ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Προσομοίωση κτιρίων από τοιχοποιία με : 1) Πεπερασμένα στοιχεία 2) Γραμμικά στοιχεί

Transcript

1 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Η σεισμική συμπεριφορά κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία εξαρτάται κυρίως από την ύπαρξη ή όχι οριζόντιου διαφράγματος. Σε κτίρια από φέρουσα τοιχοποιία όλη σχεδόν η μάζα βρίσκεται στους τοίχους, δηλαδή είναι κατανεμημένη καθ ύψος των τοίχων. Λόγω της μάζας αυτής αναπτύσσονται αδρανειακά φορτία καθ ύψος των τοίχων, τα οποία μέσω κάμψης πρέπει να μεταφερθούν από τους εκτός επιπέδου στους εντός επιπέδου τοίχους.

2 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Προσομοίωση κτιρίων από τοιχοποιία με : 1) Πεπερασμένα στοιχεία 2) Γραμμικά στοιχεία Χρήση πλαισιακών φορέων με γραμμικά στοιχεία : Πεσσοί (λωρίδες τοίχου μεταξύ των ανοιγμάτων) προσομοιώνονται με στύλους και τα ανώφλια δοκούς. με

3 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Χρήση πλαισιακών φορέων με γραμμικά στοιχεία : Όμως : 1) ακόμα και σε απλές κατασκευές οι τοίχοι λειτουργούν σαν δίσκοι εντός επιπέδου και σαν πλάκες εκτός 2) σε κατασκευές με καμπύλα στοιχεία (τρούλους, αψίδες) δεν μπορεί να εφαρμοσθεί η μέθοδος των πλαισιακών φορέων. 3) στα σημεία όπου οι πεσσοί και τα ανώφλια επικαλύπτονται οι κόμβοι των αντίστοιχων στύλων και δοκών δεν πρέπει να είναι σημειακοί, αλλά πεπερασμένου μήκους 4) οι διαστάσεις των πεσσών είναι τέτοιες που δεν ισχύει η επιπεδότητα της διατομής που λαμβάνεται υπόψη στους γραμμικούς φορείς

4 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Χρήση πεπερασμένων στοιχείων : Με την επιλογή κατάλληλων πεπερασμένων στοιχείων (shell) προβλέπεται ακριβώς η σεισμική απόκριση της κατασκευής. Η διακριτοποίηση εξαρτάται από το μέγεθος της κατασκευής και την επιθυμητή ακρίβεια των αποτελεσμάτων. Η μάζα των τοίχων μπορεί να δοθεί κατανεμημένη στα επιφανειακά στοιχεία ή να θεωρηθεί συγκεντρωμένη στο διάφραγμα.

5 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Χρήση πεπερασμένων στοιχείων : Για την προσομοίωση εύκαμπτων πατωμάτων (ξύλινα πατώματα ή σιδηροδοκοί) χρησιμοποιούνται στοιχεία αξονικής έντασης (στοιχεία ράβδου) Για δύσκαμπτα στοιχεία (πλάκες Ο.Σ.) η διαφραγματική λειτουργία προσδιορίζεται με δέσμευση των αντίστοιχων ελευθεριών κίνησης (επιτρέπονται μόνο οι 2 οριζόντιες μετακινήσεις ux, uy και η μία στροφή περί κατακόρυφου άξονα rz). Αν υπάρχουν οριζόντια διαζώματα προσομοιώνονται με πεπερασμένα στοιχεία όμοια με αυτά του τοίχου αλλά με τις ιδιότητες του υλικού των διαζωμάτων.

6 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΓΙΑ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ Χρήση πεπερασμένων στοιχείων : Το μειονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι ότι τα αποτελέσματα προκύπτουν σε επίπεδο τάσεων, οπότε πρέπει να ολοκληρωθούν στη διατομή του πεσσού που ελέγχεται ή διαφορετικά ο έλεγχος να γίνει σε επίπεδο τάσεων.

7 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ Μετά Μετά τη τη μόρφωση μόρφωση του του προσομοιώματος προσομοιώματος και και την την ιδιομορφική ιδιομορφική ανάλυση, ανάλυση, υπολογίζεται υπολογίζεται η τέμνουσα τέμνουσα βάσης βάσης όπου όπου (T) R M V d o 2/3 ο Ι ο Ι ο Ι T T2 q β θ η Α γ Φd(T) T T2 q β θ η Α γ Φd(T) T2 T T1 1 q β θ η T1 T 1 Α γ Rd(T) T1 T 0

8 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ Ο συντελεστής συμπεριφοράς q είναι ίσος με : q=1,5 q=2,0 q=2,5 για κτίρια από άοπλη τοιχοποιία για κτίρια από περισφιγμένη τοιχοποιία για κτίρια από οπλισμένη τοιχοποιία q=1,0 για κτίρια από άοπλη τοιχοποιία και απουσία οριζόντιων διαζωμάτων Η κατανομή καθ ύψος της τέμνουσας βάσης γίνεται mi zi σύμφωνα με τη σχέση : Fi Vo V H mj zj Στη συνέχεια η ανάλυση γίνεται είτε με τη δυναμική είτε με την ισοδύναμη στατική μέθοδο.

