Πρόταση νέας διάταξης απόσβεσης ενέργειας για την σεισµική προστασία των κατασκευών Α new seismic energy absorption device for the protection of structures Πανίκος ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ 1, Άλκης ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ 2 Λέξεις κλειδιά: αποσβεστήρες τριβής, απόσβεση σεισµικής ενέργειας, ενίσχυση των κατασκευών ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Τα τελευταία χρόνια πολλοί ερευνητές προτείνουν, την µερική ή ολική αντικατάσταση των αντισεισµικών τοιχωµάτων σε κτίρια οπλισµένου σκυροδέµατος (Ο/Σ), µε την εφαρµογή Ειδικών Μεταλλικών Αντισεισµικών Στοιχείων (ΕΜΑΣ). Τα στοιχεία αυτά προσδίδουν στις κατασκευές την επιθυµητή πρόσθετη δυσκαµψία και παράλληλα δυνατότητα απόσβεσης σεισµικής ενέργειας. Στην παρούσα εργασία προτείνεται µια νέα διάταξη που προσφέρει στον φορέα: (α) απόσβεση σεισµικής ενέργειας, (β) έλεγχο των δυνάµεων που αναπτύσσονται στις διαγώνιες ράβδους, προστατεύοντας αυτές από ενδεχόµενη πρόωρη αστοχία από λυγισµό ή εφελκυσµό και (γ) ασφάλιση των κινήσεων της διάταξης ώστε σε περίπτωση ισχυρού σεισµού να προκύπτει µια δεύτερη προστασία έναντι αστοχίας του φορέα. Έγιναν ανελαστικές αναλύσεις µε την διαδικασία της υπερωθητικής ανάλυσης (PushOver) µέχρι την στιγµή της αστοχίας, όπου αποδεικνύεται η αποτελεσµατικότητα της προτεινόµενης διάταξης. ABSTRACT: During last years, many researchers have proposed the complete or partial replacement of the shear walls which, traditionally are used for the seismic protection of R/C structures, with Special Anti-seismic Steel Elements. These elements increase the stiffness of the structure as well as the ability to absorb seismic energy. In the present work a new seismic device is proposed, which: (a) increases the absorption of the seismic energy (b) limits the forces developing in the diagonal elements below the tension capacity of the steel element as well as the buckling load and (c) introduces a second degree of protection of the structure in the case of very strong earthquakes. Non-linear static (Push over) analyses were carried out up to the failure load. The analyses results prove the effectiveness of the proposed seismic device. 1 Επίκ. Καθηγητής, Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, email: paniko@civil.auth.gr 2 ιπλ. Πολιτικός Μηχανικός, Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, email: alkisp@enalia-tech.gr 1
