Ανάλυση κατασκευών υπό συνθήκες μόνωσης της βάσης:
Creators: name: Αθανασίου, Αναστασία Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Σεισμική μόνωση
Δυναμική αποτίμηση
Μέθοδος ελάχιστων τετραγώνων
Πλήρης έρευνα
Base isolation
Dynamic identification
Least squares method
Exhaustive search

description: Τον Ιούλιο του 2004, το τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Κατάνια με επικεφαλή τον καθηγητή Ολιβέτο (Universita degli Studi di Catania, Dipartimento di Ignegneria Civile e Ambientale) σε συνεργασία με τον Οργανισμό Εργατικών Κατοικιών των Συρακουσών (IACP) πραγματοποίησε μία σειρά στατικών και δυναμικών δοκιμών σε ένα κτίριο εργατικών κατοικιών στο Σολαρίνο (επαρχία Συρακουσών, Α. Σικελία). Οι δυναμικές δοκιμές είχαν τη μορφή ελεύθερης διέγερσης. Το κτίριο στο οποίο πραγματοποιήθηκαν τα πειράματα καθώς και το όμορό του είχαν ενισχυθεί σεισμικά στις αρχές της δεκαετίας χρησιμοποιώντας υβριδικό σύστημα σεισμικής μόνωσης αποτελούμενο από 12 ελαστομερή εφέδρανα υψηλής απόσβεσης (HDRB) και 13 εφέδρανα ολίσθησης χαμηλής απόσβεσης (LFSB). Η ολοκλήρωση των πειραμάτων σήμανε την αρχή μίας πολυετούς έρευνας με στόχο την καλύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς κατασκευών με συστήματα σεισμικής μόνωσης. Η παρούσα διπλωματική εργασία με γενικό τίτλο «Ανάλυση Κατασκευών υπό Συνθήκες Μόνωσης της Βάσης» αποτελεί ένα μικρό τμήμα της έρευνας που ξεκίνησε το 2004 από την ομάδα του καθηγητή Ολιβέτο και συνεχίζεται έως σήμερα. Η εργασία αυτή στο μεγαλύτερο μέρος της επικεντρώνεται στο πρόβλημα της δυναμικής αποτίμησης του υβριδικού συστήματος σεισμικής μόνωσης των κτιρίων του Σολαρίνο. Ένα μικρό τμήμα της ωστόσο αναφέρεται στο σχεδιασμό υβριδικών συστημάτων σεισμικής μόνωσης.Στα επόμενα κεφάλαια παρουσιάζονται δύο μέθοδοι για τη δυναμική αποτίμηση του υβριδικού συστήματος σεισμικής μόνωσης των κτιρίων του Σολαρίνο: η Μέθοδος των Ελαχίστων Τετραγώνων (ΜΕΤ) και η Μέθοδος της Πλήρους Έρευνας (ΜΠΕ).Οι δύο μέθοδοι εφαρμόζονται αρχικά σε δεδομένα που παράγονται από αναλυτικές λύσεις και στη συνέχεια στα πειραματικά αποτελέσματα των δοκιμών του Σολαρίνο. Το σύστημα προσομοιώνεται ως μονοβάθμιος μη γραμμικός ταλαντωτής. Για την προσομοίωση των ελαστομερών εφεδράνων και των εφεδράνων ολίσθησης χρησιμοποιούνται αντίστοιχα το διγραμμικό μοντέλο ελατηρίου σε συνδυασμό με έναν γραμμικό αποσβεστήρα και το μοντέλο τριβής Coulomb. H εξίσωση της κίνησης του συστήματος διαμορφώνεται ως εξής mu’’+fs(u,u’)+fdsign(u’)=0 και πρέπει να λυθεί για αρχικές συνθήκες u(t0)=u0 &amp; u’(t0)=u’0. Κάθε μέθοδος μέσα από έναν διαφορετικό αλγόριθμο αναζητά το διάνυσμα των παραμέτρων του συστήματος Η ΜΕΤ θεωρεί ένα αρχικό διάνυσμα παραμέτρων S0 το οποίο μεταβάλλει κατάλληλα ώστε η αντίστοιχη καμπύλη απόκρισης να συμπίπτει με την καμπύλη επιτάχυνσης των δεδομένων. H ΜΠΕ εξετάζει ένα πεπερασμένο σύνολο διανυσμάτων Si (κάναβος λύσεων) και αναδεικνύει μεταξύ αυτών εκείνο το οποίο σε όρους απόκρισης προσεγγίζει καλύτερα τα δεδομένα. Ο ορισμός του κατάλληλου πεδίου έρευνας είναι κρίσιμος για τη ΜΠΕ.