Αντισεισμικός σχεδιασμός επίπεδων μεταλλικών πλαισίων με ιδιομορφικούς συντελεστές συμπεριφοράς και τρεις στάθμες επιτελεστικότητας
Authors: Λουλέλης Δημήτριος 
Published: August 2021

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται μία νέα μέθοδος αντισεισμικού σχεδιασμού επίπεδων μεταλλικών πλαισίων με βάση την επιτελεστικότητα. Εξετάζονται δύο ομάδες επίπεδων κανονικών μεταλλικών πλαισίων, πλαίσια καμπτικά στα οποία λαμβάνεται υπόψη η επίδραση του κομβοελάσματος του υποστυλώματος και πλαίσια με διαγώνιους αντιλυγισμικούς συνδέσμους δυσκαμψίας. Τα πλαίσια υπόκεινται σε σεισμικές διεγέρσεις μακρινού πεδίου που αντιστοιχούν στις 4 κατηγορίες A,B,C και D στις οποίες κατατάσσει ο Ευρωκώδικας 8 τα εδάφη. Οι σεισμικές διεγέρσεις έχουν κλιμακωθεί κατάλληλα ώστε να προκαλούν συγκεκριμένη βλάβη στην κατασκευή ανάλογα με τα τρία επίπεδα επιτελεστικότητας όπως αυτά ορίζονται στον SEAOC 2000. Αρχικά γίνεται ο υπολογισμός κατάλληλων λόγων ιδιομορφικής ιξώδους απόσβεσης με σκοπό την κατασκευή μίας ελαστικής πολυβάθμιας κατασκευής ισοδύναμης με την πραγματική, μη - γραμμική πολυβάθμια κατασκευή, ως προς την διατμητική σεισμική δύναμη βάσης. Η ισοδύναμη αυτή ελαστική κατασκευή, η οποία έχει την ίδια μάζα και την ίδια αρχική δυσκαμψία με την πραγματική κατασκευή μπορεί να προσεγγίσει με ακρίβεια την σεισμική απόκριση της πραγματικής μη γραμμικής κατασκευής με την βοήθεια ιδιομορφικών λόγων ιξώδους απόσβεσης οι οποίοι ποσοτικοποιούν το έργο όλων των μη γραμμικοτήτων. Οι λόγοι ιδιομορφικής απόσβεσης για τις πρώτες σημαντικές ιδιομορφές υπολογίζονται μέσω μίας επαναληπτικής διαδικασίας κατά την οποία σχηματίζεται η συνάρτηση μεταφοράς και η κατασκευή τροφοδοτείται συνεχώς με απόσβεση μέχρις ότου η συνάρτηση μεταφοράς ομαλοποιηθεί και ικανοποιήσει κάποια κριτήρια μονοτονίας. Στη συνέχεια με την επίλυση ενός συστήματος μη γραμμικών εξισώσεων υπολογίζονται οι ιδιομορφικοί λόγοι απόσβεσης. Ακολούθως, έχοντας υπολογίσει τις τιμές των λόγων ιδιομορφικής ιξώδους απόσβεσης, κατασκευάζονται φάσματα ψευδο επιταχύνσεων για κάθε τιμή των λόγων ιδιομορφικής ιξώδους απόσβεσης που έχουν προσδιοριστεί. Μέσω αυτών των φασμάτων μπορούν να υπολογιστούν οι αντίστοιχοι ιδιομορφικοί συντελεστές συμπεριφοράς που είναι διαφορετικοί για κάθε ιδιομορφή. Επειδή οι σεισμικές καταγραφές έχουν κλιμακωθεί κατάλληλα, οι ιδιομορφικοί λόγοι απόσβεσης και οι ιδιομορφικοί συντελεστές συμπεριφοράς που έχουν υπολογιστεί, αντιστοιχούν στα επίπεδα επιτελεστικότητας της FEMA. Χρήση αυτών των φασμάτων ψευδο - επιταχύνσεων οδηγεί σε τιμές των ιδιομορφικών συντελεστών συμπεριφοράς οι οποίες μέσα στο πλαίσιο ιδιομορφικής ανάλυσης καταλήγουν στον υπολογισμό των σειμικών δυνάμεων σχεδιασμού. Επίσης γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων όσον αφορά καμπτικά πλαίσια στα οποία λαμβάνεται υπόψη η επίδραση της ευκαμψίας της ζώνης του κορμού του υποστυλωματος στην περιοχή του κόμβου και πλαίσια στα οποία η σύνδεση δοκού υποστυλώματος θεωρείται άκαμπτη προκειμένου να διαπιστωθεί η συνεισφορά του στην απορρόφηση ενέργειας. Τα πλεονεκτήματα της προτεινόμενης μεθόδου παρουσιάζονται μέσω παραδειγμάτων όπου η μέθοδος συγκρίνεται με την μέθοδο σχεδιασμού των ισχύοντων αντισεισμικων κανονισμών που χρησιμοποιούν μία μόνο τιμή του συντελεστή συμπεριφοράς. Τέλος γίνεται έλεγχος με μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις. Από την σύγκριση, προκύπτει ότι η συγκεκριμένη μέθοδος οδηγεί σε ακριβέστερα αποτελέσματα πραγματοποιώντας ταυτόχρονα άμεσο έλεγχο της βλάβης.