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ένας µεγάλος τοµέας των εξελίξεων στην αντισεισµική ενίσχυση της ανωδοµής των κατασκευών αφορά στην προσάρτηση Ειδικών Μεταλλικών Αντισεισµικών Στοιχείων (ΕΜΑΣ), η οποία έχει χρησιµοποιηθεί και δοκιµαστεί σε πολλές χώρες. Οι έως τώρα εφαρµογές των στοιχείων αυτών έχουν ήδη αναδείξει τις µεγάλες δυνατότητες της νέας αυτής προσέγγισης τόσο στον αντισεισµικό σχεδιασµό νέων, όσο στον επανασχεδιασµό και την ενίσχυση υφιστάµενων κατασκευών. Κύριο πλεονέκτηµα των στοιχείων αυτών είναι ότι καθιστούν προβλέψιµη την θέση της αναµενόµενης σεισµικής τους βλάβης και παράλληλα εύκολα επισκευάσιµη. Τα ΕΜΑΣ µπορούν να τοποθετηθούν σε επιλεγµένα φατνώµατα σε κάθε όροφο και η µορφή τους µπορεί να ποικίλει. Απαιτούν ελάχιστη συντήρηση και προσφέρουν µια αξιόπιστη λύση, ενώ ταυτόχρονα µπορούν και προσαρµόζονται εύκολα στις αρχιτεκτονικές και λειτουργικές ανάγκες ενός κτιρίου. Τα στοιχεία αυτά κατατάσσονται στα συστήµατα παθητικού ελέγχου και µπορούν να προσδίδουν πρόσθετη δυσκαµψία και παράλληλα να προσφέρουν υψηλή ικανότητα διάχυσης της σεισµικής ενέργειας. ΙΑΤΑΞΕΙΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΩΝ ΦΟΡΕΩΝ ΜΕ ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΡΑΒ ΟΥΣ Η ερευνητική δραστηριότητα στον τοµέα της αντισεισµικής ενίσχυσης της ανωδοµής των κατασκευών έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη ποικιλίας µεθόδων και για την αντισεισµική ενίσχυση των κτιρίων µε πρόσθετα µεταλλικά στοιχεία. (Bergman M. 1987, Marioni A. 1996 και 1999, Chang C. 1993, Tremblay R. 1993, Nims K. 1993 Papadopoulos P., 2008, Παπαδόπουλος Π 2008α, και 2008γ). Με κατάλληλο σχεδιασµό των διατάξεων ενίσχυσης, αυτοί µπορούν να αποκτήσουν την επιθυµητή δυσκαµψία και πλαστιµότητα (Jurukovski, 1988) (σχήµα 1β). Στη πιο απλή της εκδοχή η µεταλλική ενίσχυση σχεδιάζεται κατάλληλα ώστε επιλεγµένα τµήµατα της να καταπονούνται και σε κάµψη, προσφέροντας έτσι την επιθυµητή ευκαµψία αλλά και πλαστιµότητα. Τα τµήµατα αυτά της ενίσχυσης σχεδιάζονται ώστε να είναι τα πρώτα που αστοχούν σε ισχυρό σεισµό. Μπορούµε να κατατάξουµε τις ενισχύσεις αυτές σε 3 κατηγορίες: 1. Κεντρικές ενισχύσεις άµεσης λειτουργίας. Στα στοιχεία της διάταξης αναπτύσσονται µόνο αξονικές δυνάµεις (Σχήµα 1α). 2. Έκκεντρες ενισχύσεις µε µικρή ή µεγαλύτερη πλάστιµη συµπεριφορά. Η διάταξη καταπονείται παράλληλα και σε κάµψη, σε κατάλληλα επιλεγµένη περιοχή της (Σχήµα 1β). 3. Ενισχύσεις, µε ταυτόχρονη παρεµβολή διατάξεων παθητικής διάχυσης της ενέργειας (Σχήµα 1γ). 2
Στη διάταξη χιαστή διαγωνίων ράβδων άµεσης λειτουργίας χωρίς πλάστιµη συµπεριφορά ή χωρίς διατάξεις διάχυσης της ενέργειας, εµφανίζονται τα εξής σηµαντικά µειονεκτήµατα: Ο κίνδυνος για πρόωρες αστοχίες των ράβδων ενίσχυσης, σε λυγισµό και εφελκυσµό, οδηγεί σε µεγάλες απαιτήσεις στις διατοµές των ράβδων αυτών. Ο φορέας γίνεται δύσκαµπτος, έχει µικρότερη ιδιοπερίοδο και ως εκ τούτου ενεργοποιεί µεγαλύτερο σεισµικό φορτίο. εν αξιοποιείται η διαθέσιµη καµπτική πλάστιµη ικανότητα του