Aντισεισµικός Σχεδιασµός Kατασκευών Oπλισµένου Σκυροδέµατος

Transcript

1 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 1 Aντισεισµικός Σχεδιασµός Kατασκευών Oπλισµένου Σκυροδέµατος Σηµείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιµέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειµένων σύµφωνα µε τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστηµονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραµ- µάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδηµαϊκοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.

2 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 2

3 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 3 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΣEIΣMIKH MHXANIKH KAI ANTIΣEIΣMIKEΣ KATAΣKEYEΣ Θεµατική Ενότητα ΣXE IAΣMOΣ ANTIΣEIΣMIKΩN KATAΣKEYΩN Τόµος A' Aντισεισµικός Σχεδιασµός Kατασκευών Oπλισµένου Σκυροδέµατος MΙΧΑΗΛ ΦΑΡ ΗΣ Kαθηγητής Tµήµατος Πολιτικών Mηχανικών Πανεπιστηµίου Πατρών ΠATPA 2003

4 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 4 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΣEIΣMIKH MHXANIKH KAI ANTIΣEIΣMIKEΣ KATAΣKEYEΣ Θεµατική Ενότητα ΣXE IAΣMOΣ ANTIΣEIΣMIKΩN KATAΣKEYΩN Τόµος A' Aντισεισµικός Σχεδιασµός Kατασκευών Oπλισµένου Σκυροδέµατος Συγγραφή MΙΧΑΗΛ ΦΑΡ ΗΣ Kαθηγητής Tµήµατος Πολιτικών Mηχανικών Πανεπιστηµίου Πατρών Κριτική Ανάγνωση ΣΤΑΥΡΟΥΛΑ ΠΑΝΤΑΖΟΠΟΥΛΟΥ Kαθηγήτρια Tµήµατος Πολιτικών Mηχανικών ηµοκρίτειου Πανεπιστηµίου Θράκης Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου EYΘYMIOΣ MAΣTPOΓIANNHΣ Kαθηγητής Tµήµατος Πολιτικών Mηχανικών Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση IONYΣIA KONTONH Tακτική Aν. Kαθηγήτρια Tµήµατος Πολιτικών E/Y TEI Πάτρας, ΣEΠ EAΠ Γλωσσική Επιµέλεια EΛΕΝΗ ΣΙΜΩΝΗ Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / ISBN: Kωδικός Έκδοσης: ΣMA 60/1 Copyright 2003 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, Πάτρα Τηλ: , Φαξ: Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο χωρίς την άδεια του εκδότη.

5 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 5 ÂÚÈÂ fiìâó Πρόλογος K º π 1 ÂÓÈÎ Ú ÁÈ ÙÔÓ ÓÙÈÛÂÈÛÌÈÎfi Û Â È ÛÌfi Î Ù ÛÎÂ ÒÓ ÔappleÏÈÛÌ ÓÔ ÛÎ ÚÔ Ì ÙÔ Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Aπαιτήσεις σεισµικής απόκρισης και συµπεριφοράς για τις κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, Σχεδιασµός κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος για ελεγχόµενη ανελαστική απόκριση Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, Iκανοτικός σχεδιασµός Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, H αρχή του ικανοτικού σχεδιασµού Iκανοτικός σχεδιασµός κατακόρυφων στοιχείων σε κάµψη Iκανοτικός σχεδιασµός σε διάτµηση Μέθοδοι ανάλυσης και διαστασιολόγησης Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, H πλαστιµότητα ως υποκατάστατο της αντοχής Oι Eλληνικοί κανονισµοί O Eυρωκώδικας Oι Aµερικάνικοι κανονισµοί Oι Nεοζηλανδικοί κανονισµοί O Iαπωνικός κανονισµός Σύνοψη κεφαλαίου Bιβλιογραφία Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 74

