Επιλογή των εντασιακών μεγεθών διαστασιολόγησης κατά την σεισμική ανάλυση με χρονική ολοκλήρωση: διερεύνηση μεθόδων και έλεγχος της ανελαστικής απόκρισης

Abstract

THE OBJECTIVE OF THE PRESENT DOCTORAL THESIS IS TO PRESENT A RATIONAL PROCEDURE FOR THE APPROPRIATE SELECTION OF THE SECTIONAL FORCES NEEDED FOR THE CALCULATION OF THE REQUIRED LONGITUDINAL REINFORCEMENT IN CONCRETE FRAME ELEMENTS WITHIN THE CONTEXT OF LINEAR TIME HISTORY ANALYSIS.FOR THIS PURPOSE, EIGHT DIFFERENT PROCEDURES, WHICH ARE CONSIDERED AS REASONABLE INTERPRETATIONS OF CURRENT CODE PROVISIONS, ARE PROPOSED. IT MUST BE NOTED THAT THREE OF THESE METHODS TAKE INTO ACCOUNT THE CRITICAL ANGLE OF THE SEISMIC EXCITATION, I.E., THE ANGLE THAT YIELDS THE MAXIMUM VALUES OF THE RESPONSE QUANTITIES UNDER CONSIDERATION. FOR THE COMPARATIVE EVALUATION OF THE EIGHT PROPOSED METHODS, AN EXTENSIVE PARAMETRIC STUDY IS CARRIED OUT. THREE SINGLE-STOREY R/C BUILDINGS SUBJECTED TO 41 PAIRS OF HORIZONTAL EARTHQUAKE RECORDS ARE ANALYZED. FOR EACH GROUND MOTION THE LONGITUDINAL REINFORCEMENT STEEL RATIOS AT ALL CRITICAL CROSS SECTIONS AND THE TOTAL WEIGHT OF THE REQUIRED LONGITUDINAL REINFORCEMENT USING ALL EIGHT METHODS ARE CALCULATED. FINALLY, THE REQUIRED REINFORCEMENT DUE TO 3 AS WELL AS 7 EARTHQUAKE RECORDS IS DETERMINED IN ORDER TO INVESTIGATE THE ADEQUACY OF THE SEISMIC CODE PROVISIONS CONCERNING THE NUMBER OF GROUND MOTIONS NEEDED FOR THE CALCULATION OF THE LONGITUDINAL REINFORCEMENT IN R/C FRAME ELEMENTS.MOREOVER, ONE OF THE THREE BUILDINGS DESIGNED WITH THE AID OF THE EIGHT PROPOSED METHODS IS ANALYZED USING NONLINEAR TIME HISTORY ANALYSIS IN ORDER TO EVALUATE THE EFFECTIVENESS OF THE PROPOSED METHODS OF SELECTING THE FRAMES’ SECTIONAL FORCES IN THE NON-LINEAR RANGE OF BEHAVIOR. THE ANALYSES ARE CONDUCTED USING 16 EARTHQUAKE RECORDS. THE COMPONENTS OF EACH GROUND MOTION ARE APPLIED ALONG TWO HORIZONTAL ORTHOGONAL DIRECTIONS FORMING 72 DIFFERENT INCIDENT ANGLES WITH THE STRUCTURAL AXES. MOREOVER, 4 DIFFERENT EARTHQUAKE HAZARD LEVELS ARE CONSIDERED BY USING 4 MULTIPLIERS FOR THE ACCELEROGRAMS OF EACH GROUND MOTION. FOR EACH NONLINEAR TIME HISTORY ANALYSIS THE LOCAL DAMAGE INDICES AT EVERY RELEVANT CROSS SECTION AS WELL AS THE OVERALL DAMAGE INDEX OF THE BUILDING ARE CALCULATED. BASED ON THE RESULTS OF THE ANALYSES, THE FOLLOWING USEFUL CONCLUSIONS CAN BE DRAWN: THE REQUIRED REINFORCEMENT IS STRONGLY AFFECTED BY THE METHOD USED TO SELECT THE DESIGN SECTIONAL FORCES IN THE FRAME ELEMENTS. THE QUANTITATIVE DIFFERENCES BETWEEN THE 8 METHODS DEPEND ON THE STRUCTURAL ELEMENT, THE EARTHQUAKE RECORD AND THE MASS ECCENTRICITY OF THE BUILDING. MOREOVER, IT WAS FOUND THAT THE LONGITUDINAL REINFORCEMENT DETERMINED DUE TO 3 SEISMIC RECORDS IS LARGER THAN THE ONE COMPUTED WHEN 7 GROUND MOTIONS ARE CONSIDERED. THE OVERALL DAMAGE STATE OF THE BUILDING IS STRONGLY AFFECTED BY THE METHOD USED TO SELECT THE DESIGN SECTIONAL FORCES IN THE FRAME ELEMENTS. METHODS BASED ON SEISMIC EFFECTS PRODUCED BY ACCELEROGRAMS APPLIED ALONG THE STRUCTURAL AXES CAN LEAD TO HIGH VALUES OF DAMAGE INDICES FOR THE DESIGN EARTHQUAKE, DEPENDING ON THE INPUT SEISMIC MOTION, THE EARTHQUAKE HAZARD LEVEL CONSIDERED AND THE EXCITATION’S INCIDENT ANGLE. ON THE CONTRARY, THE VALUES OF DAMAGE INDICES APPEAR TO BE SMALLER FOR THE METHODS THAT TAKE INTO CONSIDERATION THE CRITICAL ANGLE OF THE SEISMIC EXCITATION.