συνεργαζόµενου πλαισιακού φορέα Ο/Σ τόσο για ανάληψη σεισµικών φορτίων όσο και για την διάχυση της σεισµικής ενέργειας. (α) (β) (γ) Σχήµα 1. Μορφές µεταλλικών ενισχύσεων Τα πιο πάνω µειονεκτήµατα των απλών µεταλλικών ενισχύσεων, µπορούν να αντιµετωπισθούν µε τους παρακάτω τρόπους: 1. Με κατάλληλο σχεδιασµό των διατάξεων ενίσχυσης ώστε να αποκτούν την επιθυµητή ευκαµψία και πλαστιµότητα (Jurukovski D.1988, Ciampi, V 1993,1995, Saeid Sabouri-Ghomi 2005 (Σχήµα 1β). 2. Με προσθήκη σε κατάλληλες θέσεις κατάλληλων απλών διατάξεων απόσβεσης ενέργειας, υστερητικές διατάξεις, (Σχήµα 1γ). Με τον τρόπο αυτό τα ΕΜΑΣ αποκτούν την απαιτούµενη ευκαµψία και παράλληλα µπορούν να απορροφούν σηµαντική ποσότητα σεισµικής ενέργειας χωρίς να αστοχούν. Οι υστερητικές διατάξεις που έχουν αναπτυχθεί µέχρι σήµερα µπορούν να ταξινοµηθούν σε διατάξεις τριβής (σχήµα 2β) και διατάξεις διαρροής (σχήµα 2α και 2γ). Οι αποσβεστήρες τριβής αποτελούν µηχανισµούς, οι οποίοι καταναλώνουν την ενέργεια µέσω τριβής. Η λειτουργία τους στηρίζεται στη µετατροπή ενέργειας σε θερµότητα λόγω της τριβής. 3
(α) (β) (γ) Σχήµα 2. (α) ιάταξη διαρροής τύπου ADAS. (β) Αποσβεστήρας περιστροφικών συνδέσµων τριβής (τύπου PFD). (γ) ιάταξη διαρροής CAR (Control, Absorption, Restrain) Οι δυνατότητες απόσβεσης ενέργειας µέσω τριβής, µπορεί να επιτευχθεί µε τη χρήση περιστροφικών συνδέσµων τριβής (Pall A. S. 1982) (Σχήµα 2β). Αυτές οι συνδέσεις αποτελούνται από τους δακτυλίους τριβής που κοχλιώνονται στους χαλύβδινους δίσκους και στους δακτυλίους διανοµής µε υψηλής αντοχής κοχλίες. Η αντοχή της διάταξης εξαρτάται από το υλικό, τις διαστάσεις των δακτυλίων τριβής και της πίεσης που εφαρµόζεται από τους κοχλίες. Το υλικό 3701F Ferrodo βρέθηκε ότι είναι το καλύτερο από όλα τα υλικά τριβής που δοκιµάστηκαν, παρουσιάζοντας προβλέψιµο και σταθερό φορτίο ολίσθησης για το πλήθος των κύκλων φόρτισης που αναµένονται κατά τη διάρκεια της σεισµικής διέγερσης. Εµφανίζει φαινόµενα ερπυσµού κάτω από µόνιµη θλιπτική δύναµη, διαπιστώθηκε όµως ότι µε το επανασφίξιµο των διατάξεων µετά από δύο περιόδους 14 ηµερών, ο ερπυσµός αποβάλλεται ως πιθανό πρόβληµα. Οι διατάξεις διαρροής βασίζονται στην απόσβεση της ενέργειας του σεισµού µέσω της πλαστικοποίησης των διατοµών, σε προεπιλεγµένες θέσεις. Με κατάλληλο σχεδιασµό, τα ΕΜΑΣ διαθέτουν την επιθυµητή δυσκαµψία αλλά και πλαστιµότητα (Μητσοπούλου Ε. 1999), ώστε να είναι τα πρώτα που αστοχούνδιαρρέουν σε ισχυρό σεισµό. Από τις διατάξεις διαρροής υλικού στο σχήµα 2α είναι το γνωστό στοιχείο τύπου ADAS και στο σχήµα 2γ διάταξη τύπου CAR (Control, Absorption, Restrain) µία πρόσφατη πρόταση (Papadopoulos P., 2008). ΠΡΟΤΑΣΗ ΜΙΑΣ ΝΕΑΣ ΙΑΤΑΞΗΣ ΤΡΙΒΗΣ Μια νέα διάταξη διάχυσης της σεισµικής ενέργειας