Ανελαστική Σεισμική Συμπεριφορά Μονώροφων Ασύμμετρων Κτιρίων Ο/Σ
Creators: name: Τεντολούρη, Φραγκίσκα Φωτίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Ασύμμετρα μονώροφα κτίρια
Μονοαξονική και διαξονική σεισμική διέργερση
Ανελαστική στρεπτική συμπεριφορά
Asymmetric plan single storey buildings
Uniaxial and biaxial seismic excitation
Inelastic torsional behavior

description: Η σεισμική συμπεριφορά ασύμμετρων κτιρίων σε κάτοψη εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το είδος της ασυμμετρίας που μπορεί να χαρακτηρίζει ένα κτίριο, καθώς και από τα χαρακτηριστικά της εδαφικής σεισμικής κίνησης. Τα ασύμμετρα κτίρια είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε βλάβες όταν υποβάλλονται σε σεισμική δράση, λόγω της σύζευξης των μεταφορικών με τις στρεπτικές ταλαντώσεις. Αποτέλεσμα της σύζευξης αυτής είναι η αύξηση των μετακινήσεων των περιμετρικών στοιχείων και κατ΄ επέκταση η αύξηση των βλαβών και της πιθανότητας κατάρρευσης του κτιρίου. Λόγω της μεγάλης σημασίας του προβλήματος, πολλοί ερευνητές έδειξαν ενδιαφέρον για τη μελέτη της επίδρασης της σύζευξης μεταφορικών και στρεπικών ταλαντώσεων τόσο στην ελαστική όσο και στην ανελαστική απόκριση. Όσον αφορά την ελαστική απόκριση, τα ευρήματα όλων των μελετών συμφωνούν ότι η συμπεριφορά των ασύμμετρων κτιρίων εξαρτάται από τη στατική εκκεντρότητα και το λόγο ωz/ωy, και ότι οι μέγιστες μετακινήσεις τους είναι μεγαλύτερες από αυτές των συμμετρικών. Αντίθετα, για την ανελαστική απόκριση γενικώς αποδεκτά συμπεράσματα δεν υπάρχουν, καθώς τα αποτελέσματα διάφορων μελετών είναι αντικρουόμενα. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μη γραμμικής ανελαστικής σεισμικής συμπεριφοράς μονώροφων μονοσυμμετρικών κτιρίων οπλισμένου σκυροδέματος. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζεται η επιρροή των παρακάτω παραμέτρων στην ανελαστική σεισμική απόκριση: 1) η κατανομή της δυσκαμψίας σε κάτοψη, 2) η κατανομή της αντοχής, 3) ο λόγος των δυσκαμψιών και των αντοχών των πλαισίων των δύο κάθετων διευθύνσεων και 4) η στρεπτική ευαισθησία. Συνολικά μελετήθηκαν δέκα ασύμμετρα κτίρια, τα οποία υποβλήθηκαν σε τρείς σεισμικές διεγέρσεις. Οι αναλύσεις έγιναν λόγω μιας οριζόντιας συνιστώσας της διέγερσης, κάθετης στον άξονα συμμετρίας, καθώς και λόγω δύο οριζοντίων, κάθετων μεταξύ τους σεισμικών συνιστωσών. Η κάθε περίπτωση διέγερσης υποβλήθηκε για δύο επίπεδα σεισμικής έντασης, όπου στο πρώτο έχουμε βλάβες σε περιορισμένα δομικά στοιχεία, ενώ στο δεύτερο οι βλάβες επεκτείνονται σχεδόν σε όλα τα στοιχεία του φορέα. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι η ύπαρξη ασυμμετριών προκαλεί διαφορετική στρεπτική συμπεριφορά ανάμεσα στα στρεπτικά ευαίσθητα και τα στρεπτικά μη ευαίσθητα συστήματα. Στα στρεπτικά ευαίσθητα έχουμε εντονότερη πλαστικοποίηση της δύσκαμπτης πλευράς, με αποτέλεσμα την αύξηση των μέγιστων μετακινήσεων σε αυτή την πλευρά και τη μείωση της διαφοράς τους με τις μετακινήσεις της εύκαμπτης πλευράς. Από αυτό συνεπάγεται ότι για αυτά τα συστήματα οι γωνίες στροφής είναι μικρότερες και γενικότερα η στρεπτική τους απόκριση πιο ήπια, για όλες τις περιπτώσεις σεισμικών διεγέρσεων, μονοαξονικές και διαξονικές, χαμηλής και υψηλής έντασης. Επιπλέον, η διαξονική διέγερση επηρεάζει διαφορετικά τη στρεπτική συμπεριφορά των στρεπτικά μη ευαίσθητων και ευαίσθητων συστημάτων, ενώ η επιρροή της αύξησης της έντασης δεν διαφέρει μεταξύ των δύο κατηγοριών συστημάτων (στρεπτικά μη ευαίσθητα και στρεπτικά ευαίσθητα). Τέλος, η ανομοιόμορφη κατανομή αντοχής δείχνει να επηρεάζει λιγότερο την ανελαστική στρεπτική απόκριση από την ανομοιόμορφη κατανομή δυσκαμψίας.
description: The seismic behavior of asymmetric-plan buildings depends to a great degree on the type of asymmetry that may characterize the structure, as well as on the ground motion features. Asymmetric buildings are extremely vulnerable to damage under earthquake load, because of the coupled translational-torsional motions. This coupling results in the increase of the structure’s perimetric elements’ lateral displacements, and as a matter of fact in the increase of damage and possibility for its collapse. This problem, as being of major importance, made many researchers to show interest in investigating the influence of coupled translational-torsional motions for both elastic and inelastic response. As far as elastic response is concerned, findings from all studies verified that seismic behavior of asymmetric buildings depends both on the static eccentricity and the ratio of the uncoupled lateral and torsional vibration frequencies (ωz/ωy), and that their maximum lateral displacements are greater/bigger than those of symmetric counterparts. On the other hand, final and consistent conclusions regarding the inelastic seismic response are still lacking, as conflicting results have been obtained from different studies. The objective of this study is to investigate the nonlinear seismic behavior of single storey, asymmetric along one axis, Reinforced Concrete (R/C) buildings. More specifically, it is studied the influence of the following parameters on the inelastic seismic response: 1) the in plan stiffness distribution, 2) the in plan strength distribution, 3) the stiffness and strength ratio of frames in direction x to those of direction y, 4) torsional flexibility or stiffness. Totally, they were studied ten asymmetric buildings which were excited by three seismic ground motions. Analyses carried out for ground motion acting along the y direction, perpendicularly to the axis of symmetry, as well as along both horizontal orthogonal directions x and y. For each ground motion two levels of seismic intensity were considered; in first level damages occur on limited structural elements, whereas in the second one almost all elements yield. Evaluating the obtained results, it comes out that the effect of asymmetry to the seismic torsional behavior differs between torsionally stiff and torsionally flexible systems. Torsionally flexible systems experience extending plastic deformations in their stiff edge which increase maximum lateral displacements in this edge and in turn decrease the difference between flexible and stiff edge’s displacements. As a matter of fact, torsionally flexible systems have decreased torsional rotations and generally a lower torsion response, for all cases of seismic vibrations, unidirectional and bidirectional, both of low and high intensity. In addition, biaxial seismic ground motion has a different effect on torsionally stiff and flexible systems, whereas the influence of increasing intensity does not seem to differ between these two types of systems (torsionally stiff and torsionally flexible). Last but not least, it was pointed out that asymmetric strength distribution has a lower effect in the inelastic torsion response than the asymmetric stiffness distribution.