Επιρροή της έντασης, του συχνοτικού περιεχομένου και της διάρκειας της διέργεσης στην ελαστική και ανελαστική απόκριση σεισμικά μονωμένων κτιρίων:
Creators: name: Ελευθεριάδης, Γεώργιος-Βασίλειος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Σεισμική μόνωση
Ένταση σεισμικής διέργεσης
Συχνοτικό περιεχόμενο
Διάρκεια σεισμικής διέγερσης
Υστερητική ενέργεια απόσβεσης
Base-isolation
Ground motion intensity
Frequency content
Duration of earthquake ground motion
Hysteretic energy

description: Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη της επιρροής της έντασης, του συχνοτικού περιεχομένου και της διάρκειας της διέγερσης στην ελαστική και ανελαστική απόκριση σεισμικά μονωμένων κτιρίων. Μελετώνται δύο πενταώροφα σεισμικά μονωμένα ασύμμετρα κτίρια οπλισμένου σκυροδέματος, το πρώτο με μικτό φέροντα οργανισμό, ενώ το δεύτερο με πλαισιακό φέρον σύστημα. Διενεργούνται δυναμικές γραμμικές και μη-γραμμικές αναλύσεις στο πεδίο του χρόνου υπό την ταυτόχρονη δράση των δύο οριζόντιων συνιστωσών 18 πραγματικών σεισμικών διεγέρσεων, οι οποίες αντιπροσωπεύονται από τα ασυσχέτιστα επιταχυνσιογραφήματα. Μελετάται η επιρροή της γωνίας πρόσπτωσης της διέγερσης σε σχέση με τους κατασκευαστικούς άξονες των κτιρίων στην ελαστική και ανελαστική τους απόκριση. Για την ανελαστική ανάλυση, τα ασυσχέτιστα επιταχυνσιογραφήματα εφαρμόζονται για διευθύνσεις της διέγερσης που σχηματίζουν με τους κατασκευαστικούς άξονες των κτιρίων γωνία θ=0ο, 30ο, 60ο, 90ο,…., 300ο, 330ο. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται είναι το SAP2000 (Computers and Structures Inc., University of Berkeley, California, USA). Η επιλογή των σεισμικών διεγέρσεων έγινε με κριτήριο τη σημαντική διάρκεια των καταγραφών βάσει του ορισμού των Trifunac and Brady (1975). Επιλέχθηκαν 2 ομάδες των 9 διεγέρσεων, η πρώτη με μικρή σημαντική διάρκεια (έως 9 sec) και η δεύτερη με μεγάλη σημαντική διάρκεια των καταγραφών (μεγαλύτερη από 16 sec). Οι πραγματικές, εν γένει συσχετισμένες, οριζόντιες καταγραφές μετασχηματίστηκαν στις ασυσχέτιστες και ακολούθως ανακλιμακώθηκαν ως προς τη φασματική επιτάχυνση που αντιστοιχεί στις ιδιοπεριόδους εκείνες του σεισμικά μονωμένου κτιρίου με μικτό φέροντα οργανισμό για τις οποίες οι αντίστοιχες ιδιομορφές εμφανίζουν τα μεγαλύτερα ποσοστά συμμετοχής των μαζών. Ως φάσμα αναφοράς χρησιμοποιήθηκε το ελαστικό φάσμα Τύπου 1 του Ευρωκώδικα 8 για ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙΙ και έδαφος Β. Επιπλέον, όσον αφορά στους δείκτες έντασης, υπολογίστηκαν η ένταση Arias, η χαρακτηριστική ένταση (IC) και η ένταση Fajfar (IF). Η επιρροή του συχνοτικού περιεχομένου εξετάστηκε με την τιμή της μέσης περιόδου (Τm), ενώ η διάρκεια θεωρήθηκε ότι εκφράζεται από την τιμή της σημαντικής διάρκειας (ts). Με βάση το ελαστικό φάσμα του Ευρωκώδικα 8 προσδιορίστηκαν η επιθυμητή ιδιοπερίοδος και απόσβεση των μονωμένων κατασκευών και καθορίστηκε ο αντίστοιχος διγραμμικός νόμος δύναμης - παραμόρφωσης των μονωτήρων. Όλοι οι μονωτήρες έχουν τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά και, συνεπώς, τον ίδιο διγραμμικό νόμο συμπεριφοράς. Η μη-γραμμική συμπεριφορά συγκεντρώνεται στο επίπεδο της μόνωσης ενώ η ανωδομή παραμένει στην ελαστική περιοχή. Τα εξεταζόμενα μεγέθη απόκρισης ήταν οι μέγιστες συνισταμένες οριζόντιες μετακινήσεις των τεσσάρων γωνιακών μονωτήρων καθώς και ο λόγος της μέγιστης υστερητικής προς τη μέγιστη εισαγόμενη ενέργεια. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων προέκυψε ότι οι μέγιστες συνισταμένες οριζόντιες μετακινήσεις των μονωτήρων υποεκτιμούνται όταν η επίλυση των κτιρίων γίνει για τη συνήθη διεύθυνση των συνιστωσών της σεισμικής διέγερσης (θ=0ο). Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η γωνία πρόσπτωσης της διέγερσης δεν επηρεάζει το λόγο της μέγιστης υστερητικής προς τη μέγιστη εισαγόμενη σεισμική ενέργεια. Η ένταση της διέγερσης επηρεάζει σημαντικά τόσο την ελαστική όσο και την ανελαστική απόκριση των κτιρίων. Παρόλα αυτά, δε διακρίνεται κάποια σαφής σχέση μεταξύ των εξεταζόμενων παραμέτρων. Τέλος, και στα δύο κτίρια η μέγιστη υστερητική ενέργεια αυξάνεται στις διεγέρσεις με μεγάλη σημαντική διάρκεια.