µέσω τριβής παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία. Προορισµός της: (α) η ρύθµιση των δυνάµεων που αναπτύσσονται στις διαγώνιες ράβδους, (β) η απόσβεση σεισµικής ενέργειας και (γ) η ασφάλιση της διάταξης. Η ασφάλιση των επιτρεποµένων της διάταξης µετακινήσεων στοχεύει να προσφέρει µια τελευταία προστασία έναντι αστοχίας στον φορέα Ο/Σ. Στο σχήµα 3 φαίνεται η θέση στον πλαισιακό φορέα της διάταξης, η οποία παρεµβάλλεται στο σηµείο σύνδεσης των διαγώνιων ράβδων. 4
Σχήµα 3. Η θέση της διάταξης στον πλαισιακό φορέα. Η διάταξη παρεµβάλλεται στο σηµείο σύνδεσης των διαγώνιων ράβδων Στο σχήµα 4α φαίνεται η διάταξη στην αρχική της θέση και στο 4β στην οριακή θέση όπου έχουµε την ασφάλισης των µετακινήσεων. Η ασφάλιση αυτή συµβαίνει στην θέση όπου ευθυγραµµίζονται τα δύο τµήµατα της εφελκυόµενης διαγωνίου. Η θλιβόµενη διαγώνιος, όπως έχει αναφερθεί, εξακολουθεί και διατηρεί την δυνατότητα για περαιτέρω µετακίνηση. (α) (β) Σχήµα 4. (α) Αρχική θέση της διάταξης (β) Οριακή θέση ασφάλισης της εφελκυόµενης διαγωνίου. 5
II III Β Α I Σχήµα 5. Τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται η διάταξη Στο σχήµα 5 φαίνονται τα στοιχεία τα οποία αποτελούν την διάταξη και τα οποία είναι:. Στοιχείο Ι: 3 δίσκοι σύνδεσης των κάτω διαγωνίων. Στοιχείο ΙΙ: 2 δίσκοι σύνδεσης της αριστερής άνω διαγωνίου ράβδου Στοιχείο ΙΙΙ: 2 δίσκοι σύνδεσης της δεξιάς άνω διαγωνίου ράβδου Στα σηµεία Α και Β υπάρχουν οι κοχλίες περίσφιξης υψηλής αντοχής. Η δύναµη περίσφιξης των κοχλιών αυτών παράλληλα µε το υλικό που θα χρησιµοποιηθεί στις διεπιφάνειες τριβής, καθορίζει την στιγµή της έναρξης περιστροφής των δίσκων και επιλέγεται ώστε να προηγείται της αστοχίας των διαγωνίων ράβδων σε λυγισµό. Το σηµείο Α είναι το σηµείο περιστροφής των δίσκων. Στο σηµείο Β στα στοιχεία ΙΙ και ΙΙΙ υπάρχουν κατάλληλες οβάλ οπές-διαδροµές που επιτρέπουν την σχετική περιστροφή των δίσκων γύρω από το σηµείο Α. Η σύνδεση των διαγωνίων µε τον µηχανισµό γίνεται επίσης µε κοχλίες περίσφιξης υψηλής αντοχής και η περιστροφή τους θα πρέπει να ακολουθεί την περιστροφή που αναµένεται από την διάταξη. Η ασφάλιση των µετακινήσεων εξαρτάται από την γεωµετρία της διάταξης και κύρια από τη θέση του σηµείου Α, από τη θέση δηλαδή, περιστροφής των δίσκων και συµβαίνει την στιγµή της ευθυγράµµισης της εφελκυόµενης διαγωνίου. Η επιλογή 2 διαφορετικών δίσκων ΙΙ και ΙΙΙ για την σύνδεση των άνω διαγωνίων έχει σαν αποτέλεσµα, η θλιβόµενη ράβδος να διατηρήσει την δυνατότητα περαιτέρω µετακίνησης και µετά την ασφάλιση της εφελκυόµενης ράβδου. Αποτέλεσµα είναι η αποφυγή της περαιτέρω αύξησης της καταπόνησης της θλιβόµενης ράβδου και της αστοχίας της σε λυγισµό µετά την ευθυγράµµιση της εφελκυόµενης διαγωνίου. 6
