Elastic and inelastic behaviour of rocking members of earthquake resilient structures

Αυγενάκης, Ευάγγελος; Avgenakis, Evangelos

dc.contributor.author	Αυγενάκης, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Avgenakis, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2020-03-09T12:16:41Z	en
dc.date.issued	2020-03-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49891
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17589
dc.rights	Default License
dc.subject	Λικνιζόμενα σώματα	el
dc.subject	Παραμορφωσιμότητα	el
dc.subject	Ανελαστικότητα	el
dc.subject	Μακροστοιχείο	el
dc.subject	Μη γραμμική συμπεριφορά	el
dc.subject	Rocking bodies	en
dc.subject	Deformability	en
dc.subject	Inelasticity	en
dc.subject	Macroelement	en
dc.subject	Nonlinear behaviour	en
dc.title	Elastic and inelastic behaviour of rocking members of earthquake resilient structures	en
dc.contributor.department	Τομέας Δομοστατικής, Εργαστήριο Αντισεισμικής Τεχνολογίας	el
heal.type	doctoralThesis
heal.secondaryTitle	Ελαστική και ανελαστική συμπεριφορά λικνιζόμενων μελών σεισμικά ανατάξιμων κατασκευών	el
heal.classification	Δομική μηχανική	el
heal.dateAvailable	2021-03-08T22:00:00Z	en
heal.language	en
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-01-10
heal.abstract	Η διδακτορική διατριβή παρουσιάζει τη μόρφωση αλγορίθμων πεπερασμένων στοιχείων για την πρόβλεψη της απόκρισης ελαστικών και ανελαστικών λικνιζόμενων μελών υπό στατική και δυναμική φόρτιση. Πέραν της παραμορφωσιμότητας καθ’ ύψος, οι προτεινόμενες μορφώσεις λαμβάνουν υπόψη την παραμορφωσιμότητα των λικνιζόμενων μελών κοντά στη βάση, η οποία είναι καθοριστική για την αξιόπιστη πρόβλεψη της συμπεριφοράς λικνιζόμενων μελών υπό μεγάλα αξονικά φορτία, όπως αυτών που χρησιμοποιούνται σε σεισμικά ανατάξιμα δομικά συστήματα. Λόγω της μερικής φόρτισης της λικνιστικής διεπιφάνειας τέτοιων μελών, αξιοποιούνται λύσεις που αφορούν στην ημιάπειρη λωρίδα από τη θεωρία ελαστικότητας αντί της τεχνικής θεωρίας κάμψης, καθώς η δεύτερη δεν μπορεί να προβλέψει τη μη γραμμική κατανομή φόρτισης κατά πλάτος της διεπιφάνειας και, συνεπώς, τη μη γραμμική κατανομή τάσεων κοντά στην περιοχή επαφής, η οποία είναι καθοριστική για τον καθορισμό της απόκρισης παραμορφώσιμων λικνιζόμενων μελών. Αρχικά παρουσιάζεται η μόρφωση του ελαστικού λικνιζόμενου μέλους, η οποία βασίζεται σε μόρφωση πεπερασμένου στοιχείου δυνάμεων, όπου θεωρούνται πρόσθετες μετακινήσεις στα άκρα του μέλους λόγω της μερικής φόρτισης της λικνιστικής διεπιφάνειας. Η μόρφωση αυτή επεκτείνεται στη συνέχεια για να λάβει υπόψη ανελαστική συμπεριφορά υλικού υπό μονοτονική φόρτιση. Έπειτα, εξετάζεται η μη γραμμική κατανομή μετακινήσεων της ημιάπειρης λωρίδας υπό συγκεντρωμένο φορτίο σε μία τυχούσα θέση κατά πλάτος του άκρου, για την οποία προτείνονται αναλυτικές εκφράσεις. Οι εκφράσεις αυτές ενσωματώνονται στη συνέχεια σε ένα μακροστοιχείο για ανακυκλιζόμενη φόρτιση, το οποίο βασίζεται στον καθορισμό μία κατάλληλης κατανομής τάσεων στη λικνιστική διεπιφάνεια, έτσι ώστε οι παραγόμενες μετακινήσεις να ταιριάζουν με αυτές της λικνιστικής επιφάνειας. Τέλος, παρουσιάζονται τροποποιήσεις του προηγούμενου μακροστοιχείου για επέκταση της χρήσης του σε δυναμικές αναλύσεις, λαμβάνοντας υπόψη την απόσβεση και άλλες κινήσεις (ολίσθηση και αναπήδηση). Οι προαναφερθείσες διατυπώσεις μπορούν να υλοποιηθούν εύκολα σε οποιοδήποτε περιβάλλον πεπερασμένων στοιχείων, όπως το OpenSees, και οδηγούν σε πολύ γρήγορες αναλύσεις συγκριτικά με συμβατικούς κώδικες δισδιάστατων πεπερασμένων στοιχείων. Σύγκριση των αποτελεσμάτων που παράγονται από το μακροστοιχείο με αποτελέσματα εμπορικών προγραμμάτων πεπερασμένων στοιχείων και πειραμάτων δείχνουν την γενικά πολύ καλή ακρίβεια των παραγόμενων αποτελεσμάτων.	el
heal.abstract	This dissertation presents the formulation of finite element algorithms for the prediction of the response of elastic and inelastic rocking members under static and dynamic loading. Apart from deformability along their height, the proposed formulations take the deformability of rocking members near their base into account, which is crucial for an accurate prediction of the response of rocking members under large axial forces, such as the ones used in earthquake resilient structural systems. Due to the partial loading of the rocking interface of such members, solutions regarding the semi-infinite strip from the theory of elasticity instead of the technical theory of bending are employed, since the latter cannot predict the nonlinear load distribution across the rocking interface and, as a consequence, the nonlinear stress distribution near the contact area, which is crucial for the determination of the response of deformable rocking members. The elastic rocking member formulation is presented first, which is based on a force beam-column finite element formulation, where additional member end displacements are considered due to the partial loading of the rocking interface. This formulation is afterwards extended to include nonlinear material behaviour under monotonic loading. The nonlinear displacement distribution of the semi-infinite strip under a concentrated load at an arbitrary position across its end is examined next, for which analytical expressions are proposed. These analytical expressions are then incorporated into a macroelement formulation for cyclic response, which is based on the determination of a suitable stress distribution across the rocking interface so that the produced displacements match the target ones of the rocking surface. Finally, modifications of the previous formulation to extend its use to dynamic analyses by accounting for damping and other motion modes, namely sliding and upthrow, are presented. The aforementioned formulations can be easily implemented in any finite element framework, such as OpenSees, and yield very fast analyses compared to conventional two-dimensional finite element codes. Comparison of the results produced by the macroelement with results from commercial finite element software and experiments show the generally very good accuracy of the produced results.	en
heal.sponsor	Υποτροφία ΕΛΚΕ, Τομέας Δομοστατικής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο	el
heal.advisorName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.advisorName	Psycharis, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μουζάκης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Μπουκοβάλας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Λαγαρός, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Σέξτος, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Δημητρακόπουλος, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Psycharis, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Mouzakis, Charalambos	en
heal.committeeMemberName	Fragiadakis, Michail	en
heal.committeeMemberName	Bouckovalas, George	en
heal.committeeMemberName	Lagaros, Nikolaos	en
heal.committeeMemberName	Sextos, Anastasios	en
heal.committeeMemberName	Dimitrakopoulos, Ilias	en
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	240
heal.fullTextAvailability	false