Αποτίμηση φέρουσας ικανότητας πολυώροφου κτιρίου από ωπλισμένο σκυρόδεμα (el)

Πάσχος, Απόστολος; Paschos, Apostolos

dc.contributor.author	Πάσχος, Απόστολος	el
dc.contributor.author	Paschos, Apostolos	en
dc.date.accessioned	2018-10-22T09:49:51Z
dc.date.available	2018-10-22T09:49:51Z
dc.date.issued	2018-10-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47819
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16063
dc.rights	Default License
dc.subject	Pushover analysis	en
dc.subject	Capacity curve	en
dc.subject	Bearing capacity	en
dc.subject	Φέρουσα ικανότητα	el
dc.subject	Καμπύλη ικανότητας	el
dc.subject	Φάσμα ικανότητας	el
dc.subject	Στατική ανελαστική ανάλυση	el
dc.subject	Φάσμα σχεδιασμού	el
dc.subject	Spectrum curve	en
dc.title	Αποτίμηση φέρουσας ικανότητας πολυώροφου κτιρίου από ωπλισμένο σκυρόδεμα (el)	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Στατική και δυναμική ανάλυση των κατασκευών	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/2a80a2e119d24970988f906c4e19065d9d4f9dce
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-03-28
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας αποτελεί η ανάλυση και η αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς μιας υφιστάμενης κατασκευής από ωπλισμένο σκυρόδεμα με χρήση ελαστικών και ανελαστικών μεθόδων ανάλυσης. Η υπό ανάλυση κατασκευή είναι μια πενταώροφη οικοδομή από ωπλισμένο σκυρόδεμα που διαθέτει σύστημα pilotis, της οποίας η μελέτη και η ανέγερση πραγματοποιήθηκε το έτος 2015. Χρησιμοποιείται ως κατοικία και βρίσκεται στην περιοχή της Καρδίτσας. Οι ελαστικές μέθοδοι που εφαρμόστηκαν στο πλαίσιο της Εργασίας αυτής είναι η ελαστική δυναμική ανάλυση (φασματική μέθοδος) και η γραμμική (ελαστική) ανάλυση χρονοϊστορίας. Όσον αφορά τις ανελαστικές μεθόδους ανάλυσης, χρησιμοποιήθηκε η στατική ανελαστική μέθοδος (Pushover) και η μη γραμμική (δυναμική ανελαστική) ανάλυση χρονοϊστορίας. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων αυτών δείχνουν το κατά πόσο η υπό ανάλυση κατασκευή είναι επαρκής έναντι σε διάφορα σενάρια φορτίσεων, το αν υπάρχει ανάγκη ενίσχυσης/επισκευής αυτής και σε ποιο βαθμό. Εν περιλήψει, τα επιμέρους κεφάλαια που αναπτύσσονται στο πλαίσιο της Διπλωματικής Εργασίας πραγματεύονται τα εξής: Στο Κεφάλαιο 2 πραγματοποιείται βιβλιογραφική επισκόπηση του θεωρητικού υποβάθρου για τον αντισεισμικό σχεδιασμό, ξεκινώντας από τη διατύπωση του δυναμικού προβλήματος και καταλήγοντας σταδιακά στην περιγραφή του σχεδιασμού με Στάθμες Επιτελεστικότητας. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται τα γενικά χαρακτηριστικά της υπό μελέτη κατασκευής και περιγράφεται ο τρόπος προσομοίωσής της στο λογισμικό (πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων) SAP2000 v.19.2.1., με το οποίο πραγματοποιήθηκαν όλες οι αναλύσεις. Έπειτα, γίνεται εκτενής αναφορά στις παραμέτρους που χρησιμοποιήθηκαν για την πραγματοποίηση των ελαστικών αναλύσεων, της ελαστικής δυναμικής (φασματική μέθοδος) και της γραμμικής ανάλυσης χρονοϊστορίας. Συγκεκριμένα, η ελαστική δυναμική ανάλυση εφαρμόστηκε με χρήση του φάσματος σχεδιασμού που ορίζει ο Ευρωκώδικας 8 – Μέρος 1, ενώ για τη γραμμική ανάλυση χρονοϊστορίας χρησιμοποιήθηκε το επιταχυνσιογράφημα του σεισμού που συνέβη στην περιοχή του Κobe της Ιαπωνίας το 1995. Στο τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων αυτών. Στο Κεφάλαιο 4 μελετάται η συμπεριφορά της κατασκευής μέσω των μεθόδων της στατικής ανελαστικής ανάλυσης (static pushover) και της μη γραμμικής (δυναμικής ανελαστικής) ανάλυσης χρονοϊστορίας και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αυτών. Αναφορικά με τη στατική ανελαστική ανάλυση, εφαρμόστηκαν στην κατασκευή δύο κατανομές οριζόντιας φόρτισης (ομοιόμορφη και τριγωνική) σε τρείς ομάδες αναλύσεων. Κάθε ομάδα αναλύσεων λαμβάνει υπόψη και τις δυο κατανομές φόρτισης σε κάθε διεύθυνση (x και y) υιοθετώντας διαφορετική μείωση της ελαστικής δυσκαμψίας. Στην 1η ομάδα δεν απομειώνεται καθόλου η γεωμετρική δυσκαμψία. Στη 2η υιοθετείται η απομείωση που προβλέπεται στον ΚΑΝ.