6 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 6 6 A π π ªπ Ã π ª K Àø O π ª À Àƒ ª K º π 2 M ÏË ÔappleÏÈÛÌ ÓÔ ÛÎ ÚÔ Ì ÙÔ applefi Ó Î ÎÏÈ fiìâóë ÓÙ ÛË Î È apple Ú ÌfiÚʈÛË Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Tα υλικά και η αλληλεπίδρασή τους Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα O χάλυβας οπλισµού Συµπεριφορά και αστοχία υπό ανακυκλιζόµενη ένταση Eπιρροές του χρόνου στη µηχανική συµπεριφορά Aπαιτήσεις για το χάλυβα οπλισµού σε αντισεισµικά έργα Tο σκυρόδεµα Tο σκυρόδεµα σε µονοαξονική θλίψη H επιρροή της περίσφιγξης στη θλιπτική συµπεριφορά H µεταφορά τέµνουσας στις ρωγµές µε αλληλοεµπλοκή αδρανών και δράση βλήτρου H συνάφεια σκυροδέµατος οπλισµών Tα µέλη οπλισµένου σκυροδέµατος Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα Oι µηχανισµοί µεταφοράς δυνάµεων: Kάµψη, διάτµηση και συνάφεια Kαµπτική συµπεριφορά σε επίπεδο διατοµής Σχέση ροπών καµπυλοτήτων σε µονοτονική µονοαξονική κάµψη H επιρροή της ανακύκλισης της κάµψης είκτης πλαστιµότητας καµπυλοτήτων µήκος πλαστικής άρθρωσης Eπιρροή της γεωµετρίας, της αξονικής δύναµης και της όπλισης στις καµπτικές παραµορφώσεις αστοχίας H διατµητική συµπεριφορά

7 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 7 EPIEXOMENA Oι ανελαστικές διατµητικές παραµορφώσεις Aντοχή σε ανακυκλιζόµενη τέµνουσα Στοιχεία µε χαµηλό λόγο διάτµησης Kόµβοι δοκών υποστυλωµάτων Tο µέλος ως σύνολο Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα H αντοχή του µέλους Oι παραµορφώσεις και η παραµορφωσιµότητα του µέλους Aπορρόφηση ενέργειας κατά την ανακύκλιση Σύνοψη κεφαλαίου Άλυτες Aσκήσεις Bιβλιογραφία K º π 3 MfiÚʈÛË ÓÙÈÛÂÈÛÌÈÎÒÓ Î Ù ÛΠÒÓ ÔappleÏÈÛÌ ÓÔ ÛÎ ÚÔ Ì ÙÔ Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Φιλοσοφία, αρχές και κανόνες µόρφωσης ανωδοµής Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα Tο σκεπτικό και η σηµασία της µόρφωσης Bασικά χαρακτηριστικά µιας καλής δοµικής µορφολογίας Σαφήνεια και καθαρότητα του δοµικού συστήµατος Aπλότητα και οµοιοµορφία στη δοµική γεωµετρία Συµµετρία και κανονικότητα σε κάτοψη υστρεψία περί κατακόρυφο άξονα Kαθ' ύψος κανονικότητα και οµοιοµορφία γεωµετρίας, δυσκαµψίας και µάζας Kαθ' ύψος κανονικότητα της αντοχής Yπερστατικότητα δοµικού συστήµατος και πολλαπλότητα

8 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 8 8 A π π ªπ Ã π ª K Àø O π ª À Àƒ ª διαδροµών δυνάµεων Συνέχεια ροής δυνάµεων χωρίς τοπικές συγκεντρώσεις έντασης Oριζόντια σύνδεση των κατακόρυφων στοιχείων σ' όλες τις στάθµες Mικρή συνολική µάζα Aποφυγή δυσµενών επιρροών των τοιχοπληρώσεων Πλαισιακά, τοιχωµατικά και δυαδικά συστήµατα Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα Σεισµική συµπεριφορά και µόρφωση πλαισίων H σεισµική συµπεριφορά και ο σχεδιασµός κτιρίων µε τοιχώµατα υαδικά συστήµατα τοιχωµάτων πλαισίων Aντισεισµική µόρφωση και σχεδιασµός αβαθών θεµελιώσεων Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα Θεµελίωση στην ίδια οριζόντια στάθµη Eπιλογή και µόρφωση του συστήµατος θεµελίωσης Iκανοτικός σχεδιασµός θεµελίωσης Σύνοψη κεφαλαίου Bιβλιογραφία K º π 4 ÂappleÙÔÌ ÚÂÈ fiappleïèûë ÌÂÏÒÓ Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα, Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Aπλές σχέσεις για το δείκτη πλαστιµότητας καµπυλοτήτων και την καµπυλότητα διαρροής Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα Σχέση δείκτη πλαστιµότητας καµπυλοτήτων πλαστικών αρθρώσεων, µ φ, και δείκτη συµπεριφοράς q Aπλοποιηµένη σχέση για την καµπυλότητα διαρροής, φ y

