Η τελική λύση στο πρόβλημα του σεισμού.
Οι κολόνες και τα τοιχία κατά τον σεισμό δέχονται ένα σπρώξιμο από τις πλάκες και τείνουν να ανατραπούν
Οι μικρής διατομής κολόνες είναι ελαστικές και θα παρουσιάσουν πρώτα μια καμπυλότητα στον κορμό τους πριν σηκώσουν το πέλμα της βάσης τους και ανατραπούν.
Τα τοιχία λόγο του ότι είναι άκαμπτα θα σηκώσουν αμέσως την βάση τους και θα ανατραπούν πιο εύκολα.
Κατά την ανατροπή τους η κολόνα καμπυλώνει και την δοκό και την πλάκα με τα οποία συνδέεται στον κόμβο.
Αν η στροφή της κολόνας είναι μεγάλη θα σπάσει και η κολόνα και η δοκός με την πλάκα και θα καταρρεύσει το σπίτι.
Το τοίχωμα σπάει πιο εύκολα την δοκό και την πλάκα γιατί επικρατεί σαν πιο ισχυρό στην ροπή.
Συμπέρασμα. Τόσο το ανασήκωμα του πέλματος του τοιχίου όσο και η καμπυλότητα του κορμού της ελαστικής κολόνας δημιουργούν μια στροφή ανατροπής με αποτέλεσμα να επιδρούν πάνω στην δοκό και την πλάκα και να την σπάνε.
Πως σταματάμε την καμπυλότητα και το ανασήκωμα του πέδιλου της βάσης ώστε να σταματήσουμε την παραμόρφωση και το σπάσιμο των φερόντων στοιχείων της κατασκευής?
Απλά ρε παιδιά βιδώνοντας το άνω άκρο της κολόνας ή καλύτερα τα άνω 2,3,4 άκρα των τοιχίων με το έδαφος σταματάς την καμπυλότητα και το ανασήκωμα της βάσης δηλαδή σταματάς την στροφή τους που παραμορφώνει τους κορμούς τους τους σπάει και ρίχνει τις κατασκευές.
Και άσε τον σεισμό να κουνάει.. γιατί μπορεί να κουνιούνται μεν αλλά αν αναλαμβάνουμε δυναμικά τις ανοδικές δυνάμεις της στροφής τους με τον μηχανισμό της ευρεσιτεχνίας από το δώμα και τις οδηγούμε μέσα στο έδαφος κανένα πρόβλημα.
Αν αυτές τις ανοδικές δυνάμεις της ανατροπής τις οδηγείς επάνω στις πλάκες και τις δοκούς ε... θα τα σπάσεις.
1) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος περιορίζει τις μετατοπίσεις οι οποίες είναι υπεύθυνες για όλες τις εντάσεις πάνω στον φέροντα οργανισμό.
2) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος εκτρέπει τις ανοδικές εντάσεις της ροπής ανατροπής από το ανώτερο επίπεδο μεταβιβάζοντας αυτές ελεύθερα και απευθείας μέσα στο έδαφος και όχι πάνω στους κορμούς των φερόντων στοιχείων που οδηγούνται σήμερα με αποτέλεσμα μετά από ανελαστικές καμπυλώσεις των κορμών τους να αστοχούν.
3) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος εξουδετερώνει την πιθανότητα του συντονισμού ή αλλιώς την ιδιοπερίοδο.
4) αν η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος εξαλείφει τον εφελκυσμό από τον κορμό σκυροδέματος.
5) η προένταση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος αυξάνει την ικανότητα ως προς την τέμνουσα βάσης και γενικά τις τέμνουσες εντάσεις
6) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος εξαλείφει την ροπή στους κόμβους.
7) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος εξαλείφει το ανασήκωμα του πέλματος της βάσης
η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος περιορίζει ή εξαφανίζει την κάμψη ή αλλιώς καμπυλότητα των κορμών τους.
9) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος καταργεί τον μηχανισμό ορόφου και την κρίσιμη περιοχή αστοχίας
10) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος καταργεί τον μοχλοβραχίονα και τον μηχανισμό του υπομοχλίου.
11) η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος με την κατάλληλη διαστασιολόγιση περιορίζει ή εξαφανίζει τις στρεπτομεταφορικές παραμορφώσεις που παρατηρούνται στις υψίκορμες και ασύμμετρες κατασκευές.