Μοντελοποίηση Για την µοντελοποίηση της διάταξης που έγινε µαζί µε τον υπόλοιπο φορέα Ο/Σ χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα SAP2000. Η ανελαστική διαδικασία PushOver γίνεται για µεγάλες µετακινήσεις όπου σε κάθε βήµα της ανάλυσης λαµβάνεται υπόψη η νέα παραµορφωµένη γεωµετρία τόσο της διάταξης όσο και του φορέα. Η ευθυγράµµιση της διαγώνιας ράβδου και η ασφάλιση των µετακινήσεων αναγνωρίζεται έτσι αυτόµατα από το πρόγραµµα. Η προσοµοίωση του µηχανισµού για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας έγινε µε τα στοιχεία NLINK που παρέχει το πρόγραµµα. Το στοιχείο PLASTIC θα χρησιµοποιηθεί για την µοντελοποίηση των περιστροφικών συνδέσµων τριβής. Η µη γραµµική συµπεριφορά του στοιχείου είναι µόνο ως προς την περιστροφή και οι µη γραµµικές ιδιότητες περιγράφονται στο σχήµα 6. Σύµφωνα µε την ανελαστική Pushover Analysis του προγράµµατος γίνεται η θεώρηση ότι πιθανά σηµεία εµφάνισης πλαστικών αρθρώσεων είναι τα άκρα των στοιχείων του φορέα. Στο µοντέλο µας, και για τα στοιχεία του πλαισιακού φορέα από Ο/Σ, οι µεν δοκοί πλαστικοποιούνται λόγω ροπής, τα δε υποστυλώµατα λόγω αλληλεπίδρασης ροπής και αξονικού φορτίου. Οι µεταλλικές διαγώνιοι ράβδοι διαρρέουν µόνο λόγω αξονικής καταπόνησης. Yield Strength Μ T R3 Σχήµα 6. Μοντελοποίηση περιστροφικών συνδέσµων τριβής. ιάγραµµα Ροπής στροφής στα σηµεία των συνδέσµων και µοντελοποίηση της διάταξης µε στοιχείο NLINK PLASTIC του προγράµµατος SAP2000 Αναλύσεις Από την προηγούµενη ερευνητική δραστηριότητα στο εργαστήριο µας σε σχέση µε κτίρια ενισχυµένα µε ΕΜΑΣ, έχουν προκύψει τα παρακάτω χρήσιµα συµπεράσµατα: (α) Σηµαντική είναι η βελτίωση της σεισµικής συµπεριφοράς ενός πολυώροφου κτιρίου µε µια «τυχαίας» καθ ύψος επιλογή στην τοποθέτησης των ΕΜΑΣ (Αθανατοπούλου 1996, Παπαδόπουλος 1999, Papadopoulos 2002). (β) αποτέλεσµα της «τυχαίας» καθ ύψος αυτής 7
τοποθέτησης των ΕΜΑΣ είναι η αυτονόµηση σε ικανοποιητικό βαθµό της στατικής συµπεριφοράς του κάθε ορόφου και (γ) Μια προµελέτη µε βάση τις οριακές µετακινήσεις κάθε ορόφου δίδει πολύ ικανοποιητικά αποτελέσµατα σε σχέση µε ένα βέλτιστο αντισεισµικό σχεδιασµό της κατασκευής (Παπαδόπουλος., 2008β). Αξιοποιώντας τα παραπάνω θα περιοριστούµε στην µελέτη του επίπεδου µονώροφου φορέα του σχήµατος 7. Οι αναλύσεις αφορούν οριζόντια σταδιακά αυξανόµενη φόρτιση - αναλύσεις PushOver και η αντισεισµική ικανότητα του φορέα στηρίζεται παράλληλα στον πλαισιακό φορέα (ΠΛ) και στα πρόσθετα στοιχεία ΕΜΑΣ. z H L x εδοµένα: L=4,5 m H=3,0 m πλαισιακού φορέα Υποστυλώµατα: 40/40 ( 8Φ16) οκοί: 25/50 (3Φ14 αν. 3Φ12 κ) ΕΜΑΣ ιαγώνιοι D=160 t=4,35 Σχήµα 7. Πλαισιακός φορέας µε ενίσχυση ΕΜΑΣ (α) Πλαισιακός φορέας Επιλέχθηκαν οι διατοµές και οι οπλισµοί των στύλων και υπολογίστηκαν µε τη διαδικασία PushOver η µέγιστη αναλαµβανόµενη τέµνουσα 440 kn σε οριακή µετακίνηση 75 χιλ. Σχήµα 8. ιάγραµµα Τέµνουσας βάσης- Μετατόπισης ορόφου του γυµνού πλαισιακού φορέα. 8
