Παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος

Abstract

The present study aims to evaluate and quantify seismic residual displacements. In order tocompute residual displacements, non-linear dynamic analyses were conducted for singledegree of freedom systems with cyclic force-deformation relations typical of reinforcedconcrete structures. To this end, the versatile modeling approach of Erberik (2011) wasadopted, which was tuned to three different categories of RC structures, ranging from newearthquake resistant ones to existing substandard construction, with an intermediate situation.The ideal hysteretic behavior was also examined. For each single degree of freedom system,residual displacement, Ures, was expressed as ratio to the peak inelastic, Umax or the 5%-damped elastic displacement of the response, Sd. Ratios Ures/Sd and Ures/Umax were thoroughlystudied and normalized residual displacements response spectrums were created. Moreover, itwas noted that the existence of a distinct velocity pulse in the ground motion affects themagnitude of these ratios, and the reasons of this influence were further investigated.Furthermore, experimental residual displacements from five three-story reinforced concreteframes, which were subjected to pseudo-dynamic tests in METU (Middle East TechnicalUniversity), were compared to analytical residual displacements from non-linear time-historyanalyses. The study focused on whether modern analysis tools can accurately predict residualdisplacements and which factors create the observed discrepancies between analytical andexperimental values. Lastly, ratios Ures/Sd and Ures/Umax from experiments and time-historyanalyses were compared to the normalized residual response spectrums of single degree offreedom systems.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τις παραμένουσες μετακινήσεις κατασκευώνυπό σεισμικές δράσεις, με στόχο την πληρέστερη κατανόηση και ποσοτικοποίησή τους. Γιατον υπολογισμό των παραμενουσών μετακινήσεων πραγματοποιήθηκαν μη-γραμμικέςδυναμικές αναλύσεις μονοβάθμιων συστημάτων, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στη μορφή τουνόμου υστέρησης, ώστε να έχει τα χαρακτηριστικά που προσιδιάζουν σε κατασκευέςοπλισμένου σκυροδέματος. Συγκεκριμένα, υιοθετήθηκε η κατηγοριοποίηση των κατασκευώνΟΣ κατά Erberik (2011) σε τρεις βασικές Κατηγορίες, ανάλογα με την υστερητική τουςσυμπεριφορά: (α) νέα κτίρια, σχεδιασμένα με σύγχρονους αντισεισμικούς κανονισμούς, (β)κτίρια που δεν καλύπτουν πλήρως τους σύγχρονους αντισεισμικούς κανονισμούς και (γ)παλαιά κτίρια που δεν διαθέτουν σεισμική αντοχή. Για λόγους σύγκρισης εξετάστηκε και ηιδανική υστερητική συμπεριφορά. Η παραμένουσα μετακίνηση κάθε συστήματος, Ures,κανονικοποιήθηκε ως προς τη μέγιστη μετακίνηση που θα είχε λάβει το σύστημα αν ηαπόκρισή του ήταν ελαστική, με 5% απόσβεση, Sd, αλλά και ως προς τη μέγιστη ανελαστικήμετακίνηση του συστήματος, Umax. Οι λόγοι Ures/Sd και Ures/Umax μελετήθηκαν εκτενώς καιαναπτύχθηκαν πιθανοτικά προσομοιώματα για τα φάσματα ανηγμένων παραμενουσώνμετακινήσεων που προέκυψαν. Επιπλέον, διαπιστώθηκε η επίδραση της ύπαρξης παλμού στηνεδαφική κίνηση στους λόγους Ures/Sd και Ures/Umax, και διερευνήθηκαν οι λόγοι της επιρροήςτου. Περαιτέρω, οι πειραματικές παραμένουσες μετακινήσεις πέντε τριώροφων επίπεδωνπλαισίων ΟΣ που υποβλήθησαν σε ψευδοδυναμικές δοκιμές με εξωτερικά επιβαλλόμενακατακόρυφα φορτία στο METU (Middle East Technical University) συσχετίστηκαν με τιςαναλυτικές από μη-γραμμικές δυναμικές αναλύσεις χρονοϊστορίας. Εξετάστηκε αν ταδιαθέσιμα υπολογιστικά εργαλεία ανάλυσης δύνανται να υπολογίσουν ικανοποιητικά τιςπαραμένουσες μετακινήσεις, αλλά και ποιοι παράγοντες ευθύνονται για τις ασυμφωνίεςμεταξύ πειραματικών και αναλυτικών τιμών. Τέλος, οι λόγοι Ures/Sd και Ures/Umax πουπροέκυψαν από την ανάλυση των δοκιμίων και από την επεξεργασία των πειραματικών______________________________________________________________________ΕΚΤ | www.didaktorika.gr | 4αποτελεσμάτων συγκρίθηκαν με τα φάσματα ανηγμένων παραμενουσών μετακινήσεωνμονοβάθμιων συστημάτων.