Predicción de la fatiga de disipadores de energía elastoplásticos para estructuras sismorresistentes

Abstract

Elastoplastic energy dissipators are used in earthquake-resistant design in order to dissipate a substantial part of the seismic energy acting on a building. They are elements that are not part of the load-bearing structure and, therefore, are easily replaceable in case of damage. Their behaviour is usually stable and their degree of degradation difficult to appreciate visually. To assess their degree of degradation, damage indices are used which estimate their remaining dissipative capacity through the combination of a number of variables such as, for example, the number of cycles sustained and their amplitude, the energy dissipated, accumulated deformation and maximum deformation.

In the first part of this doctoral thesis, the current state-of-the-art in terms of existing damage models is reviewed.

The second part of this thesis brings together a wide experimental foundation based on data obtained in previous research works complemented with new tests carried out within the present thesis. In its third part, the validity of various fatigue models is assessed through the experimental foundation brought together in the second part of this thesis.

In its fourth and final part, the validity of some of the best-known hysteretic models has been analyzed in order to reproduce the experimental response of the dissipators tested.

Notable as the most important contribution of this thesis is the attainment of two models of mixed fatigue and dimensionless variables, which demonstrate excellent validity considering, in the same fatigue curve, dissipators of different types and geometry based on low carbon steel and uniform plastification in uniaxial states of stress

Els dissipadors d’energia elastoplàstics s’utilitzen en el disseny sísmic per dissipar una part substancial de l’energia sísmica introduïda en una construcció. Són uns elements que no formen part de l’estructura portant i, per tant, fàcilment reemplaçables en cas de quedar danyats. El seu comportament sol ser estable i el seu grau de degradació difícilment apreciable de forma visual. Per avaluar el seu grau de degradació es recorre als índex de dany, que estimen la capacitat dissipativa romanent a partir de la combinació de variables diverses com són, per exemple, el nombre de cicles suportats i la seva amplitud, l’energia dissipada, la deformació acumulada i deformació màxima.

A la primera part d’aquesta tesi doctoral es revisa l’estat de l’art relatiu a models de dany existents.

La segona part d’aquesta tesi recull una àmplia base experimental basada en dades obtingudes en treballs previs de recerca, complementats amb nous assajos realitzats a la present tesi.

En una tercera part es valora la bondat de diversos models de fatiga mitjançant la base experimental recollida a la segona part.

En la seva quarta i última part s’ha analitzat la bondat d’alguns dels models histerètics més coneguts per a reproduir la resposta experimental dels dissipadors assajats.

La conclusió més important que s’extreu de la tesi és l’obtenció de dos models de fatiga mixtes i variables adimensionals, els quals demostren una excel·lent bondat considerant, en una mateixa corba de fatiga, dissipadors de diferent tipologia i geometria, basats en acers de baix contingut en carboni i plastificació uniforme en estat uniaxial de tensions