Προσομοίωση λικνιζόμενων συστημάτων υπό σεισμική φόρτιση σε περιβάλλον διεπαφής μεταξύ γλώσσας προγραμματισμού και λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων.

Κούτουλας, Κυριάκος; Koutoulas, Kyriakos

dc.contributor.author	Κούτουλας, Κυριάκος	el
dc.contributor.author	Koutoulas, Kyriakos	en
dc.date.accessioned	2024-03-01T14:28:15Z
dc.date.available	2024-03-01T14:28:15Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58958
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26654
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-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Λικνισμός	el
dc.subject	Σώμα	el
dc.subject	Πλαίσιο	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Rocking	en
dc.subject	Block	en
dc.subject	Frame	en
dc.subject	Oscillator	en
dc.title	Προσομοίωση λικνιζόμενων συστημάτων υπό σεισμική φόρτιση σε περιβάλλον διεπαφής μεταξύ γλώσσας προγραμματισμού και λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων.	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	αντισεισμική μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-26
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εξετάστηκε η δυναμική απόκριση σωμάτων και πλαισίων που υπόκεινται σε λικνιστική κίνηση ύστερα από τη διέγερση της βάσης τους, με χρήση του OpenSeesPy. Η Python προτιμήθηκε διότι είναι εύκολη στη χρήση, οδηγεί σε μειωμένους χρόνους ανάλυσης και άμεσης εξοικείωσης. Τα σώματα καθώς και τα υποστυλώματα των πλαισίων μελετήθηκαν ως άκαμπτα αλλά και ως εύκαμπτα, ενώ οι δοκοί θεωρήθηκαν άκαμπτες σε κάθε μία από τις αναλύσεις. Η πρώτη προσέγγιση στο εξεταζόμενο πρόβλημα αφορούσε την επίλυση της εξίσωσης κίνησης, ενώ αργότερα εξετάστηκαν διάφορα προσομοιώματα με απλά αλλά και λεπτομερή μοντέλα Πεπερασμένων Στοιχείων. Λικνιζόμενα πλαίσια συναντώνται σε ιστορικές κατασκευές (π.χ. Πορτάρα-Νάξος) ενώ τα τελευταία έτη έχουν μελετηθεί και σχεδιαστεί σύγχρονες γέφυρες με μεσόβαθρα που αποτελούνται από εγκάρσια λικνιζόμενα πλαίσια. Σε αρχαίες κατασκευές μία άκαμπτη δοκός (επιστύλιο) στηρίζεται σε υποστυλώματα που εδράζονται ελεύθερα σχηματίζοντας ένα λικνιζόμενο πλαίσιο. Η προφανής απουσία μηχανισμού αντοχής στα οριζόντια φορτία δεν αποτρέπει τη σύγχρονη Αντισεισμική Μηχανική από το σχεδιασμό και την εφαρμογή λικνιζόμενων πλαισίων σε διάφορα συστήματα, ιδιαίτερα σε γέφυρες, κυρίως λόγω της αξιοσημείωτης αντίστασή τους σε σεισμούς. Η προσομοίωση της απόκρισης σε σεισμό των λικνιζόμενων πλαισίων μπορεί να πραγματοποιηθεί με ισοδύναμο λικνιζόμενο σώμα. Όπως στην περίπτωση των σωμάτων, τα λικνιζόμενα πλαίσια επιλύονται αρχικά με τη χρήση 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. Έπειτα γίνεται η παρουσίαση ενός δεύτερου πιο αναλυτικού μοντέλου με χρήση στοιχείων δοκού. Τα μοντέλα που σχεδιάζονται με πεπερασμένα στοιχεία δοκού οδηγούν στην επίλυση πλαισίων που διαθέτουν άκαμπτα αλλά και εύκαμπτα υποστυλώματα. Το παρών μοντέλο παρέχει επίσης ασφαλείς λύσεις για λικνιζόμενα πλαίσια με προεντεταμένα υποστυλώματα. Αργότερα μελετήθηκε η περίπτωση ενός ελαστικού τένοντα που διέρχεται από το κέντρο τους. Τέλος εξετάστηκε η σεισμική συμπεριφορά λικνιζόμενων πλαισίων με απλή έδραση τα οποία έχουν 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 thesis, we explored the dynamic behavior of blocks and frames that undergo rocking motion when subjected to base excitation, using OpenSeesPy. Python was preferred because it is easy to use, leading to reduced analysis and familiarization times. We investigated scenarios involving both rigid and flexible columns, while the epistyle or beam was consistently treated as rigid throughout our analyses. Initially, we approached the problem through analytical methods by solving the equation of motion. Subsequently, we delved into more complex Finite Element models, ranging from simple to detailed ones.Rocking frames are observed in historical constructions such as the Portara in Naxos, as well as in modern bridge designs in recent years. These modern bridges incorporate transverse rocking frames in their central pedestals. In ancient architecture, freestanding columns were paired with a freely supported rigid beam (architrave) to create a rocking frame. In the realm of Earthquake Engineering, rocking frames are now intentionally integrated into various systems, especially bridges. Their ability to withstand earthquakes remarkably well is intriguing, given the apparent absence of a conventional lateral load-bearing mechanism. Research has demonstrated that the seismic response of rocking frames can be analogously represented as a rocking block, even for frames with rigid structural components. Initially, we treated the rocking frame as an equivalent block using a specially designed single-degree-of-freedom rocking oscillator. Our analysis disregarded sliding and uplift effects, and a two-dimensional perspective was adopted throughout. Furthermore, an alternative model involved using beam elements connected with rotational springs at their base and deck/epistyle. These springs exhibited a counterintuitive negative stiffness moment-rotation relationship. A more detailed approach was also presented, utilizing beam finite elements. This approach allowed us to tackle both rigid and flexible rocking frames. Moreover, the Finite Element Modeling (FEM) method yielded stable solutions for rocking frames with vertically restrained-prestressed columns. We even considered a scenario involving an elastic tendon passing through their central axis.Finally, we investigated the seismic response of a freestanding rocking frame with columns of unequal heights or widths, introducing an asymmetric aspect. All of the proposed models are readily implementable in widely available Finite Element software, which engineers are familiar with. As demonstrated by this thesis, these models offer precise results while sidestepping the need for intricate and tailor-made analytical solutions, which tend to consume significant time and resources.	en
heal.advisorName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Βησσαρίων	el
heal.committeeMemberName	Τριανταφύλλου, Σάββας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	82 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false