(β1) Πλαισιακός φορέας ενισχυµένος µε στοιχεία ΕΜΑΣ µε στερεά σύνδεση χωρίς διάταξη απόσβεσης της ενέργειας. Έγιναν αρχικά επιλύσεις µε τη διαδικασία «PushOver» για τοποθέτηση των διαγωνίων χωρίς την παρεµβολή της διάταξης. Στην περίπτωση αυτήν, όπως φαίνεται στο σχήµα 9, οι διαγώνιοι ράβδοι σε ένα πρώτο στάδιο προσφέρουν στο σύνθετο φορέα υπεραντοχή, στη συνέχεια όµως επέρχεται πρόωρη αστοχία των διαγωνίων τόσο από λυγισµό όσο και από διαρροή σε εφελκυσµό. Μεταξύ των άλλων µειονεκτηµάτων δεν αξιοποιείται η διατιθέµενη πλαστιµότητα του πλαισιακού φορέα. (α) (β) Σχήµα 9. ιάγραµµα Τέµνουσας βάσης- Μετατόπισης ορόφου και δυνάµεις των διαγωνίων, φορέα ενισχυµένου µε διαγώνιες ράβδους χωρίς την προτεινόµενη διάταξη. Πρόωρη αστοχία από λυγισµό - κακή πλάστιµη συµπεριφορά. (β2) Πλαισιακός φορέας ενισχυµένος µε στοιχεία ΕΜΑΣ που περιέχουν την προτεινόµενη διάταξη. Στο σχήµα 10 φαίνονται τα αποτελέσµατα της επίλυση του ενισχυµένου πλαισιακού φορέα που περιέχει την προτεινόµενη διάταξη. Μπορούµε να παρατηρήσουµε (α) την πολύ καλή πλάστιµη συµπεριφορά του συνολικού φορέα και την πλήρη εκµετάλλευση της διαθέσιµης αντοχής τόσο της θλιβόµενης όσο και της εφελκυόµενης ράβδου και για µεγάλες µετακινήσεις κοντά στην αστοχία του φορέα. (β) την σταδιακή αύξηση της δύναµης που αναλαµβάνει η εφελκυόµενη ράβδος που οφείλεται στην µεταβολή του µοχλοβραχίονα της αξονικής δύναµης ως προς το σηµείο περιστροφής Α κατά την διάρκεια της περιστροφικής κίνησης της διάταξης. Θα πρέπει να θεωρηθεί θετική η σταδιακή αυτή µεταβολή γιατί αποτρέπει την απότοµη ασφάλιση και την δηµιουργία φαινοµένου απότοµης κρούσης (SHOCK) (γ) Παράλληλα παρατηρούµε την ασθενή µείωση της δύναµης στην θλιβόµενη ράβδου για τον ίδιο λόγο. (δ) Το διάγραµµα της µεταβολής των δυνάµεων των διαγωνίων σε σχέση µε την µετατόπιση του ορόφου (σχήµα 10) φανερώνει ότι υπάρχει η µέγιστη δυνατή απορρόφηση σεισµικής ενέργειας από το σύστηµα. 9
(α) (β) Σχήµα 10. ιάγραµµα Τέµνουσας βάσης- Μετατόπισης ορόφου και δυνάµεις των διαγωνίων, ενισχυµένου φορέα µε την προτεινόµενη διάταξη Προκειµένου να δειχθεί το όφελος από την επιλογή των δύο διαφορετικών δίσκων για τις άνω διαγωνίους (σχήµα 5), παρουσιάζονται στο σχήµα 11 τα αποτελέσµατα της παραλλαγής της διάταξης, όπου δύο δίσκοι ΙΙ και ΙΙΙ (σχήµα 5), ενοποιούνται σε ένα δίσκο. Παρατηρείται µείωση της αναπτυσσόµενης δύναµης στην θλιβόµενη διαγώνιο λόγω της εξάρτησης της κίνησης ανάµεσα στις δύο διαγωνίους. (α) (β) Σχήµα 11 ιάγραµµα Τέµνουσας βάσης- Μετατόπισης ορόφου και δυνάµεις των διαγωνίων, ενισχυµένου φορέα σε παραλλαγή της προτεινόµενης διάταξης 10
