Παραμετρική ανάλυση συμβατικών οκταώροφων κτιρίων με φυσικά και τεχνητά εππιταχυνσιογραφήματα
Creators: name: Μπάτσιου, Ελένη Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Τεχνητά επιταχυνσιογραφήματα
Φυσικά επιταχυνσιογραφήματα
Γραμμικές αναλύσεις
Μη γραμμικές αναλύσεις
Οκταώροφο κτίριο
Artificial accelerograms
Real accelerograms
Linear analysis
Non-linear analysis
Eight storey building

description: Σκοπό της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η σύγκριση της απόκρισης συμβατικών χωρικών φορέων, μέσω δυναμικών αναλύσεων (γραμμικών και μη γραμμικών), στις οποίες χρησιμοποιήθηκαν φυσικά και τεχνητά επιταχυνσιογραφήματα ίδιας έντασης. Τα φυσικά επιταχυνσιογραφήματα προέρχονται από σεισμικές διεγέρσεις, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν στον ελληνικό χώρο (Θεσσαλονίκη, Αθήνα, Λευκάδα, Αίγιο, Καλαμάτα) ενώ τα τεχνητά υπολογίστηκαν από κατάλληλο λογισμικό ανάπτυξης τεχνητών επιταχυνσιογραφημάτων(http://infoseismo.civil.auth.gr). Η διερεύνηση της επιρροής των επιταχυνσιογραφημάτων στην απόκριση των κατασκευών, πραγματοποιήθηκε με την ανάλυση δύο φορέων, οι οποίοι αποτελούν παραλλαγές ενός τυπικού οκταώροφου κτιρίου, με μόνη διαφορά το μέγεθος της στατικής εκκεντρότητας τόσο κατά την διεύθυνση x όσο και κατά τη διεύθυνση y των κτιρίων. Οι αναλύσεις έγιναν με τη χρήση του προγράμματος SAP2000 (v.9), εισάγοντας το ίδιο επιταχυνσιογράφημα κατά τις δύο οριζόντιες και κάθετες μεταξύ τους διευθύνσεις της διέγερσης. Η κατακόρυφη συνιστώσα της διέγερσης αγνοήθηκε. Στις γραμμικές αναλύσεις έγινε σύγκριση των μέγιστων τιμών της απόκρισης για την κρίσιμη γωνία διέγερσης κάθε μεγέθους. Ο υπολογισμός αυτός επιτυγχάνεται με την διενέργεια δύο αναλύσεων για γωνίες θ=0ο και θ=90ο. Οι μη γραμμικές αναλύσεις διεξήχθησαν για τρεις γωνίες διέγερσης, θ=0ο, θ=45ο και θ=90ο. Όλα τα επιταχυνσιογραφήματα κανονικοποιήθηκαν ως προς την τιμή της μέγιστης επιτάχυνσης εδάφους 0.24g, έτσι ώστε τα αποτελέσματα των δυναμικών αναλύσεων να είναι δυνατό να συγκριθούν με αυτά της φασματικής ανάλυσης, η οποία πραγματοποιήθηκε με το ελαστικό φάσμα του Ε.Α.Κ.2003, για έδαφος Β και ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙ (Α=0,24g).Στις γραμμικές αναλύσεις έγινε σύγκριση των μεγεθών απόκρισης που προκύπτουν από τις δύο κατηγορίες επιταχυνσιογραφημάτων, φυσικά και τεχνητά, καθώς και των τιμών που προκύπτουν από τη δυναμική φασματική ανάλυση. Τα μεγέθη απόκρισης που συγκρίθηκαν είναι: η αξονική δύναμη Ν και οι ροπές κάμψης Μx και Μy στον πόδα ενός περιμετρικού υποστυλώματος καθώς και οι μετακινήσεις κατά τις διευθύνσεις x και y του ίδιου στοιχείου στον πρώτο (UX1,UY1) και στον τελευταίο (UX8, UY8) όροφο. Από την παρατήρηση των αποτελεσμάτων των γραμμικών αναλύσεων, τα οποία παρουσιάζονται με μορφή πινάκων και ραβδογραμμάτων, προκύπτει ότι για τα συγκεκριμένα επιταχυνσιογραφήματα που χρησιμοποιήθηκαν, οι τιμές των μεγεθών απόκρισης από την ανάλυση με ένα φυσικό και ένα τεχνητό επιταχυνσιογράφημα ίδιου μεγέθους και ίδιας διάρκειας εμφανίζουν αρκετά μεγάλη απόκλιση. Τέλος, για τις μη γραμμικές (χρονολογικές) αναλύσεις (non linear response history analysis), οι οποίες πραγματοποιήθηκαν κάνοντας χρήση των μη γραμμικών στοιχείων (NLLink) του SAP 2000, έγινε σύγκριση του αριθμού των πλαστικών αρθρώσεων οι οποίες δημιουργούνται στα επιμέρους δομικά στοιχεία των φορέων. Τα αποτελέσματα των μη γραμμικών αναλύσεων επιβεβαιώνουν το γεγονός ότι λόγω της διαφοράς στο συχνοτικό περιεχόμενο των φυσικών και τεχνητών επιταχυνσιογραφημάτων, εμφανίζονται αποκλίσεις στον αριθμό των πλαστικών αρθρώσεων ακόμη και σε περιπτώσεις, όπου συγκρίνονται αναλύσεις με φυσικά και τεχνητά επιταχυνσιογραφήματα ίδιου μεγέθους και διάρκειας.