12) η πάκτωση του μηχανισμού στο έδαφος θεμελίωσης αναλαμβάνει τις ανοδικές και καθοδικές εντάσεις διότι αν το κάνει αυτό μπαίνει το ερώτημα τι τις θέλουμε τις μεγάλες βάσεις.
13) αν υπάρχει καλύτερο αντισεισμικό σύστημα στον κόσμο και εάν δεν υπάρχει γιατί συνεχίζουν να σχεδιάζουν λάθος.
Αυτά μόνο για τον σεισμό διότι η ευρεσιτεχνία είναι ένα πολυεργαλείο για διάφορες δομικές εφαρμογές.
Πως καταργούμε με βάση τις μετακινήσεις την παραμόρφωση την καμπτική συμπεριφορά την διαρροή και αστοχία σε συγκεκριμένες κρίσιμες περιοχές μελών οπλισμένου σκυροδέματος καθώς και πως μπορούμε να βελτιώσουμε την διατμητική τους αντοχή?
Απάντηση. Περιορίζοντας τις μετατοπίσεις των τοιχωμάτων υπεύθυνες για όλες τις πάρα πάνω εντάσεις.
Ερώτηση. Πως το κατορθώνουμε αυτό?
Απάντηση Πακτώνοντας τα ανώτατα άκρα τους με το έδαφος.
Ερώτηση. Πως μπορούμε να βελτιώσουμε την διατμητική τους αντοχή?
Απάντηση. Με την επιβολή θλίψης στις διατομές στα πλαίσια της επαλληλίας.
Γενικός η πάκτωση των κόμβων της ανώτατης στάθμης με το έδαφος περιορίζει τις μετατοπίσεις υπεύθυνες για όλες τις εντάσεις
Ερώτηση. Που οδηγούνται οι ανοδικές εντάσεις των τοιχωμάτων προερχόμενες από την κάμψη και την στροφή τους ?
Απάντηση Παραλαμβάνονται από τον μηχανισμό της ευρεσιτεχνίας από το δώμα και εκτρέπονται οδηγούμενες ( μέσο του τένοντα ο οποίος διαπερνά ελεύθερος το τοίχωμα μέσα από σωλήνα ) μέσα στο έδαφος, αφαιρώντας αυτές τις εντάσεις από τα μέλη του οπλισμένου σκυροδέματος.
Ερώτηση. Τι εντάσεις δέχεται με αυτήν την μέθοδο οπλισμού το τοίχωμα?
Απάντηση Μόνο εντάσεις θλίψης στα άκρα πάνω κάτω. Οι εντάσεις εφελκυσμού δεν υφίστανται πια διότι τις παραλαμβάνει ο ελεύθερος τένοντας και τις στέλνει μέσα στο έδαφος.
Ερώτηση. Πως η πάκτωση κατορθώνει να αναλαμβάνει ανοδικές και καθοδικές εντάσεις?
Απάντηση Ο μηχανισμός είναι έτσι κατασκευασμένος ώστε να μετατρέπει την εγκάρσια έλξη σε πίεση προς τα πρανή της γεώτρησης όπου είναι τοποθετημένος.
Αυτή η πίεση μεγαλώνει την πρόσφυση και την τριβή οπότε και την ισχυρή πάκτωση στα πρανή ως προς τις ανοδικές εντάσεις. Διατηρώντας αυτήν την ένταση γεμίζουμε την οπή της γεώτρησης με ένεμα για να δημιουργήσουμε έναν πάσσαλο για την παραλαβή και των καθοδικών εντάσεων. Εφαρμόζετε αρχικά μεγάλη ισχυρή προένταση μεταξύ της επιφάνειας θεμελίωσης και του μηχανισμού αγκύρωσης ώστε να εφαρμόσουμε ισχυρή πάκτωση χωρίς να επιβαρύνουμε την κατασκευή με φορτία. Αφού διασφαλίσουμε την ισχυρή πάκτωση στο έδαφος έχουμε την δυνατότητα να εφαρμόσουμε μία δεύτερη μικρότερη σε ένταση προένταση - έλξη του τένοντα στο δώμα για να βελτιώσουμε την διατμητική αντοχή του τοιχώματος.