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τις αναλύσεις που έγιναν αποδείχτηκε ότι η προτεινόµενη διάταξη: Απορροφά σεισµική ενέργεια Ρυθµίζει το επίπεδο των δυνάµεων που θα αναπτυχθούν στις διαγώνιες ράβδους Περιορίζει τις ανελαστικές µετακινήσεις του φορέα σε επιθυµητό πριν την αστοχία επίπεδο. Συµβάλλει στην αποτροπή µιας πρόωρης αστοχίας σε θλίψη (λυγισµό) ή διαρροή σε εφελκυσµό. Αυξάνει την διατιθέµενη πλαστιµότητα του συστήµατος. ιατηρεί και για µεγάλες µετακινήσεις µέχρι την αστοχία του φορέα, την δύναµη που αναλαµβάνει. Σαν γενικά συµπεράσµατα και διαπιστώσεις µπορούµε να αναφέρουµε: o Για τον συνολικό φορέα, που περιέχει διατάξεις διάχυσης της ενέργειας, είναι απαραίτητο να ελέγχεται η συµπεριφορά του µέχρι την στιγµή της αστοχίας. Η εικόνα που έχουµε από µια ανελαστική ανάλυση χωρίς µεγάλες µετακινήσεις, δεν αποδίδει ορθά την πραγµατική συµπεριφορά του συστήµατος στις µεγάλες µετακινήσεις. o Όσον αφορά τις διατάξεις διάχυσης της ενέργειας απoδείχθηκε ότι είναι απαραίτητο να ελέγχεται η συµπεριφορά της διάταξης µέχρι την στιγµή της αστοχίας της επίσης. Όσον αφορά την προτεινόµενη διάταξη θα πρέπει να θεωρηθεί ότι η παρούσα εργασία είναι µια πρώτη πρόδροµη ανακοίνωση και θα πρέπει να ακολουθήσουν ακριβέστερες µοντελοποιήσεις όπως και πειραµατική επαλήθευση των αποτελεσµάτων. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Bergman, D. M., and Goel, S.C., Evaluation of Cyclic Testing of Steel-Plate Devices for Added Damping and Stiffness, Report UMCE, 87-10, Dept. of Civil Eng., Univ. of Michigan, Ann Arbor. (1987) Chang K. C., Lai M. L., Soong T. T., Hao D. S. and Yen Y. C., Seismic behavior and design guidelines for steel frame structures with added viscoelastic dampers Report No. NCEER 93-0009, National Center of Earthquake Engineering Research, Buffalo, N.Y. (1993) Ciampi, V, Research and development of passive energy dissipation techniques for civil buildings in Italy, International Post-SMIRT Conference, Seminar on Seismic Isolation, Passive Energy Dissipation and Control of Vibration of Structures, (1993) 1-15. Ciampi V., Development of passive energy dissipation techniques for buildings. Proceedings International Post-SMIRT Conference Seminar on Isolation, Energy Dissipation and Control of Vibrations of Structures, Capri, Italy, (1995) 495 510 11
