An accurate and computationally efficient three dimensional nonlinear model for the analysis of large-scale RC structures subjected to cyclic and dynamic loading conditions

Μουρλάς, Χρήστος; Mourlas, Christos

dc.contributor.author	Μουρλάς, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Mourlas, Christos	en
dc.date.accessioned	2019-05-14T10:11:30Z
dc.date.available	2019-05-14T10:11:30Z
dc.date.issued	2019-05-14
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48718
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.3103
dc.rights	Default License
dc.subject	Οπλισμένο Σκυρόδεμα	el
dc.subject	3D Λεπτομερής προσομοίωση	el
dc.subject	Ανακυκλιζόμενη στατική φόρτιση	el
dc.subject	Μέθοδος διανεμημένης ρηγμάτωσης	el
dc.subject	Υβριδική Προσομοίωση	el
dc.subject	Reinforced concrete	en
dc.subject	3D detailed simulation	el
dc.subject	Cyclic static analysis	el
dc.subject	Smeared crack approach	el
dc.subject	Hybrid modeling approach	el
dc.title	An accurate and computationally efficient three dimensional nonlinear model for the analysis of large-scale RC structures subjected to cyclic and dynamic loading conditions	en
dc.contributor.department	Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση Κατασκευών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.secondaryTitle	ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΑΠΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΚΑΤΑΠΟΝΟΥΜΕΝΩΝ ΣΕ ΑΝΑΚΥΚΛΙΖΟΜΕΝΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΟΡΤΙΣΗ	el
heal.classification	ΔΟΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classification	COMPUTATIONAL METHODS IN CLASSICAL MECHANICS	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/02ff9f78ea1b299eed7001f9a8e3902c523bf335
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/2305ab9f88ee95975b40e715de5650caee49fc8c
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-01-31
heal.abstract	Η προσομοίωση της περίπλοκης συμπεριφοράς του οπλισμένου σκυροδέματος όταν υποβάλλεται σε διαξονική ή τριαξονική ανακυκλική ένταση αποτελεί αντικείμενο έρευνας πολλών ερευνητών τις τελευταίες δεκαετίες. Το σκυρόδεμα είναι ένα ανομοιογενές σύνθετο υλικό όπου παρουσιάζει πολύπλοκη συμπεριφορά η οποία επηρεάζεται από της συνθήκες φόρτισης, την γεωμετρία διατομών και φορέα, ποσοστό οπλισμού και διαδικασία κατασκευής. Τα καταστατικά μοντέλα που έχουν προταθεί στην βιβλιογραφία, εξαρτώνται από ένα σύνολο παραμέτρων με τις οποίες καλύπτουν ένα περιορισμένο φάσμα προβλημάτων-φορέων (δοκούς, στύλους, τοιχία). Το προτεινόμενο καταστατικό μοντέλο περιγράφεται μέσω κατάλληλου αλγοριθμικού σχεδιασμού και βασίζεται στην ψαθυρότητα του υλικού κάνοντας χρήση των καταστατικών σχέσεων που έχουν προκύψει από τριαξονική πειραματική διερεύνηση (Kotsovos and Pavlovic). Ένα βασικό προνόμιο του προτεινόμενου καταστατικού μοντέλου είναι οι καταστατικές σχέσεις εξαρτώνται μόνο από την μονοαξονική αντοχή του σκυροδέματος σε θλίψη fc. Η ρηγμάτωση προσομοιώνεται με την μέθοδο της διανεμημένης ρηγμάτωσης (smeared crack approach). Επιπλέον, ένα νέο κριτήριο κλεισίματος των ρωγμών προτάθηκε το οποίο βοήθησε στην ευστάθεια και ακρίβεια της υπολογιστικής διαδικασίας στην περίπτωση της ανάλυσης υπό οριακή ανακυκλιζόμενη φόρτιση του εξεταζόμενου φορέα. Επιπλέον προτάθηκαν δύο παράμετροι βλάβης οι οποίοι απομειώνουν την συνεισφορά του σκυροδέματος και του οπλισμού λόγω έντονη ρηγμάτωσης και του αριθμού του ανοιγοκλεισίματος των ρωγμών. Με αυτόν τον τρόπο το μοντέλο κατάφερε να προσομοιώσει ακριβέστερα την συμπεριφορά κατασκευών που υπόκεινται σε πολλούς κύκλους φόρτισης καθώς και σε δυναμικές φορτίσεις. Για την αριθμητική προσομοίωση του σκυροδέματος χρησιμοποιήθηκαν τρισδιάστατα 8-κομβικά πεπερασμένα στοιχεία. Παράλληλα οι ράβδοι οπλισμού προσομοιώθηκα ως ενσωματωμένα διακριτά στοιχεία (embedded discrete elements) στο εσωτερικό των 8-κομβικών στοιχείων σκυροδέματος. Για τα στοιχεία του οπλισμού χρησιμοποιήθηκαν τα στοιχεία δοκού με την μέθοδο δυνάμεων (natural beam column flexibility based elements). Επίσης χρησιμοποιήθηκε ένας υβριδικός τρόπος διακριτοποίησης για κατασκευές μεγάλης κλίμακας από οπλισμένο σκυρόδεμα, με τον οποίο το προτεινόμενο τρισδιάστατο λεπτομερές προσομοίωμα χρησιμοποιείται σε περιοχές όπου η συμπεριφορά του υλικού χαρακτηρίζεται ως διατμητική (κόμβοι τοιχία) ενώ οι περιοχές του σκυροδέματος που χαρακτηρίζονται από καμπτική συμπεριφορά (ενδιάμεσα τμήματα δοκών και κολώνων) διακριτοποιούνται με χρήση δομικών στοιχείων δοκού. Με αυτόν τον τρόπο, απομειώνεται σημαντικά το υπολογιστικό κόστος χωρίς σημαντικές επιπτώσεις στην ακρίβεια των αποτελεσμάτων (Markou and Papadrakakis). Το προτεινόμενο μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση φορέων με διαφορετική μηχανική συμπεριφορά όπως τοιχία, δοκούς, κόμβους από οπλισμένο σκυρόδεμα που καταπονούνται σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Η ανάλυση έδειξε ότι τα αποτελέσματα παρουσιάζουν ικανοποιητική ακρίβεια σε σύγκριση με τα πειραματικά αποτελέσματα χαρακτηριστικά όπως την απομείωση της δυσκαμψίας, της αντοχής και της στένωσης των κύκλων υστέρησης (pinching effect). Το υβριδικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση ενός τετραωρόφου κτιρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση που αναπαριστούσε χαμηλής και υψηλής έντασης σεισμική φόρτιση. Τέλος εξετάστηκαν εναλλακτικοί τρόποι ενίσχυσης του κτιρίου όπου διεξάχθηκε ιδιομορφική ανάλυση για την διερεύνηση της αποδοτικότητας τους.	el
heal.sponsor	European Research Council Advanced Grant “MASTER-Mastering the computational challenges in numerical modeling and optimum design of CNT reinforced composites” (ERC-2011-ADG 20110209)	el
heal.advisorName	Παπαδρακάκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Παπαδρακάκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Σπηλιόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Βησσαρίων	el
heal.committeeMemberName	Μάρκου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Σπυράκος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Σαπουντζάκης, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	305
heal.fullTextAvailability	true