Συμβολή στη μελέτη των χαρακτηριστικών της μηχανικής συμπεριφοράς εφεδράνων σεισμικής μόνωσης και διερεύνηση της επιρροής τους στην απόκριση σεισμικά μονωμένων κατασκευών

Abstract

The purpose of the first part of the present thesis attempts at studying experimentally the phenomenon of static and sliding friction between surfaces built by several artificial materials. The realistic approach of the friction coefficient has been based on the elaboration and evaluation of the results of the experiments. In order to complete this part of the research a parametric investigation of the response of a seismic isolated multi-storey building was carried. The properties of the base isolation system, are based on the results and conclusions obtained experimentally. A seismic dynamic nonlinear analysis process is suggested for the determination of the building’s response by taking into account the uncertainties about the friction coefficient values. At the second part of the thesis, all the data associated with the characteristics and the properties of rubber bearings have been gathered. These data are also based on experiments and detailed fabrication drawings. Based on the experimental results, a prototype micromodel of solid finite elements is suggested, and on accurate representation of the response of the Lead Rubber Bearing is obtained by working out a dynamic thermo mechanical analysis (TMC). In order to complete the research, the response of a seismic isolated with Lead Rubber Bearing, building is studied by using an analysis process related to the provisions of the current regulations in conjunction with the experimental results obtained by the dynamic thermo mechanical analysis of the micromodel.

Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής μελετήθηκε πειραματικά το φαινόμενο της τριβής ολίσθησης μεταξύ των διεπιφανειών ολισθαινόντων εφεδράνων κατασκευασμένων από διάφορα επιλεγμένα τεχνητά υλικά (πολυμερή). Η επεξεργασία και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων του πειράματος έδωσαν μια ρεαλιστική εκτίμηση των τιμών του συντελεστή τριβής. Για την πληρότητα της έρευνας μελετήθηκε η απόκριση ενός σεισμικά μονωμένου στη βάση κτιρίου, με εφέδρανα ολίσθησης με χαρακτηριστικά που ελήφθησαν από την πειραματική μελέτη. Με στόχο την εξασφάλιση από την ασάφεια σχετικά με τον συντελεστή τριβής, προτείνεται μια σειρά αναλύσεων που οδηγεί στον υπολογισμό των εντατικών μεγεθών και των μεγεθών μετακίνησης. Στα πλαίσιο της διατριβής συγκεντρώθηκαν όλα τα απαιτούμενα στοιχεία με τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες ελαστομεταλλικών εφεδράνων καθώς και έγκυρα πειραματικά αποτελέσματα. Με βάση τα στοιχεία αυτά προτείνεται ένα πρωτότυπο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων στο οποίο επιτυγχάνεται ένα πρωτότυπο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων στο οποίο επιτυγχάνεται η ακριβής αναπαράσταση της συμπεριφοράς ελαστομεταλλικών εφεδράνων με πυρήνα μολύβδου σε εναλλασσόμενη φόρτιση με την εκτέλεση θερμομηχανικής ανάλυσης. Για την πληρότητα της έρευνας μελετήθηκε η απόκριση ενός σεισμικά μονωμένου κτιρίου με ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μολύβδου και προτείνεται μια διαδικασία υπολογισμού που βασίζεται στις ισχύουσες κανονιστικές διατάξεις και στα αποτελέσματα της προηγηθείσας έρευνας με το μικρομοντέλο πεπερασμένων στοιχείων.