Dissertação

{pt_PT=Assessment of hysteretic dissipative devices to improve the seismic behaviour of steel-concrete composite structures} {} EVALUATED

{pt=Estruturas mistas de aço e betão sujeitas a fortes terramotos devem ser capazes de dissipar grandes quantidades de energia. Os sistemas convencionais de dissipação de energia dependem da deformação inelástica dos principais elementos estruturais. Isto leva a uma longa interrupção da funcionalidade do edifício, assumindo que o trabalho de reparação é viável e não muito caro. O projecto DISSIPABLE está actualmente a desenvolver um dispositivo dissipativo inovador, de baixo custo e facilmente substituível, para absorver a energia sísmica, deixando a estrutura principal intacta. Esta tese visa desenvolver um modelo numérico capaz de simular com precisão o comportamento de tais dispositivos. Com base em ensaios experimentais, é criada e calibrada uma metodologia numérica tendo em conta as propriedades necessárias. Utilizando o software Abaqus/Implicit, foram realizadas simulações de dispositivos a fim de as comparar com os respectivos resultados experimentais. Como validação do modelo numérico, são utilizados dispositivos INERD. Para melhorar a resposta plástica dos materiais constituintes, foi também desenvolvida uma metodologia para calcular parâmetros aproximados de um material com endurecimento misto. Foi implementado um critério de dano no modelo, que simula com precisão a degradação do material através da abertura de uma fissura. Para contornar a complexidade desse critério, foi estudado um critério simplificado que é capaz de prever o ciclo de rotura através da acumulação de extensões plásticas, com um erro inferior a 2 ciclos. Finalmente, a análise paramétrica do modelo sugere um comportamento melhorado usando o aço de alta resistência nas placas, e uma maior distancia entre as placas internas. , en=Composite steel-concrete structures subjected to strong earthquakes should be able to dissipate large amounts of energy. Conventional energy dissipation systems rely on the inelastic deformation of the main structural elements. This leads to long interruption of the functionality of the building, assuming that the repair work is feasible and not too expensive. The project DISSIPABLE is currently developing an innovative, low-cost and easily-replaceable dissipative device, to absorb the seismic energy, leaving the main structure undamaged. In this work, a numerical model is developed to accurately simulate the behaviour of such devices. Based on experimental tests, a numerical methodology is developed and calibrated, by optimizing the simulation approach, the material model, the contact model, the geometry definition and the damage criteria. Using the Abaqus/Implicit software, finite element simulations were performed to evaluate the hysteretic response of several devices and compare them with the corresponding experimental results. For validation, INERD devices are used. To enhance the plastic response of the constituent materials, a methodology was developed to calculate approximate parameters of a cyclic combined hardening type of material. A damage criteria was implemented in the model, successfully simulating material degradation through the opening of a crack. To circumvent the complexity of this strategy, a simplified criteria was studied that can predict the failure cycle through the accumulation of plastic strains, with an error lower than 2 cycles. Finally, parametric analysis of the model suggests an improved behaviour using high strength steel on the plates, and a higher distance between the internal plates. }
{pt=Analise de elementos finitos, Sistemas histerético, Critério de dano, Modelação de material, Sistemas de substituição, Perno fusível, en=Finite elements analysis, Hysteretic damper, Damage criteria, Material modelling, Replaceable devices, Pin fuse}

Janeiro 21, 2021, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Miguel Silveira Filipe Mascarenhas Proença

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado

ORIENTADOR

Luís Manuel Calado de Oliveira Martins

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Catedrático