Οι σεισμοί καταπονούν τις κατασκευές προκαλώντας τους στροφές
και μετακινήσεις, ενώ πολλές φορές εισέρχονται στην πλαστική περιοχή των παραμορφώσεων. Σε αυτό το φαινόμενο συμμετέχει σε μεγάλο βαθμό η θεμελίωση και ο τρόπος που αυτή συμπεριφέρεται, καθώς και το είδος του εδάφους πάνω στο οποίο είναι θεμελιωμένη η κατασκευή. Στην εργασία αυτή διερευνάται η επιρροή της ενδοσιμότητας του εδάφους και της μερικής αποκόλλησης των πεδίλων στην ανελαστική σεισμική συμπεριφορά, ενός πραγματικού κτηρίου. Επιλέχθηκε να προσομοιωθεί μια τριώροφη κατασκευή με τη θεμελίωσή της για την περίπτωση που επιτρέπεται η αποκόλληση της θεμελίωσης από το έδαφος, αλλά και για την περίπτωση που δεν επιτρέπεται καθόλου η εμφάνιση του παραπάνω φαινομένου. Επιπλέον, προσομοιώθηκαν δύο διαφορετικά είδη εδάφους. Η προσομοίωση τόσο της κατασκευής όσο και της θεμελίωσης έγινε με το λογισμικό OpenSees. Στη συνέχεια επιλέχθηκαν τέσσερις χρονοϊστορίες, εκ των οποίων οι τρεις χαρακτηρίζονται ως παλμικές από τον Baker(2007), ενώ η τέταρτη δεν είναι παλμική. Επιπλέον κριτήριο επιλογής τους ήταν η σχέση της περιόδου του παλμού που περιέχουν σε σχέση με την ιδιοπερίοδο της κατασκευής, προκειμένου να ελεγχθεί η επιρροή αυτής της παραμέτρου στην αποκόλληση της θεμελίωσης. Πραγματοποιήθηκε στατική επίλυση και στη συνέχεια μη γραμμικές δυναμικές επιλύσεις για τις παραπάνω χρονοϊστορίες. Υπολογίστηκε η αποκόλληση των πεδίλων για δύο είδη εδαφών (Α και D σύμφωνα με τον EC8), καθώς και οι στροφές αυτών και
πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ τους αλλά και με ισοδύναμες
στατικές και δυναμικές μεθόδους. Επιπλέον σε κρίσιμα υποστυλώματα του κτηρίου, ζητήθηκε η γωνιακή παραμόρφωση (drift) και ελέγχθηκε σε ποιες περιπτώσεις σεισμικών διεγέρσεων, εδαφών αλλά και συνθηκών στήριξης προκαλούνται οι μεγαλύτερες βλάβες. Παράλληλα έγινε εκτίμηση της αποκόλλησης για όλες τις παραπάνω περιπτώσεις με μία ισοδύναμη δυναμική μέθοδο, μία ισοδύναμη στατική, αλλά και με βάση αυτά που προβλέπει ο Ευρωκώδικας 7(EC7). Τα συμπεράσματα αυτής της εργασίας προκύπτουν από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων των αναλύσεων και των παραπάνω μεθόδων, καθώς και από τη συνολική εικόνα των αποκολλήσεων
που προκύπτει για κάθε χρονοϊστορία. Σκοπός λοιπόν αυτής της εργασίας είναι να αποτιμηθεί εάν μια περιορισμένη αποκόλληση της θεμελίωσης επιδρά ανακουφιστικά στην εντατική και παραμορφωσιακή κατάσταση την κατασκευής, και εάν οι σχέσεις που υποδεικνύονται από τον Ευρωκώδικα οδηγούν σε υπερδιαστασιολόγηση μιας θεμελίωσης ή μη.
(EL)
Earthquakes stress the buildings, causing them rotation angles
and displacements, while many times they force them to enter the
inelastic response area of displacements. In this phenomenon
participates in a great extend the foundation, and the way she behaves,
as well as the soil type on which the building is founded. In this thesis,
is being investigated the influence of soil stiffness and partial uplift of
the foundation to the inelastic seismic response of a real reinforced
concrete building. It was chosen to model a three storey building with
its foundation for two different cases. In the first one, the uplift of the
foundation is allowed, whereas in the second one the development of
this phenomenon is not allowed at all. Also, two different soil types were
modeled. The building and the foundation were both modeled with
OpenSees.
Then, four time histories were chosen. Three of them, have been
classified as pulse like time histories, and the fourth one, has been
classified as non pulse like from Baker(2007). Furthermore, criterion for
their selection, was the relation between the period of the pulse of every
time history, compared with the period of the building, in order to check
the influence of this specific parameter on the uplift of the foundation.
For the aforementioned time histories, a static solution and then non
linear dynamic analysis were performed. The uplift of the footings for
two different soil types (soil types A and D according to EC8), as well as
their rotation angles were estimated and then compared. The previous
results were also compared with the results of the equivalent static and
dynamic methods. Also, for the columns that were the most stressed,
their drift was estimated, and also checked in which particular cases of
seismic excitation, soil type but also support conditions, more damage is
caused. Meanwhile, for all previous cases the foundation uplift was
estimated with an equivalent static method, an equivalent dynamic
method and with what Eurocode 7(EC7) predicts. The conclusions of
this thesis, come about by comparing the results of the analysis and the
above methods, but also from the overall view of the uplift for each time
history. Aim of this thesis, is to assess whether a limited uplift of the
foundation can act as a relief for the stresses and the deformations that
develop in the building, and if the equations of Eurocode 7(EC7) lead to
an overestimated design of foundation.
(EN)
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
