| Περίληψη: | Ο κίνδυνος για την ακεραιότητα δομημάτων που γειτνιάζουν σε ενεργά σεισμικά ρήγ-
ματα έχει γίνει αντιληπτός από την αρχαιότητα. Η συνήθης πρακτική που ακολουθείτο
ήταν αυτή της ισχυροποίησης τους με σκοπό την αύξηση της ασφάλειάς τους έναντι σει-
σμού. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1960 όμως, έγινε σαφές ότι η αύξηση της δυσκαμ-
ψίας και της αντοχής ενός δομήματος δεν λύνει το σεισμικό του πρόβλημα με τεχνικο-
οικονομικά αποδεκτό τρόπο, καθώς ο κίνδυνος αστοχίας του εδάφους θεμελίωσης ή και
ανατροπής του δεν μπορεί να εξαλειφθεί. Έτσι, προτάθηκε ο ενδοτικός τρόπος σχεδια-
σμού των κατασκευών, δια του οποίου, με τη δημιουργία αξιόπιστου ελαστοπλαστικού
συστήματος στον φέροντα οργανισμό, εξασφαλίζεται με την επιθυμητή πιθανότητα, η μη
κατάρρευση. Δεν είναι όμως δυνατόν να αποφευχθεί παράλληλα και το μεγάλο κόστος
επισκευών που συνεπάγεται η είσοδος των υλικών του δομήματος στην πλαστική περιοχή
παραμορφώσεων τους.
Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, ξεκίνησε η ανάπτυξη της σεισμικής μόνωσης,
μιας νέας μεθόδου αντιμετώπισης του σεισμικού κινδύνου των κατασκευών, βασιζόμενης
στην ιδέα της απομονώσεώς τους από την κίνηση του εδάφους θεμελιώσεως. Η υλοποίηση
της επιτυγχάνεται δια της παρεμβολής, μεταξύ θεμελιώσεως και δομήματος, συσκευών
(anti-seismic devices) μειωμένης δυσκαμψίας, με ελαστική ή ελεγχόμενη και εγγυημένη
ελαστοπλαστική συμπεριφορά. Έχουν μέχρι σήμερα αναπτυχθεί αρκετά διαφορετικά και
το καθένα με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, συστήματα σεισμικής μόνωσης. Κύριος όμως
στόχος όλων των συστημάτων είναι η αύξηση της πρώτης ιδιοπεριόδου της κατασκευής
ώστε να βρεθεί στην περιοχή του φάσματος όπου οι απόλυτες επιταχύνσεις έχουν απο-
μειωθεί σημαντικά.
Σκοπός της εργασίας αυτής είναι αρχικά, η δημιουργία αξιόπιστου προγράμματος H/Y
για την αντιμετώπιση σεισμικά μονωμένων κατασκευών οποιουδήποτε μεγέθους και πο-
λυπλοκότητας και στη συνέχεια η διερεύνηση των παραμέτρων που επηρεάζουν την από-
κριση κατασκευών με επίπεδα εφέδρανα ολίσθησης.
Η εργασία αυτή αναπτύσσεται στα κεφάλαια 1 έως 6 και στο παράρτημα Αʹ.
Στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια αναφορά στην καταστροφική επίδραση των σεισμών στις
κατασκευές, δια της παραθέσεως των αποτελεσμάτων πραγματικών σεισμικών γε-
γονότων του παρελθόντος. Παρουσιάζεται επίσης ο τρόπος αντιμετώπισης τους από
τους κανονισμούς κατά τη διάρκεια του προηγούμενου αιώνα.
Στο κεφάλαιο 2 γίνεται παρουσίαση της μεθόδου προστασίας των κατασκευών δια της
σεισμικής μόνωσής τους και εξηγείται ο μηχανισμός απομείωσης της σεισμικής
απόκρισης τους. Παρουσιάζονται ακόμη τα κύρια συστήματα σεισμικής μόνωσης
που βασίζονται στη χρήση ελαστομεταλλικών εφεδράνων και εφεδράνων ολίσθη-
σης.
Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η μεθοδολογία εξιδανίκευσης για τη δυναμική ανάλυση
σεισμικά μονωμένων κατασκευών τόσο όσον αφορά τη δυσκαμψία και την κατα-
νομή της ύλης της ανωδομής, όσο και τη μη γραμμική συμπεριφορά των στοιχείων
σεισμικής μόνωσης (anti-seismic devices). Ειδικότερα εξετάζονται οι παράμετροι
που διέπουν τη συμπεριφορά επιπέδων εφεδράνων ολίσθησης, μέσω της χρήσης
του μοντέλου υστέρησης Bouc Wen.
Στο κεφάλαιο 4 διατυπώνεται το σύστημα των διαφορικών εξισώσεων που διέπει την
κίνηση των ποσοτήτων ύλης της κατασκευής υπό σεισμική φόρτιση. Το σύστημα
αυτό συμπληρώνεται με τις απαιτούμενες διαφορικές εξισώσεις ανά εφέδρανο ολί-
σθησης για τον υπολογισμό των δυνάμεων τριβής με τη χρήση του μοντέλου Bouc
Wen. Για τις ανάγκες της επίλυσης γίνεται κατάλληλη επιλογή του βήματος ολοκλή-
ρωσης, το οποίο βαίνει μειούμενο κατά τη μετάβασης από ολίσθηση σε σύνδεση
και αυξανόμενο στην αντίθετη περίπτωση.
Στο κεφάλαιο 5 γίνεται χρήση του προγράμματος Η/Υ για την επίλυση πραγματικού 26–
ορόφου σεισμικά μονωμένου κτιρίου. Παρουσιάζονται τα γεωμετρικά και κινημα-
τικά χαρακτηριστικά της κατασκευής και γίνεται υπολογισμός της απόκρισης της,
για διάφορες θεωρήσεις σύνδεσης ανωδομής–θεμελίωσης. Στη συνέχεια γίνεται συ-
γκριτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων, αναφορικά με την επιρροή του συντε-
λεστή τριβής των εφεδράνων ολίσθησης στην απόκριση και υπολογισμός της απο-
τελεσματικότητας της σεισμικής μόνωσης ανάλογα με την ένταση των εδαφικών
επιταχύνσεων.
Στο κεφάλαιο 6 γίνεται συνοπτική παρουσίαση των βασικών δομών (classes) του προ-
γράμματος, με τη χρήση της αντικειμενοστραφούς γλώσσας προγραμματισμού C++
και διαγραμματική παρουσίαση των βασικών συναρτήσεων για την ολοκλήρωση
του συστήματος των μη γραμμικών διαφορικών εξισώσεων που διέπουν την κίνηση
της κατασκευής.
Στο παράρτημα Αʹ παρατίθενται ο κώδικας σε C++ των βασικών συναρτήσεων που
αναφέρθηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο.
Με τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής, επιβεβαιώνεται η αποτελεσματικότητα της
εξιδανίκευσης του τρόπου εισαγωγής των δυνάμεων τριβής από εφέδρανα ολίσθησης σε
πολυβάθμια ταλαντούμενα συστήματα με τη χρήση του μοντέλου Bouc Wen. Αποδεικνύ-
εται επίσης ότι η μείωση της απόκρισης σεισμικά μονωμένων κατασκευών με επίπεδα
εφέδρανα τριβής είναι σημαντική ακόμα και στην περίπτωση υψηλών κτιρίων, με ιδιαί-
τερα μεγάλη πρώτη ιδιοπερίοδο της τάξης των 2 sec. Τέλος αναδεικνύεται ο κρίσιμος
ρόλος του συντελεστή τριβής στη μείωση της σεισμικής απόκρισης.
Αντικείμενο περαιτέρω έρευνας είναι ο ακριβής καθορισμός του βέλτιστου συντελε-
στή τριβής δια του οποίου πετυχαίνεται η μέγιστη μείωση των απολύτων επιταχύνσεων
των ταλαντούμενων μαζών των εξεταζόμενων δομημάτων. Ο καθορισμός αυτός θα πρέ-
πει να συνυπολογίζει τα γεωμετρικά και αδρανειακά χαρακτηριστικά του δομήματος, τα
χαρακτηριστικά του εδάφους θεμελιώσεως και τα αντιπροσωπευτικά επιταχυνσιογραφή-
ματα της περιοχής του έργου.
|
|---|
