Ένα από τα κρισιμότερα προβλήματα που καλείται να αντιμετωπίσει ο οιοσδήποτε
μελετά μια κατασκευή η οποία υπόκειται σε μια σεισμική διέγερση, είναι η ίδια η φύση της
σεισμικής δραστηριότητας η οποία επιβάλλει στο κτήριο επαναλαμβανόμενες φορτίσεις
μικρός αριθμός κύκλων επανάληψης των οποίων δύναται να του προξενήσει τόσο μεγάλες
μετελαστικές παραμορφώσεις που ενδεχομένως του επιφέρουν αστοχία η και κατάρρευση.
Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ολιγοκυκλική κόπωση.
Στην ερευνητική εργασία των Castiglioni C., Μουζάκη Χ, Καρύδη (“Constant and
Variable Amplitude Cyclic Behavior of Welded Steel Beam-to-Column Connections”)
αναπτύχτηκε η μεθοδολογία των καμπύλων ολιγοκυκλικής κόπωσης χάρη σε πειράματα
πραγματικής κλίμακας σε συγκολλητούς κόμβους δοκού υποστυλώματος σε στατικές
καταπονήσεις . Η παρούσα εργασία φιλοδοξεί να επιβεβαιώσει την ορθότητα η μη της
μεθόδου και σε σεισμικές καταπονήσεις κοντινού πεδίου με την εφαρμογή της στο σχεδιασμό
δυο τρισδιάστατων μοντέλων μεταλλικών κατασκευών (ενός διωρόφου και ενός
πενταώροφου κτηρίου). Για το σκοπό αυτό επιλέγονται 7 διαφορετικά ζεύγη σεισμικών διεγέρσεων(5 κοντινού
πεδίου και 2 όχι) εδαφικής κατηγορίας Β τα οποία τροποποιήθηκαν με τη μέθοδο ΤΡΑΤ για
φάσμα απόκρισης Ευρωκώδικα με ag=0,36g εδαφικής κατηγορίας Β , προτού εφαρμοστούν
στα εξεταζόμενα προσομοιώματα.
Αποτελέσματα των ελαστικών αναλύσεων με τις προαναφερθείσες διεγέρσεις,
αποτέλεσαν τα διαγράμματα ροπής-χρόνου στα άκρα των δοκών των προσομοιωματων τα
οποία , με τη χρήση της μεθόδου rainflow ομαδοποιήθηκαν σε διάφορους κύκλους φόρτισης
και στα εύρη ροπών που αντιστοιχούν στον καθένα. Καθώς σε σεισμούς κοντινού πεδίου δεν
ισχύει η μέθοδος ίσων μετακινήσεων τα αποτελέσματα πολλαπλασιάστηκαν μ έναν
συντελεστή μεγέθυνσης ,ο οποίος πρόεκυψε από το πηλίκο της μέγιστης ανελαστικής προς
τη μέγιστη ελαστική μετακινηση του ισοδυνάμου προς το εκάστοτε μοντέλο μονοβαθμίου
ταλαντωτή, Εν συνεχεία τα αποτελέσματα της μεθόδου rainflow πολλαπλασιασμένα με τον
συντελεστή μεγέθυνσης συνδυάστηκαν με την μεθοδολογία καμπύλων ολιγοκυκλικής
κόπωσης προκειμένου να υπολογιστεί ο δείκτης συσσωρευμένης βλάβης που καθορίζει την
πιθανότητα αστοχίαςΤέλος , επιλεχτήκαν 7 σεισμοί έλεγχου οι οποίοι εφαρμόστηκαν μη γραμμικά στο
πενταώροφο κτήριο υπό διαφορετικές γωνίες κάθε φορά ούτως ώστε να επιβεβαιωθεί η
ορθότητα του σχεδιασμού με χρήση των καμπύλων ολιγοκυκλικής κόπωσης.
(EL)
One of the most critical problems faced by anyone studying a structure subject to a
seismic excitation is the very nature of seismic activity that implements repetitive loads to the
building. A small number of such repeating cycles can cause such extensive post elastic
deformations that may result in failure or collapse. This phenomenon is called low- cycle
fatigue.
In the research work of Castiglioni C., Mouzakis X, Karydis ("Constant and Variable
Amplitude Cyclic Behavior of Welded Steel Beam-to-Column Connections"), the
methodology was developed thanks to real-scale experiments on welded column-beam joints
with static loads. This thesis aims to confirm the correctness of the usage of the above
method in the case of seismic loads generated by near- field earthquakes, through its
application in the design of two three-dimensional models of steel buildings (a two-storey and
a five-storey building)
For this purpose, 7 different pairs of soil category B seismic stimuli (5 near-field and
2 non near-field) were selected, and were modified with the S.R.S.S. method using the
Eurocode response spectrum with ag = 0.36g of soil category B as the target spectrum,
before being applied to the tested models.
The results of the elastic analysis with the above-mentioned excitations were the
moment-time diagrams at the ends of the simulated beams which, using the rainflow method,
were grouped into different load cycles and moment ranges corresponding to each one. Due
to the fact that the equal movements method cannot be applied to near-field earthquakes,
the results produced by elastic analysis, were multiplied with a magnification factor, which
resulted from the quotient of the maximum inelastic to maximum elastic movement of the
single oscillator equivalent to the model. The results of the rainflow method multiplied by the
magnification coefficient were then combined with the of low- cycle fatigue curves method to
calculate the accumulated damage index that determines the probability of failureFinally, 7 control earthquakes were selected and were applied non-linearly to the
five-storey building at different angles at each given time to confirm the correctness of
designing using low- cycle fatigue curves.
(EL)
National Technical University of Athens