ΕΡΕΥΝΑ.ΛΥΣΗ ΣΤΗΝ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΑΣΤΟΧΙΑ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΎ ΤΗΣ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ
Η συνεργασία μεταξύ σκυροδέματος και χάλυβα σε μια κατασκευή από Ο.Σ. ( οπλισμένο σκυρόδεμα ) επιτυγχάνεται με τη συνάφεια. Με τον όρο συνάφεια ορίζεται η συνδυασμένη δράση των μηχανισμών που παρεμποδίζουν τη σχετική ολίσθηση μεταξύ των ράβδων του οπλισμού και του σκυροδέματος που τις περιβάλλει. Οι επιμέρους μηχανισμοί της συνάφειας είναι η πρόσφυση, η τριβή και, για την περίπτωση ράβδων χάλυβα με νευρώσεις, η αντίσταση του σκυροδέματος το οποίο εγκλωβίζεται μεταξύ των νευρώσεων. Η συνδυασμένη δράση των μηχανισμών αυτών θεωρείται ισοδύναμη με την ανάπτυξη διατμητικών τάσεων στη διεπιφάνεια σκυροδέματος και χάλυβα. Όταν οι τάσεις αυτές φθάσουν στην οριακή τιμή τους επέρχεται καταστροφή της συνάφειας με τη μορφή διάρρηξης του σκυροδέματος κατά μήκος των ράβδων και αποκόλλησης των ράβδων χάλυβα. Η μείωση των τάσεων επιτυγχάνεται με αύξηση της επικάλυψης και μείωση της διαμέτρου των ράβδων του οπλισμού. Η αύξηση της οριακής τιμής τους επιτυγχάνεται με αύξηση της αντοχής του σκυροδέματος. Η παρουσία εγκάρσιου οπλισμού δρα ευνοϊκά περιορίζοντας το άνοιγμα των αναπτυσσόμενων ρωγμών στη διεπιφάνεια οπλισμού και σκυροδέματος.Το βασικό πρόβλημα δημιουργείται από την ανάπτυξη υπεραντοχης του χάλυβα, το οποίο στρέφει την αστοχία σε διατμητικης μορφής, η οποία είναι άκρως ψαθυρη. Αυτό, προκειμένου να αντιμετωπιστεί, πρέπει να εξασφαλίσουμε ότι δεν θα αστοχήσει διατμητικα το σκυρόδεμα, αρα πρέπει να αποτρέψουμε την ανάπτυξη της υπεραντοχής του χάλυβα που επιφέρει την διατμητική αστοχία κυρίως του σκυροδέματος επικάλυψης η οποία είναι μια επικίνδυνη μορφή αστοχίας, όπως όλοι γνωρίζουμε.
Με λίγα λόγια τοποθετούμε πολύ οπλισμό και αυξάνουμε το κόστος της κατασκευής χωρίς να κάνουμε την δουλειά μας γιατί απλά το σκυρόδεμα δεν αντέχει τις τάσεις εφελκυσμού και διάτμισης που αντέχει ο χάλυβας. Και είναι φυσικό το σκυρόδεμα να μην αντέχει αφού οι προδιαγραφές του προσδιορίζονται να αντέχει μόνο τις εντάσεις θλίψης. Το ερώτημα που μπαίνει είναι αν υπάρχει μια άλλη μέθοδος σχεδιασμού η οποία αρχικώς να καταργεί την διατμητική αστοχία και να χρησιμοποιεί τον χάλυβα αφενός για την παραλαβή μόνο των εντάσεων εφελκυσμού και αφετέρου να χρησιμοποίηση το σκυρόδεμα μόνο για την παραλαβή των εντάσεων θλίψης.
Ναι υπάρχει άλλη μέθοδος σχεδιασμού με την οποία χρησιμοποιώντας τον μισό οπλισμό θα κάνουμε ποιο αποτελεσματική την απόκριση των κατασκευών στον σεισμό με λιγότερο κατασκευαστικό κόστος.
Σύμφωνα με την μέθοδο αυτή αυτό επιτυγχάνεται με μια συνεχή έλξη της δομικής κατασκευής προς το έδαφος και του εδάφους προς την κατασκευή, κάνοντας αυτά τα δύο μέρη ένα σώμα. Αυτή τη δύναμη έλξης την εφαρμόζει ένας μηχανισμός έλξης. Αυτός αποτελείται από έναν τένοντα ο οποίος διαπερνά ελεύθερα τα άκρα των τοιχωμάτων μέσα από σωλήνες διόδου Το ανώτατο άκρο του αφού πρωτίστως προενταθεί πακτώνεται στο ανώτατο άκρο του τοιχώματος με την βοήθεια μιας σφήνας ή ενός κοχλία και το κάτω άκρο του πακτώνεται μέσα στο έδαφος με έναν μηχανισμό πάκτωσης.