9 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 9 EPIEXOMENA Eλάχιστοι διαµήκεις και εγκάρσιοι οπλισµοί µελών Σκοπός, Προσδοκώµενα Aποτελέσµατα Mέγιστο και ελάχιστο ποσοστό διαµήκους οπλισµού δοκών Oπλισµός περίσφιγξης περιοχών πλαστικών αρθρώσεων κατακόρυφων στοιχείων Σύνοψη κεφαλαίου Bιβλιογραφία Απαντήσεις Ασκήσεων Αυτοαξιολόγησης Αποτελέσµατα Άλυτων Ασκήσεων Ευρετήριο Όρων

10 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 10

11 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 11 ÚfiÏÔÁÔ Ένας από τους βασικότερους τοµείς δραστηριότητας του πολιτικού µηχανικού είναι η παραγωγή «οµικών Έργων» ή, όπως αποκαλούνται συνηθέστερα, «Κατασκευών». Η παραγωγή των έργων αυτών έχει δύο στάδια: αυτό του «Σχεδιασµού» ή «Μελέτης» ή «Σύνθεσης» (όροι που χρησιµοποιούνται στην Ελλάδα για να εκφράσουν τον όρο design της Αγγλικής, projet της Γαλλικής, Entwurf της Γερµανικής, ή progetto της Ιταλικής) και αυτό της «Εκτέλεσης» ή «Κατασκευής». Στο δεύτερο στάδιο ο µηχανικός έχει κεντρικό επιτελικό και διευθυντικό ρόλο, χωρίς όµως να είναι ο βασικός φορέας της παραγωγής του έργου. Στο πρώτο όµως στάδιο ο µηχανικός έχει όχι µόνο τον κύριο, πρωταγωνιστικό ρόλο, αλλά είναι και ο ίδιος ο αποκλειστικός σχεδόν φορέας της παραγωγής. Η αλληλεπίδραση µεταξύ των δύο σταδίων της παραγωγής ενός έργου είναι µεγάλη. Είναι προφανές ότι το στάδιο του σχεδιασµού ή µελέτης είναι καθοριστικό αυτού της εκτέλεσης, καθόσον στο στάδιο της εκτέλεσης ακολουθείται κατά γράµµα το αποτέλεσµα του σχεδιασµού και συγκεκριµένα οι προδιαγραφές, τα κατασκευαστικά σχέδια και οι σχετικές οδηγίες που τα συνοδεύουν. Υπάρχει όµως και εξάρτηση ή επιρροή και στην αντίστροφη κατεύθυνση. εδοµένου ότι ένα έργο σχεδιάζεται (ή «µελετάται») για να υλοποιηθεί, ο τρόπος της υλοποίησής του πρέπει να αποτελεί καθοριστικό παράγοντα του σχεδιασµού. Με άλλα λόγια, ο µηχανικός πρέπει να σχεδιάσει το έργο έχοντας πλήρη και σαφή εικόνα του πως ακριβώς θα υλοποιηθεί η µελέτη του χρησιµοποιώντας τα διαθέσιµα τεχνικά µέσα, υλικά και εργατοτεχνικό προσωπικό. Θα πρέπει µάλιστα να φροντίσει, ώστε η µελέτη του να είναι τέτοια που, µε βάση πάντοτε τους εκάστοτε διαθέσιµους υλικούς και ανθρώπινους πόρους, να µπορεί να υλοποιηθεί σε εύλογο χρόνο και µε χαµηλό κόστος. Ακόµα και αν φαίνεται άψογη και τέλεια στα χαρτιά, µία µελέτη που είναι δύσκολο να υλοποιηθεί είναι κακή µελέτη. Επιπλέον και ιδιαίτερα στα πλαίσια του αντισεισµικού σχεδιασµού είναι ανασφαλής µελέτη, καθότι η δυσχέρεια υλοποίησής της συνεπάγεται πληµµελή και ατελή εκτέλεση του έργου. Το σηµείο αυτό έχει εξαιρετική σηµασία για τις αντισεισµικές κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος, επειδή: α) ως γνωστόν, η σεισµική συµπεριφορά και ασφάλεια

