| Περίληψη: | Μέχρι σήμερα, οι περισσότερες από τις διαθέσιμες μεθόδους για τον υπολογισμό της δυναμικής απόκρισης των κατασκευών, συμπεριλαμβανομένης της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής, βασίζονται στην παραδοχή ότι η σεισμική διέγερση μπορεί να προσομοιωθεί με επίπεδα θλιπτικά (P-waves) ή διατμητικά (S-waves) κύματα τα οποία φθάνουν κάθετα στη θεμελίωση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η διέγερση να θεωρείται ίδια σε όλα τα σημεία της θεμελίωσης και ότι αποτελείται αποκλειστικά από μία οριζόντια ή κατακόρυφη μεταφορική κίνηση. Με βάση αυτή τη θεωρία, το σύστημα θα αναπτύξει στρεπτική απόκριση μόνο όταν η θεμελίωση ή η ανωδομή δεν είναι συμμετρικές. Ωστόσο, πειραματικά αποτελέσματα (Housner 1957, Yamahara 1970, Duke et al. 1971, Crouse 1973) καθώς και θεωρητικές αναλύσεις (Trifunac 1971, Trifunac 1972, Iguchi 1973, Wong & Trifunac 1974, Lee & Wesley 1975, Kobori & Shinozaki 1975, Luco 1976, Wong & Luco 1978, Luco & Wong 1982) υποδεικνύουν ότι τα σεισμικά κύματα όταν προσπίπτουν στην κατασκευή υπό γωνία και όχι απαραιτήτως κάθετα μπορεί να έχουν σημαντική επίδραση στην απόκρισή της. Συγκεκριμένα, η παράλληλη προς την επιφάνεια του εδάφους συνιστώσα ενός υπό γωνία προσπίπτοντος διατμητικού κύματος (SH κύμα) προκαλεί αξιοσημείωτη στρεπτική απόκριση επιπλέον της μεταφορικής ακόμα και στην περίπτωση συμμετρικών κατασκευών και θεμελιώσεων.
Η στρεπτική συνιστώσα μίας σεισμικής διέγερσης με τη μορφή ενός υπό γωνία προσπίπτοντος κύματος μπορεί λοιπόν να αυξήσει την απόκριση των συμμετρικών κατασκευών αφού έρχεται να προστεθεί στην ήδη γνωστή μεταφορική απόκριση. Η αύξηση αυτή εξαρτάται κατά πολύ από τα δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος αλλά και από τα χαρακτηριστικά της διέγερσης. Για να ληφθεί αυτό υπόψη από τους σύγχρονους Αντισεισμικούς Κανονισμούς χρησιμοποιείται μια παράμετρος που αναφέρεται ως τυχηματική εκκεντρότητα ως μέρος της εκκεντρότητας σχεδιασμού.
Ο σκοπός της παρούσας διατριβής είναι να εκτιμηθεί η τυχηματική εκκεντρότητα μίας συμμετρικής ελαστικής 10-ώροφης κατασκευής οπλισμένου σκυροδέματος η οποία στηρίζεται σε άκαμπτο κυκλικό θεμέλιο πάνω σε ελαστικό ημιχώρο μέσω του αναλυτικού υπολογισμού της δυναμικής απόκρισής της. Αναλυτική περιγραφή του μοντέλου εδάφους-κατασκευής παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 3. Το σύστημα θεμελίωσης-ανωδομής υπόκειται σε μεταφορική και στρεπτική παλμική εδαφική διέγερση εγγύς πεδίου (impulsive near-fault ground motion) ως αποτέλεσμα της υπό γωνία πρόσπτωσης SH κυμάτων. Η διέγερση αυτή παρουσιάζεται με λεπτομέρεια στο Κεφάλαιο 2.
O υπολογισμός της απόκρισης του υπό μελέτη συστήματος διεξάγεται σε δύο στάδια. Σε πρώτη φάση υπολογίζεται η απόκριση της κατασκευής στο πεδίο των συχνοτήτων (frequency domain analysis) για κίνηση ελευθέρου πεδίου μοναδιαίου πλάτους. Το δεύτερο στάδιο οδηγεί στην απόκριση της κατασκευής στο πεδίο του χρόνου (time domain analysis) πολλαπλασιάζοντας τις συναρτήσεις μεταφοράς του συστήματος με το μετασχηματισμό Fourier των παλμών εγγύς πεδίου και έπειτα αναστρέφοντας το αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού αυτού ώστε να μεταφέρουμε τα αποτελέσματα στο πεδίο του χρόνου. Υπολογίζουμε έτσι τη μεταφορική, στρεπτική και συνολική απόκριση της κατασκευής.
Τέλος, υπολογίζουμε τα φάσματα απόκρισης της τυχηματικής εκκεντρότητας ώστε να εξάγουμε συμπεράσματα σχετικά με την επίδραση των χαρακτηριστικών του εδάφους και των παλμών εγγύς πεδίου στην τυχηματική εκκεντρότητα της κατασκευής. Όλοι οι υπολογισμοί έγιναν στο πρόγραμμα MATLAB. Προκύπτει ότι σε πολλές περιπτώσεις η τιμή της τυχηματικής εκκεντρότητας μπορεί να υπερβεί τα όρια των Αντισεισμικών Κανονισμών.
|
|---|
