Προσομοίωση προέντασης των στύλων της κατασκευής μεταξύ δώματος και του εδάφους

[seismic]

Τη ροπή ανατροπής την σταματά η εφεύρεση αλλά όχι τη ροπή κάμψης. Εάν τοποθετήσουμε ένα μεγάλο βάρος πάνω σε μικρή τετράγωνη κολώνα και την "βιδωσουμε στο έδασφος". Σε ένα μεγάλο σεισμό δε θα ανατραπεί αλλά η βάση της (μέγιστη τεμνουσα και ροπή) θα κοπεί σαν πράσο.
Τι κάνω για αυτό το πρόβλημα.

Την Ροπή κάμψης και τον στρεπτοκαμπτικό λυγισμό τα αντιμετωπίζω σχεδιάζοντας
1) επιμήκη υποστυλώματα με μεγάλα και κατάλληλα γεωμετρικά σχήματα κάτοψης τοποθετημένα σωστά πάνω στην δομή. Όπως είναι τα φρεάτια ανελκυστήρων, ή σχεδιάζω επιμήκη υποστυλώματα με σχήμα κάτοψης ( + ) , ( Γ ) , ( - )
2) Τοποθετώ τον μηχανισμό όχι στο κέντρο του υποστυλώματος αλλά ένα μηχανισμό σε κάθε άκρο του γεωμετρικού σχήματος. Αυτό βοηθάει να αποφύγουμε την ροπή κάμψης Βασικά έχω εφεύρει ένας ρυθμιστή ταλάντωσης της κατασκευής κάτι σαν ρυθμιζόμενα αμορτισέρ
και αυξάνει κατά πολύ την απόκριση της κατασκευής προς τις σεισμικές φορτίσεις.
3) Για να γίνει ισχυρή η πάκτωση του μηχανισμού χρειάζεται ισχυρά φορτία έλξης τα οποία αν τα εφαρμόζαμε από το δώμα θα είχαμε μύωση της πλαστιμότητας καθώς και την ροπή κάμψης των υποστυλωμάτων αυξημένη. Για να τα αποφύγω όλα αυτά δεν κάτω την έλξη από το δώμα.
Τι κάνω.
Πριν χτιστεί η κατασκευή όταν είναι ακόμα οικόπεδο ανοίγω την γεώτρηση τοποθετώ μέσα τον μηχανισμό εφαρμόζω ισχυρή προένταση μεταξύ της επιφάνειας θεμελίωσης και του μηχανισμού που είναι τοποθετημένος στα βάθη της γεώτρησης. Κατ αυτόν τον τρόπο έχω ισχυρή πάκτωση του μηχανισμού χωρίς να επιβαρύνω με πρόσθετα φορτία θλίψης την κατασκευή. Μετά την ισχυρή πάκτωση του μηχανισμού στο έδαφος η προέκταση του μηχανισμού του τένοντα διαπερνά τα καθ ύψος υποστυλώματα μέσα από μία σωλήνα διόδου και καταλήγει στο δώμα Εκεί πάνω τοποθετούμε μία βίδα η οποία φέρει μεταξύ του δώματος και της βίδας κάποιο υλικό απόσβεσης ώστε να δώσουμε την δυνατότητα στον φέροντα να λικνίζετε μέσα στην ελαστική περιοχή και να δημιουργούμε σεισμική απόσβεση ( αποθήκευση ενέργειας ) προερχόμενη τόσο από τα στοιχεία της κατασκευής όσο και από το υλικό απόσβεσης. Βασικά αυτή η μέθοδος τοποθέτησης σταματά την ανάκληση των κόμβων και της βάσης θεμελίωσης. Είναι θέμα σχεδιασμού τελικά όλα. Βασικά έχω εφεύρει ένας ρυθμιστή ταλάντωσης της κατασκευής κάτι σαν ρυθμιζόμενα αμορτισέρ τα οποία εφαρμόζουν την απόσβεση των φορτίων του σεισμού ( όχι κάτω από την βάση ) αλλά πάνω στο δώμα εφαρμόζοντας μία αντιρροπή κόντρα προς την ροπή ανατροπής του κάθε ενός υποστυλώματος της κατασκευής προερχόμενη από το έδαφος την οποία μεταφέρει ο μηχανισμός στο δώμα.
4) Επίσης ο τένοντας του μηχανισμού κατά την κάμψη του κορμού των υποστυλωμάτων τείνει να επιμηκυνθεί και δέχεται μεγάλες εντάσεις εφελκυσμού στις οποίες όμως αντιδρά και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να αποτρέπει την ελαστική παραμόρφωση των φερόντων στοιχείων.
