Investigative Study on Method for Approximating Nonlinear Material Behavior in Reinforced Concrete Structures Subjected to Seismic Ground Motions

Ikke-lineære tidsplansanalyser blir generelt ansett som den mest nøyaktige metoden for å anal- ysere responsen til konstruksjoner utsatt for seismiske laster. Dessverre er denne typen analyser svært krevende beregningsmessig, samt at det er nødvendig med passende spesialiserte verk- tøy. Målet med denne masteroppgaven er derfor å undersøke nøyaktigheten og brukbarheten av Sekantmetoden. Dette er en elastisk analyse, hvor de ikke-linære effektene i konstruksjonens materale blir tatt hensyn til gjennom bruken av sekantstivheter. Oppgavens fokus er rettet mot det søndre brutårnet på Chacao Bridge, en hengebru med beliggenhet i Chile. Til denne opp- gaven ble det laget to modeller. Den første er en ikke-lineær fiber modell hvor ikke-lineæriteter i materialene er tatt hensyn til gjennom fordelt plastisitet. I tillegg ble det satt opp en elastisk modell, hvor bøyestivhetene til elementene ble oppdatert iterativt. Videre ble det uført ulike pushoveranalyser med hensikt av å danne et bredere sammenligningsgrunnlag. Resultatene fra syv ulike tidsplansanalyser viste at Sekantmetoden er egnet til å beregne maksimum av bøyemomentene i konstruksjonen, innenfor en akseptabel feilmargin. Den en- delige reduserte modellen representerer det verste tilfelle for samtlige elementer, og gir derfor en altfor myk konstruksjon sammenlignet med hva som i realiteten er tilfelle på et gitt tidspunkt under et jordskjelv. I tillegg evner ikke metoden å gjenskape lukking av riss i betongen grunnet osillerende svigninger. På grunnlag av dette egner metoden seg kun til å beregne maksmo- menter, og ikke hele responshistorier. Pushoveranalysene verifiserte Sekantmetodens egnethet til å beregne lastfordelingen i kon- struksjonen fram til et lastnivå hvor knusing av betongen eller flyt i armeringen initieres. Meto- den er likevel nøyaktig nok til å identifisere mulige flyteledd, og til en viss grad vurdere kon- struksjonens duktilitet. De konkluderende bemerkningene fra denne masteroppgaven viser at Sekantmetoden egner seg til analyser og prosjektering av konstruksjoner, da den evner seg å fange opp de største mo- mentene som opptrer i konstruksjonen. I tillegg egner metoden seg til å beregne lastfordelingen i konstruksjonen før maks kapasitet nås i statiske analyser. På grunnlag av dette konkluderes det med at metoden gir et fullverdig alternativ til analyser ikke-lineær materialoppførsel. Dette er i samsvar med krav fra både Eurokode 8 og AASHTO Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design