Aντισεισμικό σύστημα τοποθετημένο σε φρεάτιο του φέροντα

Για τον σημερινό σχεδιαζόμενο υπολογισμό της σεισμικής απόκρισης μιας κατασκευής απαιτείται η επίλυση των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας.
Στην φόρτιση ενός σεισμού, πρέπει να υπολογίσουμε τα εντατικά, και παραμορφωσιακά μεγέθη, καθώς και την μετατόπιση του άξονα καμπυλότητας σε κάθε φάση του σεισμού, σε συνδυασμό με την αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής.

Με τις λίγες γνώσεις που έχω, καταλαβαίνω ότι προσπαθείτε να σχεδιάσετε τις κατασκευές στα όρια των εντατικών μεγεθών παραμόρφωσης της πλαστιμότητας των υλικών στις φορτίσεις του σεισμού.

Εδώ είναι που πρέπει να καταλάβετε κάτι πολύ απλό.
α) Ενώ εσείς βάζετε τον χάλυβα να συνεργασθεί με το σκυρόδεμα μέσο της συνάφειας των δύο υλικών ώστε κατάλληλα τοποθετημένα να παραλάβουν το καθένα τον εφελκυσμό και την θλίψη, εγώ κάνω κάτι άλλο .....
Κάνω προένταση
Με την προένταση καταργούμε στην ουσία την συνάφεια των δύο υλικών, και βάζουμε το κάθε ένα από αυτά τα δύο υλικά ξεχωριστά να παραλάβουν αυτό που μπορούν καλύτερα να παραλάβουν...δηλαδή ο χάλυβας τον εφελκυσμό, και το σκυρόδεμα την θλίψη.
β) Με το υδραυλικό σύστημα που τοποθετώ στο δώμα βασικά κάνω το εξής ....

1) Καταργώ τα εντατικά μεγέθη τις παραμορφώσεις και τις μετατοπίσεις των φορτίσεων του σεισμού στον φέροντα οργανισμό, γιατί ελέγχω την ταλάντωση με το υδραυλικό σύστημα και μεταβιβάζω μέσο αυτού όλα αυτά τα μεγέθη σε δύο βασικούς κάθετους άξονες.

Ο πρώτος άξονας είναι ο άξονας του τένοντα ο οποίος αναλαμβάνει όλα τα μεγέθη του εφελκυσμού, εξαντλώντας 100% την αντοχή του διότι δεν εξαρτάτε από την συνάφειά του με το σκυρόδεμα.
Ο δεύτερος κάθετος άξονας είναι το τοιχίο, κολόνα, το οποίο αναλαμβάνει αποκλειστικά μόνο τα κάθετα θλιπτικά φορτία του σεισμού, και του ιδικού βάρους τις κατασκευής.

Δεν υφίστανται για να επιλύσουμε μετατοπίσεις και παραμορφώσεις, γιατί αυτά ελέγχονται από το υδραυλικό σύστημα το οποίον αναλαμβάνει πλήρως τον έλεγχο της ακτίνας καμπυλότητας τόσο των κάθετων στοιχείων, όσο και του κτηρίου.....τα μόνα που πρέπει να επιλύσουμε είναι τα εντατικά μεγέθη εφελκυσμού του τένοντα, και τα εντατικά μεγέθη της θλίψης του κάθετου στοιχείου, καθώς και την κάμψη αυτού.
Πρώτα υπολογίζουμε την αδράνεια όλων των πλακών, και κατόπιν υπολογίζουμε πόσα προτεταμένα ή πακτωμένα με το έδαφος τοιχία και κολόνες χρειάζονται, ώστε να παραλάβουν την αδράνεια του κτιρίου.


Αν μάλιστα αντί πάκτωση εφαρμόσουμε προένταση στα κάθετα στοιχεία στα πλαίσια της επαλληλίας, τότε καταργούμε τον μηχανισμό ορόφου, διότι πολλαπλασιάζουμε τις κρίσιμες διατομές.
Περισσότερες κρίσιμες διατομές στα κάθετα φέροντα στοιχεία, επιτρέπουν ανακατανομή των πλάγιων φορτίσεων του σεισμού σε περισσότερα σημεία των κολονών, μειώνοντας ή και καταργώντας κατ αυτόν τον τρόπο τον μηχανισμό ορόφου, που προκαλείτε κατά κύριο λόγο, λόγο τις συγκέντρωσης των φορτίσεων σε μία κρίσιμη διατομή ενός ορόφου της πολυκατοικίας, με αποτέλεσμα την αστοχία.
Ακόμα αν εφαρμόσουμε προένταση με φόρτιση 50% της αντοχής του υποστυλώματος αυξάνουμε τουλάχιστον κατά 33% την αντοχή στην τέμνουσας βάσης.

@dn102
Άποψη μου είναι πώς όταν συνδέεις τη κατασκευή με το έδαφος το πρόβλημα σου γίνεται "μελετητικά" πιό δύσκολο.Νομίζω σε κάπιοιες περπτώσεις θα λειτουργήσει ευεγερτικά της ανωδομής και σε άλλες όχι.
seismic
Όλα είναι πιο δύσκολα όταν δεν έχουν ξανά γίνει.
Όπως ανέφερα καταργούνται πάρα πολλές επιλύσεις διότι καταργούμε ( διότι τώρα μπορούμε να ελέγξουμε ) παραμορφώσεις, μετακινήσεις και εντατικά μεγέθη ροπών στους κόμβους.
Μόνο θετικά θα είναι τα αποτελέσματα σε όλα τα κτίρια, αρκεί να επιλέξουμε την κατάλληλη μέθοδο ( από αυτές που έχω αναφέρει πριν ) για τον κάθε τύπο κτιρίου που σχεδιάζουμε.

Υ.Γ
Σε ευχαριστώ πάρα πολύ που συμμετέχεις ενεργά στο θέμα.

1.Εφαρμόζοντας προένταση στα κάθετα στοιχεία δέν μειώνεται η πλαστιμότητα τους;
2.Η συνάφεια είναι απλά ο μηχανισμός συνεργασίας χάλυβα-σκυροδέματος
Έστω ότι καταργείς τη συνάφεια θεωρητικά, πώς θα γίνει η μεταφορά δυνάμεων απο το σκυρόδεμα στο χάλυβα; Πρακτικά σε εφελκυσμό ένα δομικό στοιχείο Ο.Σ αρχίζει να παραλαμβάνει τίς εφελκυστικές τάσεις η κατώτερη ακραία ίνα του.Έστω οτι η πρώτη στρώση αστοχεί και συνεχίζει η δεύτερη, μετά η τρίτη κτλ. Σε κάποιο σημείο η επικάλυψη θα αστοχήσει και οι τάσεις θα παραλαμβάνοντε απο το χάλυβα ο οποίος συνεχίζει και έχει συνάφεια με το περισφιγμένο σκυρόδεμα.Η ίδια διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να εξαντληθεί εντελώς η συνάφεια με το σκυρόδεμα.Σε εκείνο το σημείο σταματάει να λειτουργεί σαν οπλισμένη διατομή διότι έχει σταματήσει το "μέσο " μεταφοράς δυνάμεων.
3. Η πάκτωση που αναφέρεις τί σχέση έχει με τη προένταση; Το πιό δύσκολο κομμάτι στο Ω.Σ είναι να αποδώσεις τίς στηρίξεις σου.Θεωρητικά λαμβάνεις πάκτωση ενω στην ουσία είναι "μερική πάκτωση" δηλαδή τα σημεία στήριξης συμπεριφέρονται απλά σαν ελατήρια με συγκεκριμένους βαθμούς ελευθερίας.Ο λόγος που τα απλοποιούμε σε μία στατική ανάλυση είναι για να αποδώσουμε τα δυσμενέστερα αποτελέσματα στη κατασκευή.
4.Το πρόβλημα σεισμού είναι πρόβλημα δυναμικής, συνεπώς εγώ θα το μεταφέρω εκεί.Δηλαδή θα προσπαθήσω να μειώσω τίς μετακινήσεις στη κατασκευή μου χωρίς να αυξήσω τίς δυσκαμψίες.Ένας τρόπος είναι τα εφέδρανα στη βάση τής θεμελίωσης, άλλος είναι το σύστημα που περιγράφεις όπως και πολλά άλλα.
5.Αν εφαρμόσεις προένταση στα κάθετα στοιχεία θα μειώσεις τη πλαστιμότητα τους και τα συνέπεια θα αυξήσεις τη πιθανότητα σχηματισμού μηχανισμού στα κατακορυφα, στα οποία και θέλουμε να αποφύγουμε.Αν εννοείς κάτι άλλο που δέν κατάλαβα θα ήθελα να με διορθώσεις.Εάν έχεις να αναρτήσεις και κάποιο σχέδιο θα ήταν ακόμα καλύτερα διότι το π΄ροβλημα είναι φυσικομαθηματικό και όχι φιλολογικό, πολλές φορές τα λόγια μας οδηγούν σε λάθος συμπεράσματα ενώ οι αριθμοί όχι.

Με εκτίμηση στη δουλειά σου απο την οποία εγώ προσωπικά έχω εντυπωσιαστεί(!)

@dn102
1.Εφαρμόζοντας προένταση στα κάθετα στοιχεία δέν μειώνεται η πλαστιμότητα τους;

seismic
Ναι αυξάνοντας την προένταση, μειώνεται η πλαστιμότητα τους.
Αλλά γιατί να χρειαζόμαστε την πλαστιμότητα όταν μπορούμε να ελέγξουμε την παραμόρφωση και γενικά την ταλάντωση?
Τι χρειαζόμαστε την πλαστιμότητα αν μπορούμε να μεταφέρουμε την μηχανική απόσβεση των φορτίσεων του σεισμού από τους κόμβους και τα στοιχεία στο δώμα κάνοντας αρμονική απόσβεση στο υδραυλικό σύστημα?
Έχουμε ελεγχόμενη ταλάντωση με την μέθοδο την δικιά μου, οπότε η πλαστιμότητα δεν έχει πια τον ρόλο που είχε πριν, διότι τα υλικά δεν θα ξεπεράσουν ποτέ τα όριά τους για να χρειάζονται να είναι πλάστιμα.

@dn102
2.Η συνάφεια είναι απλά ο μηχανισμός συνεργασίας χάλυβα-σκυροδέματος
Έστω ότι καταργείς τη συνάφεια θεωρητικά, πώς θα γίνει η μεταφορά δυνάμεων απο το σκυρόδεμα στο χάλυβα; Πρακτικά σε εφελκυσμό ένα δομικό στοιχείο Ο.Σ αρχίζει να παραλαμβάνει τίς εφελκυστικές τάσεις η κατώτερη ακραία ίνα του.Έστω οτι η πρώτη στρώση αστοχεί και συνεχίζει η δεύτερη, μετά η τρίτη κτλ. Σε κάποιο σημείο η επικάλυψη θα αστοχήσει και οι τάσεις θα παραλαμβάνοντε απο το χάλυβα ο οποίος συνεχίζει και έχει συνάφεια με το περισφιγμένο σκυρόδεμα.Η ίδια διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να εξαντληθεί εντελώς η συνάφεια με το σκυρόδεμα.Σε εκείνο το σημείο σταματάει να λειτουργεί σαν οπλισμένη διατομή διότι έχει σταματήσει το "μέσο " μεταφοράς δυνάμεων.

seismic
Αυτά που λες συμβαίνουν στον αδρανή οπλισμό.
Εγώ λέω για την προένταση.
Ο τένοντας δεν έχει συνάφεια με το σκυρόδεμα, διότι πολύ απλά περνάει μέσα από σωλήνα ώστε να μπορούμε να τον προεντίνουμε.
Η προένταση είναι μια μέθοδος με την οποία επιβάλλονται θλιπτικές δυνάμεις στις διατομές οπλισμένου σκυροδέματος μέσο του εφελκυσμού του τένοντα, και όχι μέσο της συνάφειας χάλυβα και σκυροδέματος.