Τα αποτελέσματα της Μεθόδου των Ελαχίστων Τετραγώνων κατά την εφαρμογή της τόσο στα αναλυτικά όσο και στα πειραματικά δεδομένα ήταν πολύ ικανοποιητικά. Είναι αξιοσημείωτο ωστόσο ότι κατά την εφαρμογή της ΜΕΤ στα σήματα των δοκιμών του Σολαρίνο, το ποσοστό απόσβεσης ήταν αμελητέο στις περισσότερες περιπτώσεις. Κατά την επανάληψη της μεθόδου για το μοντέλο χωρίς ιξώδη απόσβεση τα αποτελέσματα ήταν εξίσου ικανοποιητικά, χωρίς όμως σημαντικές διαφοροποιήσειΗ Μέθοδος της Πλήρους Έρευνας είναι σε θέση ανταγωνιστεί τη Μέθοδο των Ελαχίστων Τετραγώνων εφόσον κατά την εφαρμογή της χρησιμοποιηθεί ένας αρκετά πυκνός κάναβος, ώστε το διάνυσμα παραμέτρων του συστήματος S να βρίσκεται κοντά στα εξεταζόμενα σημεία. Η αύξηση της πυκνότητας του κανάβου αυξάνει την ακρίβεια των αποτελεσμάτων ωστόσο αυξάνει και τον χρόνο που απαιτείται για την εύρεση της λύσης.Τέλος, επιχειρήθηκε ο σχεδιασμός του συστήματος σεισμικής μόνωσης με επαναληπτική φασματική ανάλυση. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε για διάφορα σεισμικά σενάρια και όπως ήταν αναμενόμενο, οι μεγαλύτερες μετακινήσεις σχεδιασμού u0 προέκυψαν για τα δυσμενέστερα σενάρια, δηλαδή για ισχυρότερους σεισμούς σχεδιασμού. Μία αξιοσημείωτη διαπίστωση που προέκυψε από τις πραγματοποιούμενες αναλύσεις ήταν ότι ο μηχανισμός της τριβής (εφέδρανα ολίσθησης) συμβάλλει σημαντικά στην απόσβεση ενέργειας του συστήματος και επομένως στη μείωση της σεισμικής απαίτησης.Έτσι ολοκληρώνεται η παρούσα εργασία με θέμα «Ανάλυση Κατασκευών υπό Συνθήκες Μόνωσης της Βάσης». Η έρευνα ωστόσο στο πεδίο αυτό συνεχίζεται με το ενδιαφέρον να επικεντρώνεται στη χρήση συνθετότερων μοντέλων για την περιγραφή του υβριδικού συστήματος σεισμικής μόνωσης.
description: The LSM starts from a trial solution S0 which is sequentially optimized, while the ESM is applied on a search grid of trial solutions. Each method results in an optimized solution for which the “identified” and the “recorded” response curves coincide. The definition of the size of search space is crucial for the performance of the ESM.The results from the application of the Least Squares Method in both the trial and the actual experimental data were very satisfactory. We should note that when applying the LSM on the Solarino data, the damping ratio played a negligible role in most tests. When repeating the procedure for the SDOF model excluding viscous damping, the accuracy achieved was of same order as for the model including viscous damping and the results were practically the same.The Exhaustive Search Method may provide better results than the LSM, given that a fine search grid is set-up and used for application of the method, so that the state parameter vector S is close to the trial solutions. It should be kept in mind that making the grid finer results in substantially increased computation time.In closing, the structural system comprising building and isolation mechanism was designed using iterative application of the response spectrum analysis commonly used in earthquake-resistant design. The analysis was repeated for different seismic scenarios. As expected, greater values for the design displacement u0 came for the worst-case scenarios involving earthquakes with greater return period. Additionally, an important conclusion that derived from this analysis was that friction has an important contribution to make in the combined system energy dissipation mechanism, and as a consequence friction reduces the overall seismic demand.At this point the thesis “Analysis of Structures under Conditions of Base Isolation” was completed. Future research is continuing towards the direction of introducing more complex models for the description of the superstructure and the base isolation system.