Αξιολόγηση της εκτίμησης δυσκαμψίας του Ευρωκώδικα 8 για ισοδύναμη ελαστική ανάλυση σε επίπεδους πλαισιακούς φορείς
Creators: name: Παπαδόπουλος, Θεοχάρης Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Δυσκαμψία Ευρωκώδικα 8
Ελαστική Ανάλυση
Οπλισμένο Σκυρόδεμα
Stiffness Eurocode 8
Elastic Analysis
Reinforced concrete

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία σκοπό έχει την αξιολόγηση της θεώρησης του Ευρωκώδικα 8 σχετικά με την εκτίμηση της δυσκαμψίας με την οποία αποκρίνονται δομικά στοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος κατά την παραμόρφωση τους υπό συνθήκες σεισμικής φόρτισής τους, η οποία εντείνει επιπλέον τον βαθμό ρηγμάτωσής τους ήδη λόγω μόνιμων κατακόρυφων φορτίων. Η θεώρηση αυτή (θεώρηση σταδίου II), όπως ορίζεται στο σχετικό εδάφιο §4.3.1 του EC8, λαμβάνει υπόψιν την μισή δυσκαμψία της εκάστοτε γεωμετρικής ‘’αρηγμάτωτης’’ διατομής ούτως ώστε να εκτιμήσει ρεαλιστικότερα την απόκριση των δομικών μελών σε συνθήκες έντονης καταπόνησης τους, όπου ως γνωστόν για υλικό οπλισμένου σκυροδέματος ακόμα και για σχετικά μικρές τιμές παραμόρφωσης η ρηγμάτωση του οδηγεί σε μείωση της δυσκαμψίας τους. Η παραπάνω υπεραπλουστευμένη παραδοχή, έχει σημαντικότατη επιρροή κατά την διαδικασία της διαστασιολόγησης, καθώς τα αναπτυσσόμενα μεγέθη σχεδιασμού βρίσκονται σε άμεση συσχέτιση με την προκύπτουσα φασματική επιτάχυνση του φορέα και συνεπώς με τις αδρανειακές δυνάμεις που ασκούνται σε αυτόν. Η τιμή της φασματικής επιτάχυνσης συναρτάται άμεσα με την τιμή της ιδιοπεριόδου με την οποία αποκρίνεται η κατασκευή όπως ορίζεται κατά το φάσμα σχεδιασμού για ελαστική ανάλυση του EC8. Επομένως, η θεώρηση της απομείωσης δυσκαμψίας για ισοδύναμη ελαστική ανάλυση (όπου μέσω ιδιομορφικής ανάλυσης προκύπτει η ιδιοπερίοδος απόκρισης της κατασκευής), είναι ένα ζήτημα μείζονος σημασίας καθώς επηρέαζει σε σημαντικότατο βαθμό την τελική διαδικασία διαστασιολόγησης, και συνεπώς της προσδιδόμενης αντοχής και πλαστιμότητας της κατασκευής. Ως προς την αξιολόγηση της παραπάνω θεώρησης πραγματοποιήθηκαν 4 αναλύσεις πλαισιακών φορέων. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η διαστασιολόγησή τους αυστηρά κάτα τον τρόπο που ορίζεται στις σχετικές κανονιστικές διατάξεις του EC8. Έπειτα, στους διαστασιολογημένους πλέον φορείς διενεργήθηκαν ανελαστικές αναλύσεις (τόσο στατική όσο και δυναμική) μέσω των οποίων εκτιμήθηκε η πραγματική απομείωση δυσκαμψίας με την οποία τελικά αυτοί αποκρίθηκαν υπό καταπόνησή τους στο επίπεδο έντασης του σεισμού σχεδιασμού για τον οποίο αυτοί διαστασιολογήθηκαν. Ο ανελαστικός χαρακτήρας απόκρισης της κατασκευής προσομοιώθηκε με στοιχεία κατανεμημένης πλαστιμότητας μέσω μοντέλου ινών. Η μέθοδος προσομοίωσης αυτή επιλέχθηκε τόσο διότι η ακρίβεια των υπολογιζόμενων μεγεθών είναι μεγαλύτερη, όσο και κυρίως για να αποφευχθεί η απαίτηση θεώρησης απομείωσης δυσκαμψίας στο ελαστικό εύρος απόκρισής των πλαστικών αρθεώσεων, γεγονός το οποίο εισάγει υποκειμενικό παράγοντα στην όλη θεώρηση. Αντίθετα, το πρόβλημα αυτό άιρεται καθώς με την χρήση μοντέλου ινών, εγγενώς η δυσκαμψία είναι ρεαλιστικότερη σε κάθε βήμα ανάλυσης στο βαθμό που ο καταστατικός νόμος που αφορά στα χρησιμοπουμένα υλικά είναι ρεαλιστικός. Όσον αφορά στην ανελαστική στατική ανάλυση η απομέιωση δυσκαμψίας βρέθηκε ως ο λόγος της δυσκαμψίας με την οποία αποκρίνεται στο σεισμό σχεδιασμού ο εκάστοτε φορέας προς την αρχική ελαστική δυσκαμψία. Οι τιμές αυτές, υπολογίστηκαν ως η κλίση των εφαπτομένων στην αρχή της καμπύλης ικανότητας και στο σημείο επιτελεστικότητας αυτής. Όσον αφορά, στις αναλύσεις χρονοϊστορίας και πάλι υπολογίστηκε ως ο λόγος των δυσκαμψιών κατά το πέρας και αρχή του σεισμικού κραδασμού από τους αναπτυσσόμενους βρόγχους υστέρησης μέσω της κλίσης της εφαπτομένης της περιβάλλουσας αυτών. Τελικά, ως συμπέρασμα προέκυψε ότι ο EC8 θεωρεί μεγαλύτερη απομείωση δυσκαμψίας οδηγώντας σε περισσότερο εύκαμπτους φορείς, και συνεπώς σε μη συντηρητικό σχεδιασμό για φορείς που υπό θεώρηση δυσκαμψίας EC8 βρίσκονται στο φάσμα σχεδιασμού για T ≥ TC.