12 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ A π π ªπ Ã π ª K Àø O π ª À Àƒ ª εξαρτάται σε πολύ µεγάλο βαθµό από τις λεπτοµέρειες όπλισης και κατασκευστικής διαµόρφωσης και β) σε αντίθεση µε τα έργα για τα οποία καθοριστικά είναι µόνον τα κατακόρυφα φορτία (οπότε τα προβλήµατα από τυχόν κακοτεχνίες κτλ. µπορεί να εκδηλωθούν νωρίς, όπως π.χ. κατά την αφαίρεση των ξυλοτύπων ή λίγο πριν δοθεί το έργο σε χρήση), στις αντισεισµικές κατασκευές τα προβλήµατα αυτά γίνονται φανερά µόνο µέσω των καταστρεπτικών συνεπειών τους, δηλαδή κατά τον ίδιο το σεισµό. Πρέπει δε να θυµόµαστε πάντα ότι ο σεισµός βλέπει µόνον πως είναι στην πραγµατικότητα το έργο και δε νοιάζεται για το πώς, µε ποια µέθοδο, µε ποια υπολογιστικά εργαλεία και µε ποιες καλές προθέσεις µελετήθηκε. Για ορισµένα ειδικά δοµικά έργα, όπως οι γέφυρες, ο τρόπος και η µέθοδος κατασκευής καθορίζει και τη µελέτη. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το οπλισµένο σκυρόδε- µα, για το οποίο υπάρχει αφενός µεν η δυνατότητα προκατασκευής του συνόλου ή µέρους και συναρµολόγησης επιτόπου, αφετέρου δε αυτή της επιτόπου χύτευσης σε ένα µονολιθικό σύνολο. Για τα οικοδοµικά έργα, όµως, που αποτελούν και τη συντριπτική πλειονότητα των αντισεισµικών κατασκευών της πράξης, ο τρόπος κατασκευής είναι σχεδόν µονοσήµαντος: αυτός της επί τόπου χύτευσης των οριζοντίων και κατακορύφων στοιχείων που αποτελούν το σύστηµα ανάληψης της σεισµικής δράσης και της µονολιθικής σύνδεσής τους όχι µόνο µεταξύ τους αλλά και µε τις πλάκες των πατωµάτων και της στέγης καθώς και µε τη θεµελίωση. Η κατασκευή γίνεται βέβαια σε στάδια, συνήθως µε ένα στάδιο για κάθε οριζόντια στάθµη και τα υποκείµενα κατακόρυφα στοιχεία (δηλαδή για κάθε όροφο) ή και µε δύο (δηλαδή χωριστά για τα κατακόρυφα στοιχεία και χωριστά για τα οριζόντια), γεγονός που επηρεάζει καθοριστικά τον τρόπο όπλισης των στοιχείων και των λεπτοµερειών τους. Εφόσον ο τελικός στόχος είναι η παραγωγή, δηλαδή η υλοποίηση ενός δοµικού έργου και ο σχεδιασµός αποτελεί απλώς το πρώτο στάδιο της παραγωγής του, γίνεται σαφές ότι πολλά βασικά στοιχεία του γνωστικού αντικειµένου της Αντισεισµικής Μηχανικής δεν αποτελούν παρά εργαλεία του σχεδιασµού. Η Τεχνική Σεισµολογία και η Εδαφοδυναµική, π.χ., κύριο στόχο έχουν τον καθορισµό της σεισµικής εδαφικής κίνησης ή γενικότερα της σεισµικής δράσης, για την οποία θα σχεδιασθεί η κατασκευή. Η ( υναµική) Ανάλυση των Κατασκευών στοχεύει απλώς στον προσδιορισµό της απόκρισης µιας καθορισµένης κατασκευής σε ορισµένη σεισµική δράση, ώστε είτε να επιβεβαιωθεί ότι η συµπεριφορά είναι ικανοποιητική (ή έστω επαρκής) είτε να επιλεγούν οι διαστάσεις και οι οπλισµοί, έτσι ώστε η συµπεριφορά αυτή να είναι η επιθυµητή. Στο στάδιο του σχεδιασµού ο µηχανικός, παράλληλα µε αυτά τα εργαλεία, χρησι- µοποιεί και την κρίση και την εµπειρία του, ώστε να παράγει τελικά ένα προϊόν (τη

