Σεισμική απόκριση λικνιζόμενων πλαισίων με χρήση απλοποιημένων προσομοιωμάτων

Κούτουλας, Κυριάκος; Koutoulas, Kyriakos

dc.contributor.author	Κούτουλας, Κυριάκος	el
dc.contributor.author	Koutoulas, Kyriakos	en
dc.date.accessioned	2018-07-24T08:41:52Z
dc.date.available	2018-07-24T08:41:52Z
dc.date.issued	2018-07-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47398
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15726
dc.rights	Default License
dc.subject	Λικνιζόμενο πλαίσιο	el
dc.subject	Αντισεισμική μηχανική	el
dc.subject	Προσομοίωση με πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Λικνιζόμενα βάθρα	el
dc.subject	Μη γραμμική δυναμική ανάλυση	el
dc.subject	Rocking frame	en
dc.subject	Earthquake engineering	el
dc.subject	Finite element modelling	el
dc.subject	Rocking Piers	el
dc.subject	Non-linear response history analysis	el
dc.title	Σεισμική απόκριση λικνιζόμενων πλαισίων με χρήση απλοποιημένων προσομοιωμάτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Αντισεισμική μηχανική	el
heal.classification	Earthquake engineering	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b2281050858c70f51767d4b4f6e69f4ecae86ebe
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b2281050858c70f51767d4b4f6e69f4ecae86ebe
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-07-12
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η δυναμική απόκριση πλαισίων που υπόκεινται σε λικνιστική κίνηση ύστερα από τη διέγερση της βάσης τους. Εξετάστηκε τόσο η θεώρηση άκαμπτων όσο και εύκαμπτων υποστυλωμάτων, ενώ το επιστύλιο/δοκός σε όλες τις αναλύσεις θεωρήθηκε άκαμπτο. Αρχικά το πρόβλημα προσεγγίστηκε αναλυτικά με επίλυση της εξίσωσης κίνησής του και στη συνέχεια εξετάστηκαν τόσο απλοποιητικά μοντέλα Πεπερασμένων Στοιχείων όσο και πιο λεπτομερή προσομοιώματα. Λικνιζόμενα πλαίσια συναντώνται σε ιστορικές κατασκευές (π.χ. Πορτάρα-Νάξος) ενώ τα τελευταία χρόνια έχουν σχεδιαστεί και μελετηθεί σύγχρονες γέφυρες τα μεσόβαθρα των οποίων αποτελούνται από εγκάρσια λικνιζόμενα πλαίσια. Σε αρχαίες κατασκευές μία άκαμπτη δοκός (επιστύλιο) στηρίζεται σε υποστυλώματα που εδράζονται ελεύθερα σχηματίζοντας ένα λικνιζόμενο πλαίσιο. Στη σύγχρονη Αντισεισμική Μηχανική λικνιζόμενα πλαίσια σχεδιάζονται και εφαρμόζονται σε διάφορα συστήματα, ιδιαίτερα σε γέφυρες, χάρη στην αξιοσημείωτη αντίστασή τους σε σεισμούς, παρά την προφανή απουσία μηχανισμού αντοχής στα οριζόντια φορτία. Έχει αποδειχτεί ότι η συμπεριφορά σε σεισμό των λικνιζόμενων πλαισίων με άκαμπτα μέλη μπορεί να προσομοιωθεί με ένα ισοδύναμο λικνιζόμενο σώμα. Αρχικά επιλύεται το λικνιζόμενο πλαίσιο ως ισοδύναμο σώμα με τη χρήση ενός ειδικά διαμορφωμένου μονοβάθμιου ταλαντωτή. Στην εργασία έχει αμεληθεί η ολίσθηση και η αναπήδηση ενώ όλες οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στις δυο διαστάσεις. Επίσης το πλαίσιο μπορεί να διαμορφωθεί με μοντέλο που χρησιμοποιεί στοιχεία δοκού τα οποία συνδέονται με στροφικά ελατήρια στη βάση και το κατάστρωμα/επιστύλιο. Τα ελατήρια έχουν σχέση ροπής-στροφής με αρνητική δυσκαμψία. Παρουσιάζεται ακολούθως ένα δεύτερο πιο αναλυτικό μοντέλο με χρήση στοιχείων δοκού. Το μοντέλο με πεπερασμένα στοιχεία δοκού επιτρέπει την επίλυση πλαισίων που έχουν είτε άκαμπτα είτε εύκαμπτα υποστυλώματα. Το συγκεκριμένο μοντέλο προσφέρει επίσης ασφαλείς λύσεις για λικνιζόμενα πλαίσια των οποίων τα υποστυλώματα είναι προεντεταμένα. Εξετάστηκε η περίπτωση ενός ελαστικού τένοντα που διέρχεται από το κέντρο τους. Τέλος διερευνήθηκε η σεισμική απόκριση απλά εδραζόμενων λικνιζόμενων πλαισίων με ανισουψή και ασύμμετρα υποστυλώματα. Όλα τα μοντέλα που εξετάστηκαν, μπορούν εύκολα να προσομοιωθούν σε κώδικες ή προγράμματα Πεπερασμένων Στοιχείων που είναι ευρέως διαθέσιμα και με τα οποία οι μηχανικοί είναι εξοικειωμένοι. Όπως αποδείχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, μπορούμε να επιτύχουμε ακριβή αποτελέσματα αποφεύγοντας περίπλοκες και ειδικά διαμορφωμένες αναλυτικές λύσεις οι οποίες σε κάποιες περιπτώσεις είναι αδύνατο ή χρονοβόρο να επιλυθούν.	el
heal.abstract	In this diploma thesis, we examined the dynamic response of frames that rock under excitation of their base. We examined the assumption of both rigid or flexible columns, while the epistyle/beam was considered rigid in all of the analysis' cases. First, the problem was approached analytically by solving the equation of motion and then we examined simple or more detailed Finite Element models. Rocking frames are found in ancient structures (e.g. Portara-Naxos), while in the last years modern bridges have been studied and designed, whose middle pedestals consist of transverse rocking frames. In ancient structures free-standing columns are capped with a freely supported rigid beam (architrave) forming a rocking frame. Today -in Earthquake Engineering- rocking frames are designed and applied in various systems, especially bridges, due to their remarkable resistance to earthquakes despite the apparent lack of a lateral load carrying mechanism. It has been shown that the seismic behavior of rocking frames can be modeled as an equivalent rocking block for frames with rigid structural members. Initially we solve the rocking frame as an equivalent block with the aid of a specially formulated single-degree-of-freedom rocking oscillator. Sliding and uplift was neglected, while 2d analysis was considered in all cases. Furtherore, the rocking frame can be modeled using beam elements connected with rotational springs with their base and their deck/epistyle. The springs have a negative stiffness moment-rotation relationship. A second, detailed modeling, using beam elements is also presented. We show that modeling with beam finite elements allows to solve rocking frames which are either rigid or flexible. FEM modeling also offers stable solutions for rocking frames with vertically restrained-prestressed columns. We examined the case of an elastic tendon that passes through their centerline. Finally, we investigate the seismic response of a free-standing rocking frame with columns unequal in height or width (asymmetric). All proposed models can be easily implemented in Finite Element codes which are widely available and engineers are comfortable with. As this diploma thesis has shown, we can offer accurate results and avoid complicated and specifically-tailored analytical solutions that are time consuming.	en
heal.advisorName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μουζάκης, Χαράλαμπος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Αντισεισμικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	96 σ.
heal.fullTextAvailability	true