ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΠΟΛΥΩΡΟΦΩΝ Κ.Ω.Σ.

Transcript

1 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1 ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΠΟΛΥΩΡΟΦΩΝ Κ.Ω.Σ. ειδική προσομοίωση κόμβων αλληλεπίδραση κατασκευών ΜΑΡΙΑ Ι. ΦΑΒΒΑΤΑ Δρ Πολιτικός Μηχανικός, MSc, Δ.Π.Θ. Επιβλέπων Καθηγητής: ΧΡΗΣΤΟΣ Γ. ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΗΣ, Δρ Πολιτικός Μηχ. Ε.Μ.Π., Καθηγητής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πολυτεχνικής Σχολής Δ.Π.Θ. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Διατύπωση προβλήματος Η εκτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς και ικανότητας των πολυώροφων κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα είναι ένα πολυσύνθετο δύσκολο πρόβλημα, το οποίο δεν μπορεί να θεωρηθεί ότι έχει αντιμετωπισθεί στο σύνολό του με πλήρη σαφήνεια και με την απαιτούμενη ακρίβεια. Η βέλτιστη ανάπτυξη του αναλυτικού μοντέλου προσομοίωσης μιας κατασκευής απαιτεί τον προσδιορισμό και την κατανόηση του πραγματικού τρόπου απόκρισης των μελών της. Από τα βασικότερα προβλήματα που υπάρχουν είναι, βεβαίως, η δυσκολία για ακριβή προσομοίωση της συμπεριφοράς των επί μέρους μελών τους. Βασικές ιδιότητες που κυρίως καθορίζουν την απόκριση των μεμονωμένων δομικών στοιχείων και άρα ολόκληρου του δομικού συστήματος είναι η αντοχή, η δυσκαμψία και η πλαστιμότητα, ενώ εξίσου σημαντικό ρόλο έχει η ικανότητα για απορρόφηση ενέργειας κατά τη διάρκεια σεισμικής διεγέρσεως. Έτσι, ενώ στη Διεθνή βιβλιογραφία υπάρχει

2 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 2 καταγεγραμμένη η έντονη και συνεχής προσπάθεια των διαφόρων ερευνητών για την ανάπτυξη αξιόπιστων μεθοδολογιών και μοντέλων απόκρισης, με σκοπό τη βελτίωση του τρόπου προσέγγισης της πραγματικής σεισμικής συμπεριφοράς τόσο συνολικά όσο και των επιμέρους μελών των κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα, εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές αβεβαιότητες. Αυτό οφείλεται αφ ενός στην υψηλή πολυπλοκότητα του τρόπου απόκρισης του σκυροδέματος, ως υλικού, στις βασικές μορφές έντασης - θλίψη, εφελκυσμός, διάτμηση - και αφ ετέρου στην έλλειψη της εις βάθος κατανόησης των μηχανισμών απόκρισης των μελών μιας κατασκευής έναντι συνθέτων μορφών έντασης με διατμητικό χαρακτήρα. Από τα πλέον σημαντικά θέματα είναι η συμπεριφορά των κόμβων και ιδιαίτερα των ακραίων κόμβων δοκών - υποστυλωμάτων, όπου υπάρχει έντονος προβληματισμός για την προσομοίωση της σεισμικής απόκρισης, o οποίος απορρέει από την έλλειψη της εις βάθος κατανόησης, καθώς και από την έλλειψη κοινά αποδεκτού μοντέλου μηχανισμού απόκρισης. Αυτό άλλωστε αντικατοπτρίζεται και στην υφιστάμενη διεθνώς επιστημονική διαφωνία για τον τρόπο λειτουργίας και τη διαδικασία σχεδιασμού τους. Συνήθως, για την εκτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα το αναλυτικό μοντέλο προσομοίωσης που χρησιμοποιείται περιλαμβάνει στοιχεία μιας διάστασης που περιγράφουν την απόκριση των δοκών και των υποστυλωμάτων, ενώ η προσομοίωση των κόμβων γίνεται με χρήση άκαμπτων ζωνών θεωρώντας έτσι ελαστική, με άπειρη αντοχή και δυσκαμψία, την απόκριση στην περιοχή του κόμβου. Στην πραγματικότητα όμως μια τέτοια συμπεριφορά δεν είναι πάντα εφικτή, κυρίως σε παλαιού τύπου κατασκευές. Έτσι, στην πιθανή περίπτωση ρηγμάτωσης ή αστοχίας των κόμβων η συνολική απόκριση της κατασκευής δεν προσεγγίζεται με ικανοποιητική ακρίβεια. Ελάχιστες μέχρι σήμερα είναι οι αναλυτικές μελέτες διερεύνησης της σεισμικής συμπεριφοράς κατασκευών ωπλισμένου σκυροδέματος στις οποίες λαμβάνεται υπόψη ο τρόπος λειτουργίας των κόμβων. Στις περιπτώσεις αυτές η προσομοίωση της συμπεριφοράς των κόμβων γίνεται με χρήση στροφικών ελατηρίων, η απόκριση των οποίων, όμως, δεν λαμβάνει υπόψη τη βαθμιαία μείωση της αντοχής και την πιθανή ψαθυρή αστοχία του κόμβου. Κατά συνέπεια, η επιρροή της τοπικής ανε-

3 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 3 λαστικής απόκρισης των κόμβων στη σεισμική συμπεριφορά πολυωρόφων κατασκευών είναι ανοικτό πρόβλημα προς διερεύνηση. Επιπλέον, η αναγνώριση και ο συνυπολογισμός όλων των παραγόντων επιρροής της σεισμικής συμπεριφοράς των πολυωρόφων κατασκευών, συναρτήσει των υψηλών απαιτήσεων σε υπολογιστική ισχύ, αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για την αναλυτική διερεύνηση της απόκρισης των κατασκευών. Έτσι, παράγοντες που υπό ορισμένες συνθήκες είναι δυνατόν να καταστούν σημαντικοί για την πραγματική συμπεριφορά των πολυώροφων κατασκευών, δεν λαμβάνονται συνήθως υπόψη. Ως οι κυριώτεροι από αυτούς μπορούν να θεωρηθούν: (α) η ύπαρξη τοιχοπληρώσεων συμπαγών ή με ανοίγματα και (β) η αλληλεπίδραση παρακείμενων κατασκευών. Εξάλλου, στη Διεθνή βιβλιογραφία παρατίθενται πολλά παραδείγματα όπου τα αποτελέσματα των σεισμών αποδεικνύουν ότι η συνολική απόκριση των κατασκευών ωπλισμένου σκυροδέματος επηρεάζεται σημαντικά και από αυτούς τους κρίσιμους παράγοντες. Συγκεκριμένα, παρατίθενται πολλά παραδείγματα όπου τα αποτελέσματα των σεισμών αποδεικνύουν την ιδιαίτερη δομική αξία που έχουν οι τοιχοπληρώσεις για τις κατασκευές από ωπλισμένο σκυρόδεμα. Οι αντοχές των τοιχοπληρώσεων δεν μπορεί να είναι αμελητέες για την κατασκευή, δεδομένου ότι κατά τη διάρκεια μεγάλων σεισμικών διεγέρσεων οι αναπτυσσόμενες οριζόντιες δυνάμεις στο κτίριο έχουν ως αποτέλεσμα την αλληλεπίδραση των τοιχοποιιών με το πλαίσιο ωπλισμένου σκυροδέματος που τις περιβάλλει. Παρόλα αυτά, στην καθημερινή πρακτική οι τοιχοπληρώσεις εξακολουθούν να θεωρούνται μη φέροντα δομικά στοιχεία και δεν λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό των κατασκευών ωπλισμένου σκυροδέματος. Αυτό οφείλεται στο ότι μέχρι και σήμερα δεν υπάρχει κοινή αντίληψη για τη συμπεριφορά των τοιχοπληρώσεων κατά την αλληλεπίδρασή τους με τα πλαίσια. Βασική αιτία αποτελεί το γεγονός ότι οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόκριση των τοιχοποιιών είναι πολλοί, όπως για παράδειγμα: μηχανικά χαρακτηριστικά πλίνθων και συνδετικής κονίας, γεωμετρία πλαισίου που περιβάλλει την τοιχοποιία, αντοχή και δυσκαμψία δομικών στοιχείων και πλαισίου, ύπαρξη και μορφή ανοιγμάτων, μέγεθος αναπτυσσόμενων οριζόντιων δράσεων, κ.λπ. Εξακολουθούν,λοιπόν, να υπάρχουν αβεβαιότητες για την προσομοίωση της συμπεριφοράς των τοιχοποιιών για να μπορούμε