description: The objective of the present thesis is to study the influence of seismic intensity, frequency content and duration of seismic excitation on the elastic and inelastic response of base-isolated buildings. Two asymmetric five-storey base-isolated reinforced concrete buildings are studied. The first building has a dual system, while the second consists of moment frames. Linear and nonlinear time history analyses are performed due to 18 bi-directional real ground motions, which are represented by the uncorrelated horizontal accelerograms. The influence of the seismic incident angle on the elastic and inelastic response is examined. For the nonlinear analyses, the two horizontal accelerograms are applied along two horizontal orthogonal axes forming with the structural axes an angle of θ=0ο, 30ο, 60ο, 90ο,…., 300ο, 330ο. The aforementioned analyses are performed with the aid of computer program SAP2000 (Computers and Structures Inc., University of Berkeley, California, USA). The selection of the seismic excitations was based on the significant duration of the records using the definition proposed by Trifunac and Brady (1975). Two sets of 9 seismic excitations were selected, with the first set characterized by short duration (shorter than 9 sec) and the second characterized by long duration (longer than 16 sec). The uncorrelated accelerograms were scaled so as to match the elastic spectral acceleration that corresponds to the natural periods of the base-isolated dual building for which the modal participating mass ratios are the greatest. The reference spectrum was the elastic spectrum of Eurocode 8 Part 1 (Zone III and ground B). Moreover, regarding the seismic intensity indices, the Arias intensity, the characteristic intensity (IC) and the Fajfar intensity (IF) were computed. The influence of frequency content on the buildings response was examined using the mean period (Tm), while the influence of strong-motion duration was taken into consideration through the value of the significant duration (ts). Based on the elastic spectrum of Eurocode 8, the desired natural periods and damping for each building were determined and then the corresponding force-deformation behavior of the isolators was modeled as a bi-linear hysteretic model. All isolators have the same geometrical characteristics and, consequently, the same hysteretic bi-linear behavior. The nonlinear behavior is concentrated at the isolators while the superstructure remains elastic. The examined response parameters were the maximum total horizontal displacements of the four corner isolators as well as the ratio of the maximum hysteretic energy to the maximum input energy. The study of the results demonstrated that the maximum total horizontal displacements of the isolators are underestimated when the analyses are performed for the usual incident angle of excitation (θ=0ο). Moreover, it was proved that the seismic incident angle does not influence the ratio of the maximum hysteretic to the maximum input seismic energy. The seismic intensity affects the elastic and inelastic response of the buildings. Nevertheless, a straight-forward relation between the examined parameters was not observed. Finally, the maximum hysteretic energy is greater for the excitations with long significant duration.