Σχηματισμός ρωγμών συγκολλητών κόμβων δοκών-υποστυλωμάτων υπό σεισμικές καταπονήσεις

Abstract

Ο βασικότερος στόχος της διατριβής ήταν η ανάπτυξη μια απλής μεθοδολογίας η οποία θα κάνει εφικτή την πρόβλεψη δημιουργίας ρηγματώσεων σε συγκολλητούς κόμβους δοκών-υποστυλωμάτων πλαισίων ροπής υπό σεισμικές καταπονήσεις. Η μεθοδολογία που αναπτύσσεται έχει ως βάση τις αρχές της μηχανικής της βλάβης προκειμένου να προσομοιωθεί η δημιουργία μιας ρωγμής στο χάλυβα. Οι μεταβλητές που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή της βαθμιαίας αστοχίας του υλικού είναι οι τοπικές παραμορφώσεις και η εντατική κατάσταση του χάλυβα. Ο συνδυασμός των παραμέτρων αυτών, αποτελεί κριτήριο της ύπαρξης ρωγμών που μπορεί να οδηγήσουν σε αστοχία της σύνδεσης. Για το σκοπό πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη ανάλυση του χρησιμοποιούμενου χάλυβα καθώς και πρωτότυπες πειραματικές και αριθμητικές αναλύσεις σε συγκολλητούς κόμβους δοκών-υποστυλωμάτων υπό ανακυκλιζόμενες φορτίσεις με στόχο τον καθορισμό της έναρξης της ρηγμάτωσης.

The primary object of this dissertation was the development of a simple methodology that could be used for predicting crack initiation at welded beam-to-column connections in moment resisting frames under seismic loading. In order to simulate crack initiation within the used steel, an approach based on damage mechanics concepts was used. Progressive failure of the material is computed through local variables such as plastic strains and stress triaxiality values. The critical combination of these variables as computed through extensive experimental and analytical studies serves as the criterion for crack initiation. The criterion was applied to welded beam-to-column connection of moment resisting frames under cyclic loading that were tested experimentally and analytically by the use of finite element models. The results showed good compliance between the experimental and numerical results and were plotted against an S-N curve similar to those proposed from EN1993-1-9 for high cycle fatigue.