13 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 13 ƒ 13 «Μελέτη») που να εγγυάται την ασφάλεια του τελικού προϊόντος (του δοµικού έργου) και αυτών που το χρησιµοποιούν. Η εµπειρία του µελετητή είναι ιδιαίτερα σηµαντική για τον επιτυχή σχεδιασµό αντισεισµικών κατασκευών. Όχι µόνον επειδή µπορεί να του προσφέρει ερεθίσµατα και ιδέες από προηγούµενα, ενδεχοµένως παρόµοια, έργα, αλλά και επειδή µπορεί να αποτρέψει άστοχες επιλογές (που µπορεί να οδηγήσουν σε κατασκευαστικές δυσχέρειες ή σε σύγκρουση µε την αρχιτεκτονική ή Η/Μ µελέτη) ή ακόµα και σφάλµατα. Με ελάχιστες εξαιρέσεις (Ιαπωνία, Καλιφόρνια), διεθνώς η τεχνολογία σχεδιασµού δοµικών έργων έναντι σεισµού είναι θέµα των τελευταίων τριών ή τεσσάρων δεκαετιών του 20ού αιώνα. Στο διάστηµα αυτό η εξέλιξη των γνώσεων, της τεχνικής και των κανονισµών για τις αντισεισµικές κατασκευές ήταν και εξακολουθεί να είναι ραγδαία. Ως αποτέλεσµα, οι κατασκευές που σχεδιάζονται σήµερα στην Ελλάδα και σε όλες τις τεχνολογικά αναπτυγµένες χώρες του κόσµου χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλότερο επίπεδο ασφάλειας έναντι σεισµού σε σχέση µε τις προγενέστερες. Επειδή όµως: α) το υψηλότερο σηµερινό επίπεδο ασφάλειας συνοδεύεται από σηµαντική αύξηση του αντίστοιχου κόστους, β) η αποτελεσµατικότητα ή όχι των τεχνικών και των κανονισµών που εφαρµόζουµε σήµερα και η τυχόν ανάγκη αναθεωρήσεων θα κριθεί µόνο σε µελλοντικούς ισχυρούς σεισµούς, οι οποίοι ευτυχώς είναι σπάνιοι και γ) οι επιστηµονικές γνώσεις στο αντικείµενο αυτό εξελίσσονται συνεχώς, είναι εξίσου βέβαιο ότι, παρά το γεγονός ότι εµείς οι ίδιοι θεωρούµε ικανοποιητικό το επίπεδο ασφάλειας των νέων έργων, σε λίγες δεκαετίες ο αντισεισµικός σχεδιασµός κατασκευών θα είναι αρκετά διαφορετικός από το σηµερινό. Οι διαφορές θα είναι µάλλον προς την κατεύθυνση της επίτευξης του ίδιου ή και υψηλότερου επιπέδου ασφαλείας µε χαµηλότερο κόστος και µε χρήση µεθόδων που θα είναι λιγότερο εµπειρικές και θα στηρίζονται περισσότερο στη λογική και στην επιστήµη από ότι οι σηµερινές. Το βασικό όχηµα αυτών των εξελίξεων θα είναι ασφαλώς οι αντισεισµικοί κανονισµοί, ιδιαίτερα αυτοί των περισσότερο προηγµένων στον τοµέα αυτό περιοχών του πλανήτη, δηλαδή των ΗΠΑ και των χωρών της Ευρωπαϊκής Τυποποίησης (CEN). Στο σηµείο αυτό χρειάζεται να τονίσουµε ότι η ιδιαίτερη σηµασία των κανονισµών για τον αντισεισµικό σχεδιασµό οφείλεται στο ότι, σε αντίθεση µε το τι συµβαίνει σε άλλα αντικείµενα του πολιτικού µηχανικού, όπως τα Υδραυλικά Έργα, η Τεχνολογία Περιβάλλοντος ή ακόµα και η Ανάλυση των Κατασκευών, Στατική ή υναµική, για τα οποία οι διαθέσιµες σε επιστηµονικά συγγράµµατα και άλλα τεχνικά κεί- µενα γνώσεις γενικώς επαρκούν για την τεχνικά άρτια και τεκµηριωµένη αντιµετώπιση και επίλυση των διαφόρων θεµάτων, ο σχεδιασµός των κατασκευών και ιδιαί-

