Διερεύνηση μεθόδων προσομοίωσης της σεισμικής απόκρισης κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα

Abstract

Στο πλαίσιο των ερευνητικών προγραμμάτων για τη αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς μη κανονικών σε κάτοψη κατασκευών, έχουν λάβει χώρα αρκετά πειράματα κτιρίων κατασκευασμένα σε φυσική κλίμακα. Τα κτίρια αυτά δοκιμάστηκαν ψευδο-δυναμικά, με στόχο την κατανόηση της απόκρισής τους κατά τον σεισμό αλλά και τον προσδιορισμό των αδύνατων σημείων τους. Ειδικά σε μια σεισμογενή περιοχή, όπως είναι η Ελλάδα, στη οποία το μεγαλύτερο σε ποσοστό τμήμα των κτιρίων έχουν κατασκευαστεί προ του έτους 1985, εποχή κατά την οποία τέθηκαν σε εφαρμογή πρόσθετες βελτιωτικές διατάξεις στον αντισεισμικό κανονισμό, αποτελεί ένα σοβαρό πρόβλημα. Επιπλέον, εκτός από την έλλειψη αντισεισμικού σχεδιασμού, η δομική μορφολογία της πλειοψηφίας των κατασκευών αυτών, ευνοεί την ανάπτυξη στρεπτικής απόκρισης κατά το σεισμό, γεγονός που καθιστά ακόμα πιο δυσμενή την κατάσταση. Το έτος 2008 στην Ιταλία, σε κοινή δράση Ελληνικών και Ιταλικών πανεπιστημίων, κατασκευάστηκε σε φυσική κλίμακα ένα τριώροφο κτίριο, αντιπροσωπευτικό εκείνης της περιόδου, προκει- μένου να δοκιμαστεί ψευδο-δυναμικά στην Pavia. Αντικείμενο της παρούσης πτυχιακής εργασίας είναι η διερεύνηση μη-γραμμικών μαθηματικών προσομοιωμάτων με σκοπό την προσέγγιση μέσω κατάλληλων προγραμμάτων Η/Υ της απόκρισης φορέων εκείνης της εποχής. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων συγκρίνονται με τα πειραματικά και αξιολογούνται. Συντόμως η ροή της εργασίας έχει ως ακολούθως: Στο πρώτο και στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η γεωμετρία του φορέα, οι διατομές των μελών, καθώς και οι οπλισμοί τους. Επίσης, δίνονται στοιχεία για τις χαρακτηριστικές τιμές των υλικών της κατασκευής, αλλά και για τα φορτία που χρησιμοποιήθηκαν στο σχεδίασμά. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται τα υπολογιστικά εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση του κτιρίου και την δημιουργία του μαθηματικού μοντέλου, προκειμένου να εφαρμοστούν οι μέθοδοι αποτίμησης της απόκρισης σε σεισμικές δράσεις. Αυτές περιλαμβάνουν την διερεύνηση των ιδιομορφικών χαρακτηριστικών του (ιδιοπεριόδων και ιδιομορφών), τη διεξαγωγή μη-γραμμικών στατικών αναλύσεων (pushover) σε διάφορες διευθύνσεις για μια πρώτη εκτίμηση της συμπεριφοράς της κατασκευής και τη διεξαγωγή δεσμών μη-γραμμικών αναλύσεων χρονοιστορίας για την ακριβή κατανόηση της σεισμικής απόκρισης και τον εντοπισμό των αδύνατων σημείων της, δηλαδή των θέσεων που πιθανότατα θα παρατηρηθούν βλάβες σε κάποιο μελλοντικό σεισμό. Στο επόμενα δύο κεφάλαια, το τέταρτο και το πέμπτο συγκεντρώνονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων μαθηματικών μοντέλων με χρήση στοιχείων διανεμημένης και συγκεντρωμένης πλαστικότητας και συγκρίνονται μεταξύ τους καθώς και με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από το πείραμα. Τα αποτελέσματα αυτά σχολιάζονται ανάλογα με το είδος της ανάλυσης και την θεώρηση του υπολογιστικού μοντέλου του κτιρίου. Τέλος στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας.