Νέα μέθοδος αντισεισμικού σχεδιασμού μεταλλικών κατασκευών με άμεσο έλεγχο της βλάβης

Abstract

A new method of seismic design of steel moment resisting framed structures is developed. This method is able to control damage at all levels of performance in a direct manner. More specifically, the method a) can determine damage in any member or the whole of a designed structure under any given seismic load, b) can dimension a structure for a given seismic load and desired level of damage and c) can determine the maximum seismic load a designed structure can sustain in order to exhibit a desired level of damage. In order to accomplish these things, a new seismic damage index and a detailed damage scale are developed. The new damage index takes into account the interaction between axial force and bending moment at a section, strength and stiffness degradation as well as low cycle fatigue. The damage scale is constructed on the basis of extensive parametric studies involving a large number of frames and seismic motions.

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται ένας νέος δείκτης βλάβης που λαμβάνει υπόψιν του την αλληλεπίδραση μεταξύ της καμπτικής ροπής M και της αξονικής δύναμης N που δρουν μία διατομή, καθώς επίσης την επίδραση της ολιγοκυκλικής κόπωσης με βάση την θεώρηση που γίνεται από τους Sucuoğlu and Erberik (2004). Οι μη γραμμικότητες υλικού λαμβάνονται υπόψην με ένα διγραμμικό μοντέλο ροπής-στροφής που περιλαμβάνει την κυκλική απομείωση της αντοχής και της δυσκαμψίας στο πλαίσιο στης θεωρίας συγκεντρωμένης πλαστικότητας (plastic hinge model). Οι γεωμετρικές μη γραμμικότητες προσομοιώνονται συμπεριλαμβάνοντας την επίρροη των μεγάλων μετατοπίσων. Αναπτύσσεται μία νέα μέθοδος σχεδιασμού μεταλλικών κατασκευών που βασίζεται στη χρήση του προτεινόμενου δείκτη βλάβης Δίνεται μία κλίμακα βλάβης σχεδιασμό με βάση την επιτελεστικότητα και τρείς επιλογές σχεδιασμού: α) προσδιορισμός της βλάβης σε τοπικό ή καθολικό επίπεδο για δοσμένη κατασκευή και φόρτιση, β) διαστασιολόγηση της κατασκευής για δοσμένη φόρτιση και επιθυμητή βλάβη σε τοπικό ή καθολικό επίπεδο και γ) προσδιορισμός της σεισμικής φόρτισης (π.χ. της μέγιστης επιτάχυνσης εδάφους, ή αριθμού ανελαστικών κύκλων φόρτισης-αποφόρτισης ενός μέλους) για δοσμένη κατασκευή και επιθυμητή βλάβη σε τοπικό ή καθολικό επίπεδο. Τέλος, παρουσιάζεται ένας νέος συντελεστής συμπεριφοράς q για κανονικά καμπτικά μεταλλικά πλαίσια (plane moment resisting regular steel frames), που προέκυψε από την στατιστική επεξαργασία χιλιάδων ανελαστικών αναλύσεων. Ο προτεινόμενος συντελεστής συμπεριφοράς είναι συνάρτηση της μέγιστης βλάβης που παρατηρείται στις δοκούς και τα υποστυλώματα μίας κατάσκευής και των χαρακτηριστικών της.