14 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ A π π ªπ Ã π ª K Àø O π ª À Àƒ ª τερα ο αντισεισµικός, στηρίζεται σε µεγάλο βαθµό σε απλοποιητικές και µερικές φορές εµπειρικές προσεγγίσεις, που δε διαθέτουν πλήρη επιστηµονική τεκµηρίωση. Μέσω του Αντισεισµικού Κανονισµού η Πολιτεία, προδιαγράφει τις ελάχιστες απαιτήσεις για την ασφάλεια και την ικανοποιητική συµπεριφορά των έργων έναντι σεισµού και δίνει τεχνικούς κανόνες και οδηγίες για την ικανοποίηση των απαιτήσεων αυτών, κανόνες και οδηγίες που συνήθως στηρίζονται στις απλοποιητικές προσεγγίσεις που αναφέρθηκαν. Με τον τρόπο αυτό η Πολιτεία αναλαµβάνει και την ευθύνη για τις (σπάνιες) περιπτώσεις που, παρά την πιστή εφαρµογή των κανόνων και οδηγιών του Κανονισµού, η σεισµική συµπεριφορά δεν είναι τελικά ικανοποιητική, είτε επειδή ο σεισµός ήταν ισχυρότερος από αυτόν που προδιαγράφει ο Κανονισµός είτε επειδή οι απλοί και προσεγγιστικοί κανόνες του τελευταίου είναι σε ορισµένες περιπτώσεις ανεπαρκείς. Ακριβώς λόγω της προσεγγιστικής και ηµι εµπειρικής φύσεως των κανόνων αυτών, οι αντισεισµικοί κανονισµοί αναθεωρούνται ως προς αυτό το σηµείο συχνά. Για το λόγο αυτό, και παρά την εξαιρετική σηµασία των κανονισµών για τον αντισεισµικό σχεδιασµό, το παρόν µεταπτυχιακό σύγγραµµα για τον αντισεισµικό σχεδιασµό κατασκευών σκυροδέµατος δεν εστιάζεται στις διατάξεις των σύγχρονων αντισεισµικών κανονισµών, Ελληνικών και διεθνών. Αντίθετα, στοχεύει στο να αναπτύξει την κρατούσα σήµερα φιλοσοφία για τον αντισεισµικό σχεδιασµό, να σας δώσει τις θεµελιώδεις γνώσεις που απαιτούνται γι αυτόν και να σας προετοιµάσει για τις διαφαινόµενες για τα επόµενα χρόνια σχετικές εξελίξεις. Η διαδικασία του σχεδιασµού ή µελέτης µιας αντισεισµικής κατασκευής από οπλισµένο σκυρόδεµα περιλαµβάνει τέσσερις διακριτές φάσεις: Α. τη φάση της αρχικής σύλληψης ή µόρφωσης (conceptual design) του έργου, που περιλαµβάνει την επιλογή του τύπου και της γεωµετρίας του δοµικού συστήµατος ανάληψης των σεισµικών και των άλλων δράσεων και έναν πρώτο καθορισµό διαστάσεων των µελών του (sizing). Β. τη φάση της ανάλυσης, που συνίσταται στη µέσω υπολογισµών εκτίµηση της έντασης και της παραµόρφωσης του δοµικού συστήµατος και των µελών του λόγω της σεισµικής δράσης σχεδιασµού. Γ. τη φάση της διαστασιολόγησης (proportioning ή dimensioning) των µελών για την ένταση που προκαλεί ο σεισµός σχεδιασµού. Η φάση αυτή περιλαµβάνει αφενός µεν τον έλεγχο ότι οι διαστάσεις των µελών οπλισµένου σκυροδέµατος είναι επαρκείς για την ικανοποιίηση όλων των σχετικών απαιτήσεων των κανονισµών, αφετέρου δε τον υπολογισµό των οπλισµών τους.. τη φάση καθορισµού των λεπτοµερειών όπλισης (detailing) και σύνταξης των κατα-