@dn102
3. Η πάκτωση που αναφέρεις τί σχέση έχει με τη προένταση; Το πιό δύσκολο κομμάτι στο Ω.Σ είναι να αποδώσεις τίς στηρίξεις σου.Θεωρητικά λαμβάνεις πάκτωση ενω στην ουσία είναι "μερική πάκτωση" δηλαδή τα σημεία στήριξης συμπεριφέρονται απλά σαν ελατήρια με συγκεκριμένους βαθμούς ελευθερίας.Ο λόγος που τα απλοποιούμε σε μία στατική ανάλυση είναι για να αποδώσουμε τα δυσμενέστερα αποτελέσματα στη κατασκευή.

seismic
Δεν έχει καμία σχέση η πάκτωση με την προένταση.
Η πάκτωση όμως που εγώ αναφέρω, δεν επιτυγχάνετε μέσω της συνάφειας των δύο υλικών, αλλά μέσο του ελεύθερου τένοντα ο οποίος πακτώνετε από την μία του πλευρά στο δώμα με το υδραυλικό σύστημα, και η άλλη του πλευρά πακτώνεται στα πρανή της γεώτρησης μέσο του μηχανισμού της άγκυρας. Τώρα αν εμείς αφήσουμε τον τένοντα πακτωμένο ή προεντεταμένο, αυτό είναι δικιά μας επιλογή.

@dn102
4.Το πρόβλημα σεισμού είναι πρόβλημα δυναμικής, συνεπώς εγώ θα το μεταφέρω εκεί.Δηλαδή θα προσπαθήσω να μειώσω τίς μετακινήσεις στη κατασκευή μου χωρίς να αυξήσω τίς δυσκαμψίες.Ένας τρόπος είναι τα εφέδρανα στη βάση τής θεμελίωσης, άλλος είναι το σύστημα που περιγράφεις όπως και πολλά άλλα.

seismic
Ναι υπάρχουν και τα εφέδρανα, τα οποία όμως έχουν πάρα πολλά προβλήματα. Η μέθοδός μου συνεργάζεται με τα εφέδρανα για να λύσει τα προβλήματα που έχουν.
Π.Χ http://www.youtube.com/watch?v=KPaNZcHBKRI

Το σύστημά μου απλώς καταργεί τις ροπές των κόμβων, σταματά τις παραμορφώσεις, και μεταφέρει τις φορτίσεις του σεισμού κάθετα στον άξονα της κατασκευής, και όχι οριζόντια όπως γίνεται με τον υπάρχων αντισεισμικό σχεδιασμό.

@dn102
5.Αν εφαρμόσεις προένταση στα κάθετα στοιχεία θα μειώσεις τη πλαστιμότητα τους και τα συνέπεια θα αυξήσεις τη πιθανότητα σχηματισμού μηχανισμού στα κατακορυφα, στα οποία και θέλουμε να αποφύγουμε.Αν εννοείς κάτι άλλο που δέν κατάλαβα θα ήθελα να με διορθώσεις.Εάν έχεις να αναρτήσεις και κάποιο σχέδιο θα ήταν ακόμα καλύτερα διότι το π΄ροβλημα είναι φυσικομαθηματικό και όχι φιλολογικό, πολλές φορές τα λόγια μας οδηγούν σε λάθος συμπεράσματα ενώ οι αριθμοί όχι.

seismic
Διάβασε την ανάρτηση ( 69 ) απαντώ σε αυτό το ερώτημα.
Ακόμα αν εννοείς ότι με την προενταση θα έχουμε κάμψη των κολονών, και δημιουργία κρίσιμης διατομής και γενικά μηχανισμό ορόφου, αυτό το αντιμετωπίζω με την αρχή της επαλληλίας της προεντασης, και με την αύξηση των διαστάσεων των κάθετων στοιχείων.
Ακόμα η ανάρτηση 53 και 55 λέει πολλά για το σκεπτικό της μεθόδου μου.

Σε ευχαριστώ για τα καλά σου λόγια, και για την συμμετοχή σου που με βοηθάει να δω τυχών παραλήψεις της μεθόδου και να τις λύσω.

Η μέθοδος που διάλεξες έχει κάποια μειονεκτήματα που πρέπει να σου αναφέρω:

1.Η προένταση στα κατακόρυφα στοιχεία οδηγεί σε μεγαλύτερες διατομές, μεγαλύτερες διατομές περισσότερο μπετόν, θα αυξήσεις και τούς οπλισμούς στα υ/τα λόγω ορθής έντασης απο προένταση.

2. Μεγαλύτερες διατομές οδηγούν σε μεγαλύτερες δυσκαμψίες (ανέφερα παραπάνω για μετακινήσεις)

3.Χωρίς εφέδρανα δέν παρέχεις σεισμική μόνωση και απλά το σύστημα σου θα δημιουργήσει μεγαλύτερα κατακόρυφα φορτία σε σεισμό

4.Σε κατακόρυφη σεισμική διέγερση δέν λειτουργεί

5.Ένα τέτοιο σύστημα προϋποθέτει συντήρηση και ειδικά το κομμάτι στη θεμελίωση δύσκολα μπορεί να ειναι επισκέψιμο

6.Η λογική του αντισεισμικού σχεδιασμού είναι
α) Στιβαρότητα - καθορίζει τίς ιδιοπεριόδους
β)Αντοχή - όριο ελαστικής συμπεριφοράς
γ)Πλαστιμότητα - μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας.

Οπότε διαλέγεις με τί θέλεις να "παίξεις" - εσύ ασχολήθηκες με το (β)

7.Το λάθος που κάνεις είναι που θεωρείς οτι μηδενίζεις τίς ροπές επειδή εφαρμόζεις προένταση σε κατακόρυφη διέυθυνση.Δεν ισχύει το ίδιο για τη κατακόρυφη.Εάν κάνεις το στατικό μοντέλο σου χωρίς σεισμό, ουσιαστικά με τη προένταση σου αυξάνεις τα κατακόρυφα φορτία σου.Η μετακίνηση εξαρτάται απο τη δυσκαμψία του στοιχείου και τίς δυνάμεις.Συνεπώς σε περίπτωση σεισμού έχεις οριζόντια δύναμη F και κατακόρυφη απο προένταση P.Τη στιγμή που η κατασκευή σου θα πάει να μετακινηθεί οριζόντια, ο τένοντας σου, λόγου τής αλλαγής της γεωμετρίας στη κατασκευή θα εφελκυθεί και θα ασκήσει μεγαλύτερη θλιπτική δύναμη στα κατακόρυφα στοιχεία.Συνεπώς στο τέλος επειδή οι διατομές σου θα πρέπει να αντέξουν "μεγαλύτερες κατακόρυφες δυνάμεις" απο τη παραδοσιακή μέθοδο, θα σε οδηγήσει στο να μεγαλώσεις υπερβολικά και τίς διατομές αλλα και τη ποσότητα του οπλισμού.Αυτό έχει επίπτωση στη δυσκαμψία τους (κ) και τελικά στη μετακίνηση (δ).Όμως η κατακόρυφη δύναμη απο προένταση δημιουργεί μια παραμόρφωση στα κατακόρυφα στοιχεία και ίσως να μειώνει τη παραμόρφωση απο οριζόντιες δυνάμεις.Αυτό μόνο η στατική αναλυση θα σου το δώσει.Αλλα εδω έχουμε ένα θέμα, αν θα λάβεις το σκυρόδεμα ελαστικό ( χωρίς ρηγμάτωση) στα κατακόρυφα, τότε δέν έχεις απομείωση τών ροπών αδράνειας Ιχ, Ιy, σε αντίθεση με τα δοκάρια σου που θα τη λάβεις.Με λίγα λόγια το θέμα δυσκολεύει αρκετά αν ακολουθήσεις τούς κανονισμούς σχεδιασμού.



Πιστεύω οτι θα αυξήσεις το κόστος κατασκευής και θα κάνεις λίγο πιο δύσκολή και την ίδια τη κατασκευή.Αν έχω χρόνο κάποια στιγμή θα σου φτιάξω ένα μοντέλο 3όροφου σε πρόγραμμα για να δείς τα αποτελέσματα απο μόνος σου.Η ιδέα σου έχει μία λογική απλά οδηγεί σε "στιβαρότερη" κατασκευή και πιο ακριβή λόγω αύξησης διατομών και οπλισμών.Πιστεύω πώς αν το δουλέψεις πιό πολυ θα βρείς τίς απαντήσεις που ζητάς.

Σου εύχομαι καλή τύχη και καλή συνέχεια στην έρευνα σου, το γνωστικό μου αντικείμενο είναι περιορισμένο πάνω σε νέες τεχνολογίες αντισεισμικής θωράκισης ,ελπίζω να σου έβαλα κάποια ερωτηματικά μέσα απο τα οποία αν θα το ψάξεις ίσως να καταφέρεις να τροποποιήσεις κάποια πράγματα.Είναι θετική η κίνηση σου και θα έχεις τη στήριξη μου.

Είδικά το Berkeley University, έχει ερευνήσει πάρα πολλά τέτοια θέματα και θα βρεις πολύ υλικό να συμβουλευτείς.Υπάρχουν διπλωματικές εργασίες αλλά και δημοσιεύσεις Ελλήνων Καθηγητών και Σπουδαστών, πάνω σε τέτοια θέματα.

Σε ευχαριστώ πολύ που με βοηθάς. Θα σου πω την γνώμη μου για τους προβληματισμούς που μου είπες.

