Επιρροή της Διεύθυνσης της Σεισμικής Δράσης στον Βέλτιστο Σχεδιασμό Μεταλλικών Κτιρίων

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της επιρροής της διεύθυνσης της σεισμικής δράσης στο βέλτιστο σχεδιασμό σύμμικτων κατασκευών, στα πλαίσια του Performance Based Design. Στο πρώτο κεφάλαιο, ορίζεται και αναλύεται η έννοια της γωνίας σεισμού. Αναφέρονται συνοπτικά οι μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί από διάφορους ερευνητές, ως προς την κρίσιμη τιμή της και την επιρροή αυτής στην απόκριση των κατασκευών, σε μια προσπάθεια απομάκρυνσης από τη λογική της ανεξαρτησίας των συνιστωσών της σεισμικής διέγερσης, όπως την επιβάλλουν οι αντισεισμικοί κανονισμοί παγκοσμίως. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζεται και αναλύεται το μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης, ενώ στη συνέχεια περιγράφεται η μέθοδος βελτιστοποίησης «Particle Swam Optimization». Τέλος αναφέρονται τα κριτήρια σύγκλισης της μεθόδου. Στο τρίτο κεφάλαιο, αρχικά αναλύεται η μέθοδος Performance Based Design, η έννοια του επίπεδου απόδοσης της κατασκευής και του επιπέδου έντασης της σεισμικής διέγερσης. ‘Έπειτα αναφέρονται δύο μέθοδοι ανάλυσης των κατασκευών, για την επίτευξη του Performance Based Design, η μέθοδος Pushover και η μέθοδος μη γραμμικής δυναμικής ανάλυσης με ολοκλήρωση χρονοϊστορίας. Τέλος περιγράφονται οι μέθοδοι IDA και MIDA, που αποτελούν σημαντικά εργαλεία για τη διερεύνηση της συμπεριφοράς των κατασκευών, στην κατεύθυνση του Performance Based Design. Στο τέταρτο κεφάλαιο ορίζεται ξανά η γωνία σεισμού και παρουσιάζονται οι μέθοδοι χωρικής επαλληλίας που χρησιμοποιούνται διεθνώς, καθώς και η αντιμετώπιση του θέματος από τον ΕΑΚ. Αναφέρεται η μέθοδος SRSS, η μέθοδος του 30% ή 40% ποσοστού και η μέθοδος CQC3, που λαμβάνει υπόψη μια θεωρητική τιμή της κρίσιμης γωνίας σεισμού. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται πως μπορεί η MIDA διερεύνηση να εξεταστεί την επίδραση του επιπέδου σεισμικής επικινδυνότητας στην κρίσιμη προσπίπτουσα γωνία και η διαφοροποίηση των καμπυλών MIDA σε σχέση με τη προσπίπτουσα γωνία, μέσα στα πλαίσια της MIDA ανάλυσης. Στο έκτο κεφάλαιο, αρχικά γίνεται η παρουσίαση των μοντέλων που χρησιμοποιήθηκαν για τους σκοπούς της εργασίας. Έπειτα, παρουσιάζεται η MIDA διερεύνηση που πραγματοποιήθηκε για τα συγκεκριμένα μοντέλα, με σκοπό την ανάδειξη της συμπεριφοράς των κτιρίων για διαφορετικές γωνίες σεισμού, διαφορετικές σεισμικές καταγραφές και για διαφορετικά επίπεδα έντασης, στην κατεύθυνση του Performance Based Design. Ακολουθεί η παρουσίαση των αποτελεσμάτων του σχεδιασμού, σύμφωνα με τις διατάξεις των κείμενων κανονισμών. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα του βέλτιστου σχεδιασμού (με βάση το κόστος και την απόκριση) ενός εκ των μοντέλων, για γωνίες σεισμού από 0 έως 150 μοίρες. Τέλος παρουσιάζεται η προσπάθεια βέλτιστου σχεδιασμού των μοντέλων με επιβολή των σεισμικών καταγραφών στις κρίσιμες γωνίες που προέκυψαν από την MIDA διερεύνηση και τα αποτελέσματα του σχεδιασμού αυτού. Στο έβδομο κεφάλαιο αναφέρονται αναλυτικά τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη διερεύνηση και τον βέλτιστο σχεδιασμό των μοντέλων, για την επιρροή της γωνίας σεισμού.

The purpose of this thesis is to investigate the influence of the management of seismic activity in the optimal design of steel structures, under the Performance Based Design. In the first chapter, is defined and analyzed the concept of angle earthquake. Summarized the studies carried out by various researchers as to the critical value and influence in the response of such structures in an effort to move away from the logic of the independence of the components of the seismic excitation, as required by the anti-seismic regulations worldwide. The second chapter presents and analyzes the mathematical optimization model, and then describes the optimization method «Particle Swam Optimization». Finally the convergence criteria of the method. The third chapter analyzes the original method of Performance Based Design, the concept of level of performance of construction and the level of seismic intensity. 'Following are two methods of analysis of structures, to achieve the Performance Based Design, Pushover method and the method of nonlinear dynamic analysis with integration chronoistorias. Finally the methods described IDA and MIDA, which are important tools for investigating the behavior of structures in the direction of Performance Based Design. In the fourth chapter set the angle again shows the earthquake and spatial superposition methods used internationally, as well as addressing the issue of the RDI. The method of SRSS, the method of 30% or 40% rate and method CQC3, which takes into account a theoretical value of the critical angle of earthquake. The fifth chapter presents how the MIDA investigation to examine the effect of the level of seismic hazard in the critical incident angle and modulation curves MIDA in connection with the incident angle, during the MIDA analysis. The sixth chapter, first we present the models used for the purposes of work. Then, we present the MIDA investigation conducted for specific models in order to highlight the behavior of buildings for different angles of earthquake, seismic recordings and different for different levels of intensity in the direction of Performance Based Design. The presentation of design results in accordance with the provisions of the existing regulations. The following are the results of optimal design (based on cost and response) of a model for earthquake angles from 0 to 150 degrees. Finally we present the optimal design attempt to impose models of seismic recordings at critical angles obtained from MIDA investigation and the results of this design. In the seventh chapter detailing the findings of the investigation and optimal design of the models, the influence of the angle of the earthquake.