15 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 15 ƒ 15 σκευαστικών σχεδίων (drafting) και των σχετικών οδηγιών και βοηθηµάτων για την υλοποίησή τους (όπως προδιαγραφές υλικών, προµετρήσεις ποσοτήτων κ.ά.). Το βασικό προϊόν της διαδικασίας του σχεδιασµού είναι αυτό της φάσης, καθότι αυτό και µόνον χρειάζεται αλλά και επαρκεί για την υλοποίησή της. Έτσι το αποτέλεσµα της φάσης αυτής και µόνον θα µπορούσε να χαρακτηρισθεί ως η «Μελέτη». Τα αποτελέσµατα των φάσεων Β και Γ ή τουλάχιστον περίληψή τους συνοδεύουν συνήθως αυτά της φάσης απλώς για λόγους τεκµηρίωσης και διευκόλυνσης του ελέγχου της «Μελέτης». Αντίθετα η φάση Α είναι προσωπική σας υπόθεση, ως µηχανικού και δεν περιλαµβάνεται στην τεκµηρίωση της µελέτης σας. Εντούτοις η φάση αυτή είναι η σηµαντικότερη από τις τέσσερις, όχι µόνον επειδή τα αποτελέσµατά της επηρεάζουν σηµαντικά την πορεία και επιτυχή κατάληξη των εποµένων τριών φάσεων, αλλά, κυρίως και ειδικά για τον αντισεισµικό σχεδιασµό, η ασφάλεια και η ικανοποιητική ή όχι συµπεριφορά του έργου σε µελλοντικό σεισµό εξαρτάται από τις επιλογές που θα έχετε κάνει στη φάση της αρχικής σύλληψης ή µόρφωσής του. Στα πλαίσια της υποενότητας Ε3.1: «Αντισεισµικός Σχεδιασµός Κατασκευών Οπλισµένου Σκυροδέµατος» το θέµα της αρχικής σύλληψης ή µόρφωσης του έργου µε στόχο την ικανοποιητική σεισµική συµπεριφορά του αναλύεται στο κεφάλαιο 3. Με τη φάση B της Aνάλυσης έχει ασχοληθεί ήδη η Θεµατική Ενότητα Ε1: «υναµική Ανάλυση Κατασκευών» του παρόντος µεταπτυχιακού προγράµµατος. Στις φάσεις Γ και της διαδικασίας σχεδιασµού είναι αφιερωµένο το κεφάλαιο 4 της παρούσας Υποενότητας Ε3.1. Το κεφάλαιο 1 καλύπτει τις απαιτήσεις που θέτουν οι κανονισµοί για τη σεισµική συµπεριφορά των κατασκευών και διαγράφει τις γενικές αρχές και τη φιλοσοφία που διέπουν σήµερα και θα διέπουν στο προβλεπτό µέλλον τον αντισεισµικό σχεδιασµό. Τέλος, το κεφάλαιο 2 δίνει το υπόβαθρο γνώσεων για το κεφάλαιο 4 και συγκεκριµένα για τη συµπεριφορά των υλικών και των συνηθισµένων τύπων µελών οπλισµένου σκυροδέµατος σε ανακυκλιζόµενη ένταση και παρα- µόρφωση, όπως αυτή που προκαλείται από το σεισµό. Όλα τα ανωτέρω προδιαγράφουν και το στόχο της παρούσας υποενότητας Ε3.1 του µεταπτυχιακού προγράµµατος στη Σεισµική Μηχανική και τις Αντισεισµικές Κατασκευές. Θεωρώντας ότι διαθέτετε ήδη τις τεχνικές γνώσεις που απαιτούνται για την εφαρµογή του σηµερινού «Ελληνικού Αντισεισµικού Κανονισµού» σε συνδυασµό µε τον «Κανονισµό για τη Μελέτη και Κατασκευή Έργων από Σκυρόδεµα» σε επίπεδο καθηµερινής πρακτικής, η παρούσα υποενότητα Ε3.1 στοχεύει στο: α) να διευρύνει τους ορίζοντές σας και να ανεβάσει ποιοτικά το επίπεδο των γνώσεών σας, πέραν από το τι απαιτείται για την τυφλή εφαρµογή του γράµµατος των