@dn102
1.Η προένταση στα κατακόρυφα στοιχεία οδηγεί σε μεγαλύτερες διατομές, μεγαλύτερες διατομές περισσότερο μπετόν, θα αυξήσεις και τούς οπλισμούς στα υ/τα λόγω ορθής έντασης απο προένταση.

seismic
Συμφωνώ απόλυτα. Όμως αυτό θα είχε μεγάλο κόστος. Μεγάλο κόστος = ασύμφορη κατασκευή.
1) Αν όμως το τοποθετήσουμε σε προκατασκευασμένα από Ο.Σ που είναι 30 με 50% πιο φθηνά, και είναι αυτά που χρειάζομαι για την ευρεσιτεχνία?
2) Αν κάνουμε απλή πάκτωση εδάφους δώματος και πακτώσουμε τα υπάρχοντα τοιχία της κατασκευής, οι διατομές μένουν οι ίδιες.
Εγώ δεν λέω ότι πρέπει να κάνουμε προένταση αν δεν είναι καλό να γίνει.
Αυτό που χρειάζομαι είναι μία αντίσταση στο δώμα, για να σταματήσω την ακτίνα καμπυλότητας των κάθετων στοιχείων, και αυτήν την αντίσταση την έχω και από την απλή πάκτωση.
Η ανάρτηση 48 τοποθετείται επί αυτής της μεθόδου.
Γιατί θέλω μερικές φορές την προένταση?
Από προσομοίωση που έγινε σε ένα πενταώροφο κτίριο στο Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο για την ευρεσιτεχνία, διαπιστώθηκε ότι ....
Αν εφαρμόσουμε θλιπτικό φορτίο 1,200 kN σε κόμβους της ανώτατης στάθμης, λόγω της δύναμης προέντασης.
Αρχικά φορτίζουμε τα τέσσερα γωνιακά υποστυλώματα, ενώ στην συνέχεια φορτίζουμε όλα τα εννέα υποστυλώματα του κτιρίου.
Η επιβαλλόμενη τάση σε κάθε υποστύλωμα είναι.
1200kN ( κολόνες 0,30 m x 0,40 m x 3,00m ) = 10 MPa

Στην οριακή κατάσταση αστοχίας του υποστυλώματος λόγο θλίψης ( λαμβάνοντας υπόψη και τον συντελεστή ασφαλείας που έχει τιμή 1,5 για το σκυρόδεμα ),η τάση θραύσης για σκυρόδεμα C 30 είναι. 30MPa/1.5=20 MPa

Επομένως η επιβαλλόμενη τάση στα υποστυλώματα είναι στο 50% της τάσης θραύσης.

Η μέγιστη τιμή μετατόπισης χωρίς την εφαρμογή της προέντασης (συμβατικές κατασκευές ) είναι 900,62kN για μετατόπιση 0.1296 m

Η μέγιστη τιμή μετατόπισης με την εφαρμογή θλιπτικού φορτίου 1,200 kN σε όλους τους κόμβους της ανώτερης στάθμης είναι 1,179.33kN για μετατόπιση 0.0864 m

H βελτίωση στη φέρουσα ικανότητα είναι 1,179.33 - 900.62 = 272.71 kN

Η ποσοστιαία βελτίωση στη μέγιστη τέμνουσα βάσης είναι 278.71 / 900.62 = 30.9%

Παρατηρείται μια σημαντική βελτίωση στη φέρουσα ικανότητα του κτηρίου, λόγο της εφαρμογής των θλιπτικών δυνάμεων σε όλα τα 9 υποστυλώματα του κτηρίου.
Αν θέλεις τα πρώτα αποτελέσματα της προσομοίωσης, θα σου τα στείλω αν έχω ένα email.

Επομένως παρατηρείται μια σημαντική βελτίωση στη φέρουσα ικανότητα του κτιρίου, λόγω της εφαρμογής των θλιπτικών δυνάμεων σε όλα τα 9 υποστυλώματα του πενταώροφου κτιρίου κατά 30.9%

@dn102
2. Μεγαλύτερες διατομές οδηγούν σε μεγαλύτερες δυσκαμψίες (ανέφερα παραπάνω για μετακινήσεις)

seismic
Συμφωνώ ... μόνο που ..
Ένα βασικό στοιχείο που κάνει έναν φορέα σκελετού πλάστιμο, είναι η διατομή της κάτοψης των κολονών, καθώς και η διαστασιολόγηση αυτής της διατομής.
Π.Χ Αν έχουμε μία μικρή τετράγωνη διατομή κολόνας, αυτή είναι πιο πλάστιμη από μία μεγάλη και παραλληλόγραμμη διατομή τοιχίου.
Το αποτέλεσμα είναι να γίνεται μηχανική απόσβεση των φορτίσεων του σεισμού πάνω στο τόξο καμπυλότητας της μικρής κολόνας, και να καταπονούν λιγότερο τους κοιλοδοκούς των βάσεων ή την κοιτόστρωση, καθώς και τους δοκούς και τις πλάκες.
Βέβαια προυπόθεση είναι η στάθμη επιπόνησης της ακτίνας
καμπυλότητας του φορέα, ( κολόνας )να είναι μικρότερη από τη στάθμη αστοχίας.

Άλλη προυπόθεση για να είναι πλάστιμος ο φορέας είναι οι μικρές κολόνες να έχουν όλες τις ίδιες διατομές.

Αν όλος ο φέρον σκελετός έχει μόνο τοιχία, γιατί καταπονεί περισσότερο τους κοιλοδοκούς των βάσεων ή την κοιτόστρωση, καθώς και τους δοκούς και τις πλάκες?
Γιατί για να υπάρξει καταπόνηση των κόμβων, πρωτίστως πρέπει οι τάσεις των δύο άκρων των κόμβων να τείνουν να αλλάξουν τις μοίρες των κόμβων.
Αυτό δεν συμβαίνει όταν το τοιχίο είναι προτεταμένο στα δύο άκρατου με το έδαφος.
Διότι αν δεν αλλάξει μοίρες ο κάθετος άξονας του τοιχίου, δεν αλλάζουν οι μοίρες του κόμβου.

Αν το τοιχίο δεν είναι προτεταμένο στα δύο άκρατου με το έδαφος, τότε δημιουργείτε η καταστροφική γωνία ( 3 ) κάτω από το τοιχίο ( όπως βλέπουμε στο link http://postimage.org/image/8akpj21th/ ) με αποτέλεσμα ....
το τοιχίο να είναι άκαμπτο και πιο ισχυρό από ότι είναι ο κοιλοδοκός της βάσεως ή η κοιτόστρωση, καθώς και οι δοκοί και οι πλάκες, και να είναι αυτά που αστοχούν πρώτα, και διότι αυτά είναι τα μόνα στοιχεία αντίστασης ως προς τις φορτίσεις του σεισμού.
Αν προεντίνουμε το τοιχίο με το έδαφος στα δύο του άκρα, έχουμε μία πρόσθετη αντίσταση στις φορτίσεις του σεισμού βοηθώντας πάρα πολύ την υπάρχουσα αντίσταση των κόμβων.

Τώρα αν ο τένοντας είναι μικρής διατομής, θα φέρει μία μικρή αντίσταση πριν αστοχήσει.
Αν ο τένοντας είναι μεγάλης διατομής, θα φέρει μεγάλη αντίσταση πριν αστοχήσει.

Έτσι και αλιώς, με μικρή ή μεγάλη διατομή ο τένοντας προσφέρει ένα ( + ) πρόσθετης βοήθειας στους κόμβους στον σημερινό σχεδιαζόμενο κανονισμό..

@dn102
3.Χωρίς εφέδρανα δέν παρέχεις σεισμική μόνωση και απλά το σύστημα σου θα δημιουργήσει μεγαλύτερα κατακόρυφα φορτία σε σεισμό

seismic
Συμφωνώ.... μόνο που αυτό αντιμετωπίζετε με πολλούς τρόπους όπως τα προκατασκευασμένα από Ο.Σ ή με μικρή προένταση στα πλαίσια της επαλληλίας ή με απλή πάκτωση, ή με την δημιουργία μερικών μόνο μεγάλων τοιχίων ή φρεατίων για να εφαρμόσουμε την προένταση.

@dn102
4.Σε κατακόρυφη σεισμική διέγερση δέν λειτουργεί

seismic
Αν το κτίριο έχει κοιτόστρωση, σεισμικό αρμό ανά 30 μ. είναι πολύ καλύτερα να είναι προτεταμένο από το να μην είναι και να δέχεται μεγαλύτερες κρούσεις από το έδαφος λόγο διαφορά φάσης της κατακόρυφης συχνότητας και της βάσης του κτιρίου.

dn102
5.Ένα τέτοιο σύστημα προϋποθέτει συντήρηση και ειδικά το κομμάτι στη θεμελίωση δύσκολα μπορεί να ειναι επισκέψιμο

ΣΥΝΕΧΊΖΕΤΕ ...

Βασικά έχω χαθεί λίγο, φτιάξε μου ένα μοντέλο όπως θέλεις να δοκιμάσω και θα συγκρίνουμε τα αποτελέσματα "θεωρητικά"

Αυτό το μοντέλο του τριώροφου που έχω σε αυτό το βίντεο http://www.youtube.com/watch?v=JJIsx1sKkLk
προτεταμένο με το έδαφος όπως στο βίντεο, ή ένα πενταώροφο προκατασκευασμένο από Ο.Σ προτεταμένο με το έδαφος σε επί μέρους σημεία όπως σε αυτήν την κάτοψη http://postimage.org/image/r1aadhj8/

Παρακαλώ, μην κάνετε άσκοπη παράθεση ολόκληρου του προηγούμενου μηνύματος για λόγους οικονομίας του φόρουμ.
Ο Γενικός Διαχειριστής του eMichanikos.gr

ΧΡΟΝΙΑ ΠΟΛΛΑ ΚΑΙ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΚΑ :)

Ξέρουμε ότι για τον σημερινό σχεδιαζόμενο υπολογισμό της σεισμικής απόκρισης μιας κατασκευής απαιτείται η επίλυση των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας.
Ακόμα ξέρουμε ότι αν έχουμε έναν ταλαντωτή, κατά την ταλάντωση του η εξωτερική κάθετη επιφάνειά του εφελκύεται και η εσωτερική κάθετη επιφάνειά του θλίβεται. ( Αυτό συμβαίνει και στις κολόνες )
Το ερώτημα είναι....η επίλυση των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας, πως είναι καλύτερα να λυθεί ?
α) με την μέθοδο του ισοστατικού φορέα, ( τον οποίο όμως έχουμε πακτώσει στο έδαφος, ) ή
β) με την μέθοδο του υπερστατικού φορέα ( τον οποίο όμως έχουμε πακτώσει στο έδαφος? )

Ακόμα
Ο υδραυλικός ελκυστήρας εισάγει μία πρόσθετη αντίδραση προς τις επιβαλλόμενες παραμορφώσεις του σεισμού, που δεν υφίσταται στις σχεδιαζόμενες σημερινές κατασκευές, ώστε η επίλυση των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας, να είναι εφικτές.

Αυτή την αντίδραση, την παίρνει από την πακτωμένη άγκυρα του μηχανισμού του ελκυστήρα με το έδαφος, και την μεταβιβάζει μέσω του τένοντα στο δώμα.
Δηλαδή βάζουμε το έδαφος ( μέσω του μηχανισμού του ελκυστήρα ) να αντιδράσει στο δώμα για να σταματήσουμε την ταλάντωση η οποία παραμορφώνει τον εξωτερικό κάθετο άξονα της κολόνας.
Αν η προένταση εφαρμοστεί μεταξύ βάσης και δώματος, και όχι μεταξύ εδάφους και δώματος ( χωρίς την αντίδραση του εδάφους ) τα αποτελέσματα που παίρνουμε είναι εντελώς διαφορετικά.


Στο πρώτο ερώτημα τώρα...
Το ερώτημα είναι....η επίλυση των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας, της κολόνας πως είναι καλύτερα να λυθεί ?
Δηλαδή με τον σημερινό σχεδιασμό, ή με τις δύο μεθόδους του ελκυστήρα ( α) + β) ) ο οποίος εισάγει μία κάθετη προένταση ή απλός μία αντίσταση στο δώμα?
1) εισάγοντας μία πρόσθετη αντίσταση ισορροπίας του φέροντα έναντι των φορτίσεων του σεισμού, αυτό μόνο θετικό μπορεί να είναι.
Το έδαφος προκαλεί το πρόβλημα ισορροπίας ,...το έδαφος θα το λύσει....αλλιώς είναι σαν να προσπαθούμε να κρατηθούμε από τα μαλλιά μας για να μην πέσουμε.

