Σεισμική Συμπεριφορά Πολυωρόφων Κτιρίων από Ο/Σ Σχεδιασμένων με βάση τους Ευρωκώδικες και Σύγκριση με τους Ελληνικούς Κανονισμούς Seismic Behaviour of Multi-Storey R/C Buildings Designed to Eurocodes and Comparison with the Greek Codes Χριστίνα ΑΘΑΝΑΣΙΑΔΟΥ Λέξεις κλειδιά: Ευρωκώδικες, σεισμική συμπεριφορά, κτίρια, οπλισμένο σκυρόδεμα ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Γίνεται αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς ενός εννιαωρόφου κτιρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα με δίδυμο φορέα παραλαβής οριζοντίων δυνάμεων, σχεδιασμένου σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες και για μέση πλαστιμότητα. Η κατασκευή υποβλήθηκε σε δυναμική ανελαστική ανάλυση της χρονοϊστορίας για επιλεγμένα επιταχυνσιογραφήματα βάσης. Η αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς βασίστηκε σε κριτήρια τόσο καθολικά όσο και τοπικά. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν - τόσο από τεχνική όσο και από οικονομική άποψη - με αυτά μιας όμοιας κατασκευής από Ο/Σ που σχεδιάστηκε σύμφωνα με τους ισχύοντες Ελληνικούς Κανονισμούς με αυξημένες απαιτήσεις πλαστιμότητας για την ίδια επιτάχυνση εδάφους σχεδιασμού. Προέκυψε ότι η κατασκευή συμπεριφέρεται ικανοποιητικά ακόμη και σε σεισμό διπλάσιας επιτάχυνσης από αυτόν του σχεδιασμού, ενώ η σεισμική συμπεριφορά της δε διαφέρει από αυτήν του φορέα που σχεδιάστηκε σύμφωνα με τους ισχύοντες ελληνικούς κανονισμούς με αυξημένες απαιτήσεις πλαστιμότητας. ABSTRACT : The seismic behaviour of a nine- reinforced concrete dual building designed to Eurocodes and for the medium ductility level is assessed. The structure has been subjected to inelastic dynamic time-history analysis for selected input motions. The assessment of the seismic performance is based on both global and local criteria. The results have been compared with that of a similar building, designed to the existing Greek Codes with increased ductility demands both in terms of seismic performance and in economic terms. It is concluded that the seismic behaviour of the building is satisfactory even for motions twice as strong as the design earthquake while it does not differ from that of the structure designed to the Greek Codes with increased ductility demands. Επίκ. Καθηγήτρια, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, email: chathana@civil.auth.gr
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όπως είναι γνωστό, οι Ευρωκώδικες (EC) (CEN, a) και (EC) (CEN, b) πολύ σύντομα θα αποτελούν τους εθνικούς κανονισμούς σχεδιασμού κτιρίων από οπλισμένο σκυρόδεμα στον ελληνικό χώρο. Επομένως, παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον η διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης κατασκευών από Ο/Σ σχεδιασμένων με βάση τους EC και EC καθώς και η σύγκρισή τους με τους ισχύοντες Ελληνικούς Κανονισμούς ΕΚΩΣ (ΟΑΣΠ και ΣΠΜΕ, β) και ΕΑΚ (ΟΑΣΠ και ΣΠΜΕ, α). Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς πολυωρόφων κτιρίων από Ο/Σ, σχεδιασμένων σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες και, καθώς και η σύγκριση με τους Ελληνικούς Κανονισμούς από τεχνική και οικονομική άποψη. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκαν δύο όμοια εννιαώροφα συμμετρικά κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα, το ένα με βάση τους Ευρωκώδικες και για μέσο επίπεδο πλαστιμότητας (DC M) και το άλλο με βάση τις απαιτήσεις των ισχυόντων Ελληνικών Κανονισμών με αυξημένες απαιτήσεις πλαστιμότητας (ΜΑΑΠ). Τα κτίρια αυτά υποβλήθηκαν σε σεισμική διέγερση βάσης και υπολογίστηκαν οι (ανελαστικές) οριζόντιες μετακινήσεις των ορόφων καθώς και οι απαιτούμενες πλαστιμότητες και οι αναπτυσσόμενες τέμνουσες δυνάμεις στα άκρα των δομικών στοιχείων. Η ανελαστική δυναμική ανάλυση έγινε με το πρόγραμμα DRAIN, ενώ χρησιμοποιήθηκαν ως επιταχυνσιογραφήματα βάσης καταγραφές από τους πιο γνωστούς και ισχυρούς σεισμούς που έλαβαν χώρα στην Ελλάδα κατά τα τελευταία τριάντα χρόνια. Ως κριτήρια αστοχίας του φορέα θεωρήθηκαν τόσο καθολικά (απώλεια της στατικής ισορροπίας σε έναν τουλάχιστον όροφο) όσο και τοπικά (αστοχία ενός τουλάχιστον στοιχείου από κάμψη είτε από διάτμηση). ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΦΟΡΕΩΝ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΠΟΨΗ Για την επίτευξη των στόχων της παρούσας σχεδιάστηκαν δύο όμοια εννιαώροφα συμμετρικά κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα με διπλό σύστημα ανάληψης σεισμικών δράσεων, το πρώτο (κτίριο Α) σύμφωνα με τις διατάξεις των Ευρωκωδίκων και για μέση πλαστιμότητα (DC M) και το δεύτερο (κτίριο Β) σύμφωνα με τις διατάξεις των Ελληνικών Κανονισμών ΕΚΩΣ και ΕΑΚ με αυξημένες απαιτήσεις πλαστιμότητας (ΜΑΑΠ). Ο συντελεστής συμπεριφοράς q του φορέα DC M προέκυψε, σύμφωνα με τις διατάξεις του EC, ίσος προς., τιμή σχεδόν ταυτόσημη με αυτήν που ορίζει ο ΕΑΚ για κτίρια ΜΑΑΠ (q=.). Και τα δύο κτίρια σχεδιάστηκαν για τη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙ του ΕΑΚ (σεισμική επιτάχυνση εδάφους σχεδιασμού α g =.g). Η σχηματική κάτοψη τυπικού ορόφου (κοινή και για τους δύο φορείς) φαίνεται στο Σχήμα, τα γραμμικά μορφώματα φαίνονται στο Σχήμα (λόγω συμμετρίας έχει σχεδιαστεί ο μισός φορέας) ενώ οι διαστάσεις των διατομών των στοιχείων που προέκυψαν φαίνονται στον Πίνακα (οι αριθμοί σε παρένθεση του Πίνακα
αναφέρονται στον όροφο, ενώ όταν παραλείπεται ένας αριθμός υπονοείται ότι η διατομή του στοιχείου είναι όμοια με αυτήν του αμέσως κατώτερου ορόφου). Ως υλικά κατασκευής χρησιμοποιήθηκαν σκυρόδεμα C/ και χάλυβας ΒC. Ο σχεδιασμός των κτιρίων έγινε με χρήση της ελαστικής δυναμικής φασματικής μεθόδου ανάλυσης που θεωρείται μέθοδος γενικής εφαρμογής. Επειδή το πρόγραμμα DRAIN- (Kappos and Dymiotis, ) που χρησιμοποιήθηκε για την ανελαστική ανάλυση και αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς έχει τη δυνατότητα θεώρησης μόνο επίπεδων φορέων και με δεδομένο ότι τα κτίρια του Σχήματος είναι συμμετρικά και κατά τις δύο διευθύνσεις, αγνοήθηκε η επιρροή της τυχηματικής εκκεντρότητας κατά το σχεδιασμό