9 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Δομικό σύστημα : Άοπλη τοιχοποιία χωρίς οριζόντια διαζώματα Παράμετροι ανάλυσης : Ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙ (Α=0,24g) g), q=1,0 Προσομοίωμα : πεπερασμένα στοιχεία για την τοιχοποιία και στοιχεία αξονικής έντασης για το ξύλινο δάπεδο

10 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά x

11 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά z

12 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Συμπεράσματα σε επίπεδο τάσεων 1) ανάπτυξη σημαντικών εφελκυστικών τάσεων στους εγκάρσιους τοίχους και κυρίως στη στέψη του τοίχου 2) στους τοίχους εντός επιπέδου εμφανίζονται γύρω από τα ανοίγματα μεγαλύτερες τάσεις 3) οι ακραίοι τοίχοι εντός επιπέδου εμφανίζουν σημαντικές εφελκυστικές τάσεις λόγω της μεταφοράς των δυνάμεων από τους εγκάρσιους τους που κάμπτονται.

13 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά x

14 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά z

15 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Συμπεράσματα σε επίπεδο μετακινήσεων 1) η κατανομή των μετακινήσεων καθ ύψος δεν είναι ομοιόμορφη για τους τοίχους εκτός επιπέδου. Μεγαλύτερη μετακίνηση εμφανίζεται στο κεντρικό τμήμα που κάμπτεται. 2) οι μετακινήσεις των τοίχων εντός επιπέδου είναι σημαντικά μικρότερες από τις προηγούμενες 3) οι δεύτερες μεταβάλλονται ομοιόμορφα καθ ύψος

16 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Η τελική μορφή αστοχίας του κτιρίου συμβαδίζει με τα αποτελέσματα της ανάλυσης. Το κτίριο αστόχησε με κατάρρευση του τμήματος του τοίχου στον οποίο εμφανιζόταν οι μεγαλύτερες τάσεις και μετακινήσεις.

17 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Κτίριο από οπτοπλινθοδομή με δάπεδα Ο.Σ. Δομικό σύστημα : Άοπλη τοιχοποιία με οριζόντια διαζώματα Ο.Σ. στη στάθμη κάθε ορόφου και πλάκα Ο.Σ. Παράμετροι ανάλυσης : Ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙ (Α=0,24g) g), q=1,5 Προσομοίωμα : πεπερασμένα στοιχεία για την τοιχοποιία, πεπερασμένα στοιχεία και για τα οριζόντια διαζώματα με τις ελαστικές σταθερές του σκυροδέματος και προσομοίωση διαφραγματικής λειτουργίας για τα δάπεδα με την αντίστοιχη δέσμευση των ελευθεριών κίνησης των κόμβων

18 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά x

19 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά z

20 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Συμπεράσματα σε επίπεδο τάσεων 1) οι τοίχοι που είναι εντός επιπέδου καταπονούνται περισσότερο, αφού η ύπαρξη του διαφράγματος έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά των οριζόντιων σεισμικών δυνάμεων από τους τοίχους που είναι κάθετοι στη διεύθυνση της φόρτισης 2) η κατανομή των εφελκυστικών τάσεων είναι σχεδόν ομοιόμορφη σε όλους τους ορόφους και τοίχους

21 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά x

22 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Σεισμός κατά z

23 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ Συμπεράσματα σε επίπεδο μετακινήσεων 1) η μετακίνηση μεταβάλλεται με τον ίδιο τρόπο τόσο για τους εντός όσο και για τους εκτός επιπέδου τοίχους, αλλά είναι ελαφρώς μεγαλύτερη στους δεύτερους 2) στους τοίχους εκτός επιπέδου δεν είναι η στέψη που καταπονείται περισσότερο, αλλά μία ζώνη λίγο πιο κάτω. Αυτό συμβαίνει γιατί η στέψη των τοίχων ακολουθεί τη μετακίνηση της πλάκας

24 ΠΡΟΣΘΕΤΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΌ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΥΠΟ ΣΕΙΣΜΟ Για τεχνητά λιθοσώματα : όγκος οπών 50% Ελάχιστη αντοχή λιθοσωμάτων : στην κατακόρυφη διεύθυνση fb 2,5 ΜPa στην οριζόντια διεύθυνση fb 2,0 ΜPa Ελάχιστη αντοχή κονιάματος : για άοπλη τοιχοποιία Μ5-Μ20 Μ20 για οπλισμένη τοιχοποιία Μ10-Μ20Μ20