Design of buildings with innovative anti-seismic systems FUSEIS - Τσαρπαλής, Παναγιώτης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2017)
Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι ο σχεδιασμός μεταλλικών κτιρίων με καινοτόμα αντισεισμικά συστήματα δοκών σύζευξης και πείρων σύζευξης FUSEIS (FUSEIS beam/pin link systems). Τα καινοτόμα αυτά συστήματα αποτελούνται από δύο υποστυλώματα τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με πολλαπλούς συνδέσμους. Η απορρόφηση της σεισμικής ενέργειας γίνεται μέσω πλαστικοποίησης μικρών, εύκολα αντικαταστάσιμων στοιχείων, ενώ τα υπόλοιπα δομικά μέλη παραμένουν ελαστικά. Ένας σύνδεσμος του συστήματος δοκών σύζευξης FUSEIS, αποτελείται από ένα μεταλλικό δοκάρι με απομειωμένες διατομές στα άκρα του, ενώ ένας σύνδεσμος του συστήματος πείρων σύζευξης FUSEIS αποτελείται από δύο δοκούς υποδοχείς στα άκρα και έναν πείρο στο κέντρο. Το πλάστιμο στοιχείο των δυο συστημάτων FUSEIS, είναι οι απομειωμένες διατομές των δοκών και ο πείρος αντίστοιχα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στα αντισεισμικά συστήματα και στην συνέχεια μια σύντομη περιγραφή των συστημάτων FUSEIS που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία για τον σχεδιασμό ενός κτιρίου με συστήματα σύζευξης FUSEIS, καθώς και η επιβεβαίωση του μηχανισμού κατάρρευσης, όπως περιγράφονται στους Οδηγούς Σχεδιασμού [3], [5]. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται δύο περιπτώσεις κτιρίων όπου στο πρώτο εφαρμόζεται το σύστημα δοκών σύζευξης FUSEIS, ενώ στο δεύτερο το σύστημα των πείρων. Γίνεται λεπτομερής σχεδιασμός των κτιρίων υπό κατακόρυφα και σεισμικά φορτία, επιβεβαίωση του μηχανισμού κατάρρευσης και της κατανομής των πλαστικών αρθρώσεων μέσω μη γραμμικής στατικής ανάλυσης (Pushover) και τελικά παρουσιάζονται κάποια συμπεράσματα και συγκρίσεις μεταξύ των δύο συστημάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο, το σύστημα πείρων σύζευξης FUSEIS εφαρμόζεται, με δύο διαφορετικές διαμορφώσεις, σε ένα τετραώροφο μεταλλικό κτίριο. Στην πρώτη περίπτωση χρησιμοποιείται το κλασικό σύστημα πείρων σύζευξης FUSEIS, ενώ στην δεύτερη μια διαφορετική διαμόρφωση εξετάζεται, όπου οι δοκοί υποδοχείς αφαιρούνται. Από την μελέτη και σύγκριση των δύο περιπτώσεων, τελικά, παρουσιάζονται κάποια συμπεράσματα σχετικά με το αν οι δοκοί υποδοχείς αποτελούν ένα απαραίτητο στοιχείο του συστήματος. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποια αποτελέσματα από μη γραμμική ανάλυση χρονοϊστορίας στο κτίριο που περιγράφεται στο Κεφάλαιο 4. Συνολικά δέκα επιταχυνσιογραφήματα χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη της απόκρισης του κτιρίου σε δυναμικά φορτία. Γίνεται περιγραφή του μοντέλου που χρησιμοποιήθηκε στο οποίο πλέον εισάγεται κινηματικό μοντέλο υστέρησης μέσω μη γραμμικών ελατηρίων. Γίνεται έλεγχος σε παραμένουσες παραμορφώσεις και κρίνεται η δυνατότητα του συστήματος να επαναφέρει την κατασκευή στην αρχική της θέση, με πρακτικά μηδενικές παραμένουσες μετακινήσεις, ύστερα από έναν ισχυρό σεισμό. Τέλος, γίνεται χρήση του κριτηρίου Palmgren – Miner για τον έλεγχο των πείρων σε ολιγοκυκλική κόπωση.