description: The objective of the current project is to compare the response from 3D models of two common buildings, computed by dynamic analyses (linear and non-linear) and induced by both real and artificial accelergrams of the same intensity level. The real accelerograms come from records of seismic excitations in the greek region (Thessaloniki, Athens, Leykada, Egio, Kalamata), while the artificial accelerograms were determined by a proper software, that figures this kind of accelerograms (http://infoseismo.civil.auth.gr). The research of the accelerograms effect on the structural response was implemented by the analysis of two buildings, which constitute two variants of an ordinary 8-storey R/C building, characterized by the same properties except the static eccentricity along both the x-x and the y-y structural direction of the models. The analyses were carried out with the application of SAP2000 (v.9), using the same accelerogram for two horizontal and orthogonal directions of the input motion. The vertical component of the excitation was neglected. For the linear analyses, the maximum values of the response quantities were compared, computed for the critical angle of seismic incidence for each parameter of interest. This estimation is achieved by the implementation of two bi-directional time history analysis cases, the first one with angle of seismic incidence θ=0o and the second one θ=90o. For the non-linear analyses, an additional seismic incidence angle θ=45° is examined. The accelerograms are normalized to a value of the peak ground acceleration equal to 0.24g, in order to compare the results of the dynamic analyses with the results, determined by the modal analysis, which is carried out using the elastic response spectrum, proposed by the Greek Aseismic Code (E.A.K. 2003), for the 2nd zone of hazard level (Α=0,24g) and for the soil category indicated as B (stiff soil). In the framework of the linear analyses, both the response values, obtained by the two types of accelerograms (real and artificial accelerograms), and the results of the dynamic modal analysis, were compared. The following response quantities were checked: the axial force N and the bending moments Μx and Μy, developed at the base of an external column and also the displacements along the x-x and y-y directions of the same structural element at the level of the first (UX1,UY1) and the last (UX8, UY8) floor. The results produced by the linear analyses, which are represented through comprehensive figures demonstrate the large scatter among the values of the response quantities, caused by real and artificial accelerogram, defined by the same magnitude and duration. Finally, in the framework of non-linear response history analyses, which were implemented by using the non-linear finite elements (NLLinks) of SAP2000, the number of the plastic hinges, developed at the various structural elements of the models, was compared. The results of this kind of analysis confirm the fact that due to the discrepancy in the frequency content between the real and the artificial accelerograms, a large amount of scatter in the number of the plastic hinges was noted, even in cases that comparisons were carried out among the results produced by analyses with real and artificial accelerograms of the same magnitude and duration.