16 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ A π π ªπ Ã π ª K Àø O π ª À Àƒ ª κανονισµών για τον αντισεισµικό σχεδιασµό των συνήθων έργων και να σας βοηθήσει να κατανοήσετε το πνεύµα και τη λογική των κανονισµών αυτών. β) να σας εισαγάγει στις νέες αντιλήψεις για τον αντισεισµικό σχεδιασµό έργων οπλισµένου σκυροδέµατος και να σας προετοιµάσει έγκαιρα για τις µελλοντικές αλλαγές που προοιονίζονται για τους κανονισµούς και την καθηµερινή πρακτική του αντισεισµικού σχεδιασµού. γ) να σας προσφέρει µία σφαιρική εικόνα του αντικειµένου του αντισεισµικού σχεδιασµού έργων οπλισµένου σκυροδέµατος καθώς και τη δυνατότητα επέκτασης των δραστηριοτήτων σας πέραν από τα συνήθη και τετριµµένα έργα. Για να µη σας δηµιουργηθεί η εσφαλµένη εντύπωση ή και αυταπάτη ότι η ανάπτυξη των ικανοτήτων σας στον αντισεισµικό σχεδιασµό των έργων είναι θέµα κυρίως γνώσεων, όπως αυτές που δίνονται στην παρούσα υποενότητα Ε3.1, κρίνουµε σκόπιµο να επανέλθουµε σε ένα βασικό σηµείο αυτού του προλόγου. Για τον αντισεισµικό σχεδιασµό η εµπειρία και η κρίση σας είναι εξίσου, αν όχι περισσότερο, σηµαντικές από τις γνώσεις σας. Αυτές θα σας επιτρέψουν να ξεχωρίσετε τι είναι σηµαντικό για τη σεισµική συµπεριφορά του έργου που σχεδιάζετε και τι όχι, θα σας βοηθήσουν να διατηρήσετε µία συνολική και σφαιρική εικόνα του αντικειµένου αντί να χαθείτε στις λεπτοµέρειες, και θα σας προφυλάξουν από τυχόν παραλείψεις και σφάλµατα. Πρέπει επίσης να τονίσουµε ότι για να µπορέσετε, αφενός µεν να αξιοποιήσετε την κρίση και τη δηµιουργικότητά σας, αφετέρου δε να αναπτύξετε την ιδιαίτερη νοητική λειτουργία που απαιτεί η διαδικασία της σύνθεσης ή σχεδιασµού (δηλαδή. την επεξεργασία πληροφοριών εν παραλλήλω, µε ταυτόχρονη θεώρηση της αλληλεπίδρασης µεταξύ τους), θα πρέπει ως µελετητές µηχανικοί να διαθέτετε χρονική άνεση, νηφαλιότητα και δυνατότητα συγκέντρωσης σε όλη τη διάρκεια της σχετικής διαδικασίας. Ακολουθεί η σύνοψη των κυριοτέρων σηµείων του προλόγου: 1. Ο «Σχεδιασµός» είναι συνώνυµο της «Μελέτης» ενός «οµικού Εργου» (ή κατασκευής) και αποτελεί το πρώτο στάδιο της παραγωγής του έργου. Το δεύτερο στάδιο είναι η «Εκτέλεση» ή «Κατασκευή». Ο τρόπος κατασκευής πρέπει να λαµβάνεται υπόψη στη «Μελέτη» και είναι συχνά καθοριστικός παράγοντας γι αυτήν. Ιδιαίτερα για τα αντισεισµικά έργα, µία δύσκολα υλοποιήσιµη µελέτη είναι ανασφαλής και κακή µελέτη. 2. Ο σχεδιασµός αντισεισµικών κατασκευών γίνεται µε βάση τον εκάστοτε ισχύοντα «Αντισεισµικό Κανονισµό». Με τον Αντισεισµικό Κανονισµό η Πολιτεία: α)

17 º Ú II (296Û.) :48 ÂÏ 17 ƒ 17 θέτει τις ελάχιστες απαιτήσεις για τη σεισµική ασφάλεια, β) δίνει τεχνικούς κανόνες και οδηγίες για τον τρόπο ικανοποίησης των απαιτήσεων αυτών και γ) απαλλάσσει το µηχανικό από ευθύνες, στην περίπτωση που, παρά την τήρηση του Κανονισµού, η σεισµική συµπεριφορά δεν είναι ικανοποιητική. Λόγω της ταχύτατης εξέλιξης της Σεισµικής Μηχανικής και της Αντισεισµικής Τεχνολογίας και λόγω της ηµι εµπειρικής, προσεγγιστικής φύσεως πολλών από τους κανόνες που περιέχουν, οι αντισεισµικοί κανονισµοί αναθεωρούνται συνεχώς. Γι αυτό δεν πρέπει να αποτελούν το επίκεντρο ενός µεταπτυχιακού συγγράµµατος στον αντισεισµικό σχεδιασµό κατασκευών. 3. Η διαδικασία αντισεισµικού σχεδιασµού ενός έργου οπλισµένου σκυροδέµατος περιλαµβάνει τις φάσεις: Α) αρχικής σύλληψης ή µόρφωσης, Β) ανάλυσης, Γ) διαστασιολόγησης των µελών και ) καθορισµού των λεπτοµερειών όπλισης και σύνταξης των κατασκευαστικών σχεδίων. Στη φάση Α είναι αφιερωµένο το κεφάλαιο 3 της υποενότητας Ε3.1, στη φάση Β αναφέρεται η πρώτη ενότητα Ε1 του µεταπτυχιακού προγράµµατος ενώ οι Γ, καλύπτονται στο κεφάλαιο 4 της παρούσας υποενότητας Ε3.1.