4 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 4 να έχουμε κοινά αποδεκτές συστάσεις τόσο για το σχεδιασμό όσο και για την αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κατασκευών με τοιχοπληρώσεις. Σημειώνεται δε ότι συνήθως στις ανελαστικές αναλύσεις που πραγματοποιούνται για την εκτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς των κατασκευών οι τοιχοπληρώσεις δεν λαμβάνονται υπόψη. Μια τέτοια θεώρηση μπορεί να οδηγήσει στη μη ασφαλή εκτίμηση της αντοχής, της δυσκαμψίας και της πλαστιμότητας της κατασκευής, ενώ αγνοεί τη σημαντική επιρροή που μπορεί να έχει στη σεισμική συμπεριφορά των πολυώροφων κατασκευών η καθ ύψος μεταβολή της δυσκαμψίας (π.χ. πιλοτή, τοιχοπλήρωση με ανοίγματα). Επίσης, αναφέρεται ότι τα προγράμματα που χρησιμοποιούνται διεθνώς για την ανελαστική ανάλυση πολυώροφων κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα, δεν περιλαμβάνουν στοιχεία ειδικά για την προσομοίωση των τοιχοπληρώσεων. Το πρόβλημα περιπλέκεται ιδιαίτερα εάν ληφθεί υπόψη και η σημαντική επιρροή της πιθανής τοπικής ανελαστικής απόκρισης των κόμβων. Στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει αντίστοιχη προσπάθεια προσέγγισης στη Διεθνή βιβλιογραφία. Ακόμη, σημαντικό ρόλο στη σεισμική συμπεριφορά και ικανότητα των κατασκευών έχει η αλληλεπίδραση παρακείμενων κατασκευών και οι κρούσεις που πιθανώς παρατηρούνται μεταξύ τους κατά τη διάρκεια σεισμικής διεγέρσεως. Από τη διερεύνηση της υφιστάμενης Διεθνούς βιβλιογραφίας προέκυψε ότι η μελέτη του πιθανού προβλήματος της αλληλεπίδρασης παρακείμενων κατασκευών περιορίζεται στην περίπτωση όπου υπάρχει ισοσταθμία πλακών μεταξύ αυτών. Σε όλες τις περιπτώσεις η πρόσκρουση των κατασκευών γίνεται στη στάθμη των πλακών και δεν διερευνάται η περίπτωση εμβολισμού υποστυλώματος από τις πλάκες παρακείμενου κτιρίου. Σημειώνεται ότι μέχρι σήμερα παρόλο που η περίπτωση εμβολισμού υποστυλώματος από πλάκα παρακείμενης κατασκευής κατά τη διάρκεια σεισμικής διεγέρσεως είναι η πιο συνηθισμένη, στην πράξη δεν έχει ακόμα μελετηθεί. Επιπλέον, τα αποτελέσματα των υφιστάμενων εργασιών επικεντρώνονται στις αναπτυσσόμενες λόγω της πρόσκρουσης μετατοπίσεις και στις απαιτούμενες πλαστιμότητες. Οι διατμητικές απαιτήσεις και η διατμητική ικανότητα των υποστυλωμάτων δεν μελετώνται καθόλου παρότι αυτοί οι παράμετροι είναι πολύ σημαντικοί για τον τρόπο αστοχίας και την ασφάλεια των κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα. Οι περισσότερες αναλυτικές μελέτες που υπάρχουν παρουσιάζουν συμπεράσματα

5 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 5 που δεν μπορούν να εφαρμοσθούν άμεσα στο σχεδιασμό πολυώροφων κατασκευών. Το πρόβλημα περιπλέκεται ιδιαίτερα εάν ληφθεί υπόψη και η σημαντική επιρροή της τοπικής ανελαστικής απόκρισης των κόμβων. Στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει αντίστοιχη προσπάθεια προσέγγισης στη Διεθνή βιβλιογραφία. Η διερεύνηση της πραγματικής σεισμικής συμπεριφοράς των πολυώροφων κατασκευών γίνεται ακόμη πιο πολύπλοκη με την επιρροή και των τριών παραπάνω παραγόντων. Άλλωστε, στις αστικές περιοχές και ιδιαίτερα στο κέντρο των πόλεων το σύστημα δομήσεως που συνήθως εφαρμόζεται είναι συνεχές και αρκετά από τα υφιστάμενα κτίρια είναι σχεδιασμένα με βάση τους παλαιούς κανονισμούς. Έτσι, είναι δυνατόν οι τρεις παράγοντες που ήδη αναφέρθηκαν να συνυπάρχουν και να επηρεάζουν σημαντικά την απόκριση των κατασκευών. Από τη Διεθνή βιβλιογραφία αναλυτικές μελέτες ερευνητών που να διερευνούν τη σεισμική συμπεριφορά των πολυώροφων κατασκευών με τοιχοπλήρωση και προβλήματα αλληλεπίδρασης σε συνδυασμό με την επιρροή της τοπικής ανελαστικής απόκρισης των κόμβων δεν ευρέθησαν. Από τα παραπάνω γίνεται κατανοητή η ανάγκη για βελτίωση της υφιστάμενης μεθοδολογίας στην προσέγγιση του πραγματικού τρόπου απόκρισης των κατασκευών έναντι σεισμικών δράσεων και ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά στους τρεις παράγοντες που ήδη αναφέρθηκαν. 1.2 Οργάνωση εργασίας Η παρούσα διατριβή περιλαμβάνει οκτώ κεφάλαια ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται ανασκόπηση της υφιστάμενης γνώσης σχετικά με τους τρεις κρίσιμους παράγοντες επιρροής της σεισμικής συμπεριφοράς των κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα, ως εξής: - κόμβοι δοκών-υποστυλωμάτων: Παρουσιάζονται τα επικρατέστερα μοντέλα λειτουργίας των κόμβων, τα οποία αποτελούν και τη βάση για το σχεδιασμό αυτών στις πε-

6 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 6 ρισσότερες χώρες του κόσμου. Επιπλέον, περιγράφονται τα υφιστάμενα αναλυτικά μοντέλα εκτίμησης τόσο της αντοχής, όσο και της ανελαστικής συμπεριφοράς των κόμβων. Γίνεται ανασκόπηση των υφιστάμενων αναλυτικών μοντέλων προσομοίωσης που έχουν παρουσιασθεί στη Διεθνή βιβλιογραφία για την περιγραφή του τρόπου λειτουργίας των κόμβων. Τέλος, παρουσιάζονται εργασίες σχετικές με τη διερεύνηση της επιρροής της σεισμικής συμπεριφοράς των κόμβων στη συνολική απόκριση των κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα. - αλληλεπίδραση κατασκευών: Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας στόχος είναι η διερεύνηση της επιρροής της τοπικής ανελαστικής απόκρισης των κόμβων στη σεισμική συμπεριφορά των κατασκευών με προβλήματα αλληλεπίδρασης. Δεδομένου ότι αντίστοιχη προσπάθεια προσέγγισης δεν υπάρχει στη Διεθνή βιβλιογραφία, παρουσιάζονται εργασίες σχετικές μόνο με την αλληλεπίδραση κατασκευών. - τοιχοπλήρωση: Δεν αποτελεί στόχο της παρούσας εργασίας η διερεύνηση της συμπεριφοράς και των μορφών αστοχίας της τοιχοπλήρωσης, αλλά η επιρροή αυτής στη συνολική συμπεριφορά των κατασκευών και ιδιαίτερα σε συνδυασμό με την επιρροή της τοπικής απόκρισης των κόμβων και την επιρροή της αλληλεπίδρασης. Όμως, στη Διεθνή βιβλιογραφία δεν εβρέθησαν εργασίες σχετικές με την αλληλεπίδραση των τριών κρίσιμων παραγόντων επιρροής της σεισμικής συμπεριφοράς των κατασκευών. Έτσι, παρουσιάζονται εν συντομία χαρακτηριστικές προσπάθειες προσέγγισης και μοντελοποίησης της απόκρισης των τοιχοποιιών στις κατασκευές, με έμφαση στο μοντέλο του ισοδύναμου διαγώνιου θλιπτήρα. Στο δεύτερο κεφάλαιο αξιολογούνται (σχολιάζονται) τα υφιστάμενα αναλυτικά μοντέλα συμπεριφοράς και τα στοιχεία προσομοίωσης των κόμβων. Μελετάται η συμπεριφορά και τα πραγματικά χαρακτηριστικά των κόμβων βάσει πειραματικών αποτελεσμάτων. Τίθενται οι αρχικές παράμετροι για την ανάπτυξη ειδικού μοντέλου περιγραφής της συμπεριφοράς των κόμβων, με σκοπό την άμεση εφαρμογή του σε πολυώροφες κατασκευές.