Η ασκούμενη έλξη του του τένοντα από τον μηχανισμό έλξης και η αντίδραση σ’ αυτήν την έλξη από τον μηχανισμό πάκτωσης στο έδαφος, γεννά την επιθυμητή θλίψη μεταξύ του εδάφους και της κατασκευής.
Με αυτήν την μέθοδο όπλισης ο χάλυβας δέχεται μόνο εφελκυσμό το σκυρόδεμα μόνο θλίψη και ουδεμία διατμητική αστοχία υπάρχει.
ΜΕΓΑΛΗ ΔΙΚΗ ΜΟΥ ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΘΟΓΕΝΕΙΑ ΤΟΥ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ Η ΛΥΣΕΙΣ ΠΟΥ ΠΡΟΣΦΕΡΕΙ Η ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΥΡΕΣΙΤΕΧΝΊΑ
DOI: 10.13140/RG.2.2.16069.70881
ΕΦΑΡΜΟΣΜΈΝΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗΝ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΏΝ
Ονομάζομαι Γιάννης Λυμπέρης και είμαι ανεξάρτητος ερευνητής της αντισεισμικής τεχνολογίας των κατασκευών.
Έχω εφεύρει διάφορες αντισεισμικές μεθόδους σχεδιασμού με τους κατάλληλους μηχανισμούς η οποίες σκοπό έχουν να ελέγξουν τις παραμορφώσεις των δομικών κατασκευών επιτρέποντας μεν σε αυτές να λικνίζονται μέσα στην ελαστική περιοχή μετατόπισης, στην οποία δεν παρουσιάζονται αστοχίες, χωρίς όμως να τους επιτρέπετε να περάσουν σε ανελαστικές μετατοπίσεις οι οποίες επιφέρουν ψαθυρές αστοχίες. Η βλάβη και η παραμόρφωση μιας κατασκευής είναι στενά συνδεδεμένες έννοιες αφού με τον έλεγχο των παραμορφώσεων κατά την διαδικασία του σχεδιασμού ελέγχεται και η βλάβη. Ο μηχανισμός αποτελείται από έναν τένοντα ο οποίος διαπερνά ελεύθερος μέσα από σωλήνα διόδου όλα τα άκρα των τοιχωμάτων, καθώς και το μήκος μιας γεώτρησης ευρισκόμενη μέσα στο έδαφος θεμελίωσης κάτω από αυτά. Το κάτω άκρο του πακτώνεται μέσα στα βάθη της γεώτρησης με έναν μηχανισμό πάκτωσης τύπου άγκυρας. Το άνω άκρο του πακτώνεται πάλη στα ανώτατα άκρα των τοιχωμάτων με έναν μηχανισμό πάκτωσης. Αυτός ο μηχανισμός του ανώτατου άκρου εκτός από μηχανισμός πάκτωσης είναι και μηχανισμός έλξης και έχει την δυνατότητα να επιβάλει και θλιπτικά φορτία στην διατομή. Η έλξη του τένοντα από τον μηχανισμό έλξης ευρισκόμενος στα ανώτατα άκρα των τοιχωμάτων καθώς και η αντίδραση σε αυτήν την έλξη προερχόμενη από το άλλο πακτωμένο άκρο του τένοντα στα βάθη της γεώτρησης δημιουργούν την ένωση των τοιχωμάτων με το έδαφος. Πρωτίστως έχουμε πακτώσει τον μηχανισμό άγκυρας μέσα στο έδαφος δημιουργώντας με έναν μηχανισμό του εμπορείου έλξη στον τένοντα, διπλάσια των εντάσεων που θέλουμε να παραλάβουμε, μεταξύ της επιφάνειας θεμελίωσης και του μηχανισμού αγκύρωσης ευρισκόμενος στα βάθη της γεώτρησης. Κατά την έλξη ο μηχανισμός ασκεί περιφερειακές πιέσεις προς τα πρανή της γεώτρησης εξασφαλίζοντας συμπύκνωση των μαλακών εδαφών και μεγάλη τριβή στην διεπιφάνεια των σιαγόνων του μηχανισμού και του εδάφους εξασφαλίζοντας την επιθυμητή πάκτωση με το έδαφος. Διατηρώντας αυτές τις πιέσεις του μηχανισμού προς τα πρανή της γεώτρησης γεμίζουμε με ένεμα την οπή για περαιτέρω πρόσφυση καθώς και για την προστασία