ώστε να είναι δυνατή η προσομοίωση των φορέων με επίπεδα πλαίσια. Να σημειωθεί ότι, σύμφωνα με τον EC, επιτρέπεται η θεώρηση συζευγμένων επιπέδων πλαισίων για την προσομοίωση φορέων κανονικών σε κάτοψη, ενώ δίνονται κατάλληλες σχέσεις για τη θεώρηση της τυχηματικής εκκεντρότητας. Οι σχέσεις αυτές δεν εφαρμόστηκαν στα πλαίσια της παρούσας για καλύτερη σύγκριση των αποτελεσμάτων με αυτά του φορέα που σχεδιάστηκε με βάση τους Ελληνικούς Κανονισμούς. Σ Σ Δ Δ Σ Δ T Σ Δ Δ Σ Σ.... Δ Δ Δ. Σ. Σ Σ.. Σ Σχήμα. Σχηματική κάτοψη ορόφου των κτιρίων. Στο Σχήμα φαίνεται η προμέτρηση των υλικών (όγκος σκυροδέματος και βάρος χάλυβα) των δύο κτιρίων (τα αποτελέσματα αναφέρονται στο μισό φορέα). Ειδικά στην περίπτωση του απαιτούμενου οπλισμού θεωρήθηκε σκόπιμο, πέρα από το σύνολο, να φαίνονται ξεχωριστά οι ποσότητες του διαμήκους και εγκάρσιου οπλισμού. Εξάλλου, στις τιμές που φαίνονται στο Σχήμα δεν περιλαμβάνονται ο
όγκος σκυροδέματος και το βάρος των οπλισμών των πλακών και των στοιχείων θεμελίωσης. Όπως φαίνεται από το Σχήμα, ο όγκος σκυροδέματος διαφέρει ελάχιστα (μόλις.%) στους δύο φορείς, γεγονός αναμενόμενο αφού προέκυψαν πρακτικά οι ίδιες διατομές σε όλα τα στοιχεία (Πίνακας ). Οι μόνες διαφορές που εντοπίζονται αφορούν στις διαστάσεις των ακραίων περισφιγμένων περιοχών των τοιχωμάτων στο κρίσιμο μήκος, που ορίζονται διαφορετικά στα δύο πλαίσια Κανονισμών. Από την άλλη, προέκυψε.% περισσότερος οπλισμός στο φορέα ΜΑΑΠ σε σχέση με τον DC M, που οφείλεται βασικά στις ελάχιστες απαιτήσεις εγκαρσίων οπλισμών (η διαφορά στους εγκάρσιους φθάνει το.%) κυρίως στα τμήματα εκτός κρισίμου μήκους. Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ(). Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ() Δ().. Σ Σ Σ Σ Σ T Σ Σ Σ Σ Σ......... Σχήμα. Γραμμικά μορφώματα των φορέων. Πίνακας. Διατομές στοιχείων των φορέων. Κτίριο Α (DC M) Κτίριο Β (ΜΑΑΠ) Δ() / Σ() / Δ() / Σ() / Δ() / Σ() Δ() / Σ() Δ() / Σ() / Δ() / Σ() / Δ() / Σ() Δ() / Σ() Δ() / Σ() / Δ() / Σ() / Σ() Σ() / Σ() Σ() / Σ() / Σ() / Σ() / Σ() / Σ() / Σ() / Σ() / Σ() / Σ() Σ() Σ() Σ() Σ() / Τ() / Σ() / Τ() /
.. DC M ΜΑΑΠ DC M ΜΑΑΠ CONCRETE TOTAL LONG. TRANS. Σχήμα. Προμέτρηση υλικών δομικών πλαισίων. Αριστερά: Προμέτρηση σκυροδέματος (m ). Δεξιά: Προμέτρηση χάλυβα (kg). ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ Τα δύο κτίρια που προαναφέρθηκαν υποβλήθηκαν σε σεισμική διέγερση βάσης και υπολογίστηκαν οι (ανελαστικές) οριζόντιες μετακινήσεις των ορόφων και οι απαιτούμενες πλαστιμότητες στα άκρα των δομικών στοιχείων. Η ανελαστική δυναμική ανάλυση έγινε με το πρόγραμμα DRAIN- (Kappos and Dymiotis, ), που αποτελεί σημαντική επέκταση του γνωστού προγράμματος DRAIND με δυνατότητα υπολογισμού των κυριότερων δεικτών αποτίμησης σεισμικής συμπεριφοράς. Η υστερητική συμπεριφορά των δοκών, των εσωτερικών υποστυλωμάτων και του τοιχώματος προσομοιώθηκε με το τροποποιημένο μοντέλο Τakeda, ενώ για τα ακραία υποστυλώματα χρησιμοποιήθηκε το απλό διγραμμικό μοντέλο, το οποίο είναι μεν λιγότερο ακριβές από το μοντέλο Takeda, το στοιχείο όμως του προγράμματος που το περιέχει λαμβάνει υπόψη σε κάθε χρονική στιγμή την αλληλεπίδραση ροπών Μ - αξονικών δυνάμεων Ν που είναι πολύ σημαντική για τα υποστυλώματα αυτά. Εξάλλου, για να ληφθεί υπόψιν η μείωση της δυσκαμψίας λόγω ρηγμάτωσης θεωρήθηκαν (και για τα δύο κανονιστικά πλαίσια) μειωμένες τιμές ροπών αδρανείας σύμφωνα με τα σχόλια της παραγράφου.. του ΕΑΚ (Ο.