2) είναι λάθος να πιστεύουμε μόνο στην σινάφια του σκυροδέματος με τον χάλυβα, διότι δημιουργούνται πάρα πολλά άλλα προβλήματα, και από μόνη της δεν είναι ικανή να εξισώσει την αντοχή του χάλυβα στον εφελκυσμό.
Χρειάζεται εκτός από την σινάφια, και μία πρόσθετη ισχιρή πάκτωση στα δύο άκρα του χάλυβα. ( όπως γίνεται με την προένταση )
3) Στην προένταση δεν υφίστανται η σινάφια, και αυτό γιατί ο τένοντας διαπερνά ελεύθερος ( μέσο ενός σωλήνα ) όλο το μήκος του κάθετου άξονα της κολόνας.
Για τον λόγο αυτόν η προένταση έχει ένα μεγάλο πλεονέκτημα που δεν έχει ο απλός οπλισμός.
Πιο είναι αυτό το πλεονέκτημα?
Είναι...
Ο χάλυβας πριν αστοχήσει έχει εξαντλήσει το 100 της % της εφελκυστικής του ικανότητας, ενώ με τον απλό οπλισμό η αστοχία επέρχεται πριν όταν αστοχήσει η σινάφια των δύο υλικών.

1) Εισάγοντας μία αξονική αντίδραση στο δώμα, ( πάκτωση εδάφους δώματος ) σταματάμε την μεγάλη ταλάντωση.
2) Εισάγοντας μία αξονική προένταση μεταξύ δώματος και εδάφους στα πλαίσια της επαλληλίας των δύο υλικών, έχουμε τα καλά της προέντασης που ξέρουμε από την βιβλιογραφία, αλλά και από αυτά που έχω αναφέρει στις προηγούμενες αναρτήσεις από έρευνα δική μου, αλλά και από έρευνα του Μετσόβιου.
Υ.Γ
Ερώτημα
Υπάρχει πρόγραμμα Υ/Η το οποίο να μπορεί να προσομοιώσει την ευρεσιτεχνία μου?
Συγκεκριμένα .... πως προσομοιώνεται η πάκτωση ή η προένταση του δώματος της κατασκευής με το έδαφος με τον μηχανισμό του υδραυλικού ελκυστήρα?

Μεγάλο ερώτημα, το οποίο δεν μπορεί να απαντηθεί, διότι δεν έχει γίνει ως τώρα αυτού του είδους η προσομοίωση.
Αν ξέρετε σας παρακαλώ να με βοηθήσετε.

Μέθοδοι προέντασης του υδραυλικού και του απλού ελκυστήρα

Η προένταση που εφαρμόζουμε με τον υδραυλικό ή με τον απλό ελκυστήρα, δεν εφαρμόζεται από τον ίδιο τον μηχανισμό των ελκυστήρων.
Η αρχική προένταση εφαρμόζεται με την βοήθεια εξωτερικών ελκυστήρων του εμπορείου, σε κάθε περίπτωση.

Ο μηχανισμός του Υ/Ε και του Α/Ε απλός διατηρούν την προένταση στις αρχικές εντάσεις που τους έχουν επιβάλει οι ελκυστήρες του εμπορείου.
Κάθε δομικό έργο είναι ξεχωριστό και πρέπει να σχεδιάζεται και να επιλύεται σύμφωνα με τις ανάγκες των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας.
Οι ελκυστήρες Υ/Ε και Α/Ε είναι σχεδιασμένοι έτσι ώστε να πληρούν τις ανάγκες των δυναμικών εξισώσεων ισορροπίας των δομικών έργων.
Κάθε ένας από αυτούς είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε με την κατάλληλη μέθοδο εφαρμογής, και το κατάλληλο σημείο τοποθέτησης, να επιτυγχάνει την επίλυση προβλημάτων που έχουν σχέση με την...
α) Χαλαρότητα των εδαφών, την έρπη του τένοντα και την συρρίκνωση του σκυροδέματος
β) Στιβαρότητα - καθορίζει τίς ιδιοπεριόδους
γ)Αντοχή - όριο ελαστικής συμπεριφοράς
δ)Πλαστιμότητα - μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας.

Ερωτήσεις δεκτές για το πως επιτυγχάνουμε την επίλυση προβλημάτων που έχουν σχέση με τα άνωθεν.
Αυτό γίνεται για οικονομία του φόρουμ, γιατί έχω αναφερθεί σε αυτά σε προηγούμενες αναρτήσεις.

Ο Υδραυλικός Ελκυστήρας, είναι ο ρυθμιστής των επιβαλλόμενων σεισμικών παραμορφώσεων στα δομικά έργα

α) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε, ή αλλιώς να οριοθετήσουμε καθ όλον το ύψος του κάθετου άξονα την ταλάντωση του φέροντα κατά την διάρκεια ενός σεισμού, τότε έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα

β) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε την παραμόρφωση του εδάφους καθ όλον το εμβαδόν της κατασκευής, τότε έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα

γ) Αν μπορέσουμε να μεγαλώσουμε και την αντοχή των δομικών υλικών έναντι των επιβαλλόμενων σεισμικών παραμορφώσεων, θέτουμε νέα στάνταρ.

δ) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε αυτόματα με έναν μηχανισμό τα προβλήματα της προέντασης π.χ την έρπη του τένοντα κατά την μακροχρόνια τάνυση, ή την συρρίκνωση του σκυροδέματος κατά την μακροπρόθεσμη ξήρανση που χαλαρώνει τον τένοντα, τότε έχουμε
έναν υπερστατικό φορέα πολύ πιο ικανό στον χρόνο.

ε) Αν μπορέσουμε να διαμοιράσουμε τις σεισμικές φορτίσεις ομοιόμορφα και να τις κατευθύνουμε ( όχι εκεί που θέλουν αυτές, αλλά..) σε διατομές ικανές να τις παραλάβουν αυτό καταργεί τον μηχανισμό ορόφου.


ζ) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε τις έντονες στρεπτομεταφορικές ταλαντώσεις στα Ασύμμετρα Πολυώροφα Κτίρια, που προκαλείτε από τα δάπεδα των ορόφων όπου υφίστανται ταυτόχρονα μεταφορικές και στρεπτικές μετακινήσεις, τότε θα έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα.

η) Αν το υδραυλικό μέρος του ελκυστήρα είναι ένας μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας, αυτό βοηθάει την πλαστιμότητα των στοιχείων, απορροφώντας από αυτά μεγάλη σεισμική ενέργεια.
Αν τοποθετήσουμε στο υδραυλικό σύστημα και έναν αυτόματο ρυθμιστή υδραυλικής πίεσης θαλάμου, τότε προσδιορίζουμε αυτόματα και μακροπρόθεσμα την ταλάντωση του φέροντα στις επιθυμητές τιμές, ώστε αυτός να μην αστοχήσει σε οποιαδήποτε σεισμική φόρτιση.

Όλα αυτά που ανέφερα, είναι τα προβλήματα που λύνει ο Υδραυλικός ελκυστήρας, και η μέθοδος κατασκευής που προτείνω.
Είναι ένας άλλος ικανοτικός σχεδιασμός.

Ερωτήσεις δεκτές για το πως επιτυγχάνουμε την επίλυση προβλημάτων που έχουν σχέση με τα άνωθεν.

α) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε, ή αλλιώς να οριοθετήσουμε καθ όλον το ύψος του κάθετου άξονα την ταλάντωση του φέροντα κατά την διάρκεια ενός σεισμού, τότε έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα
Δηλαδή μπορούμε να ελέγξουμε την καμπύλη συμπεριφοράς ή καμπύλη ικανότητας του φέροντα εξασκώντας μία κάθετη αντίδραση ή προένταση στο δώμα, προερχόμενη από το έδαφος μέσο του μηχανισμού του ελκυστήρα, και αφετέρου με την κατάλληλη διαστασιολόγηση των κάθετων στοιχείων του φορέα σχεδιάζοντας δύσκαμπτα κάθετα στοιχεία με μικρό συντελεστής συμπεριφοράς, μεγάλες διαστάσεις, και μικρό ελαστικό φάσμα απόκρισης, τότε έχουμε και την άλλη κατάλληλη επιθυμητή αντίδραση ( εκτός του δώματος ) που εφαρμόζετε στο αντικριστό Π της βάσης του κάθετου στοιχείου στο ύψος της θεμελίωσης.

Αυτές οι δύο αντιδράσεις, δώματος - βάσης,του κάθετου στοιχείου, είναι η δυναμική εξίσωση ισορροπίας προς τις πλάγιες φορτίσεις του σεισμού.


β) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε την παραμόρφωση του εδάφους καθ όλον το εμβαδόν της κατασκευής, τότε έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα
Διάβασε ανάρτηση 50

γ) Αν μπορέσουμε να μεγαλώσουμε και την αντοχή των δομικών υλικών έναντι των επιβαλλόμενων σεισμικών παραμορφώσεων, θέτουμε νέα στάνταρ. Από την βιβλιογραφία ξέρουμε τα καλά της προέντασης Διάβασε ανάρτηση 63 - 64 - 68 και 69 και 78

δ) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε αυτόματα με έναν μηχανισμό τα προβλήματα της προέντασης π.χ την έρπη του τένοντα κατά την μακροχρόνια τάνυση, ή την συρρίκνωση του σκυροδέματος κατά την μακροπρόθεσμη ξήρανση που χαλαρώνει τον τένοντα, τότε έχουμε
έναν υπερστατικό φορέα πολύ πιο ικανό στον χρόνο. Διάβασε ανάρτηση 50 πως επιτυγχάνεται αυτό.

ε) Αν μπορέσουμε να διαμοιράσουμε τις σεισμικές φορτίσεις ομοιόμορφα και να τις κατευθύνουμε ( όχι εκεί που θέλουν αυτές, αλλά..) σε διατομές ικανές να τις παραλάβουν αυτό καταργεί τον μηχανισμό ορόφου. Διάβασε ανάρτηση 54 και 55

ζ) Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε τις έντονες στρεπτομεταφορικές ταλαντώσεις στα Ασύμμετρα Πολυώροφα Κτίρια, που προκαλείτε από τα δάπεδα των ορόφων όπου υφίστανται ταυτόχρονα μεταφορικές και στρεπτικές μετακινήσεις, τότε θα έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα. Διάβασε ανάρτηση 70

η) Αν το υδραυλικό μέρος του ελκυστήρα είναι ένας μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας, αυτό βοηθάει την πλαστιμότητα των στοιχείων, απορροφώντας από αυτά μεγάλη σεισμική ενέργεια.
Αν τοποθετήσουμε στο υδραυλικό σύστημα και έναν αυτόματο ρυθμιστή υδραυλικής πίεσης θαλάμου, τότε προσδιορίζουμε αυτόματα και μακροπρόθεσμα την ταλάντωση του φέροντα στις επιθυμητές τιμές, ώστε αυτός να μην αστοχήσει σε οποιαδήποτε σεισμική φόρτιση.

