Μελέτη δυναμικής και σεισμικής απόκρισης αναρτώμενου στεγάστρου
Creators: name: Κυπριώτη, Αικατερίνη Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Αναρτώμενη στέγη
Δυναμική και σεισμική συμπεριφορά
Σεισμική μόνωση
Suspended roof
Dynamic and seismic behavior
Base isolation

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται με αριθμητικό τρόπο η συμπεριφορά ενός αναρτημένου στεγάστρου, παρόμοιου ως προς την λειτουργία του σε στατικά, δυναμικά και σεισμικά φορτία με αυτό που κατασκευάστηκε στην οροφή του κτιρίου του Κέντρου Πολιτισμού του Ιδρύματος Σταύρος Νιάρχος στο Φαληρικό Δέλτα στην Αθήνα. Η αριθμητική προσομοίωση του εν λόγω συστήματος ανάρτησης αξιοποίησε πειραματικά δεδομένα από τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε πρωτότυπα τμήματα των μηχανισμών ανάρτησης του εν λόγω στεγάστρου στο εργαστήριο Πειραματικής Αντοχής των Υλικών και των Κατασκευών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Για τις αριθμητικές προσομοιώσεις της παρούσας εργασίας χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό SAP2000. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη δημιουργία του τελικού προσομοιώματος ήταν συνθετική ξεκινώντας αρχικά από την προσομοίωση των στοιχείων που αποτελούν μια τέτοια μονάδα ανάρτησης, προχωρώντας στην συνέχεια στην αριθμητική προσομοίωσης της συμπεριφοράς μιας πρωτότυπης μονάδας ανάρτησης και τέλος στο σύνολο ενός τέτοιου αναρτημένου στεγάστρου αποτελούμενου από πολλές μονάδες ανάρτησης, με ή χωρίς την παρουσία της υποκείμενης κτιριακής κατασκευής. Οι αριθμητικές προσομοιώσεις για τα δύο πρώτα στάδια ήταν ανελαστικές μη-γραμμικές προσομοιώσεις με βήμα προς βήμα ολοκλήρωση της χρονοϊστορίας της διέγερσης/απόκρισης, ενώ στο τελευταίο στάδιο για το σύνολο του στεγάστρου ήταν ισοδύναμες ελαστικές αριθμητικές προσομοιώσεις και πάλι με βήμα προς βήμα ολοκλήρωση της χρονοϊστορίας διέγερσης/απόκρισης. Για την ανάδειξη και κατανόηση της συμπεριφοράς του αναρτημένου στεγάστρου, πέραν των ιδιομορφικών αναλύσεων διεξήχθησαν δυναμικές αναλύσεις για φορτία ανέμου και σεισμικές αναλύσεις χρησιμοποιώντας την καταγραφή της εδαφικής σεισμικής κίνησης από τον σεισμό της Αθήνας του 1999. Επιπρόσθετα εξετάστηκε και η ευεργετική επιρροή της παρουσίας σεισμικής μόνωσης στη θεμελίωση της υποκείμενης κτιριακής κατασκευής που φέρει στην κορυφή της ένα τέτοιο αναρτημένο στέγαστρο.
description: This paper presents a numerical investigation of the dynamic and earthquake behavior of a suspended roof that retains the same fundamental behavioral characteristics in static, dynamic and seismic loads as the suspended roof that was constructed at the top of the main reinforced concrete building of the Stavros Niarchos Foundation Cultural Center, in Athens, Greece. The numerical simulation of this suspended roof system utilizes experimental data obtained during the tests that were performed in prototype scale for parts of the suspended units that was conducted in the Laboratory of Strength of Materials and Structures of Aristotle University. In the present numerical study the commercial software SAP2000 was utilized. This suspended roof has dimensions in plan approximately 100m x 100m and is suspended by a number of suspension units. Each suspension unit is formed by four spring and two dampers. There are thirty such suspension units each one being supported on the top of slender hollow steel columns approximately 20m height. All these columns bear the loads of the suspended roof that is a hollow reinforced concrete deck with internal webs. The present numerical study is based on the following steps. First, the measured performance of the individual springs and dampers forming each suspension unit is numerically simulated. Next, the measured performance of one suspension unit is also numerically simulated. Finally, based on the numerical simulations of the two previous steps, the whole suspended roof is numerically simulated, with or without the presence of reinforced concrete building below. The various load conditions are applied initially in a simple manner and the obtained numerical behavior is presented and discussed. For the first two stages, the numerical simulation that was chosen is the non-linear step by step time history analysis, while for the last part (the examination of the suspended roof with or without the reinforced concrete building) the linear step by step time history analysis was utilized. In order to demonstrate the behavior of the suspended roof, apart from the modal analysis, dynamic and seismic load patterns were applied employing the ground motion acceleration recorded during the Athens 1999 earthquake sequence. Additionally, the beneficial impact of used base isolation system at the foundation of the reinforced concrete building that supports the suspended roof is also examined.