismic systems FUSEIS	en
dc.title	Σχεδιασμός κτιρίων με καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα FUSEIS	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αντισεισμική Μηχανική	el
heal.classification	Seismic Engineering	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-27
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι ο σχεδιασμός μεταλλικών κτιρίων με καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα δοκών σύζευξης και πείρων σύζευξης FUSEIS (FUSEIS beam/pin link systems). Τα καινοτόμα αυτά συστήματα αποτελούνται από δύο υποστυλώματα τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με πολλαπλούς συνδέσμους. Η απορρόφηση της σεισμικής ενέργειας γίνεται μέσω πλαστικοποίησης μικρών, εύκολα αντικαταστάσιμων στοιχείων, ενώ τα υπόλοιπα δομικά μέλη παραμένουν ελαστικά. Ένας σύνδεσμος του συστήματος δοκών σύζευξης FUSEIS, αποτελείται από ένα μεταλλικό δοκάρι με απομειωμένες διατομές στα άκρα του, ενώ ένας σύνδεσμος του συστήματος πείρων σύζευξης FUSEIS αποτελείται από δύο δοκούς υποδοχείς στα άκρα και έναν πείρο στο κέντρο. Το πλάστιμο στοιχείο των δυο συστημάτων FUSEIS, είναι οι απομειωμένες διατομές των δοκών και ο πείρος αντίστοιχα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στα αντισεισμικά συστήματα και στην συνέχεια μια σύντομη περιγραφή των συστημάτων FUSEIS που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία για τον σχεδιασμό ενός κτιρίου με συστήματα σύζευξης FUSEIS, καθώς και η επιβεβαίωση του μηχανισμού κατάρρευσης, όπως περιγράφονται στους Οδηγούς Σχεδιασμού [3], [5]. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται δύο περιπτώσεις κτιρίων όπου στο πρώτο εφαρμόζεται το σύστημα δοκών σύζευξης FUSEIS, ενώ στο δεύτερο το σύστημα των πείρων. Γίνεται λεπτομερής σχεδιασμός των κτιρίων υπό κατακόρυφα και σεισμικά φορτία, επιβεβαίωση του μηχανισμού κατάρρευσης και της κατανομής των πλαστικών αρθρώσεων μέσω μη γραμμικής στατικής ανάλυσης (Pushover) και τελικά παρουσιάζονται κάποια συμπεράσματα και συγκρίσεις μεταξύ των δύο συστημάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο, το σύστημα πείρων σύζευξης FUSEIS εφαρμόζεται, με δύο διαφορετικές διαμορφώσεις, σε ένα τετραώροφο μεταλλικό κτίριο. Στην πρώτη περίπτωση χρησιμοποιείται το κλασικό σύστημα πείρων σύζευξης FUSEIS, ενώ στην δεύτερη μια διαφορετική διαμόρφωση εξετάζεται, όπου οι δοκοί υποδοχείς αφαιρούνται. Από την μελέτη και σύγκριση των δύο περιπτώσεων, τελικά, παρουσιάζονται κάποια συμπεράσματα σχετικά με το αν οι δοκοί υποδοχείς αποτελούν ένα απαραίτητο στοιχείο του συστήματος. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποια αποτελέσματα από μη γραμμική ανάλυση χρονοϊστορίας στο κτίριο που περιγράφεται στο Κεφάλαιο 4. Συνολικά δέκα επιταχυνσιογραφήματα χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη της απόκρισης του κτιρίου σε δυναμικά φορτία. Γίνεται περιγραφή του μοντέλου που χρησιμοποιήθηκε στο οποίο πλέον εισάγεται κινηματικό μοντέλο υστέρησης μέσω μη γραμμικών ελατηρίων. Γίνεται έλεγχος σε παραμένουσες παραμορφώσεις και κρίνεται η δυνατότητα του συστήματος να επαναφέρει την κατασκευή στην αρχική της θέση, με πρακτικά μηδενικές παραμένουσες μετακινήσεις, ύστερα από έναν ισχυρό σεισμό. Τέλος, γίνεται χρήση του κριτηρίου Palmgren – Miner για τον έλεγχο των πείρων σε ολιγοκυκλική κόπωση.	el
heal.abstract	The object of this master thesis is the design of composite buildings incorporating the FUSEIS beam and pin link system. These innovative seismic resistant systems are consisted of two strong columns rigidly connected by multiple links. The seismic energy dissipation is performed through plastification of small fuses, while leaving the rest of the structure undamaged. The links of beam system connecting the columns are consisted of a beam with reduced beam section in the ends, while the links of the pin system are consisted of the two receptacle beams and one pin in the middle. The dissipative elements of the FUSEIS beam and pin link system, are the reduced beam section and the weakened part of the pin respectively, both parts of the links that connect the system columns. In the first chapter, an introduction about anti-seismic systems is made and then, a brief description of the FUSEIS systems that were used in the frame of this thesis. In the second chapter, the design procedures for the practical application of the FUSEIS systems on a building and for the verification of the collapse mechanism and the plastic hinge distribution are presented, as described in the Design Guides [3], [5]. In the third chapter, two case studies are presented where the FUSEIS link systems are applied on a 2-storey composite building. The detailed design of the building under vertical and lateral loads is presented. The collapse mechanism is verified through non-linear static analysis (Pushover) and finally a comparison of the two systems is made. In the fourth chapter, two case studies are presented where the FUSEIS pin link system is applied in two different configurations. The first case study is a 4-storey composite building incorporating the classic FUSEIS pin link system. In the second case study, an alternative configuration is studied, where the receptacle beams are removed. After the design of the building under vertical and seismic loads and the verification of the collapse mechanism, a comparison of the two alternative configurations is made and a conclusion on whether the receptacle beams are a crucial element of the system. In the fifth chapter some results are presented from non-linear time history analyses, carried out on the building described in Chapter 4. In total ten accelerograms were used for the estimation of the dynamic response of the structure under real seismic loads. The updated model used in the analyses is described, where hysteretic behaviour was inserted through non-linear links. Residual deformations are presented for all ten seismic records and the FUSEIS system is characterized on whether or not can work as a self-centring system, leaving the structure with practically zero deformation after a strong seismic event. Final, the Palmgren – Miner criterion is used for the check of the pins under low-cycle fatigue.	en
heal.advisorName	Βάγιας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Βαμβάτσικος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Βάγιας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Θανόπουλος, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	89 σ.
heal.fullTextAvailability	true