Διάβασε ανάρτηση 41

Γενικές παρατηρήσεις

Ο σεισμός στην πράξη δεν παραμορφώνει τον φέροντα οργανισμό.
Η παραμόρφωση εφαρμόζετε από την άρνηση σου φέροντα και των υλικών που φέρει να ακολουθήσει την φορά και την επιτάχυνση του εδάφους.
Σήμερα σχεδιάζουμε με απλοποιημένες μεθόδους, ( εμπειρικές ) χωρίς να υπολογίζουμε την πλήρη δυναμική ανάλυση των κατασκευών.
Σχεδιάζουμε με «ισοδύναμη» στατική ελαστική ανάλυση αντί της πλήρους δυναμικής ανελαστικής ανάλυσης.
Θεωρείται δηλαδή ότι η κατασκευή μπορεί να σχεδιαστεί με μικρότερη φόρτιση, από εκείνη που αναμένεται να παραλάβει, λόγω της δυνατότητάς της να παραμορφωθεί αρκετά πέραν της ελαστικής περιοχής χωρίς να καταρρεύσει.

Τα ερώτημα που θέτω είναι τα εξής.
α) Γιατί σχεδιάζουμε ελαστικές κατασκευές και όχι άκαμπτες?
β) Πως δημιουργούνται οι μηχανισμοί εφαρμογής της τέμνουσας?
Είναι ένας ο μηχανισμός ή περισσότεροι?
γ) Θεωρούμε τις σχεδιαζόμενες κατασκευές πακτωμένες με το έδαφος. Αυτό αληθεύει ναι ή όχι?

Απαντήσεις
α) Γιατί σχεδιάζουμε ελαστικές κατασκευές και όχι άκαμπτες?
Η απάντηση που θα έδινε ένας μηχανικός σήμερα θα ήταν η εξής.
Οι ελαστικές κατασκευές θεωρούνται ως ένα ιδεατό ελαστικό σύστημα, όταν αυτές είναι μέσα στα επιτρεπτά όρια ενός εμπειρικού φάσματος απόκρισης με ανεκτό συντελεστή συμπεριφοράς.
Θεωρείται δηλαδή ότι η κατασκευή μπορεί να σχεδιαστεί με μικρότερη φόρτιση, από εκείνη που αναμένεται να παραλάβει, λόγω της δυνατότητάς της να παραμορφωθεί αρκετά πέραν της ελαστικής περιοχής χωρίς να καταρρεύσει.
Αυτή η δυνατότητάς της να παραμορφωθεί αρκετά πέραν της ελαστικής περιοχής χωρίς να καταρρεύσει λέγεται πλαστιμότητα, και είναι ένας μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας.

Εγώ θα απαντούσα ως εξής
Είναι πολύ σωστό να έχουμε έναν μηχανισμό απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας.
Αλλά...θα ήταν καλύτερα αν είχαμε δύο ή και τρεις μηχανισμούς απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας.
1) Πρώτος μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας.είναι η πλαστιμότητα του φέροντα.
2) Δεύτερος μηχανισμός απόσβεσης είναι ο υδραυλικός μηχανισμός του υδραυλικού ελκυστήρα ο οποίος εφαρμόζει μία ελαστική αυξομειωμένη αντίσταση στο δώμα εμποδίζοντας αυτό να ανέλθει όταν ταλαντεύεται ο φέροντας οργανισμός http://postimage.org/image/sf8visncn/
3) Τρίτος μηχανισμός απόσβεσης είναι μία άλλη μέθοδος κατασκευής του φέροντα οργανισμού.
Σε αυτήν την μέθοδο τοποθετούμε μέσα στον ελαστικό φέροντα οργανισμό έναν ή περισσότερους άλλους φέροντες ( με μικρότερη ελαστικότητα ) ανεξάρτητους από τον φέροντα, που τους περιβάλει.
Οι ανεξάρτητοι συνεχόμενοι καθ ύψος μικροί φέροντες ( για αρχιτεκτονικούς λόγους μπορεί να είναι π.χ φρεάτια ανελκυστήρων, αποθήκες, δωμάτια κ.λ.π ) πρέπει να είναι στιβαρές κατασκευές τοποθετημένες σε διάφορα σημεία του φέροντα, με τις κατάλληλες διαστάσεις και αντοχές, ώστε να μπορούν να παραλάβουν μεγάλα θλιπτικά φορτία για να αντέξουν την προένταση και την αντίδραση της θεμελίωσης στην βάση, καθώς και στρεπτομεταφορικές ταλαντώσεις.

Η σύγκρουση που θα υφίσταντο οι φέροντες μεταξύ των αποφεύγετε με την τοποθέτηση ελαστικών ή υδραυλικών αποσβεστήρων.
Στο link αυτό http://postimage.org/image/14tj1webo/ φαίνονται καθαρά οι μαύροι ελαστικοί μηχανισμοί απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας, τοποθετημένοι στο ύψος των πλακών.
Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για πολύ ψιλές κατασκευές, διότι
1) Με την τοποθέτηση των κατάλληλων μαλακών ή σκληρών αποσβεστήρων σεισμικής ενέργειας καθ ύψος, καταργούμε τον μηχανισμό ορόφου
2) Η πλαστιμότητα του μεγάλου φέροντα, οπότε ο αρχικός μηχανισμός απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας δεν καταργείται.
3) Αν τοποθετήσουμε υδραυλικούς ελκυστήρες σε όλους τους ανεξάρτητους φέροντες ( και σε αυτόν που τους περιβάλει και στους εσωτερικούς σε επί μέρους κατάλληλα σημεία ) τότε έχουμε τριπλή απόσβεσης εισερχόμενης σεισμικής ενέργειας, τόσο στην πλαστιμότητα του φέροντα, όσο και στο δώμα στο υδραυλικό τμήμα του Υ/Ε αλλά και πλάγιο αξονική απόσβεση των μετακινήσεων των πλακών πάνω στους ελαστικούς αποσβεστήρες.

Υπάρχουν και άλλοι λόγοι που σχεδιάζουμε ελαστικές κατασκευές και όχι άκαμπτες?

Ο κυριότεροι λόγοι είναι δύο
α) ότι δεν έχουμε κατανοήσει ακριβώς πως ο σεισμός παραμορφώνει τον φέροντα, ( επαρκή ανάλυση φορτίσεων )και
β) δεύτερον δεν έχουμε κατανοήσει επαρκώς τους μηχανισμούς που γεννούν τις τέμνουσες.

Αν ξέραμε .... τότε θα ξέραμε και την μέθοδο να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα, και η ελαστική κατασκευή θα ήταν δευτερεύων παράγοντας σχεδίασης.
Αδυνατώντας να κάνουμε την πραγματική ανάλυση των δυναμικών συνιστωσών, έχουμε βρει την εύκολη λύση στην πλαστιμότητα, και στο να λέμε ότι η σεισμική φόρτιση είναι επιβαλλόμενη
παραμόρφωση και όχι επιβαλλόμενη φόρτιση

Θεωρούμε τις σχεδιαζόμενες κατασκευές πακτωμένες με το έδαφος. Αυτό αληθεύει ναι ή όχι?

Τα λάθη που κάνουμε είναι ότι θεωρούμε την κατασκευή πακτωμένη με το έδαφος ( λόγο φορτίων ) ενώ αυτή δεν είναι επαρκώς πακτωμένη.
Μερικός πακτωμένες κατασκευές με τον σημερινό σχεδιασμό, θεωρώ μόνο τις κατασκευές που έχουν δύο, τρία υπόγεια.
Αυτές οι κατασκευές έχουν αποδειχθεί πιο ισχυρές..... γιατί?
Μήπως έχω δίκαιο σε αυτά που λέω για την πάκτωση ή την προένταση της κατασκευής με το έδαφος?
Γιατί άλλη κατασκευή είναι αυτή που πατάει στο έδαφος, και άλλη είναι η κατασκευή που συνδέεται με το έδαφος μέσο του τένοντα.
Διαβάστε την ανάρτηση 55 για να καταλάβετε αυτά τα θεμελιώδη βασικά δεδομένα στην ανάλυση δυνάμεων που αγνοούνται στον σημερινό σχεδιασμό.

β) Πως δημιουργούνται οι μηχανισμοί εφαρμογής της τέμνουσας?
Είναι ένας ο μηχανισμός ή περισσότεροι?

Όλες οι παραμορφώσεις του φέροντα καταλήγουν σε τέμνουσες ...λόγο αντίδρασης των υλικών του προς την αδράνεια του να ακολουθήσει την φορά και την επιτάχυνση του σεισμού.

Το σχήμα που σχεδιάζουμε τις κατασκευές είναι ο μηχανισμός που δημιουργεί τρεις διαφορετικές τέμνουσες.
α) Την τέμνουσα που δημιουργεί η αδράνεια του φέροντα, και είναι καθαρά θέμα αδράνειας και επιτάχυνσης ( μεταφορικός λόγος )
β) Την τέμνουσα που δημιουργείται στους κόμβους, και είναι καθαρά θέμα ταλάντωσης και στατικών φορτίων που γεννούν ροπές στους κόμβους που καταλήγουν σε τέμνουσες.
γ) Στα πολυώροφα κτίρια με ασύμμετρες κατόψεις τα οποία υποβάλλονται σε οριζόντιες σεισμικές δυνάμεις, τα δάπεδα των ορόφων υφίστανται ταυτόχρονα μεταφορικές και στρεπτικές μετακινήσεις, οπότε και στρεπτικές τέμνουσες

Πως η ευρεσιτεχνία βοηθάει τον φέροντα να αντισταθεί σε αυτές τις τέμνουσες

α) Εφαρμόζοντας προένταση αυξάνομαι την αντοχή των υλικών στις μεταφορικές τέμνουσες.
β) Εφαρμόζοντας προένταση ή πάκτωση σταματάμε τις μετακινήσεις του φέροντα ( την ταλάντωση ) οπότε και τις ροπές στους κόμβους, αφού αυτοί δεν παραμορφώνονται πια.
γ) Εφαρμόζοντας προένταση αυξάνομαι την αντοχή των υλικών στις μεταφορικές τέμνουσες.
Μεταφορικές τέμνουσες είναι και οι στρεπτικές τέμνουσες.
Αν εφαρμόσουμε και την μέθοδο που περιέχει τον τρίτο μηχανισμό απόσβεσης ( που ανέφερα σε αυτήν την ανάρτηση ) αυτή είναι πολύ πιο αποτελεσματική στις στρεπτικές τέμνουσες.

Μάλιστα η τρίτη μέθοδος απόσβεσης σεισμικής ενέργειας, είναι η μόνη μέθοδος η οποία εκτός των άλλων είναι η μόνη που μπορεί να συνεργαστεί με εφέδρανα για να έχουμε και οριζόντια σεισμική μόνωση .

Συν του ότι ...Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε την παραμόρφωση του εδάφους καθ όλον το εμβαδόν της κατασκευής, τότε έχουμε οριοθετήσει εν μέρη και τις παραμορφώσεις του φέροντα

Συν του ότι... Αν μπορέσουμε να ελέγξουμε αυτόματα με έναν μηχανισμό τα προβλήματα της προέντασης π.χ την έρπη του τένοντα κατά την μακροχρόνια τάνυση, ή την συρρίκνωση του σκυροδέματος κατά την μακροπρόθεσμη ξήρανση που χαλαρώνει τον τένοντα, τότε έχουμε
έναν υπερστατικό φορέα πολύ πιο ικανό στον χρόνο.

