Μελέτη της πρόσκρουσης γειτονικών κτηρίων Ο/Σ με χρήση δυναμικής ανελαστικής ανάλυσης

 
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share




2008 (EN)
Earthquake induced pounding of adjacent reincorced buildings through dynamic inelastic analysis
Μελέτη της πρόσκρουσης γειτονικών κτηρίων Ο/Σ με χρήση δυναμικής ανελαστικής ανάλυσης

Πετρόπουλος, Αντώνιος Χρήστου

Καθώς η αστική γη γίνεται ολοένα ακριβότερη, υπάρχει μια γενική κατεύθυνση για σχεδιασμό και κατασκευή λυγερών κτιρίων τα οποία δεν είναι απαραίτητο να είναι πολύ ψηλά, αλλά έχουν υψηλό λόγο ύψους προς εμβαδό ή ύψους προς βάθος. Η ίδια οικονομική κατάσταση υποδεικνύει ότι τα κτίρια αυτά κατασκευάζονται πολύ κοντά στα διπλανά-υφιστάμενα κτίρια. Η απόσταση τις περισσότερες φορές είναι πάρα πολύ μικρή ή σχεδόν μηδενική, σε τέτοιο βαθμό μάλιστα που τα εν επαφή κτίρια τείνουν να συμπεριφερθούν σαν ένα σύστημα, και όχι σαν ξεχωριστά και διακριτά συστήματα, όπως δηλαδή έχουν μελετηθεί. Ο Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός επιβάλλει διαστήματα διαχωρισμού μεταξύ γειτονικών κτιρίων, γνωστά ως αντισεισμικοί αρμοί. Όμως η πραγματικότητα των ελληνικών αστικών κέντρων δεν συνάδει με τις διατάξεις αυτές και συνήθως η απόσταση μεταξύ όμορων κτιρίων πρακτικά μηδενίζεται. Το γεγονός αυτό δεν είναι ξεκάθαρο ότι επηρεάζει πάντα αρνητικά την συμπεριφορά των κτιρίων σε περίπτωση σεισμικής διέγερσης. Η συμπεριφορά των εν επαφή κτιρίων, όπως δείχνουν σχετικές μελέτες κατά την πρόσκρουση, εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως τα δυναμικά χαρακτηριστικά των κατασκευών, η θέση τους, τα σημεία επαφής κ.α. Παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι η μεγάλη εγγύτητα των κτιρίων μπορεί, σε ορισμένες περιπτώσεις, να λειτουργήσει θετικά, ειδικά για κτίρια στο εσωτερικό ενός οικοδομικού τετραγώνου, ενώ η αύξηση του κενού μεταξύ των κτιρίων μπορεί, ορισμένες φορές, να ενισχύσει τις καμπτικές παραμορφώσεις, λειτουργώντας αντίθετα προς το προσδοκώμενο. Τέτοιες περιπτώσεις παρατηρήθηκαν στην πόλη του Μεξικού το 1985. Σε αυτό το συμβάν διαπιστώθηκε ότι ένα κτίριο μεγάλου ύψους και μικρής διατομής με φαινομενικό πρόβλημα μαλακού πρώτου ορόφου περιοριζόταν από παρακείμενα χαμηλά και δύσκαμπτα κτίρια εκατέρωθεν. Παρόμοιες περιπτώσεις παρατηρήθηκαν στην πόλη Kobe της Ιαπωνίας το 1995. Αυτό το σημείο είναι πολύ δύσκολο να αξιολογηθεί. Η απόκριση ενός αριθμού όμορων κτιρίων με πρακτικά μηδενική μεταξύ τους απόσταση στις σεισμικές δονήσεις πρέπει να ισοδυναμεί με την απόκριση μιας ογκώδους κατασκευής με ποικιλία αντοχών, δυσκαμψιών και άλλων χαρακτηριστικών που θα ήταν πολύ δύσκολο να αναλυθούν. Στην παρούσα ΠΕΡΙΛΗΨΗ διπλωματική εργασία γίνεται μια προσπάθεια ανάλυσης και αποτίμησης τριών γειτονικών κτιρίων, διαφορετικού ύψους και σχεδιασμού, με τέτοια διάταξη που να προσομοιώνεται όσον το δυνατόν καλύτερα το γωνιακό τμήμα ενός οικοδομικού τετραγώνου. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκε επταώροφο κτίριο, χωρίς συμμετρία, και μορφής Γ σε κάτοψη. Σε πρώτη φάση ο φορέας αναλύθηκε και διαστασιολογήθηκε με χρήση του προγράμματος Etabs και Etools. Αφού διαπιστώθηκαν ενδεχόμενες ανεπάρκειες και αξιολογήθηκε η συμπεριφορά του, προτάθηκε ανασχεδιασμένος φορέας με στόχο την μεγαλύτερη αξιοπιστία των αποτελεσμάτων κατά την μελέτη της πρόσκρουσης. Το υπό μελέτη κτίριο αναλύεται ανελαστικά. Αρχικά με κατάλληλο λογισμικό έχουν εξαχθεί διαγράμματα Μ-φ για τον αρχικό και τον ανασχεδιασμένο φορέα, των οποίων η επεξεργασία έγινε σύμφωνα με την διαδικασία που έχει ορίσει ο Priestley et al και οδήγησαν στην εξαγωγή διαγραμμάτων Μ-θ, τα οποία καθορίζουν την συμπεριφορά των ανελαστικών στοιχείων που ορίσθηκαν στον φορέα. Εν συνεχεία προστέθηκαν εν επαφή γειτονικά κτίρια, τετραώροφα, τα οποία επιλύονται ελαστικά. Από τα κτίρια, το ένα παρουσίαζε ισοσταθμία πλακών με το επταώροφο και το άλλο ανισοσταθμία. Τα τρία κτίρια συνδέθηκαν με κατάλληλα ανελαστικά στοιχεία (gap elements) με στόχο την προσομοίωση της πρόσκρουσης. Διενεργήθηκε σειρά αναλύσεων με χρήση της χρονοιστορίας του σεισμού της Θεσσαλονίκης 1978 , για τον αρχικό και τον ανασχεδιασμένο φορέα, με και χωρίς την ύπαρξη γειτονικών κτιρίων. Για κάθε ανάλυση συγκρίθηκαν οι δείκτες βλαβών μθ ,στο ισόγειο και στον 5ο όροφο του επταώροφου κτιρίου, καθώς και οι ροπές ισογείου των πυρήνων, που παρουσιάζονται στα τετραώροφα κτίρια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σε καμία από τις αναλύσεις που διενεργήθηκαν δεν προκύπτουν αξιοσημείωτες διαφοροποιήσεις των βλαβών του επταώροφου κτιρίου με την προσθήκη των εν επαφή γειτονικών κτιρίων, όμως υπάρχει σημαντικότατη αύξηση των ροπών ισογείου των τετραωρόφων κτιρίων. Λόγω της ελαστικής ανάλυσης των κτιρίων αυτών δεν είναι δυνατόν να ποσοτικοποιηθεί η προκύπτουσα σε αυτά βλάβη, όμως η αύξηση των ροπών των πυρήνων του ισογείου είναι τέτοια, που δεν αφήνει περιθώρια αμφισβήτησης της αρνητικής επιρροής της πρόσκρουσης του επταώροφου κτιρίου σε αυτά.