7 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 7 Στο τρίτο κεφάλαιο - περιγράφονται καταρχήν οι βασικές αρχές-χαρακτηριστικά για την ανάπτυξη του προτεινόμενου μοντέλου απόκρισης για τους κόμβους, ώστε αυτό να προσεγγίζει την πραγματική συμπεριφορά. - Αναπτύσσεται πρόγραμμα ηλεκτρονικού υπολογιστή σε κώδικα FORTRAN που υλοποιεί το προτεινόμενο ειδικό μοντέλο προσομοίωσης κόμβων. Γίνεται προσαρμογή του υποπρογράμματος στο γενικό πρόγραμμα σεισμικής ανελαστικής ανάλυσης κατασκευών ΑDAPTIC (B.A. Izzuddin, Imperial College, 1991). Επιπλέον, περιγράφονται αναλυτικά τα ειδικά χαρακτηριστικά του μοντέλου σε υποδειγματικούς κύκλους φόρτισης. - Παρουσιάζεται το αναλυτικό μοντέλο προσομοίωσης των ακραίων κόμβων και περιγράφεται αναλυτικά ειδική μεθοδολογία για την εκτίμηση των παραμέτρων απόκρισης του προτεινόμενου μοντέλου προσομοίωσης. Η προτεινόμενη μεθοδολογία αναλύεται και περιγράφεται τόσο για τους ακραίους κόμβους χωρίς οπλισμό διάτμησης (συνδετήρες), όσο και για τους ακραίους κόμβους με συνδετήρες. - Τέλος, περιγράφεται και προτείνεται μοντέλο προσομοίωσης και μεθοδολογία υπολογισμού των βασικών παραμέτρων περιγραφής του τρόπου λειτουργίας των εσωτερικών κόμβων. Στο τέταρτο κεφάλαιο ελέγχεται η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου μοντέλου-στοιχείου και της αναλυτικής μεθοδολογίας που ακολουθείται για την εκτίμηση των παραμέτρων απόκρισης των κόμβων, μέσω πραγματικών δεδομένων συμπεριφοράς αυτών υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Προς το σκοπό αυτό παρουσιάζονται και αναλύονται δώδεκα δοκίμια ακραίων κόμβων με διαφορετικά χαρακτηριστικά (ποσοστό οπλισμού-μορφή αστοχίας) από την Ελληνική αλλά και τη Διεθνή βιβλιογραφία. Γίνεται σύγκριση των αναλυτικών αποτελεσμάτων απόκρισης των κόμβων με τα αντίστοιχα πειραματικά. Επιπλέον, η αξιοπιστία της προτεινόμενης μεθοδολογίας, ελέγχεται συγκρίνοντάς την και με αναλυτικά μοντέλα εκτίμησης της αντοχής - μορφής αστοχίας των ακραίων κόμβων, από τη σχετική βιβλιογραφία. Τέλος, γίνεται σύγκριση των μορφών αστοχίας που αναμένονται βάσει της προ-

8 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 8 τεινόμενης μεθοδολογίας με την πραγματική μορφή αστοχίας που παρουσίασαν τα υπό εξέταση δοκίμια υποσυστημάτων ακραίων κόμβων. Στο πέμπτο κεφάλαιο, με εφαρμογή του προτεινόμενου στοιχείου - μοντέλου, μελετάται η επιρροή της τοπικής ανελαστικής απόκρισης των ακραίων κόμβων με μειωμένο οπλισμό και αντοχή στη συνολική σεισμική συμπεριφορά και στην τελική μορφή αστοχίας πολυώροφης πλαισιωτής κατασκευής. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην επίδραση της απόκρισης των κόμβων σε τοπικό επίπεδο στη συνολική συμπεριφορά, συναρτήσει της θέσεως που έχουν στην κατασκευή. Έτσι, μελετώνται περιπτώσεις όπου όλοι οι ακραίοι κόμβοι είναι χωρίς συνδετήρες (περιπτώσεις παλαιών κατασκευών), καθώς και περιπτώσεις όπου μεμονωμένοι κόμβοι έχουν μειωμένη αντοχή (περιπτώσεις κατασκευαστικών λαθών). Επιπλέον, περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά του κτιρίου και των ακραίων κόμβων αυτού. Για τη μοντελοποίηση των δοκών και των υποστυλωμάτων στο αναλυτικό μοντέλο προσομοίωσης εισάγεται ειδικό στοιχείο 4ου βαθμού, το οποίο και περιγράφεται στο κεφάλαιο αυτό. Στο έκτο κεφάλαιο, καταρχήν μελετώνται δύο διαφορετικοί τύποι αλληλεπίδρασης παρακείμενων κατασκευών: (α) εβδομήντα δύο (72) περιπτώσεις αλληλεπίδρασης κατασκευών με ίδιο ύψος ορόφων, έτσι ώστε η πρόσκρουση των κτιρίων κατά τη διάρκεια σεισμικών διεγέρσεων να πραγματοποιείται στις πλάκες των ορόφων (αλληλεπίδραση τύπου Α) και (β) πενήντα δυο (52) περιπτώσεις αλληλεπίδρασης κατασκευών με διαφορετικό ύψος ορόφων όπου υπάρχει πιθανότητα εμβολισμού υποστυλωμάτων κτιρίου από τις πλάκες παρακείμενης κατασκευής (αλληλεπίδραση τύπου Β). Ακολούθως, σε συνδυασμό πλέον με την τοπική απόκριση των ακραίων κόμβων, μελετώνται είκοσι έξι (26) περιπτώσεις αλληλεπίδρασης πολυώροφης κατασκευής όπου υπάρχει πιθανότητα εμβολισμού των υποστυλωμάτων της από τις πλάκες παρακείμενης πιο δύσκαμπτης και με μικρότερο συνολικό ύψος κατασκευής.

9 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 9 Στο έβδομο κεφάλαιο, μελετάται η επιρροή των τοιχοπληρώσεων στη συνολική συμπεριφορά των κατασκευών και ιδιαίτερα σε συνδυασμό με την επιρροή της τοπικής απόκρισης των κόμβων. Προς το σκοπό αυτό γίνεται μοντελοποίηση της τοιχοποιίας ως διαγώνια αντηρίδα και διερεύνηση της αποτελεσματικότητας του τρόπου προσέγγισης της συμπεριφοράς της τοιχοπλήρωσης, με τρία διαφορετικά στοιχεία προσομοίωσης. Η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου τρόπου προσομοίωσης των τοιχοπληρώσεων ελέγχεται με πειραματικά αποτελέσματα από τρία ίδια μονώροφα δίστυλα πλαίσια από ωπλισμένο σκυρόδεμα. Ακολουθεί εφαρμογή του ειδικού μοντέλου-στοιχείου προσομοίωσης της τοιχοποιίας στο αναλυτικό μοντέλο πολυώροφης κατασκευής και αναλυτική διερεύνηση της επιρροής των τοιχοπληρώσεων στη σεισμική συμπεριφορά των κατασκευών για τρεις διαφορετικούς τρόπους πλήρωσης (καθ ύψος μεταβολή της δυσκαμψίας): (α) τοιχοπλήρωση παντού, (β) τοιχοπλήρωση από τον 1ο όροφο και άνω (ανοικτό ισόγειο-πιλοτή) και (γ) χωρίς τοιχοποιίες πλήρωσης, για λόγους σύγκρισης. Στη συνέχεια, μελετάται η επιρροή των τοιχοπληρώσεων στη σεισμική συμπεριφορά του πολυώροφου πλαισίου, σε συνδυασμό με την τοπική απόκριση των ακραίων κόμβων με μειωμένο οπλισμό και αντοχή. Για τη διερεύνηση της επιρροής της τοπικής ανελαστικής απόκρισης των ακραίων κόμβων στη σεισμική συμπεριφορά της πολυώροφης κατασκευής με τοιχοποιίες πλήρωσης γίνεται σύγκριση με την αντίστοιχη σεισμική συμπεριφορά που παρουσιάζει το κτίριο όταν όλοι οι κόμβοι του αποκρίνονται ελαστικά, με άπειρη αντοχή και δυσκαμψία. Στο όγδοο κεφάλαιο, ολοκληρώνεται η παρούσα έρευνα με τη διερεύνηση της σεισμικής συμπεριφοράς τοιχοπληρωμένων πολυώροφων κατασκευών με προβλήματα αλληλεπίδρασης, με και χωρίς την επιρροή της τοπικής απόκρισης των κόμβων. Μελετώνται περιπτώσεις αλληλεπίδρασης της πολυώροφης κατασκευής όπου υπάρχει πιθανότητα εμβολισμού των υποστυλωμάτων της από τις πλάκες παρακείμενης πιο δύσκαμπτης και με μικρότερο

10 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 10 συνολικό ύψος κατασκευής. Επιπλέον, λαμβάνονται υπόψη και οι τρεις πιθανές μορφέςτρόποι πλήρωσης του πολυώροφου πλαισίου (καθ ύψος μεταβολή της δυσκαμψίας): (α) τοιχοπλήρωση παντού, (β) τοιχοπλήρωση από τον 1ο όροφο και άνω (πιλοτή) και (γ) χωρίς τοιχοποιίες πλήρωσης. 2. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΟΜΒΩΝ ΜΟΡΦΕΣ ΑΣΤΟΧΙΑΣ 2.1 Βασικές μορφές απόκρισης και αστοχίας ακραίων κόμβων Για την ανάπτυξη μεθοδολογίας και τη βελτίωση της υφιστάμενης πρακτικής προκειμένου να λαμβάνεται υπόψη η επιρροή της τοπικής απόκρισης των κόμβων στη συνολική συμπεριφορά των κατασκευών, αναπτύχθηκε ειδικό στοιχείο για την προσομοίωση της σεισμικής συμπεριφοράς κόμβων ωπλισμένου σκυροδέματος, το οποίο λειτουργεί ως στροφικό ελατήριο. Ο καθορισμός των τιμών των βασικών παραμέτρων εξαρτάται από τα μηχανικά χαρακτηριστικά του πραγματικού κόμβου και γίνεται από αυτά με τη χρήση κανόνων, οι οποίοι αναπτύσσονται και προτείνονται στην παρούσα διατριβή (κεφάλαιο 3). Οι κανόνες της μεθοδολογίας βασίζονται σε ειδική προς το σκοπό αυτό κατάταξη των κόμβων σε κατηγορίες, όπως αυτές προέκυψαν από εκτεταμένο διερευνητικό πειραματικό πρόγραμμα, μέρος των αποτελεσμάτων του οποίου περιλαμβάνεται και αναλύεται προς το σκοπό αυτό στο εν λόγω κεφάλαιο. Με βάση την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων, ακολούθως, παρουσιάζονται οι βασικές μορφές απόκρισης και αστοχίας ακραίων κόμβων ωπλισμένου σκυροδέματος υπό ανακυκλιζόμενη καταπόνηση. Σημειώνεται ότι στην πράξη παρουσιάζονται και μεικτές μορφές αστοχίας. Ως κύριες παράμετροι ελήφθησαν: α) γεωμετρία κόμβου, από την οποία εξαρτάται η αντοχή της θλιβόμενης διαγωνίου (σε ροπή), β) οπλισμοί δοκού, από τους οποίους εξαρτάται η αντοχή της δοκού (σε ροπή διαρροής) και το επίπεδο μέγιστης διατμητικής τάσης κόμβου, γ) μορφή αγκύρωσης επάρκεια συνολικού μήκους και επάρκεια ευθύγραμμου μήκους, δ) εγκάρσιος οπλισμός κόμβου (συνδετήρες),

11 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 11 ε) αντοχή διαρροής της δοκού (ΜRb) σε σχέση με την αντίστοιχη τιμή του υποστυλώματος (ΜRc), δηλαδή ο λόγος α = ΜRc / ΜRb Διακρίνονται οι εξής περιπτώσεις αστοχίας: Α. Βλάβη εκτός κόμβου - Διαρροή δοκού i Ακραίος κόμβος χωρίς οπλισμό διάτμησης (ρh = 0): Περίπτωση ακραίου κόμβου χωρίς οπλισμό διάτμησης όπου η βλάβη εντοπίσθηκε στη δοκό (πλαστική άρθρωση) (δοκίμιο ΒJ0-Εργ. Ωπλισμένου Σκυροδέματος Δ.Π.Θ.). Στα αρχικά στάδια φόρτισης δεν παρατηρήθηκαν ενδείξεις αστοχίας της αγκύρωσης. ii Ακραίος κόμβος με ένα συνδετήρα (ρh = 0.3%): Ακραίος κόμβος με ένα μεμονωμένο συνδετήρα (δοκίμιο ΒJ1-Καραγιάννης κ.ά. 2003). Η βλάβη εντοπίσθηκε στη δοκό (πλαστική άρθρωση). Στα αρχικά στάδια φόρτισης δεν παρατηρήθηκαν ενδείξεις αστοχίας της αγκύρωσης. B. Αποδιοργάνωση αστοχία κόμβου B.1 Κόμβοι με συνολικό μήκος αγκύρωσης ίσο με το απαιτούμενο (ΕΚΩΣ- 2000) i Ακραίος κόμβος χωρίς οπλισμό διάτμησης (ρh = 0). Χαρακτηριστικά διατμητικής αστοχίας τελική μορφή αστοχίας μεικτή: Το ευθύγραμμο μήκος είναι επαρκές ώστε καταρχήν να μην παρατηρείται ολίσθηση (δοκίμιο ΒJ0-6?-Εργαστήριο Ωπλισμένου Σκυροδέματος, Δ.Π.Θ.). Η δοκός έχει μεγάλη αντοχή (διαρροής) (α=0.46), με αποτέλεσμα να αναμένεται να αστοχήσει ο κόμβος λόγω της υψηλής διατμητικής τάσεως που εισάγεται σε αυτόν (τ = 3.69Mpa). Παρουσιάζει μεικτή μορφή αστοχίας με χαρακτηριστικά: - Αναμένεται διατμητική αστοχία. Η αρχική ρηγμάτωση δείχνει χαρακτηριστικά σύνθλιψης της θλιβόμενης αντηρίδας που δικαιολογούν την πρόβλεψη. - Παρατηρείται σε επόμενα βήματα φόρτισης λόγω της βαθμιαίας αποδιοργάνωσης του σκυροδέματος έναρξη της αστοχίας της αγκύρωσης (που σημειώνεται να καλύπτει όλες τις απαιτήσεις του ΕΚΩΣ-2000 αλλά οριακά). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα

12 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 12 τη δημιουργία έντονης διαγώνιας ρηγμάτωσης (εφελκυστική). Συνοδεύεται και από εκτίναξη της επικάλυψης στο πίσω μέρος. ii Ακραίος κόμβος με ένα συνδετήρα (ρh = 0.3%). Χαρακτηριστικά διατμητικής αστοχίας: Δοκίμιο ΒJ1s-6?-Εργαστήριο Ωπλισμένου Σκυροδέματος, Δ.Π.Θ. Η τοποθέτηση ενός συνδετήρα στην περιοχή του κόμβου περιόρισε τη διαγώνια εφελκυστική αστοχία του σκυροδέματος στον πυρήνα του κόμβου. Παρατηρείται καταρχήν διατμητική αστοχία του κόμβου. Επιπλέον, η τοποθέτηση συνδετήρα στο σώμα του κόμβου φαίνεται να συμβάλει: (α) στην αποφυγή της αστοχίας της αγκύρωσης και (β) σε πιο ήπια κλίση του φθίνοντα κλάδου. B.2 Κόμβοι με συνολικό μήκος αγκύρωσης μεγαλύτερο από το απαιτούμενο i Ακραίος κόμβος χωρίς οπλισμό διάτμησης (ρh = 0): Εμφάνιση ρηγματώσεων από τους πρώτους κύκλους φόρτισης στην περιοχή του κόμβου (δοκίμιο J0 - Karayannis et al., 1995). Παρατηρείται διαγώνια εφελκυστική ρηγμάτωση και αστοχία που οδηγεί τελικά και στην πλήρη αποδιοργάνωση του κόμβου. Δεν παρατηρείται εκτίναξη της επικάλυψης στο πίσω μέρος, λόγω του μεγάλου συνολικού μήκους αγκύρωσης. ii Ακραίος κόμβος με δύο συνδετήρες (ρh = 1.31%): Η τοποθέτηση δύο συνδετήρων φαίνεται να επηρεάζει μόνο την κλίση του φθίνοντα κλάδου (Σχήμα 1). Γ. Αποδιοργάνωση κόμβου με χαρακτηριστικά αστοχίας αγκύρωσης Γ.1 Μη επαρκές συνολικό μήκος αγκύρωσης Το μη επαρκές μήκος ευθύγραμμης αγκύρωσης έχει ως αποτέλεσμα την ολίσθηση των ράβδων οπλισμού από τον πρώτο κύκλο φόρτισης. Ενεργοποίηση μηχανισμού εξόλκευσης (δοκίμιο AS-Karayannis & Chalioris, 2000).

13 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 13 Γ.2 Επαρκές συνολικό μήκος αγκύρωσης μη επαρκές αρχικό ευθύγραμμο μήκος αγκύρωσης i Ακραίος κόμβος χωρίς οπλισμό διάτμησης (ρh = 0): Συνήθης περίπτωση αστοχίας ακραίου κόμβου χωρίς οπλισμό διάτμησης. Πλαστική άρθρωση στην παρειά της δοκού και ταυτόχρονα σημαντική βλάβη στην περιοχή του κόμβου. Ολίσθηση αγκύρωσης ευθύγραμμου τμήματος και ώθηση οπισθίου τμήματος (εκτίναξη επικάλυψης) (δοκίμιο J0 - Καραγιάννης κ.ά., 2003). ii Ακραίος κόμβος με ένα συνδετήρα (ρh = 0.3%): Η τοποθέτηση ενός συνδετήρα στην περιοχή του κόμβου περιόρισε την αποκόλληση τμήματος σκυροδέματος από τον πυρήνα του κόμβου. Επιπλέον, η ύπαρξη του συνδετήρα φαίνεται να συμβάλει στη μετελαστική περιοχή απόκρισης του κόμβου και στην κλίση του φθίνοντα κλάδου (δοκίμιο J1s - Καραγιάννης κ.ά., 2003). Σχήμα 1. Μορφή αστοχίας και απόκριση κόμβου J2b (Karayannis et al.,1995, 1998) iii Ακραίος κόμβος με δύο συνδετήρες (ρh = 0.3%): Δοκίμιο J2s Καραγιάννης κ.ά., Η τοποθέτηση δύο συνδετήρων στην περιοχή του κόμβου περιόρισε αλλά δεν κατάφερε να αποτρέψει την αποκόλληση τμήματος σκυροδέματος από την περιοχή του κόμβου. Στο δοκίμιο J2s, οι βλάβες παρουσιάζονται στην περιοχή του κόμβου και στην περιοχή της δοκού, ενώ σταδιακά επεκτείνονται και στην ένωση του κάτω υποστυλώματος με το σώμα του κόμβου. Επιπλέον, η ύπαρξη των συνδετήρων φαίνεται να συμβάλει στη μετελαστική περιοχή απόκρισης του κόμβου και στην κλίση του φθίνοντα κλάδου.

14 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 14 Γ.3 Συνολικό μήκος αγκύρωσης μεγαλύτερο από το απαιτούμενο- μη επαρκές αρχικό ευθύγραμμο μήκος αγκύρωσης i Ακραίος κόμβος χωρίς οπλισμό διάτμησης (ρh = 0): Δημιουργία πλαστικής άρθρωσης στην παρειά της δοκού. Εισδοχή της πλαστικής περιοχής στον πυρήνα του κόμβου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ολίσθηση της αγκύρωσης του ευθύγραμμου τμήματος αγκύρωσης και σημαντική βλάβη στην περιοχή του κόμβου (σχ. 2). Δεν παρατηρείται εκτίναξη της επικάλυψης στο πίσω μέρος λόγω του μεγάλου συνολικού μήκους αγκύρωσης (δοκίμια A1 και A2 Καραγιάννης κ.ά., 2003). ii Ακραίος κόμβος με δύο συνδετήρες (ρh = 1.31%): Η τοποθέτηση των δύο συνδετήρων στον πυρήνα του κόμβου περιόρισε την αποκόλληση τμήματος σκυροδέματος από την περιοχή του κόμβου. Επιπλέον, η ύπαρξη των συνδετήρων φαίνεται να συμβάλει σε πιο ήπια κλίση του φθίνοντα κλάδου (δοκίμιο J2 Karayannis et al.,1995, 1998) b b b Σχήμα 2. Μεικτή μορφή αστοχίας - Δημιουργία μηχανισμού εξόλκευσης εφελκυόμενων ράβδων στον κόμβο 2.2 Προσέγγιση απόκρισης κόμβων με βάση την περιβάλλουσα της πραγματικής συμπεριφοράς Από τα πραγματικά δεδομένα συμπεριφοράς των κόμβων η περιβάλλουσα απόκρισης για τις περιπτώσεις ακραίων κόμβων χωρίς οπλισμό διάτμησης (κόμβοι παλαιότερων κατασκευών σχεδιασμένων με κανονισμούς προ του 1985) αναμένεται να έχει μια από τις παρακάτω μορφές (σχ.3):

15 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 15 (1) (2) (3). (1) (2) (3). Σχήμα 3. Μορφές απόκρισης ακραίων κόμβων χωρίς οπλισμό διάτμησης. 3. ΕΙΔΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ - ΜΟΝΤΕΛΟ ΓΙΑ ΚΟΜΒΟΥΣ ΔΟΚΩΝ ΥΠΟΣΤΥΛΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Ω.Σ. 3.1 Βασικές αρχές-χαρακτηριστικά του προτεινόμενου μοντέλου Για την ανάπτυξη ενός ειδικού μοντέλου-στοιχείου προσομοίωσης της πιθανής τοπικής ανελαστικής απόκρισης κόμβων δοκού-υποστυλώματος και την άμεση εφαρμογή αυτού στη δυναμική ανελαστική ανάλυση των πολυώροφων κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα χρησιμοποιήθηκαν τα παραπάνω δεδομένα προσέγγισης της πραγματικής συμπεριφοράς των κόμβων ωπλισμένου σκυροδέματος σε ανακυκλιζόμενη (σεισμική) καταπόνηση και ετέθησαν οι εξής κανόνες: α) Ανάπτυξη ενός γενικού μοντέλου περιγραφής της συνολικής απόκρισης των κόμβων λόγω ανακυκλιζόμενης καταπόνησης και ενσωμάτωση αυτού σε απλό στοιχείο ελατηρίου. β) Κύρια χαρακτηριστικά του μοντέλου απόκρισης: - πτωτικός ανελαστικός κλάδος μετά το μέγιστο φορτίο και - κυκλική απόκριση με ειδικούς κανόνες, ώστε να λαμβάνονται υπόψη βασικά χαρακτηριστικά της σεισμικής συμπεριφοράς των κόμβων. γ) Βασικοί παράμετροι του μοντέλου απόκρισης:

16 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 16 i αρχική δυσκαμψία, επιρροή της εφελκυστικής αντοχής (ρηγμάτωση λόγω εφελκυστικών τάσεων του σκυροδέματος), ii μέγιστη αντοχή, iii κράτυνση μετελαστικού κλάδου - πιθανή μικρή αύξηση αντοχής μετά το τέλος της ελαστικής απόκρισης (λόγω κράτυνσης χάλυβα) και (iv) κλίση φθίνοντα κλάδου - μείωση της αντοχής και πιθανή ψαθυρή αστοχία. 3.2 Ανάπτυξη του προτεινόμενου ειδικού μοντέλου απόκρισης Με βάση τις αρχές και τις παραδοχές που ετέθησαν στην παρούσα διδακτορική διατριβή, στο προτεινόμενο μοντέλο η βασική καμπύλη που περιγράφει την περιβάλλουσα της απόκρισης υπό ανακυκλιζόμενη καταπόνηση, σε μεγέθη ροπής (Μ) στροφής (θ), είναι τριγραμμική με πτωτικό τον τρίτο κλάδο της. Κατ αυτό τον τρόπο λαμβάνεται υπόψη η πτώση της αντοχής και η πιθανή ψαθυρή αστοχία των κόμβων. Σημειώνεται ότι με το προτεινόμενο μοντέλο απόκρισης προβλέπεται η δυνατότητα για επιλογή διαφορετικής κυκλικής απόκρισης του κόμβου σε θετική και αρνητική ένταση. Δέκα είναι οι βασικές παράμετροι που απαιτούνται για τον καθορισμό της περιβάλλουσας απόκρισης (πέντε για τη θετική και πέντε για την αρνητική καμπύλη) (σχ. 4β): 1. Αρχική δυσκαμψία: KP0 για θετική απόκριση και KN0 για αρνητική απόκριση 2. Δυσκαμψία μετά τη διαρροή: ΜΚΡ1 για θετική απόκριση και ΜΚΝ1 για αρνητική απόκριση 3. Δυσκαμψία πτωτικού κλάδου: ΜΚΡ2 για θετική απόκριση και ΜΚΝ2 για αρνητική απόκριση 4. Στροφή διαρροής: θp0 για θετική απόκριση και θn0 για αρνητική απόκριση 5. Στροφή αντοχής: θp1 για θετική απόκριση και θn1 για αρνητική απόκριση Υιοθετούνται ειδικοί κανόνες για την περιγραφή της κυκλικής απόκρισης του προτεινόμενου μοντέλου προκειμένου να ληφθεί υπόψη η μείωση της δυσκαμψίας (stiffness degradation) κατά την αποφόρτιση και επαναφόρτισή του. Συγκεκριμένα:

17 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 17 - η αποφόρτιση από θετική και αρνητική παραμόρφωση γίνεται με την αρχική δυσκαμψία ΚΡ0 και ΚΝ0, αντίστοιχα, ενώ - η επαναφόρτιση θετική ή αρνητική γίνεται με στόχευση του σημείο που είχε ξεκινήσει η προηγούμενη θετική ή αρνητική αποφόρτιση. Η ανελαστική συμπεριφορά των κόμβων σε έναν τυπικό κύκλο φόρτισης με το προτεινόμενο μοντέλο προσομοίωσης ακολουθεί την εξής μορφή (σχήμα 4): α) Για αρχικά θετική φορά φόρτισης και μέχρις ότου η σχετική στροφή που θα αναπτυχθεί γίνει ίση, έστω με θ1. Μέχρι στροφή θ1 το μοντέλο αποκρίνεται με βάση την καμπύλη που έχει υιοθετηθεί για τη θετική ένταση. β) Ακολουθεί αποφόρτιση η οποία γίνεται με την αρχική δυσκαμψία (KP0) μέχρι μηδενισμού του φορτίου. Στη θέση αυτή υπάρχει μια παραμένουσα στροφική παραμόρφωση θ1r. γ) Αρνητική φορά φόρτισης, από τη θέση θ1r μέχρι η στροφή να γίνει έστω ίση με θ2: ακολουθείται η περιβάλλουσα που στοχεύει στο σημείο διαρροής θν0 και στη συνέχεια η καμπύλη που έχει ορισθεί για αρνητική ένταση (μέχρι στροφή θ2). δ) Ακολουθεί αποφόρτιση, η οποία γίνεται με την αρχική (αρνητική) δυσκαμψία (KΝ0) μέχρι μηδενισμού του φορτίου. Στη θέση αυτή υπάρχει μια παραμένουσα στροφική παραμόρφωση θ2r. ε) Επαναφόρτιση (θετική) από τη θέση θ2r, ακολουθείται η περιβάλλουσα που στοχεύει στο σημείο που είχε ξεκινήσει η προηγούμενη θετική αποφόρτιση και στη συνέχεια η καμπύλη που έχει ορισθεί για θετική παραμόρφωση, μέχρις ότου ξεκινήσει η αποφόρτιση. Η συνέχεια είναι ανάλογη. Δηλαδή σε κάθε επαναφόρτιση, θετική ή αρνητική, το μοντέλο αποκρίνεται έτσι ώστε να στοχεύεται το σημείο που είχε ξεκινήσει (επί της καμπύλης απόκρισης) η προηγούμενη θετική ή αρνητική αποφόρτιση. 3.3 Κυκλική απόκριση Ειδικά πρόσθετα χαρακτηριστικά Στο προτεινόμενο μοντέλο απόκρισης περιλαμβάνεται η δυνατότητα για προσομοίωση: α) μειωμένη ικανότητα για απορρόφηση ενέργειας (pinching effect):

18 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 18 είναι δυνατή η επιλογή για επιπλέον μείωση της δυσκαμψίας με στόχευση σε σημείο προκαθορισμένης στροφικής παραμόρφωσης (κατά τη διάρκεια της επαναφόρτισης). Μετά από αυτήν τη στροφική παραμόρφωση η δυσκαμψία αυξάνει αφού στοχεύεται το σημείο από όπου είχε ξεκινήσει η προηγούμενη θετική ή αρνητική αποφόρτιση. Κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων κύκλων φόρτισης σε κάθε επαναφόρτιση πραγματοποιείται περαιτέρω μείωση της δυσκαμψίας μέχρι την προκαθορισμένη στροφική παραμόρφωση με μείωση στο σημείο αυτό - σε σχέση με τον προηγούμενο κύκλο φόρτισης - της ικανότητας για παραλαβή φορτίου (σχ. 4δ). β) ολίσθηση ράβδων οπλισμού: είναι δυνατή η επιλογή για επιπλέον μείωση της δυσκαμψίας με ειδικό τρόπο μέχρι προκαθορισμένης στροφικής παραμόρφωσης (κατά τη διάρκεια της επαναφόρτισης) έτσι ώστε να προσομοιώνεται η περίπτωση κόμβων με ολίσθηση αγκύρωσης οπλισμών. Μετά από αυτήν τη στροφική παραμόρφωση στοχεύεται το σημείο από όπου είχε ξεκινήσει η προηγούμενη θετική ή αρνητική αποφόρτιση. Κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων κύκλων φόρτισης σε κάθε επαναφόρτιση, εφόσον έχει προηγηθεί η επιπλέον συγκεκριμένη μείωση της δυσκαμψίας, στοχεύεται το σημείο από όπου είχε ξεκινήσει (επί της καμπύλης απόκρισης) η προηγούμενη θετική ή αρνητική αποφόρτιση. 3.4 Ανάπτυξη στοιχείου ελατηρίου με το προτεινόμενο μοντέλο απόκρισης Το ειδικό μοντέλο απόκρισης, που αναπτύχθηκε για την προσέγγιση της σεισμικής συμπεριφοράς των κόμβων και τη διερεύνηση έτσι της επιρροής της πιθανής τοπικής ανελαστικής απόκρισης αυτών στη συνολική συμπεριφορά μιας κατασκευής, υλοποιήθηκε με σύνταξη υποπρογράμματος ΗΥ σε κώδικα Fortran, το οποίο ακολούθως ενσωματώθηκε σε γενικό πρόγραμμα ανελαστικής ανάλυσης κατασκευών ως στοιχείο ελατήριο. Το ελατήριο είναι μηδενικού μήκους και ορίζεται από δύο κόμβους με ίδιες συντεταγμένες. Επιπλέον, ένας τρίτος κόμβος, που μπορεί να μην ανήκει στο δομικό σύστημα,

19 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 19 ορίζει τη διεύθυνση του ελατηρίου και τα θετικά για το στοιχείο μεγέθη εντάσεως (ροπήστροφή). Δεδομένου ότι η απόκριση εκφράζεται σε μεγέθη ισοδύναμης καμπτικής ροπής (Μ) - στροφή (θ) το ελατήριο λειτουργεί ως στροφικό και επηρεάζεται μόνο από τη στροφική μετακίνηση των κόμβων που το ορίζουν. Το προτεινόμενο για ακραίους κόμβους αναλυτικό μοντέλο προσομοίωσης παρουσιάζεται στο σχήμα 4α. Σχήμα 4. Προτεινόμενο μοντέλο προσομοίωσης ανελαστικής απόκρισης ακραίων κόμβων ΩΣ Εκτίμηση παραμέτρων εφαρμογή προτεινόμενου μοντέλου Η εφαρμογή του προτεινόμενου στροφικού ελατηρίου για την προσομοίωση του τρόπου λειτουργίας κόμβου ωπλισμένου σκυροδέματος προϋποθέτει την εκτίμηση των παραμέτρων καθορισμού του τρόπου απόκρισής του: (α) αρχική δυσκαμψία, (β) μέγιστη αντοχή κόμβου (τέλος της ελαστικής περιοχής), (γ) τέλος της αξιόπιστης ανελαστικής περιοχής,

20 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 20 (δ) κλίση του φθίνοντα κλάδου, και (ε) μορφή της υστερητικής απόκρισης. Ο καθορισμός των τιμών των βασικών παραμέτρων εξαρτάται από τα μηχανικά χαρακτηριστικά του πραγματικού κόμβου και γίνεται από αυτά με τη χρήση κανόνων, όπως αυτοί προτείνονται και παρουσιάζονται αναλυτικά στο κεφάλαιο 3 της διδακτορικής διατριβής. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Για την τεκμηρίωση της αξιοπιστίας της προτεινόμενης μεθοδολογίας και του μοντέλου προσομοίωσης γίνεται σύγκριση των αναλυτικών αποτελεσμάτων με αντίστοιχα πειραματικά σε επίπεδο μεμονωμένου υποσυστήματος ακραίου κόμβου. Μελετώνται δοκίμια ακραίων κόμβων με διαφορετικά χαρακτηριστικά (ποσοστό οπλισμού-μορφή αστοχίας), τόσο από την Ελληνική, όσο και τη Διεθνή βιβλιογραφία. Η διερεύνηση περιλαμβάνει τα εξής: Α. Υπολογισμός των βασικών παραμέτρων απόκρισης εφαρμογή και ανάλυση: Ο υπολογισμός των βασικών παραμέτρων απόκρισης γίνεται με διαδικασία η οποία αναπτύσσεται αναλυτικά στο κεφάλαιο 3 της διδακτορικής διατριβής. Επιπλέον, η αξιοπιστία της προτεινόμενης μεθοδολογίας ελέγχεται συγκρίνοντας τα αποτελέσματα και με αναλυτικά μοντέλα εκτίμησης της αντοχής - μορφής αστοχίας των ακραίων κόμβων από τη Διεθνή βιβλιογραφία. Β. Σύγκριση αναλυτικών αποτελεσμάτων με αντίστοιχα πειραματικά: Ενδεικτικά αποτελέσματα της αναλυτικής διερεύνησης σύγκρισης παρουσιάζονται στα σχήματα 5 & 6. Είναι ιδιαίτερα εμφανής η αποτελεσματικότητα του τρόπου προσομοίωσης της τοπικής απόκρισης του κόμβου με το προτεινόμενο μοντέλο-στοιχείο. Επιπλέον, παρατηρείται σημαντική απόκλιση μεταξύ αναλυτικών και πειραματικών αποτελεσμάτων στην περίπτωση, όπου η τοπική απόκριση των κόμβων με μειωμένο οπλισμό και αντοχή δεν λαμβάνεται υπόψη στο αναλυτικό μοντέλο προσομοίωσης (δηλαδή, προσομοίωση περιοχής κόμβου μόνο με άκαμπτες ζώνες).

21 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ P ( ) 20 P ( ) (mm) (mm) ( +/-10mm) P ( ) 20 P ( ) (mm) (mm) ( +/-20mm) Σχήμα 5. Δοκίμιο A1 Καραγιάννης κ.ά., Αποτελεσματικότητα εφαρμογής του προτεινόμενου στοιχείου-μοντέλου. 5. ΕΠΙΡΡΟΗ ΤΗΣ ΤΟΠΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΚΟΜΒΩΝ ΣΤΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΟΛΥΩΡΟΦΩΝ ΠΛΑΙΣΙΩΝ Ω.Σ. Ακολουθεί εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου σε ακραίους κόμβους πολυώροφης πλαισιωτής κατασκευής, με σκοπό τη διερεύνηση της επιρροής της τοπικής ανελαστικής απόκρισης αυτών στη σεισμική συμπεριφορά του κτιρίου. 5.1 Βασικές προϋποθέσεις Μελετάται η συνολική σεισμική συμπεριφορά οκταόροφης πλαισιωτής κατασκευής που έχει σχεδιασθεί με βάση τους Ευρωκώδικες 2 και 8, για μέσο επίπεδο πλαστιμότητας

22 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 22 (DCM) (σχήμα 7). Ο συντελεστής σεισμικής συμπεριφοράς του πλαισίου ελήφθη ίσος με q=3.75. Η μάζα της κατασκευής ελήφθη ίση με M=(G+0.3Q)/g (όπου G τα φορτία βαρύτητας και Q τα κινητά φορτία) και η τέμνουσα σχεδιασμού ίση με V=(0.3g/q)M (όπου q ο συντελεστής σεισμικής συμπεριφοράς της κατασκευής). Κατά το σχεδιασμό χρησιμοποιήθηκαν μειωμένες ροπές αδράνειας (Ιef) προκειμένου να ληφθεί υπόψη η αρχική ρηγμάτωση. Η μοντελοποίηση δοκών και υποστυλωμάτων έγινε με ειδικό στοιχείο 4ου βαθμού (Karayannis et al., 1994, Izzuddin et al., 1994, Καραγιάννης, 1994). KO MBO L1: - P ( ) drift angle R (%) R = *100/L -120 Σχήμα 6. Δοκίμιο L1 Tsonos & Papanikolaou Αποτελεσματικότητα εφαρμογής του προτεινόμενου στοιχείου-μοντέλου. Παρατηρείται ότι η προσέγγιση της συνολικής σεισμικής συμπεριφοράς των κόμβων με το προτεινόμενο μοντέλο-στοιχείο είναι ικανοποιητική. Σημειώνεται και η επιτυχής προσομοίωση του pinching effect. 5.2 Παραδοχές - Παράμετροι αναλυτικής διερεύνησης Στο πλαίσιο της παρούσας διερεύνησης, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην επίδραση της απόκρισης των κόμβων σε τοπικό επίπεδο στη συνολική συμπεριφορά, συναρτήσει της

23 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 23 θέσεως που έχουν στην κατασκευή. Μελετώνται περιπτώσεις που όλοι οι ακραίοι κόμβοι είναι χωρίς συνδετήρες (περιπτώσεις παλαιών κατασκευών) καθώς και περιπτώσεις που μεμονωμένοι κόμβοι έχουν μειωμένη αντοχή (περιπτώσεις κατασκευαστικών λαθών). Η παραμετρική ανάλυση περιλαμβάνει τις εξής περιπτώσεις: α) ακραίοι κόμβοι χωρίς συνδετήρες καθ ύψος όλου του κτιρίου (1ο-8ο), β) ακραίοι κόμβοι χωρίς συνδετήρες μόνο στο ισόγειο, γ) ακραίοι κόμβοι χωρίς συνδετήρες μόνο στους ορόφους: 1ο - 4ο, /30 C29 B22 30/70 C30 B23 30/70 35/ EC2 & EC8 (DCM) /30 C25 B19 30/70 C26 B20 30/70 35/ /30 C21 B16 30/75 C22 B17 30/75 40/ /30 C17 B13 30/75 C18 B14 30/75 40/ m /35 C13 B10 30/75 C14 B11 30/75 45/ /45 C9 B7 30/75 C10 B8 30/75 45/ /50 C5 B4 30/75 C6 B5 30/75 50/ m /50 C1 B1 30/75 C2 B2 30/75 50/ m 3.00m Σχήμα 7. Γεωμετρία οκταόροφου πλαισίου σχεδιασμένου με βάση του Ευρωκώδικες 2 και 8. Διατομές δοκών, υποστυλωμάτων. Οπλισμοί υποστυλωμάτων. δ) ακραίοι κόμβοι χωρίς συνδετήρες μόνο στους ορόφους: 4ο - 8ο. Για λόγους σύγκρισης, γίνεται ανάλυση του πολυώροφου πλαισίου θεωρώντας ότι όλοι οι κόμβοι του αποκρίνονται ελαστικά με άπειρη αντοχή και δυσκαμψία.

24 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ενδεικτικά Αποτελέσματα από Δυναμική ανελαστική ανάλυση * Τοπική απόκριση ακραίου υποστυλώματος ισογείου (sec) Σχήμα 8. Απαίτηση σε πλαστιμότητα καμπυλοτήτων στη βάση ακραίου υποστυλώματος ισογείου της πολυώροφης πλαισιωτής κατασκευής (El Centro, 1940). Παρατηρούνται τα εξής: Στην περίπτωση όπου όλοι οι ακραίοι κόμβοι του οκταόροφου πλαισίου είναι χωρίς συνδετήρες, οι απαιτήσεις σε πλαστιμότητα καμπυλοτήτων στη βάση του ακραίου υποστυλώματος ισογείου είναι μικρότερες σε σχέση με τις αντίστοιχες απαιτήσεις που αναπτύσσει το υποστύλωμα όταν όλοι οι κόμβοι του κτιρίου αποκρίνονται ελαστικά (άκαμπτες ζώνες). Επιπλέον, μειωμένη είναι και η τιμή της μέγιστης απαίτησης σε πλαστιμότητα καμπυλοτήτων. * Τοπική απόκριση ακραίων κόμβων El Centro 300 El Centro 300 " " rj (KNm) (x 10^-3 rad) " " rj (KNm) (x 10^-3 rad) El Centro 200 El Centro 200 " " rj (KNm) (x 10^-3 rad) 7 " " rj (KNm) (x 10^-3 rad) 8 Σχήμα 9. Σεισμική συμπεριφορά ακραίων κόμβων σε παλαιού τύπου κατασκευή (Εl Centro). Παρατηρείται ότι οι απαιτήσεις σε στροφική παραμόρφωση είναι ιδιαίτερα υψηλές για τους κόμβους του 5ου, 6ου και 7ου ορόφου, της οκταόροφης κατασκευής. Όσον αφορά στους ακραίους κόμβους στις υπόλοιπες στάθμες του κτιρίου αυτοί αποκρίνονται ελαστικά, με χαρακτηριστικά όμως ρηγματωμένου κόμβου.

25 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 25 Τέλος, στο σχήμα 10 δίνονται αποτελέσματα από τη διερεύνηση της επιρροής της ανελαστικής συμπεριφοράς των ακραίων κόμβων στην τελική μορφή απόκρισης του οκταόροφου πλαισίου για την σεισμική διέγερση El Centro, Παρατηρείται ότι οι βλάβες στην περιοχή των κόμβων: α) δεν επιτρέπουν την ανάπτυξη πλαστικών αρθρώσεων στις παρακείμενες δοκούς και β) περιορίζουν την ανάπτυξη πλαστικών αρθρώσεων στα ακραία υποστυλώματα του 7ου ορόφου. * Τελική μορφή απόκρισης του οκταόροφου πλαισίου ελαστικοί ακραίοι κόμβοι ακραίοι κόμβοι χωρίς συνδετήρες Σχήμα 10. Επιρροή ανελαστικής συμπεριφοράς ακραίων κόμβων στην τελική μορφή απόκρισης του οκταόροφου πλαισίου.

26 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ Ενδεικτικά Αποτελέσματα από Στατική ανελαστική ανάλυση (KN) (KN) (cm) (cm) (% h ) (% h ) Σχήμα 11. Επιρροή μεμονωμένων ακραίων χωρίς συνδετήρες κόμβων στην τελική μορφή αστοχίας, στην καμπύλη απόκρισης και στις μέγιστες αναπτυσσόμενες καθ ύψος σχετικές μετατοπίσεις του οκταόροφου πλαισίου, καθώς και στην απαιτούμενη πλαστιμότητα καμπυλοτήτων ακραίου υποστυλώματος στη βάση του ισογείου. Παρατηρείται ότι η πιθανή βλάβη ή και αστοχία των ακραίων κόμβων οδηγεί σε μείωση της ικανότητας του οκταόροφου πλαισίου για παραλαβή φορτίου, καθώς και σε αύξηση των μέγιστων αναπτυσσόμενων καθ ύψος του κτιρίου σχετικών μετατοπίσεων. 6. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΑΡΑΚΕΙΜΕΝΩΝ ΠΟΛΥΩΡΟΦΩΝ Κ.Ω.Σ. ΕΠΙΡΡΟΗ ΤΟΠΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΚΟΜΒΩΝ 6.1 Παράμετροι-Μοντέλο διερεύνησης Στο πλαίσιο της παρούσας διερεύνησης μελετάται η επιρροή της αλληλεπίδρασης στις απαιτήσεις σε πλαστιμότητα και διάτμηση, καθώς και στη συνολική σεισμική συμπεριφορά πολυώροφων κατασκευών ωπλισμένου σκυροδέματος, που έρχονται σε επαφή με δομικά συστήματα μικρότερου συνολικού ύψους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη διερεύνηση της ικανότητας του υποστυλώματος της πολυώροφης κατασκευής που εμβολίζεται από την πλάκα του ανώτερου ορόφου παρακείμενης πιο δύσκαμπτης κατασκευής με μικρότερο ύψος από αυτή. Η περίπτωση αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως η πιο κρίσιμη περίπτωση αλληλεπίδρασης παρακείμενων κατασκευών (Karayannis & Favvata 2005α & 2005β). Συγκεκριμένα μελετώνται δύο διαφορετικοί τύποι αλληλεπίδρασης κατασκευών: α) Τύπος Α - Ισοσταθμία πλακών. Το ύψος των ορόφων των δύο παρακείμενων κατα-

27 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 27 σκευών είναι το ίδιο (σχ. 12α). Η πρόσκρουση των κτιρίων, κατά τη διάρκεια σεισμικής διεγέρσεως, πραγματοποιείται στις πλάκες των ορόφων. β) Τύπος Β Κατασκευές με διαφορετικό ύψος ορόφων. Το ύψος των ορόφων των δύο παρακείμενων κατασκευών δεν είναι το ίδιο και έτσι τα υποστυλώματα της πολυώροφης πιο εύκαμπτης κατασκευής εμβολίζονται από τις πλάκες της παρακείμενης, πιο δύσκαμπτης και με μικρότερο ύψος, κατασκευής. Η πραγματική κατάσταση και η μοντελοποίηση αυτής της περίπτωσης αλληλεπίδρασης φαίνεται στο σχήμα 12β Σχήμα 12. Πραγματική κατάσταση και μοντελοποίηση αλληλεπίδρασης παρακείμενων κατασκευών. Το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης των κατασκευών περιπλέκεται ιδιαίτερα εάν ληφθεί υπόψη και η σημαντική επιρροή της τοπικής ανελαστικής απόκρισης των κόμβων. Σημειώνεται ότι στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει αντίστοιχη προσπάθεια προσέγγισης στη Διεθνή βιβλιογραφία. Έτσι, η παρούσα έρευνα, ολοκληρώνεται, μελετώντας περιπτώσεις αλληλεπίδρασης πολυώροφης κατασκευής με την επιρροή της πιθανής τοπικής ανελαστικής απόκρισης των ακραίων κόμβων της. 6.2 Αλληλεπίδραση κατασκευών με ίσο ύψος ορόφων Εξεταζόμενες περιπτώσεις Μελετώνται εβδομήντα δύο (72) περιπτώσεις αλληλεπίδρασης παρακείμενων κατασκευών (με ίδιο ύψος ορόφου), που έχουν σχεδιασθεί με τους Ευρωκώδικες 2 & 8.

28 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 28 Συγκεκριμένα, μελετάται η σεισμική συμπεριφορά δύο οκταόροφων πλαισιωτών κατασκευών (DCM και DCH), των οποίων οι πλάκες έρχονται σε επαφή με τις πλάκες πιο δύσκαμπτων και με μικρότερο συνολικό ύψος κατασκευών (με δύο τετραόροφες και δυο δυόροφες κατασκευές). Επιπλέον, μελετάται η απόκριση των οκταόροφων πλαισίων και για την περίπτωση που έρχονται σε επαφή με ακλόνητους συνδέσμους (άκαμπτες κατασκευές). Η διερεύνηση έγινε για έξι διαφορετικές αποστάσεις μεταξύ των παρακείμενων κατασκευών. Ωστόσο, τονίζετε η περίπτωση, 6.3 Αλληλεπίδραση κατασκευών με διαφορετικές στάθμες ορόφων Εξεταζόμενες περιπτώσεις Μελετώνται πενήντα δύο (52) περιπτώσεις αλληλεπίδρασης κατασκευών με διαφορετικό ύψος ορόφων, όπου υπάρχει πιθανότητα εμβολισμού υποστυλωμάτων κτιρίου από τις πλάκες παρακείμενης κατασκευής. Η κάθε περίπτωση εξετάζεται για δύο διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις. Στις περιπτώσεις αυτές επιπλέον μελετάται η επιρροή του αριθμού των ορόφων του υψηλού κτιρίου στις συνέπειες της αλληλεπίδρασης, θεωρώντας ότι ο αριθμός των ορόφων των παρακείμενων με μικρότερο ύψος (και πιο δύσκαμπτων) κατασκευών παραμένει σταθερός σε όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις αλληλεπίδρασης (Τύπου Β). Συγκεκριμένα, διερευνάται η σεισμική απόκριση πολυώροφων πλαισίων που έρχονται σε επαφή: α) με μια τριόροφη μεικτή κατασκευή και β) με ένα τριόροφο άκαμπτο κτίριο. Διακρίνονται τρεις σειρές εξεταζόμενων περιπτώσεων αλληλεπίδρασης: Σειρά Α, περιλαμβάνει τις περιπτώσεις αλληλεπίδρασης οκταόροφων πλαισιωτών κατασκευών (DCM πλαίσιο και DCH πλαίσιο), Σειρά Β, περιλαμβάνει τις περιπτώσεις αλληλεπίδρασης εξαόροφης πλαισιωτής κατασκευής και Σειρά Γ, περιλαμβάνει τις περιπτώσεις αλληλεπίδρασης δωδεκαόροφης πλαισιωτής

29 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 29 κατασκευής. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη διερεύνηση της θέσης όπου οι δύο κατασκευές έρχονται σε επαφή. Η κάθε περίπτωση μελετάται για τρεις θέσεις πρόσκρουσης ως εξής: α) το ανώτερο σημείο επαφής βρίσκεται στο 1/3 του καθαρού ύψους (h) του υποστυλώματος του 4ου ορόφου της πολυώροφης πλαισιωτής κατασκευής (ha=1/3h), β) το ανώτερο σημείο επαφής βρίσκεται στα ha=2/3h, γ) το συνολικό ύψος των τριόροφων κατασκευών είναι ίσο με το συνολικό ύψος των τεσσάρων πρώτων ορόφων του πολυώροφου πλαισίου (σύγκρουση μεταξύ των πλακών). Για τη διερεύνηση της επιρροής της απόστασης dg μεταξύ των παρακείμενων κτιρίων, οι παραπάνω περιπτώσεις αλληλεπίδρασης μελετώνται όταν: (i) οι δύο κατασκευές βρίσκονται σε επαφή από την αρχή (dg=0.0cm), (ii) οι δυο κατασκευές βρίσκονται από την αρχή σε απόσταση dg=2.0cm και (iii) οι δυο κατασκευές βρίσκονται από την αρχή σε απόσταση dg=5.0cm. Στην περίπτωση αυτή οι κατασκευές ταλαντώνονται ελεύθερα (χωρίς επιρροή αλληλεπίδρασης) Ενδεικτικά αποτελέσματα Σχετικές μετατοπίσεις 8- DC DCH (dg=0) (%h) (%h) Σχήμα 13. Αλληλεπίδραση οκταόροφων πλαισίων με την τριόροφη μεικτή κατασκευή στη θέση ha=1/3h. Μέγιστες σχετικές μετατοπίσεις των οκταόροφων πλαισίων. Παρατηρείται ότι σε κάθε περίπτωση που οι οκταόροφες κατασκευές έρχονται σε επαφή με το τριόροφο, οι σχετικές μετατοπίσεις είναι μικρότερες στους ορόφους κάτω από το σημείο πρόσκρουσης (στάθμη 4ου ορόφου) και μεγαλύτερες στους υπόλοιπους ορόφους.

30 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 30 Τοπική απόκριση υποστυλώματος στο σημείο επαφής των δύο κατασκευών Πίνακας 1. Αλληλεπίδραση πολυώροφων πλαισίων με τριόροφη μεικτή ή τριόροφη άκαμπτη κατασκευή. Απαιτούμενες πλαστιμότητες καμπυλοτήτων του εξωτερικού υποστυλώματος των πολυώροφων πλαισίων που καταπονείται από την πρόσκρουση.. A - 8- DCM- : 3- ( T = 3.23) * 3- ( T ) * : dg=0.0cm dg=2.0cm dg=0.0cm dg=2.0cm DC - B - 6- DCM- 12- DCM- h A = 1/3h (0.51) (1.41) + + (7.11) (0.52) + h A = 2/3h 3.86 (1.35) 1.39(0.49) 5.02 (1.76) 1.26 (0.44) : ( T = 3.27) ( T ) : dg=0.0cm dg=2.0cm dg=0.0cm dg=2.0cm h A = 1/3h 2.20 (0.64) h A = 2/3h 2.08 (0.60) (0.31) : 1.02 (0.30) 1.02 (0.30) 3- ( T = 2.35) 9.00 (2.61) 2.35 (0.68) 9.22 (2.67) 2.55 (0.74) 1.84 (0.53) 2.59 (0.75) 3- ( T ) : dg=0.0cm dg=2.0cm dg=0.0cm dg=2.0cm h A = 1/3h 6.06 (1.76) 7.40 (2.14) 1.10 (0.32) h A = 2/3h 1.07 (0.31) (5.15) 1.26 (0.36) (0.53) 1.21 (0.35) 3-3- : ( T = 3.70) ( T ) : dg=0.0cm dg=2.0cm dg=0.0cm dg=2.0cm h A = 1/3h h A = 2/3h 4 * ηt = T1 / T2 όπου T1 : ιδιοπερίοδος πολυώροφων πλαισίων, T2 : ιδιοπερίοδος 3-όροφων κατασκευών + λόγος απαιτούμενης προς διαθέσιμης πλαστιμότητας Στον πίνακα 1 που ακολουθεί παρουσιάζονται, για όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις, οι απαιτήσεις σε πλαστιμότητα του υποστυλώματος που εμβολίζεται από την πλάκα πα-

31 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ-ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 31 ρακείμενης πιο δύσκαμπτης και με μικρότερο συνολικό ύψος κατασκευής. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι οι απαιτήσεις σε πλαστιμότητα του κρίσιμου υποστυλώματος αυξάνονται σημαντικά στην περίπτωση που το οκταόροφο πλαίσιο έρχεται σε επαφή με την τριόροφη άκαμπτη κατασκευή. Επιπλέον, παρατηρείται ότι σε όλες τις περιπτώσεις αλληλεπίδρασης με την άκαμπτη κατασκευή και για dg=0 οι απαιτήσεις σε πλαστιμότητα ξεπερνούν πάντα τις διαθέσιμες. Ακολουθούν ενδεικτικά αποτελέσματα από τη Διατμητική συμπεριφορά στο κρίσιμο τμήμα του υποστυλώματος της πολυώροφης κατασκευής που υφίσταται την πρόσκρουση από την πλάκα της παρακείμενης πιο δύσκαμπτης με μικρότερο συνολικό ύψος καθώς και διαφορετικό ύψος ορόφων για τις εξής περιπτώσεις αλληλεπίδρασης: α) Αλληλεπίδραση οκταόροφου πλαισίου με τριόροφη άκαμπτη κατασκευή στη θέση ha=1/3h. β) Αλληλεπίδραση εξαόροφου πλαισίου με την τριόροφη μεικτή κατασκευή στη θέση ha=1/3h. γ) Αλληλεπίδραση δωδεκαόροφου πλαισίου με τριόροφη μεικτή κατασκευή στη θέση ha= 2/3h. Παρατηρείται ότι σε όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις οι αναπτυσσόμενες διατμητικές δυνάμεις ξεπερνούν τη διατμητική αντοχή του υποστυλώματος