Α.Σ.Π. και Σ.Π.Μ.Ε., α), θεωρήθηκαν δηλαδή τιμές Ι=.Ι g για τις δοκούς, Ι=.Ι g για τα εξωτερικά υποστυλώματα, Ι=.Ι g για τα εσωτερικά υποστυλώματα και Ι=.Ι g για το τοίχωμα, όπου Ι η ροπή αδρανείας της ρηγματωμένης διατομής που θεωρήθηκε και Ι g η αντίστοιχη της αρχικής, αρηγμάτωτης διατομής. Τα επιταχυνσιογραφήματα βάσης που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας ήταν οι δύο οριζόντιες συνιστώσες των καταγραφών των σεισμών της Βόλβης (), των Αλκυονίδων (), της Καλαμάτας () και της Αθήνας (καταγραφή στα Σεπόλια) (), δηλαδή των κυριότερων από τους σεισμούς που χτύπησαν μεγάλα αστικά κέντρα στον ελληνικό χώρο κατά την τελευταία
τριακονταετία με πολλές σημαντικές ζημιές (έως και καταρρεύσεις) και δεκάδες ανθρώπινα θύματα. Και τα επιταχυνσιογραφήματα βάσης ομαλοποιήθηκαν, με βάση τη μέθοδο Housner, ως προς τη φασματική ένταση του ελαστικού φάσματος επιταχύνσεων του EC τύπου (φορέας DC M) είτε του ελαστικού φάσματος επιταχύνσεων του ΕΑΚ - Παράρτημα Α (φορέας ΜΑΑΠ) για σεισμική επιτάχυνση εδάφους σχεδιασμού (σεισμός σχεδιασμού) α g =.g που αντιστοιχεί σε ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙ αλλά και για τη διπλάσια τιμή (α g =.g) που θεωρήθηκε ο σεισμός αποφυγής κατάρρευσης. Τα κριτήρια αστοχίας που θεωρήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας ήταν τόσο καθολικά (αφορούν δηλαδή σε έναν όροφο ή στο σύνολο της κατασκευής) όσο και τοπικά, που αφορούν σε μια συγκεκριμένη διατομή. Ως γενικά κριτήρια αστοχίας θεωρήθηκαν οι μεγάλες τιμές των σχετικών μετακινήσεων των ορόφων και συγκεκριμένα η υπέρβαση συγκεκριμένων ορίων. Στα πλαίσια της παρούσας θεωρήθηκαν ως όρια είτε το % του ύψους ορόφου σε συνδυασμό με τη δημιουργία πλαστικών αρθρώσεων τόσο στην κεφαλή όσο και στον πόδα όλων των κατακορύφων στοιχείων του ορόφου (μηχανισμός ορόφου), είτε (ανεξάρτητα μηχανισμού) το % του ύψους ορόφου, πέρα από το οποίο το κόστος επισκευής των φερόντων και μη φερόντων στοιχείων θεωρείται μεγαλύτερο από το κόστος ανακατασκευής (Penelis and Kappos, ). Εξάλλου, οι επιμέρους διατομές θεωρήθηκε ότι αστοχούν είτε εφόσον απαιτούνται πλαστικές στροφές μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες διαθέσιμες (καμπτική αστοχία) είτε εφόσον οι τιμές των τεμνουσών που προκύπτουν από τη δυναμική ανάλυση είναι μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες τέμνουσες αντοχής (διατμητική αστοχία). Η διατμητική αστοχία μπορεί να οφείλεται είτε σε αστοχία από διαγώνιο εφελκυσμό (που είναι και ο κανόνας) είτε από διαγώνια θλίψη είτε από διατμητική ολίσθηση. Για τον υπολογισμό της τέμνουσας αντοχής σε διαγώνιο εφελκυσμό λαμβάνεται υπόψιν η μείωση της συμβολής του σκυροδέματος στη διατμητική αντοχή του στοιχείου λόγω ανελαστικοποίησης της διατομής ως συνάρτηση της απαιτούμενης πλαστιμότητας στροφών μ θ. Για τιμές του μ θ μεγαλύτερες του το μερίδιο του σκυροδέματος μηδενίζεται στις δοκούς, ενώ στα κατακόρυφα στοιχεία (όπου συνυπάρχει η εγκάρσια θλίψη) παραμένει πάντα μια ελάχιστη τιμή V c =. V c. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Στο Σχήμα φαίνονται οι ανηγμένες τιμές των μεγίστων σχετικών μετακινήσεων ορόφων των φορέων που εξετάστηκαν. Με μαύρη γραμμή έχουν σχεδιαστεί οι σχετικές μετακινήσεις ορόφων για το σεισμό σχεδιασμού ενώ με γκρίζα γραμμή οι αντίστοιχες για το σεισμό αποφυγής κατάρρευσης. Οι τιμές που φαίνονται στο Σχήμα αντιστοιχούν στο μέσο όρο των οκτώ τιμών σχετικού βέλους ορόφου που προέκυψαν από τη δυναμική ανελαστική ανάλυση για τα οκτώ επιταχυνσιογραφήματα βάσης που θεωρήθηκαν. Υιοθετήθηκε δηλαδή η διάταξη του Ευρωκώδικα (CEN, b) που επιτρέπει να θεωρούνται μέσες τιμές όταν η ανάλυση έχει γίνει για τουλάχιστον επτά επιταχυνσιογραφήματα, έτσι ώστε τα συμπεράσματα να μην επηρεάζονται από την ευαισθησία των αποτελεσμάτων στα
δεδομένα επιταχυνσιογραφήματα βάσης. Όπως φαίνεται από το σχήμα, όλες οι τιμές σχετικών βελών είναι σχετικά χαμηλές, με μεγαλύτερη τιμή το.% στον ο όροφο του κτιρίου DC M για το διπλάσιο του σεισμού σχεδιασμού. Οι τιμές αυτές θεωρούνται χαμηλές, πολύ χαμηλότερες από το % που είχε θεωρηθεί ως όριο αστοχίας. Από την άλλη, οι τιμές των σχετικών μετακινήσεων των δύο κτιρίων σχεδόν ταυτίζονται στο σεισμό σχεδιασμού ενώ στο σεισμό με διπλάσια ένταση το προφίλ των σχετικών βελών είναι παρόμοιο αλλά οι τιμές στο φορέα DC M είναι συστηματικά ελαφρά μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες του ΜΑΑΠ. DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g...... drift ratio (%) Σχήμα. Ανηγμένα σχετικά βέλη ορόφων. Στο Σχήμα φαίνονται οι λόγοι των απαιτούμενων προς τις διαθέσιμες ικανότητες πλαστικών στροφών των δοκών (Σχ. α), των υποστυλωμάτων (Σχ. β) και των τοιχωμάτων (Σχ. γ) των φορέων που εξετάστηκαν για το σεισμό σχεδιασμού (μαύρες γραμμές) και το σεισμό αποφυγής κατάρρευσης (γκρίζες γραμμές). Οι τιμές που φαίνονται στα σχήματα α και β αντιστοιχούν στο δυσμενέστερο στοιχείο (δοκό ή υποστύλωμα αντίστοιχα) του φορέα στον υπόψιν όροφο, που τυπικά ανήκει στο ίδιο πλαίσιο που είναι και το τοίχωμα. Εξάλλου, όπως και στην περίπτωση του σχήματος, οι τιμές που φαίνονται στο Σχήμα (αλλά και στα επόμενα σχήματα), αντιστοιχούν στο μέσο όρο των οκτώ αντίστοιχων τιμών που προέκυψαν από τη δυναμική ανελαστική ανάλυση για τα οκτώ επιταχυνσιογραφήματα βάσης που θεωρήθηκαν. Όπως φαίνεται από το σχήμα, η σεισμική συμπεριφορά όλων των δομικών στοιχείων και των δύο φορέων μπορεί να θεωρηθεί πολύ ικανοποιητική, αφού δεν παρατηρούνται αστοχίες σε κανένα στοιχείο, ούτε καν στην περίπτωση του διπλάσιου του σεισμού σχεδιασμού. Όσον αφορά στις δοκούς, οι τιμές θ p,req /θ p,av είναι παρόμοιες στους δύο φορείς και πολύ χαμηλές για α g =.g, ενώ για α g =.g οι δοκοί ΜΑΑΠ παρουσιάζουν συστηματικά μεγαλύτερες θ p,req /θ p,av από αυτές του φορέα DC M, γεγονός που οφείλεται στις αυστηρότερες διατάξεις μεγίστων αποστάσεων συνδετήρων στα κρίσιμα μήκη δοκών μέσης πλαστιμότητας του EC σε σχέση με αυτές του ΕΚΩΣ. Στην περίπτωση των υποστυλωμάτων,
