Δυναμική ανάλυση σύνθετων φορέων απο χάλυβα και σκυρόδεμα

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία διερευνήθηκαν οι ελεύθερες ταλαντώσεις σύνθετων φορέων από χάλυβα και σκυρόδεμα. Αρχικά έγινε δυναμική ανάλυση για φορέα μόνο από χάλυβα και μόνο από σκυρόδεμα. Στη συνέχεια έγινε η σύνθεση των δύο υλικών σε ένα φορέα και ακολούθησε η δυναμική του ανάλυση. Τέλος στη δυναμική ανάλυση προστέθηκε και η απόσβεση. Όπως παρατηρούμε στα διαγράμματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα της ανάλυσης, τόσο για κάθε υλικό μεμονωμένο όσο και για τα δύο υλικά μαζί, οι κατακόρυφες μετατοπίσεις είναι σχεδόν μηδενικές. Τούτο είναι αναμενόμενο λόγω ότι οι αρχικές συνθήκες της ταλάντωσης έχουν μη μηδενικές τιμές στις οριζόντιες μετατοπίσεις και μηδενικές στις κατακόρυφες. Το ίδιο παρατηρείται τόσο στις ταλαντώσεις χωρίς απόσβεση όσο και σ’ αυτές με απόσβεση. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων για τα πλαίσια που αποτελούνται μόνο από χάλυβα και μόνο από σκυρόδεμα προκύπτει το συμπέρασμα ότι η ιδιοπερίοδος της ταλάντωσης είναι μικρότερη στην περίπτωση που έχουμε μόνο σκυρόδεμα σε σύγκριση με αυτή του χάλυβα. Όμως όταν συνδυάζονται και τα δύο υλικά μαζί – στη σύνθετη κατασκευή - παρατηρούμε ότι η ιδιοπερίοδος της ταλάντωσης κυμαίνεται ανάμεσα σ’ αυτές του χάλυβα και του σκυροδέματος. Στο ίδιο συμπέρασμα καταλήγουμε και στην περίπτωση που εξετάζουμε ελεύθερες ταλαντώσεις με απόσβεση. Από τα συγκριτικά διαγράμματα των ταλαντώσεων σύνθετων πλαισίων από σκυρόδεμα και χάλυβα με και χωρίς απόσβεση παρατηρούμε τα εξής. Στην περίπτωση που δεν έχουμε απόσβεση το εύρος της ταλάντωσης είναι σταθερό και δε μηδενίζεται με την πάροδο του χρόνου. Αντίθετα, στην περίπτωση που έχουμε απόσβεση το εύρος της ταλάντωσης με την πάροδο του χρόνου μειώνεται και τείνει στο μηδέν. Αυτό συμβαίνει διότι η απόσβεση η οποία εμφανίζεται σ’ όλα τα μηχανικά σύστημα (κατασκευές) που εκτελούν ταλαντώσεις, έχει ως αποτέλεσμά την απώλεια ενέργειας από το σύστημα. Η απώλεια ενέργειας ενός ταλαντούμενου συστήματος προκαλεί τη μείωση του εύρους της ελεύθερης ταλαντώσεως.