description: The aim of this diploma thesis is to assess the Eurocode 8 regulation regarding the estimation of stiffness by which structural elements of reinforced concrete respond under seismic loading conditions. This regulation (Stage II), as defined in the relevant paragraph §4.3.1 of the EC8, takes into account the half stiffness of the geometric "fissured" cross section in order to assess more specifically the response of structural members under stressful conditions. The above simplified assumption influences the dimensioning process, as the developing design measures are correlated with the resulting spectral acceleration of the structure and as a result with the inertial forces applied on it. The value of spectral acceleration is directly related to the value of the responding structure’s period, as defined in the design spectrum of the EC8 for elastic analysis. Therefore, this stiffness degradation for equivalent elastic analysis, is very importance as it greatly influences the final dimensioning process and hence the strength and ductility of the construction. In order to evaluate this consideration, 4 analyzes of frameworks were carried out. Initially, they were dimensioned according to EC8 regulations. Then inelastic analyzes (both static and dynamic) were carried out, through which the real reduction of stiffness was assessed, with which they ultimately responded to the intensity of the design earthquake. The inelastic response of the structure was simulated with elements of distributed ductility through a fiber model. This simulation method was chosen because both the accuracy of the calculated measures is better, and mainly to avoid the use of plastic hinges, in which the stiffness degradation considerations are required. This problem is solved as with the use of a fiber model, stiffness is more realistic at each step of analysis, as the stress strain law on the materials used is realistic. Regarding the inelastic static analysis, stiffness degradation was found to be the ratio of the stiffness, with which the structure is responding, to the initial elastic stiffness. These values were calculated as the slope of the tangents at the beginning of the capacity curve and its point of performance. This point results as the intersection of the capacity curve with the earthquake demand spectrum. In a similar way, in time history analyzes, the ratio of the stiffness at the end, to the stiffness in the beginning of the seismic vibration, through the hysteresis loops, was calculated. Finally, it was concluded that the EC8 considered greater degradation of stiffness leading to more flexible structures. This suggests that for flexible structures, spectral accelerations are reduced, and as a result intensity measures, too. In structures where EC8 is in the range of the plateau or the initial anion branch we are driven either in the same spectral accelerations or in smaller ones, so their dimensioning is to the point of safety. Therefore, in the case of flexible structures, the structural stiffness degradation of the structural elements should not be equal to 50% of their geometrical stiffness but less, leading to a more secure dimensioning process.