παρατηρείται δημιουργία πλαστικών αρθρώσεων στους ανώτερους ορόφους και των δύο φορέων για το σεισμό σχεδιασμού, γεγονός που οφείλεται στην απαλλαγή από τον έλεγχο αποφυγής δημιουργίας μηχανισμού ορόφου λόγω της παρουσίας των τοιχωμάτων. Οι τιμές των θ p,req /θ p,av των υποστυλωμάτων των ανώτερων ορόφων (με διατομή Χ) είναι συστηματικά χαμηλότερες στο φορέα DC M, γεγονός που οφείλεται στην απαίτηση του EC για την ύπαρξη ενός τουλάχιστον εσωτερικού συνδετήρα - εκτός του εξωτερικού - σε υποστυλώματα μέσης πλαστιμότητας, ενώ ο ΕΚΩΣ επιτρέπει την ύπαρξη μόνον του εξωτερικού συνδετήρα σε υποστυλώματα ΜΑΑΠ διατομής έως και Χ. Τέλος, το τοίχωμα DC M εμφανίζει, για το σεισμό σχεδιασμού, πλαστική άρθρωση μόνο στη βάση, γεγονός που αποδεικνύει την επιτυχία της διαδικασίας ικανοτικού σχεδιασμού που εισάγει ο EC. Αντίθετα, το τοίχωμα του φορέα ΜΑΑΠ, που σχεδιάστηκε με τη διαδικασία που εισάγει ο ΕΑΚ, δημιούργησε πλαστικές αρθρώσεις και στους ο και ο ορόφους. Σε κάθε περίπτωση, οι τιμές θ p,req /θ p,av των τοιχωμάτων και των δύο φορέων είναι πολύ χαμηλές. DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g.. θ.... p,req / θ p,av ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:. g...... θ p,req / θ p,av DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g...... θ p,req / θ p,av Σχήμα. Λόγοι απαιτούμενων προς διαθέσιμες τιμές πλαστικών στροφών δομικών στοιχείων. Άνω αριστερά: δοκοί. Άνω δεξιά: υποστυλώματα. Κάτω: τοιχώματα.
Ο έλεγχος διαγώνιου εφελκυσμού (τυπικά δυσμενέστερος από αυτόν σε διαγώνια θλίψη) φαίνεται στο Σχήμα. Όπως φαίνεται από το σχήμα, όλα τα δομικά στοιχεία και των δύο φορέων φαίνεται να αντέχουν σε διάτμηση, χωρίς να παρατηρούνται ιδιαίτερες διαφορές στους δύο φορείς. DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g.... V R,req / V R,av.. DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g...... V R,req / V R,av DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g...... V R,req / V R,av Σχήμα. Έλεγχος διαγώνιου εφελκυσμού δομικών στοιχείων. Άνω αριστερά: δοκοί. Άνω δεξιά: υποστυλώματα. Κάτω: τοιχώματα. Στο σχήμα φαίνεται η απορρόφηση ενέργειας (μέσες τιμές) από τα δομικά στοιχεία των φορέων που εξετάστηκαν. Όπως φαίνεται από το σχήμα, μεγάλο ποσοστό της ενέργειας απορροφήθηκε (και στους δύο φορείς) από τα τοιχώματα, ενώ δοκοί και υποστυλώματα φαίνεται να συμμετέχουν εξίσου στην απορρόφηση της ενέργειας. Η δημιουργία πλαστικών αρθρώσεων στα υποστυλώματα και των δύο φορέων και η απορρόφηση σημαντικού ποσοστού ενέργειας μέσω αυτών μπορεί να αποδοθεί στην απαλλαγή από την υποχρέωση ελέγχου σχηματισμού μηχανισμού ορόφου στα κτίρια που διαθέτουν επαρκή τοιχώματα κατάλληλα διατεταγμένα σύμφωνα τόσο με τον EC όσο και με τον ΕΑΚ.