Όλα αυτά κάνουν τον υδραυλικό ελκυστήρα ..
το απόλυτο αντισεισμικό σύστημα όλων των δομικών κατασκευών

Ένας φέρον οργανισμός, κατά την μεγαλύτερη διάρκεια της ζωής του είναι ήρεμος χωρίς σεισμικές διεγέρσεις.
Τα φορτία που δέχεται είναι απολύτως κάθετα, και η αντίδραση του εδάφους είναι αρκετή για να ισορροπήσει.

Το μεγάλο πρόβλημα αρχίζει όταν έχουμε σεισμό, διότι αφενός οι κάθετες φορτίσεις πολλαπλασιάζονται, και αφετέρου γεννιούνται πρόσθετες φορτίσεις οι οποίες δεν είναι κάθετες, αλλά είναι φορτίσεις που δρουν πάνω στις κολόνες με οριζόντιες συνιστώσες.

Οι κολόνες όμως είναι κατασκευασμένες για κάθετα φορτία, και δεν μπορούν να παραλάβουν ικανοποιητικά τις πλάγιες φορτίσεις στις διατομές τους.
Η πλαστιμότητα των κολονών είναι μία λύση, η οποία όμως έχει το μειονέκτημα της μεγάλης παραμόρφωσης και των πολλαπλών επισκευών.
Δεύτερον η πλαστιμότητα των κολονών έχει όρια και στάθμη αστοχίας.

Από την άλλη, αν σχεδιάσουμε μονολιθικά ( άκαμπτη κατασκευή ) κάτι συμβαίνει και αστοχεί πιο εύκολα από μία σχεδιαζόμενη πλάστιμη
( ελαστική ) κατασκευή.
Μία άκαμπτη κατασκευή λογικά έπρεπε να είναι πιο γερή από μία εύκαμπτη, διότι οι κολόνες σε μία εύκαμπτη ( πλάστιμη ) κατασκευή έχουν μικρότερη διατομή από ότι έχουν οι κολόνες σε μία άκαμπτη κατασκευή.

Εδώ εστιάζει η έρευνα που κάνω.....και θέτω το ερώτημα...( για πιο λόγο η άκαμπτη κατασκευή είναι πιο ευάλωτη στον σεισμό από ότι είναι η πλάστιμη? )
Η απάντηση της έρευνας που έκανα είναι στην ανάρτηση 55 που εμπεριέχει αυτό το σχεδιάγραμμα http://postimage.org/image/8akpj21th/

Παρατήρησα ότι αν πακτώναμε την κολόνα στο ύψος του δώματος με το έδαφος, ή έστω αν πακτώναμε την βάση με το έδαφος η κολόνα θα έφερνε μόνη της μεγαλύτερες αντιστάσεις στις πλάγιες φορτίσεις του σεισμού, από ότι φέρνει τώρα που απλά πατάει στο έδαφος.
( γιατί αν νομίζεται ότι είναι επαρκώς πακτωμένη μέσα στην θεμελίωση, κάνετε μεγάλο λάθος. )

Παράδειγμα

Αν είχαμε ένα βουνό που η μία πλευρά του ήταν εντελώς κάθετη.
Εσείς θα μπορούσατε να σχεδιάσετε έναν φέροντα ο οποίος θα στεκόταν οριζοντίως στα τοιχώματα του γκρεμού χωρίς να έχει πάκτωση με τον γκρεμό? ... προφανώς όχι.
Εγώ μπορώ ... με τον ίδιο τρόπο που εσείς σχεδιάζεται τα μπαλκόνια, ή αλλιώς τους προβόλους.
Στον πρόβολο υπάρχουν κάθετα φορτία και σχηματίζουν ροπές στον κόμβο.
Το ίδιο γίνεται και στον σεισμό πάνω στον φέροντα, μόνο που τώρα τα φορτία είναι οριζόντια....αλλά δεν παύουν να είναι φορτία και να γεννούν τέμνουσες ίδιες με τις τέμνουσες του προβόλου, πάνω στον κόμβο.

Δηλαδή ανακάλυψα κάτι που εσείς το ξέρετε πολλά πολλά χρόνια....και το εφαρμόζετε στους κόμβους ( πάκτωση ή προένταση των κάθετων και οριζόντιων στοιχείων στον ύψος του κόμβου, που σχηματίζουν μεταξύ των )
Αλλά .... δεν το εφαρμόζεται, διότι απλά ξεχάσατε να πακτώσετε έναν κόμβο... τον κόμβο που σχηματίζεται ανάμεσα στην βάση με το έδαφος.
Και να θυμάστε πάντα ότι οι δυνάμεις υπάρχουν, αναλύονται,.... αλλά δεν φαίνονται.

Τώρα καταλάβατε γιατί, ένας άκαμπτος φορέας μπορεί να γίνει πιο ισχυρός στον σεισμό από ότι ένας πλάστιμος φορέας?
Καταλάβατε που έπασχε ο άκαμπτος φορέας και αστοχούσε, και οδηγηθήκαμε από ανάγκη να σχεδιάζουμε πλάστιμα?
Έστω,.. αν και βρήκα το πρόβλημα που έκανε τους άκαμπτους φορείς ευάλωτους, και τώρα μπορούμε να τους κάνουμε ακόμα πιο ισχυρούς,... εγώ θα σεβαστώ τους λάτρες της πλαστιμότητας και με την ευρεσιτεχνία μου τους προσφέρω έξτρα πλαστιμότητα με την μέθοδο που περιγράφω στις δύο προηγούμενες αναρτήσεις 93 και 94

Ξανά θέτω το ερώτημα...αν θέλατε να προσομοιώσετε την ευρεσιτεχνία μου σε πεπερασμένα Η/Υ πως θα βάζατε μέσα στο πρόγραμμα την προένταση της κατασκευής με το έδαφος?

Μπορούμε να επιλύσουμε ολόκληρη την κατασκευή σαν να ήταν ένας πακτωμένος ή προτεταμένος πρόβολος?
Είναι το ίδιο ναι ή όχι?

Παρακαλώ θα ήθελα να σας ρωτήσω αν μπορεί να γίνει προσομοίωση σε Η/Υ
( με πεπερασμένα στοιχεία ) ενός φορέα του οποίου τα κάθετα στοιχεία δέχονται προένταση μεταξύ μιας κοιτόστρωσης ( με πολύ μεγάλο βάρος ) και δώματος.

Ξέρω ότι δεν υπάρχει πρόγραμμα Η/Υ στο οποίο να μπορείς να προσομοιώσεις προένταση στα κάθετα στοιχεία του φέροντα, μεταξύ εδάφους και του δώματος.

Ψάχνω για εναλλακτικές λύσεις.
Μπορείτε να με βοηθήσετε?
Ευχαριστώ.

Ο Ικανοτικός σχεδιασμός και η σινάφια

Ο στόχος του ικανοτικού σχεδιασμού είναι να εξασφαλίσει ότι ο φέρον οργανισμός είναι ικανός να απορροφήσει την μεγαλύτερη δυνατή σεισμική ενέργεια χωρίς να αστοχήσει, δημιουργώντας έναν αξιόπιστο μηχανισμό απόκρισης
Για να το κατορθώσει βασίζεται
α) Στα αποθέματα αντοχής της κατασκευής.
β) Καθορίζει τις κρίσιμες περιοχές αστοχίας και ιεραρχεί την σειρά στις διαρροές ( πιθανές και ενδεχόμενες )
γ) Επιδιώκει οι πιθανές βλάβες να διαμοιραστούν σε όσο το δυνατόν περισσότερα στοιχεία.

Αξιόπιστος μηχανισμός απόκρισης είναι αυτός ο ποίος εξασφαλίζει
α) ανάπτυξη μηχανισμού δοκών.
β) αποφυγή ανάπτυξης μηχανισμού ορόφου.

Την ανάπτυξη μηχανισμού δοκών την εξασφαλίζουμε όταν
α) η τοιχοποιία έχει μετελαστική συμπεριφορά.
β) αρκετή πλαστιμότητα στις κρίσιμες περιοχές των δοκών.
γ) Ικανή αντοχή των δοκών και των υποστυλωμάτων στις τέμνουσες, ώστε να μην αστοχήσουν.

Την αποφυγή ανάπτυξης μηχανισμού ορόφου την εξασφαλίζουμε όταν
α) σχεδιάσουμε με την κατάλληλη διαστασιολόγιση και θέση στην ( μικτό σύστημα μόρφωσης του φορέα) τοιχοποιία και τα υποστυλώματα ώστε αυτά να είναι ικανά να παραλάβουν στρεπτομεταφορικές παραμορφώσεις και τέμνουσες.
β) σχεδιασμό των υποστυλωμάτων έτσι ώστε να αντέχουν τις ροπές.
γ) Περίσφιξη στις ενδεχόμενα πιθανές θέσεις, ώστε να εξασφαλίσουμε επαρκή πλαστιμότητα στα εντατικά μεγέθη που θα προκύψουν από ενδεχόμενο πολύ μεγάλο σεισμό.

Με αυτήν την μέθοδο ο ικανοτικός σχεδιασμός αυτό που επιδιώκει να εξασφαλίσει είναι να κατανέμει τις φορτίσεις του σεισμού ομοιόμορφα σε όλα τα στοιχεία, και όταν αυτά αστοχήσουν, η αστοχία να αρχίσει από τους δοκούς ιεραρχικά και όχι από τα υποστυλώματα, για δύο βασικούς λόγους.
α) Γιατί η δοκός που αστοχεί, απορροφά περισσότερη σεισμική ενέργεια μετά την διαρροή.
β) Γιατί η αστοχία της δοκού δεν σημαίνει και ολική κατάρρευση η οποία υφίσταται όταν αστοχήσει το υποστύλωμα.

Συμπέρασμα
Η κατασκευή δεν καταρρέει, ( οπότε σώζονται ζωές ) αλλά γίνετε κομμάτια και άλλοτε θέλει επισκευή, άλλοτε θέλει κατεδάφιση.
Βασικά η κατασκευές σχεδιάζονται όπως και τα αυτοκίνητα τα οποία κατασκευάζονται με λεπτή λαμαρίνα ώστε κατά την σύγκρουση να εφαρμόζουν παθητική απόσβεση ενέργειας ώστε να προφυλάσσουν τους επιβάτες από την μεγάλη αδράνεια.

Η συνέχεια με πολλά ερωτηματικά ???? για την αξιοπιστία του ικανοτικού σχεδιασμού.

