Seismic response of steel structures with linear and non-linear viscous dampers

 
This item is provided by the institution :

Repository :
Institutional Repository of the Hellenic Open University
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



Thesis (EN)

2017 (EN)
ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΜΗ – ΓΡΑΜΜΙΚΟΥΣ ΙΞΩΔΕΙΣ ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΕΣ
Seismic response of steel structures with linear and non-linear viscous dampers

ΓΡΕΒΕΝΙΩΤΗ, ΕΛΕΝΗ

ΠΑΠΑΓΙΑΝΝΟΠΟΥΛΟΣ, ΓΕΩΡΓΙΟΣ
ΚΑΡΑΜΠΑΛΗΣ, ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

ΠΙΝΑΚΕΣ, ΣΧΗΜΑΤΑ
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθεί η σεισμική συμπεριφορά μεταλλικών κατασκευών με ιξώδεις γραμμικούς και μη-γραμμικούς αποσβεστήρες. Από τη διερεύνηση αυτή σκοπός είναι να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα που αφορούν το σχεδιασμό μεταλλικών κατασκευών με ιξώδεις αποσβεστήρες. Για την εξαγωγή συμπερασμάτων διερευνήθηκαν πέντε επίπεδες μεταλλικές κατασκευές και δυο τρισδιάστατες. Η σεισμική απόκριση των κατασκευών αυτών υπολογίστηκε μέσω ανάλυσης χρονοϊστορίας υπό την επίδραση πέντε πραγματικών επιταχυνσιογραφημάτων. Η μελέτη των κατασκευών εκπονήθηκε σε τρείς φάσεις. Συγκεκριμένα οι κατασκευές θεωρήθηκαν αρχικά χωρίς τους αποσβεστήρες και εκτιμήθηκαν από τη σεισμική τους απόκριση οι απαιτούμενοι συντελεστές απόσβεσης μέσω των σχετικών ταχυτήτων των ορόφων και των τεμνουσών των ορόφων. Κατόπιν θεωρήθηκε προσθήκη γραμμικών ιξωδών αποσβεστήρων και υπολογίστηκε εκ νέου η απόκριση των κατασκευών. Τέλος, θεωρήθηκε προσθήκη δύο ειδών μη-γραμμικών ιξωδών αποσβεστήρων (με διαφορετικό συντελεστή μεταβολής της ταχύτητας) και έγινε σύγκριση με την περίπτωση των γραμμικών. Σε όλες τις περιπτώσεις προσθήκης ιξωδών αποσβεστήρων επιδιώχθηκε ο περιορισμός των βλαβών σε δοκούς και υποστυλώματα (αποφυγή μηχανισμού ορόφου), αν και κάτι τέτοιο δεν κατέστη εφικτό στις περισσότερες περιπτώσεις χρήσης των μη-γραμμικών αποσβεστήρων στα επίπεδα πλαίσια. Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε τέσσερα (4) κεφάλαια. Το Κεφάλαιο 1 είναι θεωρητικό και περιλαμβάνει την περιγραφή της απόσβεσης από την πλευρά της Σεισμικής Μηχανικής καθώς και την παρουσίαση διάφορων τύπων πρόσθετων διατάξεων απόσβεσης με τα χαρακτηριστικά τους, όπως καταγράφηκαν κατόπιν συνδυαστικής μελέτης άρθρων και διεθνούς βιβλιογραφίας. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται η περιγραφή των υπό εξέταση κατασκευών. Αναλυτικότερα, αναφέρεται ο τρόπος σχεδιασμού τους και οι σεισμικές διεγέρσεις στις οποίες υπόκεινται. Επίσης, περιγράφονται οι εξεταζόμενες περιπτώσεις καθώς και ο τρόπος ανάλυσης των πλαισίων. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για τις επίπεδες μεταλλικές κατασκευές και για τις τρεις φάσεις που προαναφέρθηκαν, ώστε να μπορεί να γίνει σύγκρισή τους. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα αντίστοιχα αποτελέσματα για τις χωρικές μεταλλικές κατασκευές. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 γίνεται η παρουσίαση των συμπερασμάτων που προέκυψαν στην παρούσα εργασία.
Aim of this work is to investigate the seismic response of steel structures equipped with linear or non-linear viscous dampers. From the results of this investigation, useful conclusions are expected to be obtained in order to improve the seismic design of steel structures with viscous dampers. Five plane steel frames and two three dimensional (3-d) steel structures have been studied. The seismic response of these frames and structures has been obtained by non-linear inelastic time history analyses involving five recorded (real) accelerograms. These analyses have been executed in three distinct phases. In the first phase, the frames and the 3-d structures have been considered without the insertion of the viscous dampers and the damper coefficients have been estimated using the interstorey velocity ratios and storey base shears. In the second phase, on the basis of aforementioned damper coefficients, linear viscous dampers have been inserted in the frames and the 3-d structures and their seismic response has been re-obtained. Finally, in the third phase, non-linear viscous dampers having two different velocity exponents have been considered and the seismic responses of the frames and the 3-d structures are obtained and then compared to those corresponding to the case of linear viscous dampers. In all cases, due to the presence of the dampers, damage of beams and columns was expected to be minimal or non-existent, however, this expectation was not verified in the cases of plane frames with non-linear viscous dampers. The present work is divided in four chapters. The first chapter is a literature review and involves the damping mechanism in earthquake engineering as well as the different kinds of dampers and their characteristics. In the second chapter, the structures under study and the accelerograms used are described. The third chapter presents the numerical results of the plane frames with and without dampers whereas, the four chapter presents the corresponding results for the 3-d structures. Finally, chapter five provides the conclusions of the present work.

Διπλωματική Εργασία / Thesis

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ
ΙΞΩΔΕΙΣ
ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ
ΑΠΟΣΒΕΣΤΗΡΑΣ
ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ
ΣΕΙΣΜΙΚΗ

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο (EL)
Hellenic Open University (EN)

Greek

2017-10-12T08:14:54Z
2017-09-30


Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο / Hellenic Open University

0
4
162



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