Seismic design codes enforce a set of capacity design rules for steel moment-resisting frames (MRFs) to promote a ductile sway plastic mechanism that involves plastic hinges in beams and column bases. Previous research showed that these capacity design rules may not be effective for tall steel MRFs with viscous dampers under strong earthquakes due to high axial forces in columns. To address this issue, steel MRFs with linear viscous dampers of different stories are designed according to Eurocode 8 along with using a slightly modified conservative capacity design rule. According to this rule, the axial force for the capacity design of a column in the force path of viscous dampers is calculated as the envelope of the axial force from the peak drift state, and, the axial force from the peak velocity state times a scale factor. This envelope axial force value along with the bending moment and shear force from the peak drift state are used to carry out the capacity design of the column by using the formulae of Eurocode 8, i.e. in the same way with a column of a steel MRF without dampers. Incremental dynamic analyses for 44 earthquake ground motions show that the modified conservative capacity design rule results in steel MRFs with viscous dampers that have plastic mechanisms similar to those of steel MRFs without dampers. Moreover, the proposed capacity design rule becomes stricter for buildings with more than 10 stories to address that available analysis methods for structures with dampers underestimate the peak damper forces in the lower stories of yielding tall steel MRFs. More work is needed to extend the findings of this work to the case of steel MRFs with nonlinear viscous dampers.

No abstract

Σε αυτή τη διατριβή, αναπτύσσεται μια μεθοδολογία αντισεισμικού σχεδιασμού για πλαισιακούς φορείς από χάλυβα με ιξώδεις αποσβεστήρες μέσα στο πλαίσιο του Ευρωκώδικα 8, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις α) για μηχανισμό πλευρικής μετατόπισης με πλαστικές αρθρώσεις στις δοκούς και στις βάσεις των υποστυλωμάτων στη βάση του φορέα και β) για αντοχή σε κατάρρευση των πλαισιακών φορέων με ιξώδεις αποσβεστήρες τουλάχιστον ίση με αυτή των συμβατικών πλαισιακών φορέων. Προτείνεται ένας συντηρητικός κανόνας για τον ικανοτικό σχεδιασμό των υποστυλωμάτων. Συγκεκριμένα η αξονική δύναμη που χρησιμοποιείται στον ικανοτικό σχεδιασμό των υποστυλωμάτων υπολογίζεται ως η περιβάλλουσα της αξονικής δύναμης από την κατάσταση μέγιστης μετατόπισης και της αξονικής δύναμης από την κατάσταση μέγιστης ταχύτητας επί έναν συντελεστή. Ο κανόνας αυτός γίνεται πιο αυστηρός για κτίρια με περισσότερους από 10 ορόφους ώστε να επιληφθεί του θέματος ότι οι διαθέσιμες μέθοδοι ανάλυσης για κατασκευές με αποσβεστήρες υποεκτιμούν τις μέγιστες δυνάμεις των αποσβεστήρων στους χαμηλότερους ορόφους των ψηλών πλασιακών φορέων. Κατάλληλες τιμές του συντελεστή ευαισθησίας σχετικής μετακίνησης ορόφου (θ) προτείνονται, ώστε να εξασφαλίζεται αντοχή σε κατάρρευση των πλαισιακών φορέων με ιξώδεις αποσβεστήρες τουλάχιστον ίση με αυτή των συμβατικών πλαισιακών φορέων.