Από τα πάρα πάνω βγάζω το συμπέρασμα ότι ο ικανοτικός σχεδιασμός δεν είναι καθόλου ικανός να σώσει την κατασκευή τουλάχιστον από βλάβες και επισκευές, και αρκείτε στο να διασώσει τις ανθρώπινες ζωές ( όσο αυτό είναι δυνατόν να επιτευχθεί από αυτήν την μέθοδο του ικανοτοκού σχεδιασμού )

Το ερώτημα είναι ένα μεγάλο γιατί τον λένε ικανοτικό και όχι ανίκανο ???
Είναι ικανοτικός διότι αδυνατεί να κατανοήσει και να σχεδιάσει την πλήρη δυναμική ανάλυση των κατασκευών?
Είναι ικανοτικός για οικονομικούς λόγους, ή είναι ανίκανος να επιλύσει τις δυναμικές εξισώσεις ισορροπίας?
Πια είναι η αλήθεια?
Υπάρχουν πολλοί μηχανικοί που λένε ότι είναι θέμα οικονομικό.
Με λίγα λόγια λένε ότι αν αυξήσουν τον οπλισμό και τις διαστάσεις των υποστυλωμάτων το πρόβλημα θα λυθεί.
Οι επισκευές μετά τον σεισμό δεν είναι οικονομικό θέμα?
Η επιστήμη είναι θέμα κόστους και μόνο, ή μήπως το ικονομικό είναι η δικαιολογία για κάτι που αδυνατεί η επιστήμη να επιλύσει?
Εγώ θα βάλω μερικά καίρια ερωτήματα πάνω στον σημερινό ικανοτικό σχεδιασμό

1) Η σινάφια του σκυροδέματος με τον χάλυβα δεν είναι η ίδια καθ όλον το ύψος του υποστυλώματος όμως οι εφελκυστικές τάσεις είναι ίδιες καθ όλον το ύψος στα υποστυλώματα.
Π.χ αν η κρίσιμη περιοχή αστοχίας του υποστυλώματος είναι κοντά στην βάση, τι κάνει ο ικανοτικός σχεδιασμός με την σινάφια του χάλυβα και του σκυροδέματος?

Θα σας πω ένα παράδειγμα με ένα κερί για να καταλάβετε τι θέλω να πω.

Αν πάρουμε ένα κερί και το σπάσουμε με τα χέρια μας στο κέντρο, ( εκεί που το σπάμε με το χέρι μας είναι η κρίσιμη περιοχή ) την στιγμή που το σπάμε στο φιτίλι ενεργούν τάσεις εφελκυσμού, και στο κερί τάσεις θλίψης.
Αυτές οι τάσεις εφελκυσμού δεν εφαρμόζονται τυχαία, αλλά έχουν ένα αίτιο, και αυτό είναι η παραμόρφωση της καμπύλης συμπεριφοράς η οποία αστοχεί πάντα στην κρίσιμη περιοχή.
Ας εξετάσουμε τον εφελκυσμό και την κρίσιμη περιοχή.
Η κρίσιμη περιοχή διαχωρίζει τις τάσεις εφελκυσμού καθ ύψος στα υποστυλώματα σε δύο μέρη.
Δηλαδή το φιτίλι εφελκύεται από το κάτω μέρος του κεριού προς την κρίσιμη περιοχή, και από το άνω άκρο του κεριού προς την κρίσιμη περιοχή.
Αν σπάσουμε το κερί στο κέντρο, τότε η σινάφια του άνω μέρους με την σινάφια του κάτου μέρους του κεριού και του φιτιλιού φέρουν την ίδια αντίσταση ως προς την κρίσιμη περιοχή.
Αν όμως η κρίσιμη περιοχή του κεριού δεν είναι το κέντρο του, αλλά είναι κοντά στο κάτω άκρο του τότε τι γίνεται?
Τότε το πάνω μέρος του κεριού έχει περισσότερο φιτίλι από ότι το κάτω μέρος οπότε η σινάφια στο κάτω μέρος είναι μικρότερη και στο πάνω μεγαλύτερη.
Το αποτέλεσμα είναι ότι... αν σπάσουμε το κερί στην βάση του το κάτω μέρος του φιτιλιού θα βγει πρώτο έξω από το κερί.
Αυτό δεν είναι που συμβαίνει και στα υποστυλώματα?
Που αστοχούν πιο πολύ ....κοντά στην βάση, και πάντα είναι τραβηγμένος ο χάλυβας έξω από το σκυρόδεμα ...και ποτέ μα ποτέ κομμένος.
Αυτά που είπα δικαιολογούν απολύτως αυτά που είπα σε προηγούμενη ανάρτηση για την σινάφια.
Δηλαδή αν η συνάφεια μεταξύ χάλυβα και Ο.Σ είναι μικρότερη από την εφελκυστική ικανότητα του χάλυβα, τότε δεν καταλαβαίνω τι νόημα έχει ο επιπλέον οπλισμός ( για την παραλαβή μεγαλύτερων εφελκυστικών τάσεων ) πέραν της αντοχής της συνάφειας μεταξύ χάλυβα και Ο.Σ.
Δεδομένου ότι και η κρίσιμη περιοχή αστοχίας είναι πάντα κοντά στην βάση, πως αντιμετωπίζει ο ικανοτικός σχεδιασμός αυτό το πρόβλημα στην σινάφια?
Με την προτεινόμενη από εμένα προένταση των υποστυλωμάτων καταργούμε αυτό το πρόβλημα, διότι οι πακτώσεις είναι το ίδιο ισχυρές και στα δύο άκρα, ανεξαρτήτως που θα εμφανισθεί η κρίσιμη περιοχή.

Συνέχεια της προηγούμενης ανάρτησης

Σε κάθε περίπτωση σχεδιάζοντας με τον αδρανή οπλισμό, όταν υπάρχει παραμόρφωση του υποστυλώματος υπάρχει η κρίσιμη περιοχή
( μαλακή περιοχή αστοχίας ) κοντά στην βάση.

Στην κρίσιμη περιοχή του υποστυλώματος ( κοντά στην βάση ) υπάρχει μία συνάντηση καταστροφικών φορτίσεων που όσο και να θέλει ο ικανοτικός σχεδιασμός δεν μπορεί να τις αποφύγει. ( είναι το μαλακό υπογάστριο της κατασκευής )

Πως διαμορφώνονται αυτές οι φορτίσεις.

Υπάρχει η βάση της κατασκευής και ένα μικρό εξέχον τμήμα του υποστυλώματος όπου έχουμε μηδενική ελαστικότητα, και πλήρη ακαμψία για τρις λόγους.

Ο πρώτος λόγος είναι ότι η βάση είναι θαμμένη μέσα στο έδαφος ( όχι πακτωμένη, μόνο θαμμένη )

Ο δεύτερος λόγος είναι ότι λόγο του μεγάλου όγκου που έχει η βάση και λόγο της γεωμετρικής της σχεδίασης είναι άκαμπτη.

Ο τρίτος λόγος είναι ότι αυτή η κρίσιμη περιοχή δέχεται πολύ μεγάλα φορτία από το στατικό βάρος της κατασκευής που το σκυρόδεμα είναι σαν το προτεταμένο, δηλαδή άκαμπτο.
Το ίδιο άκαμπτο είναι και το εξέχων τμήμα του υποστυλώματος που ευρίσκεται κοντά στην βάση, διότι δεν έχει το κατάλληλο μήκος ώστε να είναι πλάστιμο.

Από ένα ύψος και πάνω αρχίζει να είναι πλάστιμο.

Στο ύψος που το υποστύλωμα αρχίζει να είναι πλάστιμο... εκεί είναι που δημιουργείται η κρίσιμη περιοχή αστοχίας, διότι εκείνο το σημείο είναι που συναντιόνται δύο διαφορετικά συστήματα που είναι ο άκαμπτος φορέας της βάσης αφενός, και ο ελαστικός αφετέρου φορέας της άνω δομής.

Τι συμβαίνει σε αυτό το σημείο της κρίσιμης περιοχής?
Να σας πω εγώ τι συμβαίνει.

Φανταστείτε ότι το υποστύλωμα είναι ένας μοχλός, και το υπομόχλιο είναι το πάτωμα του γκρο μπετόν. ( ξέρετε από την φυσική πως εφαρμόζονται οι δυνάμεις με το υπομόχλιο )

Φανταστείτε και την ταλάντωση του κτιρίου και τις τάσεις που εφαρμόζονται στο υπομόχλιο, και τις τάσεις που εφαρμόζονται πλάγιο αξονικά από την αντίσταση του υποστυλώματος προς το γκρο μπετόν.
Προσθέστε και τις τέμνουσες από την επιτάχυνση του σεισμού.

Προσθέστε και ότι αυτή η κρίσιμη περιοχή έχει να διαχειριστεί την απότομη επιτάχυνση χωρίς καμία απολύτως σεισμική απόσβεση, και τα μεγαλύτερα φορτία της κατασκευής. ( βλέπω μία μεγάλη τέμνουσα )

Τι συμβαίνει με όλες αυτές τις φορτίσεις σε αυτήν την κρίσιμη περιοχή?

Όταν το υποστύλωμα εφελκύεται τα μέγιστα στην κρίσιμη αυτή περιοχή από τον μοχλό που υποστυλώματος, το υπομόχλιο δημιουργεί μια μεγάλη τέμνουσα στην διατομή του υποστυλώματος. Έρχεται από πίσω και η άλλη τέμνουσα που δημιουργείτε από την αδράνεια και το κόβει, διότι ενεργούν και οι δύο φορτίσεις μαζί.

Όσο για την σινάφια ( του χάλυβα με το σκυρόδεμα ) στην περιοχή που βρίσκεται μεταξύ βάσης και κρίσιμης περιοχής, καλύτερα να μην μιλήσω.

Κατά τα άλλα, ο ικανοτικός σχεδιασμός είναι μια χαρά....μόνο που δεν μας είπε αν καταρρεύσει το υποστύλωμα του πρώτου ορόφου, πως θα σταθούν στον αέρα οι άλλοι κατά τα άλλα πλάστιμοι όροφοι???

Με την προτεινόμενη από εμένα προένταση των υποστυλωμάτων καταργούμε αυτό το πρόβλημα, διότι οι πακτώσεις είναι το ίδιο ισχυρές και στα δύο άκρα, ανεξαρτήτως που θα εμφανισθεί η κρίσιμη περιοχή.

Φανταστείτε ένα πολύ ψιλό δένδρο, με την μεγαλύτερη πλαστιμότητα που το χτυπάει ο αέρας δεξιά αριστερά και αυτό λυγίζει αλλά δεν πέφτει και δεν σπάει.
Δεν λέω...χρήσιμη η πλαστιμότητα.
Αυτό άλλωστε προσπαθεί να μιμηθεί και ο ικανοτικός σχεδιασμός.
Άντε να σπάσει και κάποιο κλαδί του δένδρου ... και τι έγινε?

Φαντάζεστε όμως το δένδρο χωρίς ρίζες, και την κατασκευή χωρίς ελκυστήρες τι θα πάθαινε?

Ο ικανοτικός λέει ότι
Αξιόπιστος μηχανισμός απόκρισης είναι αυτός ο ποίος εξασφαλίζει
α) ανάπτυξη μηχανισμού δοκών. ( Δηλαδή άντε να σπάσει και κάνα κλαδί, ...δεν πειράζει )
β) αποφυγή ανάπτυξης μηχανισμού ορόφου. ( Δηλαδή προσοχή μην σπάσει ο κορμός )

Μην γελάτε, γιατί στην πραγματικότητα ένας κτιριακός φέρον οργανισμός, είναι πολλοί κορμοί δένδρων που έχουν μπλέξει τα κλαδιά τους. ( για να μην πω τι άλλο έχουν μπλέξει )
Δεν λέω ότι αυτό είναι κακό, αλλά.... πως να το κάνουμε ένα δένδρο χωρίς ρίζες δεν είναι δένδρο.
Ξέρετε ... η φύση μας διδάσκει τα πάντα.
Εμείς απλώς πρέπει να παρατηρούμε τι κάνει και να την ακολουθούμε.
Ξέρετε πια είναι η μεγαλύτερη ανακάλυψη του ανθρώπου?
Ο τροχός......ξέρετε πως ανακαλύφθηκε?
Από έναν κομμένο στρογγυλό θάμνο που τον έπαιρνε ο αέρας.
Τόσο απλές είναι οι εφευρέσεις....και όσο πιο απλές είναι, τόσο πιο σπουδαίες είναι.