As the land in urban areas becomes more and more expensive, there seems to be a global pattern of planning and constructing slender buildings which do not necessarily have to be very tall. The only precondition needed is that of a high ratio of height to area or height to depth. This same financial situation indicates that these buildings are erected hard up against each other. The distance in-between is in most cases very small or even inexistent to such an extent that the contiguous structures tend to behave as a whole and not as separate and distinguished systems as they have been modeled. The Greek codes for antiseismic protection impose a minimum space between adjacent buildings, known as “antiseismic joint”. Nevertheless, the reality of the Greek urban areas contrasts with the above mentioned provisions and usually the distance between adjacent buildings is practically zero. Yet, it is not clear whether the fact of no separation influences the seismic behavior of the buildings involved always in a negative manner. As has been shown by relevant studies the behavior of buildings in direct contact during earthquake-induced pounding depends on various factors such as dynamic characteristics, geographic position, contact points etc. Observations have shown that, in some cases, close proximity of buildings can have positive effects, especially for buildings in midblock, while increasing the space between them might serve, in some cases, to amplify deflections, thus acting against the desirable result. Such cases have been observed in the city of Mexico during the 1985 earthquake. Investigations of the incidents concluded that a tall slender building with an apparent serious soft first story problem appeared to be restrained by low, stiff buildings on either side. Several instances of this phenomenon were observed in Kobe as well during the 1995 earthquake. This point is very difficult to assess. The response to shaking of a number of adjacent buildings with essentially no separation between them must be equivalent to the response of a large building with a variety of strengths, stiffness and other structural characteristics which would be very difficult to analyze. The present master thesis attempts to analyze and assess three adjacent buildings of different height and design with the layout of the buildings leading to the best possible simulation of the corner of a block. For this purpose, a seven story building with no symmetry and an L-form ground plan was chosen. In the first stage the structure was analyzed and dimensioned using the Etabs and Etools civil engineering software. After potential building deficiencies where established and the behaviour of the structure was evaluated, a recasting of the structure was proposed aiming for more result credibility of the pounding effect study. ABSTRACT The building is being subjected to inelasitic analysis. First M-φ diagrams were produced through suitable software for both the original and the recast structure and consequently these diagrams were processed according to the method defined by Priestley et al. This led to the production of M-θ diagrams which determine the behavior of the inelastic elements defined in the structure. In the second stage two 4-story adjacent buildings which have been subjected to elastic analysis were added to either side of the 7-story building with no distance in-between. It is to be noted that one of the 4-story buildings had its slabs at the same heights with the 7-story building while the other did not. In order to simulate the pounding effect the three buildings were joined with specific gap elements. A number of timehistory analyses , using accelerograms of the 1978 earthquake in Thessaloniki, were ran for both the original and the recast 7-story structure with and without the presence of the two 4-story adjacent buildings. For each analysis the damage rates μθ of the 5th and the ground floor of the 7-story structure were compared as were the ground floor moments of the cores belonging to the 4-story buildings. Results show that in none of the analyses has the addition of the adjacent buildings led to a significant alteration of the 7-story building damages though there has been a significant increase of the ground floor moments of the 4-story buildings. Due to the elastic analysis of these buildings it is not possible to quantify the resultant damage to them. However the ground floor core moments increase in such a degree that the negative influence of the pounding between the 7-story building and the adjacent buildings cannot be questioned.

info:eu-repo/semantics/masterThesis
Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία

Adjacent buildings
Ανελαστική δυναμική ανάλυση
Dynamic anelastic analysis
Petropoulos
Πετρόπουλος
Pounding buildings
Sextos
Σέξτος
Ομορα κτίρια

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)

Greek
English

2008
2009-10-07T09:53:54Z


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.
info:eu-repo/semantics/openAccess



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)