του μηχανισμού από την οξείδωση. Όταν ολοκληρωθεί η πάκτωση στο έδαφος έχουμε έναν μηχανισμό πάκτωσης ο οποίος δέχεται επιτυχώς τόσο τις ανοδικές όσο και τις καθοδικές εντάσεις σχεδιασμού του πέλματος της βάσης θεμελίωσης. Αφού ολοκληρωθεί πρωτίστως η πάκτωση στο έδαφος και ολοκληρωθεί μετέπειτα η ελεύθερη διέλευση μέσα από σωλήνες του τένοντα και η προέκταση του στο ανώτατο άκρο της κατασκευής, ( σταδιακά κατά την αποπεράτωση του έργου ) τότε ή πακτώνουμε το άνω άκρο του τένοντα στα ανώτατα άκρα των τοιχωμάτων, ή επιβάλουμε με τον μηχανισμό έλξης θλιπτικές εντάσεις στην διατομή τους. Η μέθοδός μου περιλαμβάνει κατασκευή ικανού αριθμού και μεγέθους τοιχωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος στα οποία ο μηχανισμός επιβάλει θλιπτικά φορτία σε όλα τα άκρα της διατομής τους. Αυτήν την δύναμη που εφαρμόζει τα θλιπτικά φορτία προέρχεται από μια εξωτερική πηγή, αυτή του εδάφους θεμελίωσης. Τα τοιχώματα αυτά μπορεί να βρίσκονται στην περίμετρο του κτηρίου (πλην προσόψεων καταστημάτων), να περιβάλλουν το κλιμακοστάσιο και τον ανελκυστήρα (ισχυροί πυρήνες), και ενδεχομένως να αποτελούν εσωτερικά τοιχώματα (π.χ. διαχωρισμού διαμερισμάτων) καθ΄ όλο το ύψος του κτηρίου. Η τοποθέτηση πολλών ισχυρών τοιχωμάτων συνεπάγεται βέβαια, λόγο της μεγάλης δυσκαμψίας τους, σημαντική μείωση της θεμελιώδους ιδιοπεριόδου της κατασκευής. Αυτό, σε συνδυασμό και με την θεώρηση q=1, οδηγεί σε αντίστοιχα μεγάλη αύξηση των σεισμικών φορτίων της κατασκευής. Εν τούτης, δεν πρέπει να παραβλέπεται ότι ακριβώς λόγο των πολλών και ισχυρών τοιχωμάτων αυξάνει περισσότερο η αντοχή ή αντίστροφα μειώνονται τα φορτία διατομής παρά την αύξηση των σεισμικών φορτίων. Τα τοιχώματα κατά το λίκνισμα της κατασκευής παραλαμβάνουν ροπές ( Μ ), ορθές δυνάμεις ( Ν ) ( θλιπτικές και εφελκυσμού ), και τέμνουσες ( Q ) Το σκυρόδεμα του τοιχώματος υπό την επιβολή των θλιπτικών εντάσεων του μηχανισμού αυξάνει την αντοχή του ως προς τις τέμνουσες ( Q ) κατά 36% Της θλιπτικές εντάσεις ( Ν ) τις παραλαμβάνει η διατομή του τοιχώματος και τις στέλνει πάνω στον μηχανισμό πάκτωσης του εδάφους ο οποίος τις μεταβιβάζει στα πρανή μέσα στα βάθη της γεώτρησης αυξάνοντας την απόκριση του εδάφους θεμελίωσης ως προς τις καθοδικές εντάσεις. Τις ανοδικές εντάσεις του τοιχώματος τις παραλαμβάνει ο τένοντας από το ανώτατο άκρο του και τις εκτρέπει ελεύθερα και απευθείας μέσα στο έδαφος. Κατά αυτήν την μέθοδο σταματάει η ανάκληση του πέλματος βάσης καθώς και η ελαστική συμπεριφορά του τοιχώματος, αιτίες οι οποίες δημιουργούν τις ροπές ( Μ ) στους κόμβους οι οποίες ευθύνονται για την κάμψη μέχρι αστοχίας των στοιχείων του φέροντα οργανισμού. Οι εντάσεις εφελκυσμού ( Ν ) που παρατηρούνται στην μια από της δύο παρειές του τοιχώματος δεν υφίστανται πλέον διότι δεν υφίσταται πλέον οι δύο αντίθετες εντάσεις εφελκυσμού οι οποίες τείνουν να επιμηκύνουν την μια παρειά του τοιχώματος.
Πως αντιδρά η κατασκευή στον σεισμό.
Γραμμένο από μάστορα της οικοδομής και ανεξάρτητο ερευνητή της αντισεισμικής τεχνολογίας.
Όταν η κατασκευή είναι σε κατάσταση ηρεμίας όλες οι δυνάμεις κατευθύνονται προς το έδαφος.
Όπως ο άνθρωπος αντιδρά στην κίνηση κατά την αντίθετη κατεύθυνση όταν ξεκινά ή σταματάει απότομα το λεωφορείο, έτσι και η κατασκευή αντιδρά στην μεταβολή της κατάστασή της κατά την διάρκεια του σεισμού.
Πρόσθετες πλάγιες δυνάμεις που μπορούν σε ένα μεγάλο σεισμό να ξεπεράσουν σε μέγεθος στο τριπλάσιο τα στατικά φορτία της κατασκευής, αναπτύσσονται πάνω στις διατομές του φέροντα οργανισμού, με αποτέλεσμα να τον παραμορφώνουν.
Αν η επιτάχυνση είναι μικρή και η παραμόρφωση είναι μικρή.
Μια κατασκευή αντέχει μεγάλη επιτάχυνση για μικρή διάρκεια ή μικρή επιτάχυνση για μεγάλη διάρκεια.
Άν η μετατόπιση και η επιτάχυνση είναι αρκετά μικρή για να κρατήσει όλα τα μέλη της δομής εντός της ελαστικής περιοχής, η ενέργεια που δημιουργείται, είναι ενέργεια που αποθηκεύεται στη δομή ( στον κορμό των στοιχείων ) και εκτονώνεται μετά για να επαναφέρει την δομή στην αρχική της μορφή. Σαν το ελατήριο.
Αυτή την αποθήκευση της ενέργειας και εν συνεχεία την απόδοσή της προς την αντίθετη κατεύθυνση που εφαρμόζει ένα ελατήριο, στην δομική κατασκευή την αποθηκεύει και την εκτονώνει το υποστύλωμα και η δοκός.
Με λίγα λόγια, όλη η επιτάχυνση του σεισμού μετατρέπεται σε αποθηκευμένη ενέργεια στην δομή.
Όσο η μετατόπιση κρατά κάθε τμήμα οποιουδήποτε μέλους εντός ελαστικής περιοχής, όλη η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στη δομή θα κυκλοφορήσει στο τέλος του κύκλου, προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Αυτή η περιοχή μετατόπισης ονομάζεται ελαστική περιοχή, στην οποία δεν παρατηρούνται αστοχίες.
Εάν η σεισμική ενέργεια (που μετράται από την επιτάχυνση εδάφους) είναι πάρα πολύ μεγάλη, θα παράγει υπερβολικά μεγάλες μετατοπίσεις που θα προκαλέσουν μια πολύ υψηλή καμπυλότητα στα κατακόρυφα και οριζόντια στοιχεία.
Αν η καμπυλότητα είναι πολύ υψηλή, αυτό σημαίνει ότι η περιστροφή των τμημάτων των στηλών και των δοκών θα είναι πολύ πάνω από την ελαστική περιοχή (Θλιπτική παραμόρφωση σκυροδέματος πάνω από το 0,35% και τάσεις των ινών του οπλισμού πάνω από το 0,2 %) πέραν του ορίου διαρροής.
Όταν η περιστροφή περάσει πάνω από αυτό το όριο ελαστικότητας, η δομή αρχίζει να «διαλύει την αποθήκευση της ενέργειας «μέσω πλαστικής μετατόπισης, το οποίο σημαίνει ότι τα τμήματα θα έχουν μια υπολειμματική μετατόπιση που δεν θα είναι σε θέση να ανακτηθεί (ενώ στην ελαστική περιοχή όλες οι μετατοπίσεις ανακτούνται).
Βασικά ο σχεδιασμός της αντοχής ενός σημερινού κτιρίου περιορίζετε στα όρια του ελαστικού φάσματος σχεδιασμού, και μετά περνά στις προεπιλεγμένες πλαστικές περιοχές διαρροής, οι οποίες είναι προεπιλεγμένες περιοχές μικρών και πολλών διαρροών αστοχίας, (συνήθως σχεδιάζονται να συμβούν στα άκρα των δοκών) ώστε να μην καταρρεύσει η δομή.
