Αποτίμηση σεισμικής τρωτότητας τοιχωματικών κατασκευών με συνεκτίμηση της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής
Creators: name: Σακκά, Αθανασία Χρίστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Τοιχωματικές κατασκευές
Τρωτότητα
Αποτίμηση
Dual systems
Vulnerabitity
Assessment

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε η μελέτη της επιρροής των διάφορων παραμέτρων που χαρακτηρίζουν την αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής στην περίπτωση τοιχωματικών πλαισίων οπλισμένου σκυροδέματος. Συγκεκριμένα, διενεργήθηκαν μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις, στις οποίες λήφθηκαν υπόψιν τόσο η μη γραμμική συμπεριφορά των στοιχείων της ανωδομής όσο και φαινόμενα P-Δ. Με βάση τα αποτελέσματα των παραπάνω αναλύσεων, εξετάστηκε η επιρροή διάφορων παραμέτρων στην απόκριση της ανωδομής, για έντεκα διαφορετικά σεισμικά γεγονότα. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν τρεις διαφορετικοί τύποι πλαισίων, με 2, 4 και 9 ορόφους το καθένα με συνθήκες έδρασης σε 4 διαφορετικούς τύπους αργιλικού εδάφους. Επιπλέον, ο τύπος θεμελίωσης της κατασκευής στο έδαφος, που εξετάστηκε, ήταν αυτός της επιφανειακής θεμελίωσης με χρήση κοιτόστρωσης. Όσον αφορά τις σεισμικές διεγέρσεις χρησιμοποιήθηκαν σε μη γραμμικές αναλύσεις εδαφικής απόκρισης, για κάθε εδαφική στήλη. Οι εδαφικές στήλες που εξετάστηκαν θεωρήθηκαν ομοιογενείς, αγνοώντας την μεταβολή των ιδιοτήτων του εδάφους με αύξηση του βάθους. Οι αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν, έγιναν για δύο διαφορετικούς τρόπους έδρασης στο έδαφος, όπου η πρώτη ήταν για πλήρη πάκτωση της κατασκευής σε αυτό και η δεύτερη για χρήση μη γραμμικών ελατηρίων (Beam-on-Nonlinear-Winkler-Foundation). Εν συνεχεία, έγινε η εκτίμηση της σεισμικής τρωτότητας των εν λόγω πλαισίων μέσω επαυξητικών δυναμικών αναλύσεων, πραγματοποιώντας 880 αναλύσεις για κάθε τύπο πλαισίου. Οι καμπύλες τρωτότητας, οι οποίες προέκυψαν, υπολογίστηκαν συναρτήσει της καταγραφής της επιτάχυνσης σε βραχώδες υπόβαθρο, για τέσσερις διαφορετικές στάθμες βλάβης. Για την δημιουργία και έπειτα επεξεργασία των αναλύσεων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό OpenSees, η γλώσσα προγραμματισμού Python και το υπολογιστικό εργαλείο Matlab. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την σύγκριση των παραπάνω αποτελεσμάτων ήταν αρκετά ενδιαφέροντα όσον αφορά την επιρροή των διαφόρων τύπων εδάφους και της θεμελίωσης, ανάλογα με το ύψος της κατασκευής. Η επιρροή αυτή φάνηκε να είναι είτε ευμενής είτε δυσμενής, στην απόκριση της ανωδομής. Επομένως κρίνεται αναγκαίο να λαμβάνεται υπόψιν στον σχεδιασμό των κατασκευών η αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής
description: In the present thesis the influence of soil – structure interaction in the response of dual reinforced concrete (RC) buildings was investigated. Non-linear dynamic analyses were performed, incorporating material and geometric non-linearity in the superstructure, in order to evaluate the effects of various parameters on its seismic response. Three types of two dimensional dual resisting frames consisting of two story, four story and nine story, designed within the framework of the Greek Seismic Code, were analyzed using fiber elements. The subsoil conditions are selected indicatively, matching typical soft clay soil conditions, with four types of clay soil. The soil-foundation-structure system is modeled using two different configurations for the foundation; (i) fixed-base and (ii) Beam-on-Nonlinear -Winkler-Foundation (BNWF). The models are thereafter subjected to eleven ground motion records, derived from eleven independent seismic events, scaled in terms of the Incremental Dynamic Analyses (IDA) performed, leading to a total of 880 individual analyses. The corresponding fragility curves are thereafter derived, estimated as a function of rock outcropping peak ground acceleration for four limit states. The differentiation between the derived fragility curves is subsequently discussed, highlighting the influence of SSI and nonlinear soil behavior on the earthquake vulnerability of dual structures. The results are comparatively presented for the three dual models examined, indicating how SSI affects each case. Pre-processing, post-processing and the numerical analyses are performed using open source tools, namely OpenSees, Python and Matlab programing language scientific tools. Examination of results revealed that the influence of the soil type and the foundation type tends to alter depending on the height of the structure. The aforementioned influence can be either beneficial, or adverse for the response of the structure, therefore it is concluded that the effect of the soil – structure interaction should not be neglected in the seismic design of the structures