ΜΙΑ ΑΠΟ ΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΠΟΥ ΠΡΟΒΛΕΠΕΤΑΙ ΣΕ ΠΟΛΛΑ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΑ ΚΕΙΜΕΝΑ ΕΙΝΑΙ ΚΑΙ Η ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΟΝΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ (ΕΑΧΟ). ΌΠΩΣ ΕΙΝΑΙ ΓΝΩΣΤΟ, ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΟΥ ΔΙΑΜΗΚΟΥΣ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΥΠΟΣΤΥΛΩΜΑΤΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ, Η ΟΠΟΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΙΟ ΣΥΝΘΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗΣ, ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΛΗΦΘΕΙ ΥΠΟΨΗ Η ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΤΡΙΩΝ ΕΝΤΑΣΙΑΚΩΝ ΜΕΓΕΘΩΝ ΠΟΥ ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΝΤΑΙ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΤΟΜΗ (ΔΥΟ ΡΟΠΕΣ ΚΑΜΨΗΣ ΚΑΙ ΜΙΑ ΑΞΟΝΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ). ΩΣΤΟΣΟ, ΟΙ ΤΙΜΕΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΜΕΓΕΘΩΝ ΠΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΕΑΧΟ ΑΠΟΤΕΛΟΥΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ. ΕΠΙΣΗΣ, ΕΙΝΑΙ ΓΝΩΣΤΟ ΟΤΙ ΤΑ ΤΡΙΑ ΕΝΤΑΣΙΑΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΔΕ ΛΑΜΒΑΝΟΥΝ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ ΤΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΤΙΜΗ ΤΟΥΣ. ΕΠΙΠΛΕΟΝ, ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΕΙ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΠΟΥ ΝΑ ΜΕΓΙΣΤΟΠΟΙΕΙ ΚΑΙ ΤΑ ΤΡΙΑ ΕΝΤΑΣΙΑΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ. ΣΥΝΕΠΩΣ, ΤΙΘΕΤΑΙ ΤΟ ΖΗΤΗΜΑ ΤΗΣ ΔΟΚΙΜΗΣ (ΑΣΦΑΛΟΥΣ, ΑΛΛΑ ΟΧΙ ΥΠΕΡΒΟΛΙΚΑ ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΗΣ) ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΩΝ ΕΝΤΑΣΙΑΚΩΝ ΜΕΓΕΘΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗΣ, ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΔΕΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΕΤΑΙ ΜΕ ΣΑΦΗΝΕΙΑ ΑΠΟ ΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΑ ΚΕΙΜΕΝΑ. ΣΤΗΝ ΠΑΡΟΥΣΑ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΤΕΙΝΟΝΤΑΙ ΟΚΤΩ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΩΝ ΕΝΤΑΣΙΑΚΩΝ ΜΕΓΕΘΩΝ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΟΥ ΔΙΑΜΗΚΟΥΣ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΠΟ Ο/Σ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΕΑΧΟ. ΠΕΝΤΕ ΑΠΟ ΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΩΝ ΑΞΟΝΩΝ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ, ΕΝΩ ΟΙ ΥΠΟΛΟΙΠΕΣ ΤΡΕΙΣ ΛΑΜΒΑΝΟΥΝ ΥΠΟΨΗ ΤΟΥΣ ΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΓΩΝΙΑ ΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ, ΔΗΛΑΔΗ ΤΗ ΓΩΝΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΠΟΙΑ ΠΡΟΚΥΠΤΕΙ Η ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΤΙΜΗ ΓΙΑ ΚΑΠΟΙΟ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΟ ΕΝΤΑΣΙΑΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ. ΚΑΤΟΠΙΝ, ΕΠΙΛΕΓΟΝΤΑΙ ΤΡΙΑ ΜΟΝΩΡΟΦΑ ΚΤΙΡΙΑ ΑΠΟ Ο/Σ, ΤΑ ΟΠΟΙΑ ΥΠΟΒΑΛΛΟΝΤΑΙ ΣΕ ΜΕΓΑΛΟ ΠΛΗΘΟΣ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΔΙΕΓΕΡΣΕΩΝ ΚΑΙ ΔΙΕΝΕΡΓΟΥΝΤΑΙ ΕΑΧΟ. ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΥ ΔΙΑΜΗΚΟΥΣ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΕ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΚΡΙΣΙΜΕΣ ΔΙΑΤΟΜΕΣ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ, ΚΑΘΩΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΙΚΟΥ ΒΑΡΟΥΣ ΤΟΥ ΔΙΑΜΗΚΟΥΣ ΟΛΙΣΜΟΥ ΠΟΥ ΠΡΟΕΚΥΨΕ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΚΑΙ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ. ΕΠΙΠΛΕΟΝ, ΕΓΙΝΕ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕ ΣΤΟΧΟ ΝΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΘΟΥΝ ΟΙ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΤΩΝ ΚΑΝΟΝΙΣΜΩΝ ΠΟΥ ΑΦΟΡΟΥΝ ΣΤΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΔΙΕΓΕΡΣΕΩΝ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΕΑΧΟ. ΣΤΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ, ΕΠΙΛΕΓΕΤΑΙ ΕΝΑ ΑΠΟ ΤΑ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΤΡΙΑ ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΙ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΜΕ ΧΡΟΝΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ 16 ΖΕΥΓΗ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΙΟΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ. ΟΙ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΔΙΕΝΕΡΓΗΘΗΚΑΝ ΓΙΑ ΔΙΑΞΟΝΙΚΗ ΔΙΕΓΕΡΣΗ, ΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΣ ΥΠΟΨΗ 72 ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΓΩΝΙΕΣ ΠΡΟΣΠΤΩΣΗΣ ΚΑΙ 4 ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΕΝΤΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΔΙΕΓΕΡΣΕΩΝ. ΣΤΟΧΟΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΕΙΝΑΙ Η ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΟ ΜΕΤΕΛΑΣΤΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ. ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΕΔΕΙΞΑΝ ΟΤΙ Ο ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΔΙΑΜΗΚΗΣ ΟΠΛΙΣΜΟΣ ΤΟΣΟ ΤΩΝ ΣΤΥΛΩΝ ΟΣΟ ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΟΚΩΝ ΕΠΗΡΕΑΖΕΤΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΑΠΟ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΩΝ ΕΝΤΑΣΙΑΚΩΝ ΜΕΓΕΘΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗΣ. ΟΙ ΑΠΟΚΛΙΣΕΙΣ ΣΤΑ ΠΟΣΟΣΤΑ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΠΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΚΑΝ ΜΕ ΤΙΣ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΕΞΑΡΤΩΝΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΚΚΕΝΤΡΟΤΗΤΑ ΜΑΖΑΣ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΚΑΙ ΤΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΔΙΕΓΕΡΣΗ. ΕΠΙΣΗΣ, ΔΙΑΠΙΣΤΩΘΗΚΕ ΟΤΙ Ο ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΔΙΑΜΗΚΗΣ ΟΠΛΙΣΜΟΣ ΕΠΗΡΕΑΖΕΤΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΟΧΙ ΜΟΝΟ ΑΠΟ ΤΟ ΠΛΗΘΟΣ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΔΙΕΓΕΡΣΕΩΝ ΠΟΥ ΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΥΠΟΨΗ, ΑΛΛΑ ΚΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΠΙΛΟΓΗ ΑΥΤΩΝ ΤΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ. ΑΝΑΦΟΡΙΚΑ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ, ΤΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ΠΟΥ ΠΡΟΕΚΥΨΕ ΕΙΝΑΙ ΟΤΙ ΟΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΟΥ ΛΑΜΒΑΝΟΥΝ ΥΠΟΨΗ ΤΟΥΣ ΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΓΩΝΙΑ ΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΟΔΗΓΟΥΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ ΚΑΙ ΓΩΝΙΕΣ ΠΡΟΣΠΤΩΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ, ΕΝΩ ΟΤΑΝ Η ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΗΚΕ ΜΕ ΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΙΟΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΩΝ ΑΞΟΝΩΝ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΤΗΚΑΝ ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΒΛΑΒΕΣ ΑΚΟΜΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΟ ΣΕΙΣΜΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ.