Aντισεισμικό σύστημα τοποθετημένο σε φρεάτιο του φέροντα

[seismic]

Αν είμαστε πάνω σε ένα μηχανάκι και πατήσουμε μόνο το μπροστινό φρένο ενώ αυτό τρέχει με μεγάλη ταχύτητα, τότε ο πίσω τροχός και ο επιβάτης θα περιστραφούν πάνω από τον μπροστινό τροχό.
Αυτό συμβαίνει λόγο του ότι δημιουργείται μία ροπή κατά το φρενάρισμα του μπροστινού τροχού.
Η ίδια ροπή εφαρμόζεται και σε μία πλαισιωτή κατασκευή κατά την ταλάντωση που της προκαλεί ο σεισμός.
Η ροπή δημιουργεί την ταλάντωση, η ταλάντωση μετατοπίζει τον άξονα των κάθετων στοιχείων, τα κάθετα στοιχεία μετατοπίζουν τον οριζόντιο άξονα ( με τον οποίο είναι συνδεδεμένοι στον κόμβο ) προς τα πάνω, αυτός δεν μπορεί να ανέλθει διότι έρχεται σε αντίθεση με όλα τα κάθετα φορτία του πλαισίου, με αποτέλεσμα την δημιουργία ροπής και μεγάλης τέμνουσας στην δοκό και την οριζόντια διατομή της κολόνας.
Αυτή η ροπή είναι πάρα πολύ μεγάλη ...τόσο μεγάλη που δεν υπάρχει κόμβος τόσο ισχυρός να την παραλάβει.
Αφού δεν μπορεί να παραλάβει ο κόμβος την ροπή, μπαίνει το ερώτημα γιατί δεν αστοχεί πάντα.
Απάντηση
Διότι οι μικρές διατομές των κολονών έχουν ελαστικότητα ( πλαστιμότητα ) η οποία είναι μεγαλύτερη του εύρους της ταλάντωσης του σεισμού, και αντοχή ( σε θλίψη και εφελκισμό ) μεγαλύτερη της φόρτισης που προκαλεί η αδράνεια της πλαισιωτής κατασκευής.
Αυτές οι αντοχές των κολονών έχουν όρια τα οποία εξαρτώνται από την επιτάχυνση του σεισμού, το εύρος κύματος που έχει, από την διάρκεια του σεισμού, και από την ιδιοσυχνότητα κατασκευής εδάφους, καθώς και από τον οπλισμό χάλυβα και κατά πόσο περισφιγμένος είναι.
Το πρόβλημα είναι ότι οι κολόνες δεν μπορούν να έχουν όλες την ίδια διατομή διότι οι αρχιτεκτονικές ανάγκες
διαφοροποιούν το μέγεθος των φορτίων που αναγκάζεται να παραλάβει κάθε κολόνα, οπότε διαφοροποιούν και τις διατομές τους.
Αυτή η διαφοροποίηση των διατομών διαφοροποιεί και την ελαστικότητά τους.
Το αποτέλεσμα αυτής της διαφοροποίησης της ελαστικότητας έχει ως αποτέλεσμα την διαφοροποίηση παραλαβής των πλάγιων φορτίσεων του σεισμού σε κάθε κολόνα.
Οι μικρότερες κολόνες υποχωρούν ( λόγο ελαστικότητας ) ενώ αυτές που είναι μεγαλύτερης διατομής ( και άκαμπτες ) αναγκάζονται να παραλάβουν όλες τις φορτίσης του σεισμού, ακόμα και αυτές που αναλογούν στις μικράς διατομής ( ελαστικές, πλάστιμες ) κολόνες.
Αυτός είναι ο λόγος που αστοχούν πρώτες οι κοντές κολόνες, και τα μεγάλα άκαμπτα κάθετα στοιχεία ( τοιχία )
Αυτός είναι και ο λόγος της διαμάχης των μηχανικών ως στο αν πρέπει να σχεδιάζουν πλάστιμες ή άκαμπτες κατασκευές.

Λύση.
α) Κατασκευάζουμε κολόνες από λάστιχο, ....για τους λάτρες της πλαστιμότητας
β) Πακτώνουμε ή προεντήνουμε τα τοιχία, και τις κατασκευές με συνεχή δόμηση ( με Ο.Σ ή οπτοπλινθοδομή ) με το έδαφος, ....για τους λάτρες της ακαμψίας.
γ)Διαχωρίζουμε την δομική οντότητα ( με σεισμικό αρμό ) στα πλάστιμα και τα άκαμπτα στοιχεία, πακτώνοντας ή εφαρμόζωντας προένταση μεταξύ δώματος και εδάφους μόνο στα μεγάλης διατομής άκαμπτα στοιχεία,..όπως έχω κάνει στο βίντεο αυτό ( σύμμεικτο σύστημα )
https://www.youtube.com/watch?featur...&v=KPaNZcHBKRI

Μόνο αυτές οι λύσεις υπάρχουν αν θέλετε να σχεδιάζεται ισχυρότερες κατασκευές.

1)Αν πάνω στην σεισμική βάση που κατασκεύασα κατασκευάσω ένα πλαίσιο εξολοκλήρου από Ο.Σ βιδωμένο με ντίζες περιμετρικά με την βάση.
ή κάτι σαν αυτήν την συνεχή δόμηση http://postimg.org/image/poaeawzrj/
2)Και ένα άλλο το ίδιο που απλά να πατάει επάνω.

Ερώτημα...πιο από τα δύο θα αστοχήσει πρώτο?

H απάντηση θα δοθεί με τα πρώτα πειραματικά μοντέλα που θα κατασκευαστούν με και χωρίς το σύστημά μου στην αντισεισμική βάση που κατασκεύασα.