Κατ αυτόν τον τρόπο μειώνονται οι παραμορφωτικές ιδιομορφές του φέροντα οργανισμού που είναι τόσες πολλές όσες είναι και οι διαφόρων κατευθύνσεων μετατοπίσεις του σεισμού. Και με την κατάλληλη διαστασιολόγηση, πάκτωση όλων των άκρων, μορφοποίηση και σωστή τοποθέτηση των επιμήκη υποστυλωμάτων επί του φέροντα οργανισμού σταματάμε και τον στρεπτοκαμπτικό λυγισμό των ασύμμετρων κατασκευών.
Αυτές τις δυνάμεις που παίρνουμε από το έδαφος ( μέσω του μηχανισμού αγκύρωσης – πάκτωσης ) πρέπει να τις μεταφέρουμε πάνω στο δώμα ελεύθερες αποφεύγοντας την δημιουργία του μηχανισμό της συνάφειας πάνω στην διεπιφάνεια του τένοντα και του σκυροδέματος. Για να το κατορθώσουμε αυτό πρέπει ο τένοντας του μηχανισμού που μεταφέρει αυτές τις δυνάμεις πάνω στο δώμα να διαπερνά εγκάρσια το υποστύλωμα μέσα από μία σωλήνα διόδου.
Αυτό είναι αναγκαίο για να απαλλάξουμε τα υποστυλώματα από τα προβλήματα που παρουσιάζει ο μηχανισμός της συνάφειας ο οποίος πλέων καθ αυτόν τον τρόπο δεν υφίστανται και η νέα μέθοδος όπλισης αλλάζει τον μηχανισμό καταπόνησης των υποστυλωμάτων.
Με αυτήν την μέθοδο το τελευταίο υποστύλωμα καθ ύψος στο ανώτατο άκρο του δέχεται θλιπτικά φορτία με αρνητικό πρόσημο διότι κατά το λίκνισμα παρεμποδίζεται από τον μηχανισμό να ανέλθει και να στρέψει τον κορμό του κυκλικά σταματώντας καθ αυτόν τον τρόπο την ροπή ανατροπής. Αυτά τα θλιπτικά φορτία στο ανώτατο άκρο του υποστυλώματος προέρχονται από το έδαφος και τα μεταφέρει ο μηχανισμός της εν λόγω μεθόδου ώστε αυτά να αντιταχθούν αρνητικά ως προς την ροπή ανατροπής των καθ ύψος υποστυλωμάτων. Το σκυρόδεμα έχει τις προδιαγραφές να παραλάβει αυτές τις θλιπτικές εντάσεις με αρνητικό πρόσημο που του επιβάλει ο μηχανισμός διότι η θλιπτική ικανότητα αντοχής του σκυροδέματος είναι 12 φορές μεγαλύτερη από ότι είναι η ικανότητα του στον εφελκυσμό. Αυτή η θλίψη στο ανώτατο άκρο του υποστυλώματος προέρχεται από τον μηχανισμό και δεν περιλαμβάνει πρόσθετα στατικά φορτία της κατασκευής διότι έχει αρνητικό πρόσημο από αυτά οπότε δεν υφίσταται κίνδυνος υπέρβασης της θλιπτικής ικανότητας του σκυροδέματος. Καταργείται καθ αυτόν τον τρόπο η καταπόνηση που δέχεται το σκυρόδεμα επικάλυψης του υποστυλώματος από τον μηχανισμό της συνάφειας ο οποίος ισούται με την εμφάνισης ακτινωτών διατμητικών εντάσεων εξασκούμενες πάνω στην διεπιφάνεια του σκυροδέματος και του χάλυβα οι οποίες αν περάσουν ορισμένες τιμές έντασης επέρχεται το αποτέλεσμα της εμφάνισης διόρυξης του σκυροδέματος επικάλυψης και εξόλκησης του χάλυβα δηλαδή η πλήρη αστοχία.

Ακόμα αποφεύγεται η εξόλκηση του χάλυβα από το σκυρόδεμα κοντά στην βάση λόγω του ότι ο οπλισμός του υποστυλώματος του ισογείου δεν σταματά στην βάση του αλλά επεκτείνεται μονοκόμματος μέχρι τα βάθη της γεώτρησης. Κατ αυτόν τον τρόπο αλλάζει η διαφορά δυναμικού των ροπών και αντίρροπων ροπών που παρατηρείται στην θέση του υπομοχλίου που δημιουργείται κοντά στην βάση του ισογείου πάνω στον κορμό του υποστυλώματος μεταξύ ελαστικής και άκαμπτης περιοχής και έχει σαν αποτέλεσμα την εξόλκηση του οπλισμού μέσα από την βάση του υποστυλώματος. Κατ αυτόν τον τρόπο ο χάλυβας εξαντλεί 100% τις εφελκυστικές αντοχές του οι οποίες δεν ακυρώνονται πια λόγο της εξόλκησής του μέσα από το σκυρόδεμα. Αυτό σημαίνει ότι με λιγότερο χάλυβα επιτυγχάνουμε τις επιθυμητές αντοχές με οικονομία.
Εάν με τους ίδιους μηχανισμούς έντασης και πάκτωσης του δώματος και του εδάφους εφαρμόσουμε από το δώμα και θλιπτικές εντάσεις πάνω στα καθ ύψος υποστυλώματα τις τάξεως έως και του 70% του σ.θρ του σκυροδέματος τότε εκτός των άλλων έχουμε πετύχει και την αύξηση της αντοχής του σκυροδέματος ως προς τις τέμνουσες, μεγαλύτερης του κανονικού έως και 37%. Αρκεί βέβαια ο φέροντας να διαθέτει φέροντα κατακόρυφα στοιχεία με μεγάλη και κατάλληλα διαμορφωμένη κάτοψη.
Πακτωνω και τις τέσσερις γωνιές του υποστυλωματος ( όχι τις τέσσερις γωνίες ενός μικρού τετράγωνου υποστυλώματος αλλά τις γωνίες ενός γεωμετρικά κατάλληλου μεγάλου επιμήκη υποστυλώματος ) γιατί η η αποτελεσματικότητα του μηχανισμού εξαρτάτε και από το γεωμετρικό σχήμα και μέγεθος ( του ύψους και του πλάτους του υποστυλώματος ) Δηλαδή σε μία συνεχή δόμηση ( χωρίς κολόνες ) σκυροδέματος θα δούλευε καλύτερα ο μηχανισμός.
Με την μέθοδο σχεδιασμού πάκτωσης των κόμβων της ανώτατης στάθμης με το έδαφος ευελπιστώ να εκτρέψω τις πλάγιες αδρανειακές εντάσεις του σεισμού σε πιο ισχυρές περιοχές της δομής από αυτές τις περιοχές που οδηγούνται σήμερα. Αυτές οι ισχυρές περιοχές έχουν την ικανότητα να προλαμβάνουν και να αποτρέπουν την εμφάνιση του στρεπτοκαμπτικού λυγισμού πάνω στον κορμό των φερόντων στοιχείων, οπότε ευελπιστώ να εμφανίζονται λιγότερες εντάσεις και αστοχίες.
Η αντίθεση των δύο δυνάμεων επί της εγκάρσιας δομής των καθ’ ύψος υποστυλωμάτων δημιουργούμενες αφενός α) από το αρνητικό πρόσημο της έντασης του μηχανισμού ο οποίος δημιουργεί μια αντίρροπη ροπή ως προς την ροπή ανατροπής των καθ ύψος υποστυλωμάτων εφαρμοζόμενη πάνω στα ανώτατα άκρα του προερχόμενη από το έδαφος και αφετέρου β) η αντίδραση του εδάφους καθώς και η αντίδραση του άλλου αντικριστού μηχανισμού προς τα θλιπτικά στατικά φορτία ευρισκόμενος τοποθετημένος στο αντικριστό κάτω μέρος τις βάσης του, εκτρέπουν μέσα από την εγκάρσια ισχυρή δομή του τα φορτία του σεισμού και τα μεταφέρουν μέσα στο έδαφος δηλαδή τα επιστρέφει μέσα σε αυτό από το οποίον προήλθαν. Δηλαδή το έδαφος κάτω από την βάση ενός αμφίπλευρα πακτωμένου επιμήκη υποστυλώματος δέχεται δύο δυνάμεις ήτοι στο ένα άκρο θλίψη και στο άλλο έλξη. Ο μηχανισμός πάκτωσης κάτω από την βάση ανταποκρίνεται επιτυχώς τόσο στην θλίψη όσο και στην έλξη που του δημιουργεί εναλλάξ κατά την ταλάντωση η ροπή ανατροπής του επιμήκη υποστυλώματος διότι έχει ισχυρή πάκτωση με το έδαφος και μπορεί να δέχεται επιτυχώς ανοδικές και καθοδικές εντάσεις τις οποίες μεταβιβάζει στα βάθη των πρανών των γεωτρήσεων μέσα στο έδαφος.