Jurukovski, D., Simeonov, B., Trajkovski, V. and Petrovski, M., Development of energy absorbing elements. IZIIS Report (1988) 94-88. Marioni A., Development of a new type of hysteretic damper for the seismic protection of bridges, IV World Congress on Joint Sealing and Bearing Systems for Concrete Structures, Sacramento, USA (1996) Marioni A., The use of hydraulic dampers for the protection of the structures from the seismic risk: an outstanding example, International Post-Smirt Conference Seminar on Seismic Isolation, Passive Energy Dissipation and Active Control of Vibration of Structures, Cheju, Korea (1999). Nims D.K., Richter P.J., Bachman R.E., The Use of the Energy Dissipating Restraint for Seismic Hazard Mitigation Earthquake Spectra, Special Issue, Vol. 9, No.3, EERI. (1993) Pall A. S. and Marsh C. Seismic response of friction damped braced frames. J. Structure Div., 108_6_(1982), 1313 1323. Papadopoulos P. and Athanatopoulou A., Seismic behaviour of dual systems with in-plane discontinuities, 12th ECEE, London, UK. (2002) P. Papadopoulos and E. Mitsopoulou «Examination of new device of stell Anti-seismic element for the purpose of strengthening of reinforced concrete building structures» 14o World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China, (2008). SAP2000, 2003. Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures 2003, Computers and Structures Inc., Berkeley, USA. Saeid Sabouri-Ghomi and Ali Roufegarinejad Non-linear behaviour of yielding damped braced frames, Struct. Design Tall Spec. Build, 14 (2005) 37-45. Tremblay R., Stiemer S.F., Energy dissipation through friction bolted connections in concentrically braced steel frames, ATC 17-1 Seminar on Seismic Isolation, passive energy dissipation and active control, Vol 2, (1993) 557-568. Αθανατοπούλου Α. και Παπαδόπουλος Π., Σεισµική συµπεριφορά κτιρίων µε αντισεισµικά τοιχώµατα τυχαίας καθ ύψος τοπολογίας, Πρακτικά 12ου Ελληνικού Συνεδρίου Σκυροδέµατος, Λεµεσός, Τόµος ΙΙ, (1996) 295-305. Μητσοπούλου Ε., Παπαδόπουλος Π., ηµητρακούδη Κ. και Σαραφίδης Κ., Σεισµική συµπεριφορά κτιρίων µε µεταλλικές διαγώνιες ράβδους µεταβλητού τρόπου λειτουργίας, Πρακτικά 13ου Ελληνικού Συνεδρίου Σκυροδέµατος, Ρέθυµνο, Τόµος ΙΙΙ, (1999) 306-313. Παπαδόπουλος Π. και Αθανατοπούλου Α., Κτίριο ενισχυµένο µε µεταλλικές διαγώνιες ράβδους. Πρακτικά 13ου Ελληνικού Συνεδρίου Σκυροδέµατος, Ρέθυµνο, Τόµος ΙΙΙ, (1999) 314-323. Παπαδόπουλος Π., Φ. Γραβαλάς «Ελαχιστοποίηση των στροφών των πολυώροφων ασύµµετρων κτιρίων από Ο/Σ µε την τοποθέτηση ειδικών µεταλλικών αντισεισµικών στοιχείων», Πρακτικά 3 ου Πανελλήνιου Συνέδριου Αντισεισµικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισµολογίας, Αθήνα, (2008) Παπαδόπουλος Π, Ε. Μητσοπούλου «Πρόταση προµελέτης µε βάση τις οριακές µετακινήσεις πλαισίων φορέων οπλισµένου σκυροδέµατος ενισχυµένων µε ειδικά µεταλλικά αντισεισµικά στοιχεία», Πρακτικά 3 ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Αντισεισµικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισµολογίας, Αθήνα, (2008) 12