Θα σας πω τι αλήθεια πιστεύω για την ευρεσιτεχνία.
Για μένα ίσως χρησιμεύει σε κατασκευές με φέροντα σκελετό, αν οι διαστάσεις των υποστυλωμάτων είναι οι κατάλληλες.
Σε εφαρμοσμένη έρευνα που έγινε στο Μετσόβιο, τα πρώτα αποτελέσματα ήταν πολύ θετικά.
Η γνώμη μου όμως είναι η εξής.
Το αντισεισμικό για να είναι αποτελεσματικό πρέπει να τοποθετηθεί σε μονολιθικές κατασκευές.
Τα προκατασκευασμένα από Ο.Σ ή τα σύμμεικτα κτίρια είναι οι κατασκευές στις οποίες θα φέρει επανάσταση.....τόσο μεγάλη ώστε να είναι ασύμφορο να κατασκευάζονται συμβατικές κατοικίες με φέροντα σκελετό από Ο.Σ.

Ο λόγος είναι ο εξής.
Είτε εφαρμόσουμε προένταση, είτε εφαρμόσουμε πάκτωση, μεταξύ δώματος και εδάφους, η ευρεσιτεχνία για να είναι αποτελεσματική δεν χρειάζεται τετράγωνα υποστυλώματα, αλλά είναι αποτελεσματική σε μακρόστενα τοιχία από Ο.Σ ή σε σιδεροσκαλωσιές με χιαστοί.

Σε αυτές τις διατομές κάτοψις, μπορούμε να εφαρμόσουμε πολλές πακτώσεις ή προεντάση στον ίδιο φορέα.
Άλλη είναι η καμπύλη συμπεριφοράς ή καμπύλη ικανότητας μίας τετράγωνης προτεταμένης κολόνας με την εφαρμογή μίας μόνο κεντρική προένταση, ή πάκτωσης, και άλλη είναι η καμπύλη συμπεριφοράς ή καμπύλη ικανότητας ενός τοίχου από Ο.Σ προτεταμένου σε επί μέρους κατάλληλα μέρη
Άλλες οι αντοχές μιας μικρής τετράγωνης κολόνας στην προένταση, άλλες ενός τοιχίου.
Άλλη η αντίδραση στο δώμα και την βάση μιας τετράγωνης κολόνας, άλλη η αντίδραση ενός μονολιθικού φορέα από Ο.Σ. πακτωμένου ή προεντεταμένου στα τέσσερα τουλάχιστον άκρα του.
Π.χ τα προκατασκευασμένα ή μονολιθικές οπτοπλινθοδομές γενικά.
Δες σχεδιάγραμμα. http://postimage.org/image/r1aadhj8/

Λόγο του ότι τα προκατασκευασμένα είναι βιομηχανικά προιόντα και κοστίζουν 30 με 50% λιγότερο από τις κατασκευές με σκελετό, αν εγώ πακτώνοντας ή προεντείνοντας αυτά τα κάνω πιο αντισεισμικά από τις κατασκευές με σκελετό, θα έχουμε
α) κατασκευές 300% πιο ισχυρές στον σεισμό.
β) 50% κάτω του κόστους
γ) Πολυώροφες κατασκευές προκατασκευασμένων.( πέραν των δύο ορόφων που επιτρέπετε σήμερα)
δ) Ταχύτητα κατασκευής

Στο Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών, στο
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο από τον κύριο καθηγητή Μανώλη Παπαδρακάκη, έγιναν μη γραμμικές στατικές αναλύσεις ( pushover )
με σκοπό τη σχεδίαση του διαγράμματος τέμνουσας βάσης - μετατόπισης του κόμβου ελέγχου, και την εύρεση της φέρουσας ικανότητας της κατασκευής σε πλευρικά φορτία, με και χωρίς το σύστημά μου.

Διαπιστώθηκε ότι αν το σύστημα εφαρμόζετε σε όλα τα υποστυλώματα, τότε οδηγεί σε σημαντικά αυξημένες τιμές της φέρουσας ικανότητας.

Συγκεκριμένα σε ένα πενταώροφο

εφαρμόσανε θλιπτικό φορτίο 1,200 kN σε κόμβους της ανώτατης στάθμης, λόγω της δύναμης προέντασης.
Αρχικά φόρτισαν τα τέσσερα γωνιακά υποστυλώματα, ενώ στην συνέχεια φόρτισαν όλα τα εννέα υποστυλώματα του κτιρίου.
Η επιβαλλόμενη τάση σε κάθε υποστύλωμα είναι.
1200kN ( κολόνες 0,30 m x 0,40 m x 3,00m ) = 10 MPa

Στην οριακή κατάσταση αστοχίας του υποστυλώματος λόγο θλίψης ( λαμβάνοντας υπόψη και τον συντελεστή ασφαλείας που έχει τιμή 1,5 για το σκυρόδεμα ),η τάση θραύσης για σκυρόδεμα C 30 είναι. 30MPa/1.5=20 MPa

Επομένως η επιβαλλόμενη τάση στα υποστυλώματα είναι στο 50% της τάσης θραύσης.

Η μέγιστη τιμή μετατόπισης χωρίς την εφαρμογή της προέντασης (συμβατικές κατασκευές ) είναι 900,62kN για μετατόπιση 0.1296 m

Η μέγιστη τιμή μετατόπισης με την εφαρμογή θλιπτικού φορτίου 1,200 kN σε όλους τους κόμβους της ανώτερης στάθμης είναι 1,179.33kN για μετατόπιση 0.0864 m

H βελτίωση στη φέρουσα ικανότητα είναι 1,179.33 - 900.62 = 272.71 kN

H βελτίωση στη μέγιστη τέμνουσα βάσης είναι 278.71/900.92=30.9%




Τοποθετημένα στον χειρότερο φορέα που έχει κολόνες με μικρή διατομή κάτοψης, και μικρή αντίσταση στο δώμα και στο Π της βάσης στην ταλάντωση, και με μόνο ένα θλιπτικό φορτίο στο κέντρο της κάθε κολόνας,
έχουμε αυτά τα αποτελέσματα.

Φαντάσου πόσο πιο πολύ θα αυξηθεί η φέρουσα ικανότητα του κτηρίου, αν εφαρμόζαμε τα θλιπτικά αυτά φορτία σε τέσσερα σημεία στις γωνίες ενός φρεατίου, και στα δύο άκρα των τοιχίων της κατασκευής.
Γενικά...
Διαπιστώθηκε ότι η εφαρμογή του συστήματος έχει εν γένει ευεργετικές επιδράσεις στη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής σε πλευρικά φορτία, καθώς σε κάθε περίπτωση την αυξάνει.

Κρίνεται ότι τα αποτελέσματα της προκαταρκτικής διερεύνησης είναι ενθαρρυντικά, αλλά απαιτείται περαιτέρω αναλυτικότερη διερεύνηση του συστήματος σε δύο φάσεις.
Πρώτον σε επίπεδο αναλυτικότερης προσομοίωσης, όπου θα εξεταστούν περισσότερα και λεπτομερέστερα μοντέλα κατασκευών και με περισσότερες φορτίσεις.

Δεύτερον, σε επίπεδο πειράματος σε σεισμική τράπεζα, όπου θα πρέπει να εξεταστεί μία σειρά κατασκευών υπό κλίμακα και να αξιολογηθεί η συμπεριφορά του συστήματος και της μεθόδου σε πραγματικές συνθήκες φόρτισης.

Εγώ βασικά δεν λέω ότι είναι ανάγκη να εφαρμόσουμε θλιπτικά φορτία στα υποστυλώματα.
Είναι αρκετή για μένα η πάκτωση του τένοντα στο έδαφος, διότι και χωρίς την προένταση ο τένοντας θα φέρει μία αντίσταση στο δώμα την στιγμή που ο φέρον ταλαντεύεται.
Πρέπει όμως το σύστημα να είναι τοποθετημένο σε μεγάλο μακρόστενο τοιχίο πακτωμένο στα δύο άκρα, και αυτό το τοιχίο να αντέχει τις κάθετες τέμνουσες που εφαρμόζονται κατά την ταλάντωση στον κάθετο άξονά του, προερχόμενες από την αντίδραση αφενός του τένοντα στο δώμα, και αφετέρου του εδάφους στο ύψος τις βάσης.

Κατά την ταλάντωση,το μεγάλο τοιχίο, λόγο γεωμετρικού σχήματος και ακαμψίας, έχει την τάση να σηκωθεί πολύ πιο πάνω από το δώμα από όταν είναι σε ηρεμία.
Εκεί αντιδρά ο τένοντας, και δεν το αφήνει να σηκωθεί, και από το άλλο αντικριστό μέρος του τοιχίου στο ύψος της βάσης, αντιδρά το έδαφος.
Το μικρό τετράγωνο υποστύλωμα έχει πολύ μικρή ακτίνα ανόδου στο δώμα, και μεγάλη πλαστιμότητα και η αντίδραση του τένοντα είναι πολύ μικρή,
αλλά και να αντιδράσει στο δώμα ο τένοντας, το μικρό υποστύλωμα θα λυγίσει.


Η προσομοίωση που έγινε στο Μετσόβιο, εφαρμόζοντας φορτία σε μικρά υποστυλώματα δεν είναι το ζητούμενο του συστήματος.
Το ζητούμενο του συστήματος είναι η πάκτωση στο έδαφος του τένοντα, η αντίσταση στο δώμα και στην άλλη μεριά του Π της βάσης, σε μακρόστενα τοιχία πακτωμένα στις δύο άκρες τους
Εν τούτης βλέπουμε από την προσομοίωση που έγινε, ( αν και είναι γνωστό από την βιβλιογραφία της προέντασης ) ότι η προένταση στα πλαίσια της επαλληλίας είναι πολύ ευεργετική ακόμα και αν αυτή εφαρμοσθεί σε λεπτά υποστυλώματα, διότι έχει πολύ θετικά αποτελέσματα,
καθότι βελτιώνει τις τροχιές του λοξού εφελκυσμού.
Από την άλλη έχουμε και άλλο καλό... τη μειωμένη ρηγμά-
τωση λόγω θλίψης, ακόμα αυξάνει την ενεργό διατομή και
αυξάνει και τη δυσκαμψία της κατασκευής, οπότε και τις παρα-
μορφώσεις που προκαλούν αστοχία.

Η προσομοίωση δεν είχε μέσα ούτε τον τένοντα ο οποίος είναι πολύ ευεργετικός για να σταματά την κάμψη, ούτε την πάκτωση του τένοντα με το έδαφος, ώστε να έχουμε την αντίδραση του τένοντα στο δώμα,
και το κυριότερο που δεν είχε ήταν η φόρτιση στα δύο άκρα μεγάλων τοιχίων.

Δηλαδή η προσομοίωση που έγινε ήταν παρεμφερή και όχι το ζητούμενο.
Εν τούτης, ακόμα και έτσι τα αποτελέσματα ήταν καλά.

Για αυτόν τον λόγο εγώ επιμένω ότι το καλύτερο είναι η πάκτωση με ολίγον προένταση. ( μερική προένταση )