DC M:.g ΜΑΑΠ:.g DC M:.g ΜΑΑΠ:.g COLUMNS BEAMS WALL Σχήμα. Απορρόφηση ενέργειας. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από την προηγούμενη ανάλυση προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα:. Οι φορείς που σχεδιάστηκαν τόσο με βάση τους Ευρωκώδικες και για μέσο επίπεδο πλαστιμότητας όσο και με βάση τους ισχύοντες Ελληνικούς Κανονισμούς με αυξημένες απαιτήσεις πλαστιμότητας συμπεριφέρονται ικανοποιητικά στο σεισμό σχεδιασμού αφού παρουσιάζουν γενικά χαμηλές τιμές σχετικών μετακινήσεων ορόφων, οι διαθέσιμες ικανότητες πλαστικών στροφών είναι πολύ μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες απαιτήσεις, ενώ παρουσιάζουν διατμητική αντοχή μεγαλύτερη από την αντίστοιχη απαίτηση.. Οι σχετικές μετακινήσεις ορόφων των φορέων στο σεισμό διπλάσιας έντασης από το σεισμό σχεδιασμού (σεισμός αποφυγής κατάρρευσης ) παρέμειναν χαμηλές, γεγονός που, σε συνδυασμό με την περιορισμένη δημιουργία πλαστικών αρθρώσεων στα υποστυλώματα των πλαισίων που δεν περιέχουν τοίχωμα, εξασφαλίζει τις κατασκευές από τον κίνδυνο δημιουργίας μηχανισμού ορόφου και, κατά συνέπεια, από κατάρρευση. Εξάλλου, δε διαπιστώθηκε αστοχία, ούτε καμπτική ούτε διατμητική, σε κανένα στοιχείο των φορέων που εξετάστηκαν.. Ο τρόπος υπολογισμού των τεμνουσών σχεδιασμού των στοιχείων και των δύο φορέων φαίνεται να είναι προς τη σωστή κατεύθυνση αφού δεν παρατηρήθηκε καμία διατμητική αστοχία.. Όσον αφορά στη σύγκριση των φορέων από οικονομική άποψη, ο απαιτούμενος όγκος σκυροδέματος δε φαίνεται να διαφέρει στους δύο φορείς, ενώ ο φορέας ΜΑΑΠ φαίνεται να απαιτεί κάπως περισσότερους οπλισμούς, κυρίως εγκάρσιους, στα εκτός κρισίμου μήκους τμήματα.
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η γράφουσα αισθάνεται την ανάγκη να ευχαριστήσει τους Διπλωματούχους Πολιτικούς Μηχανικούς, πρώην φοιτητές του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ., Ελένη Παντελάκη, Χρήστο Γιαννιωτάκη και Ευσεβία Κρανίτη για τη συμβολή τους στην εργασία. ΑΝΑΦΟΡΕΣ CEN (Comité Européen de Normalisation), Eurocode : Design of concrete structures. Part -: General rules and rules for buildings (EN --), (a). CEN (Comité Européen de Normalisation), Eurocode : Design of structures for earthquake resistance. Part I: General rules, seismic actions and rules for buildings (EN -), (b). Kappos, A.J. and Dymiotis, C. (). DRAIN-: A program for the inelastic time-history and seismic reliability analysis of -D structures, Heriot- Watt University, Edinburgh. Ο.Α.Σ.Π. & Σ.Π.Μ.Ε., Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός (ΕΑΚ ), (α) Ο.Α.Σ.Π. & Σ.Π.Μ.Ε., Ελληνικός Κανονισμός Σκυροδέματος (ΕΚΩΣ ), (β) Penelis, G.G. and Kappos, A.J. (), Earthquake-resistant Concrete Structures, E & FN SPON (Chapman & Hall), London.