ΕΠΕ. για τις ελαστικές αναλύσεις. Τέλος, η 3η ομάδα υιοθετεί τη μείωση της γεωμετρικής δυσκαμψίας κατά 50% σε όλα τα στοιχεία της κατασκευής, όπως προβλέπεται στον Ευρωκώδικα 8 - Μέρος 1. Ακολούθως, η μη γραμμική ανάλυση χρονοϊστορίας πραγματοποιείται με χρήση του επιταχυνσιογραφήματος του σεισμού που συνέβη στην περιοχή του Κobe της Ιαπωνίας το 1995 το οποίο, όπως προαναφέρθηκε, χρησιμοποιήθηκε και στη γραμμική ανάλυση χρονοϊστορίας. Μάλιστα, πραγματοποιούνται και πάλι δύο ομάδες αναλύσεων, μια με χρήση του εν λόγω επιταχυνσιογραφήματος απομειωμένο στο μισό της έντασής του και μια με χρήση του επιταχυνσιογραφήματος με πλήρη ένταση. Στο Κεφάλαιο 5 προτείνεται μια επέμβαση στην κατασκευή, προκειμένου να βελτιωθούν τα χαρακτηριστικά της απόκρισής της. Πιο συγκεκριμένα, όπως προκύπτει από τα αποτελέσματα των αναλύσεων που παρουσιάζονται στα προηγούμενα κεφάλαια, σκοπός της επέμβασης δεν είναι η αύξηση της φέρουσας ικανότητας της κατασκευής, αλλά ο περιορισμός της ευστρεψίας της. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων της τροποποιημένης κατασκευής στο λογισμικό SAP2000 v.19.2.1. Στο Κεφάλαιο 6 συνοψίζονται τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν από την παρούσα Εργασία, βάσει των αποτελεσμάτων των ελαστικών και των ανελαστικών αναλύσεων για την υφιστάμενη και την τροποποιημένη κατασκευή.	el
heal.abstract	The purpose of this Diploma Thesis is to analyze and evaluate the seismic behavior of an existing reinforced concrete structure using both elastic and inelastic methods of analysis. The structure is a five-storey building with pilotis system, whose design and construction took place in 2015. It is used as a residence building and it is located in the area of Karditsa. The elastic analysis methods applied in the context of this Thesis are the dynamic spectral method and the linear (elastic) time history analysis. Regarding the inelastic methods, the inelastic static (Pushover) analysis and the nonlinear time history analysis were used. The outcome of the evaluation indicates the adequacy of the construction against various scenarios of load cases, whether the existing building needs any additional repair/reinforcement and to what extent. In a few words, the chapters of the present Diploma Thesis deal with the following: Chapter 1 refers to the importance of the evaluation of both new and existing buildings, especially in Greece where the earthquake is a frequent phenomenon. Also, there is a brief reference to the standards which are followed in the design of new buildings and the assessment of the integrity of existing ones. Chapter 2 provides a bibliographic overview of the theoretical background for seismic design, starting from the formulation of the basic dynamic problem and gradually ending in describing the Performance Based design. Chapter 3 presents the general features of the construction under study and describes how it was simulated in SAP2000 v.19.2.1 software (finite element program), which was used to perform all the analyses. The geometry, the material properties, the design of the concrete members and the loads that were used in the study of the building are defined in this chapter. More specifically, the structural system consists of beems, columns and walls of reinforced concrete. The height of the floors is determined at 3.00m. The influence of infill masonry walls was ignored in carrying horizontal loads. The Abstract simulation of the horizontal and vertical members was made with the use of frame elements with six degrees of freedom per node. The material properties, in S.I. units, are for concrete C20/25 (fck=20MPa) and B500C (fyk=500MPa) for longitudinal and shear steel reinforcement. In addition, the modal analysis of the structure and the elastic analysis methods that were imposed to simulate the building’s response along with their results are presented in this chapter. The first step of the analysis is the definition of the design spectrum which was selected in accordance with the provisions of the Eurocode 8 - Part 1 and the initial parameters which were used in the initial design of the existing structure. According to the results of modal analysis, the self-resonances of fundamental nodes in x and y directions are Tx1=0.479s, Ty3=0393s respectively. The second mode shape is a torsional one with a period of T2=0.462s.Subsequently, the dynamic spectral method as well as its results are presented. Modal response spectral analysis may be applied to all type of buildings without restrictions. All modes of vibration that contribute to the structure’s global response are taken into account. The vertical component of the seismic action is ignored in this analysis. Finally, the building is subjected to linear time history analysis considering the seismic excitation record of Kobe in Japan (1995, Takatori Station) in order to estimate the seismic behavior of the building under realistic seismic action and compare the results with the respective results of dynamic spectral analysis. The accelerograms were downloaded from the PEER (Pacific Earthquake Engineering Research Center) Ground Motion Database, University of Berkeley, California, after they were scaled according to the target design spectrum. The PEER tool evaluates automatically the appropriate linear scale factor with which the selected accelerograms are multiplied. The scale factor does not alter the relative frequency content of the acceleration time series, and thus does not change the shape of time series. Chapter 4 deals with the inelastic analysis methods and their results. The pushover analysis uses a series of successive elastic analyses to approximate the force-displacement capacity diagram of the overall structure, commonly known as pushover curve. The mathematical model of the structure is modified in order to take into account the reduced resistance of yielding components. Lateral force distribution is applied until additional components yield. This process carries on until the structure becomes unstable or until a predetermined limit is reached. Uniform as well as triangular distributions of horizontal loads were applied accordingly. The pushover analyses were carried out in three groups of analyses for the evaluation of the construction within the framework of this Diploma Thesis. Each group of analyses takes into account the two distributions (uniform and triangular) in each direction (x and y), adopting a different reduction in stiffness. In the first group, geometric stiffness is not impaired at all. The second one adopts the impairment provided by the greek standards for the assessment of bearing capacity with elastic analysis. Finally, the third group adopts a 50% reduction in geometric stiffness on all elements of construction, as provided for in Eurocode 8 - Part 1. As far as the nonlinear time history analysis is concerned, it is the most realistic way of assessing the inelastic behavior of a structure under the imposition of a seismic excitation at its base. For the purpose of the present Diploma Thesis the seismic excitation record of Kobe in Japan (1995, Takatori Station) was used again, in two groups of analyses; in the first group the seismic excitation was reduced to half its intensity, while in the second group the actual seismic excitation was imposed to the structure. This analysis uses a vector model that incorporates inelastic load-strain laws for the individual building components. Seismic loading in the form of acceleration of ground movements is applied to the vector. Applying the direct integration method, which is a nonlinear dynamic method in which the differential motion equation is completed, the dynamic response of the structure at each time point is calculated. Chapter 5 proposes an intervention in the construction in order to improve the characteristics of its response. More specifically, as it results from the analyses performed in the previous chapters, the purpose of the intervention is not to increase the bearing capacity of the construction, but to limit its agility in torsion, a phenomenon observed in the results of the modal analysis of the structure. Subsequently, the results of the modal analysis and those of the pushover analysis for the modified structure are presented and it is proved that the self-resonances of fundamental nodes in x and y directions change and the torsional mode shape appears at a higher frequency (T3=0.285s). Chapter 6 provides the main conclusions drawn for the studied existing and the modified structure using both elastic and inelastic analysis.	en
heal.advisorName	Κουμούσης, Βλάσιος	el
heal.committeeMemberName	Κουμούσης, Βλάσιος	el
heal.committeeMemberName	Λαγαρός, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Βησσαρίων	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	187 σ.
heal.fullTextAvailability	true