Monotonic and seismic response of steel framed elevators

The scope of the thesis is to analyze the monotonic and seismic response of steel framed elevators under different circumstances. The safety indexes of the members and the periods of the structures are investigated and compared to each other. The General Method, proposed by Eurocode 3, is adopted throughout this study in order to evaluate the safety of the frame members. Modelling of the structures is done by using a finite element software, SAP2000. As the rigidity of the structure increases, a decrease is observed in the safety index and the period. Additional stiffness is provided by the application of several modifications such as restrains and bracings. Following this, the structural optimization of one the models described previously is studied on the basis of column safety index. Particularly, the cross-section thickness providing the optimal solution for different connection types and wind velocities are elaborated. The Direct Strength Method is used in the purpose of addressing the effective capacity of the cross-sections. Moreover, the change of structural weight is investigated with respect to different wind loads for each type of frame. It is detected that neither the thickness change in the cross section nor the variation in wind velocity have a significant impact on the structural weight. Similarly, the change in type of beam-to-column connections has no great effect on the structural weight neither. In the final part, the seismic analysis of a steel framed elevators with new models being introduced. By using Response Spectrum Analysis and Times History Analysis, the maximum displacements and accelerations of the joint are found for different levels. Additionally, the change in safety index over time for the most stressed element is investigated. As the results are compared in between the models, the same safety index is obtained both for elastic and plastic behaviour. Due to low dissipation of the joints and the cold formed members, the behaviour factor (q-factor) should be set to 1 while designing the structure.

Lo scopo della tesi è quello di analizzare la risposta monotonica e sismica degli ascensori con telaio in acciaio in diverse circostanze. Gli indici di sicurezza dei membri e i periodi delle strutture sono studiati e confrontati tra loro. Il Metodo Generale, proposto dall'Eurocodice 3, è adottato in tutto questo studio al fine di valutare la sicurezza dei membri del telaio. La modellazione delle strutture viene eseguita utilizzando un software ad elementi finiti, SAP2000. All'aumentare della rigidità della struttura, si osserva una diminuzione dell'indice di sicurezza e del periodo. La rigidezza supplementare è fornita dall'applicazione di parecchie modifiche quali le restrizioni ed i rinforzi. A seguito di ciò, l'ottimizzazione strutturale di uno dei modelli descritti in precedenza viene studiata sulla base dell'indice di sicurezza della colonna. In particolare, viene elaborato lo spessore della sezione trasversale che fornisce la soluzione ottimale per diversi tipi di connessione e velocità del vento. Il metodo di resistenza diretta viene utilizzato allo scopo di affrontare la capacità effettiva delle sezioni trasversali. Inoltre, viene studiata la variazione del peso strutturale rispetto ai diversi carichi del vento per ogni tipo di telaio. Viene rilevato che né la variazione di spessore nella sezione trasversale né la variazione della velocità del vento hanno un impatto significativo sul peso strutturale. Allo stesso modo, il cambiamento nel tipo di connessioni trave-colonna non ha alcun grande effetto sul peso strutturale né. Nella parte finale, l'analisi sismica di un acciaio ascensori incorniciati con nuovi modelli in fase di introduzione. Utilizzando l'analisi dello spettro di risposta e l'analisi della storia dei tempi, si trovano gli spostamenti massimi e le accelerazioni dell'articolazione per diversi livelli. Inoltre, viene studiata la variazione dell'indice di sicurezza nel tempo per l'elemento più sollecitato. Confrontando i risultati tra i modelli, si ottiene lo stesso indice di sicurezza sia per il comportamento elastico che plastico. A causa della bassa dissipazione dei giunti e dei membri formati a freddo, il fattore di comportamento (q-factor) dovrebbe essere impostato su 1 durante la progettazione della struttura.