Αυτός είναι ο μηχανισμός της πλαστιμότητας ο οποίος εκτονώνει - αφαιρεί μέρος της σεισμικής ενέργεια.
(Η δομή καταρρέει όταν αστοχήσουν τα υποστυλώματα με λοξό / σχήμα αστοχίας)
Αν τα τμήματα που βιώνουν τις πλαστικές παραμορφώσεις, ξεπερνούν το όριο του σημείου θραύσης, και είναι και πάρα πολλές οι εστίες αστοχιών πάνω στην δομή, η δομή θα καταρρεύσει.
Αυτά είναι τα όρια αντοχής της σημερινής αντισεισμικής τεχνολογίας των κατασκευών.
Σκοπός του σύγχρονου αντισεισμικού κανονισμού είναι να κατασκευάσει δομές που: α) Σε συχνούς σεισμούς μεγάλης πιθανότητας να συμβούν δεν θα πάθουν τίποτα, β) Σε σεισμούς μέσης πιθανότητας να συμβούν θα πάθουν μικρές, επιδιορθώσιμες ζημιές και γ) Σε πολύ ισχυρούς σεισμούς μικρής όμως πιθανότητας να συμβούν δεν θα έχουμε απώλειες ανθρώπινων ζωών. Άρα δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούμε τον όρο «απόλυτα” στις αντισεισμικές κατασκευές. Θα πρέπει να χρησιμοποιούμε τον όρο «ποιοτικές” κατασκευές που σημαίνει εφαρμογή τουλάχιστον των απαιτήσεων όλων των σύγχρονων κανονισμών. Η ποιότητα των κατασκευών και η ασφάλειά τους, είναι και συνάρτηση της οικονομικής κατάστασης των χωρών, μεταξύ των άλλων παραγόντων. Είναι ευνόητο ότι φτωχές χώρες δεν μπορούν να συγκριθούν με χώρες όπου έχουν ακριβούς σύγχρονους αντισεισμικούς κανονισμούς. Συμπέρασμα… δεν υπάρχει απόλυτος αντισεισμικός σχεδιασμός σήμερα, και δεν πρέπει να αναφερόμαστε σε απόλυτο αντισεισμικό σχεδιασμό, αλλά σε ποιοτικό σχεδιασμό. Οπότε υπάρχει μεγάλη ανάγκη σήμερα να εφεύρουμε έναν πιο σύγχρονο αντισεισμικό σχεδιασμό ο οποίος να ανταποκρίνεται στον απόλυτο αντισεισμικό σχεδιασμό, με μικρότερο κατασκευαστικό κόστος.
Ξέρετε πως δεν ανατρέπεται ένας στύλος όταν του εφαρμόσουμε μια πλάγια δύναμη?
Δεν ανατρέπεται όταν του βιδώσουμε την βάση του πάνω στο τσιμέντο, ή το πακτώσουμε μέσα σε αυτό.
Ένας στύλος μπορεί με την πάκτωση να μην ανατρέπεται αλλά κάμπτετε ο κορμός του ελαστικά στην αρχή και ανελαστικά μετά μέχρι να σπάσει.
Ξέρετε πως κάνουμε έναν στύλο να μην κάμπτετε?
Ένας στύλος που είναι υψίκορμος πάντα θα κάμπτεται. Το μόνο που μπορούμε να κάνουμε είναι να τον κατασκευάσουμε από ένα ελαστικό υλικό το οποίο δεν θα σπάει εύκολα όταν κάμπτετε, αλλά δεν θα έχει σχεδόν καμία δυναμική αντίδραση στην πλάγια δύναμη.
Τι άλλο μπορούμε να κάνουμε?
Μπορούμε να αυξήσουμε τις διαστάσεις της οριζόντιας διατομής του εις μήκος και να μειώσουμε το ύψος του και να κατασκευάσουμε ένα τοίχωμα. Το τοίχωμα θα είναι ποιο άκαμπτο με μεγάλη δυναμική αντίδραση προς την πλάγια δύναμη, αλλά ελάχιστα ελαστικό.
Στις κατασκευές τα τοιχώματα από οπλισμένο σκυρόδεμα κάνουν την δυναμική δουλειά και αντιστέκονται στην πλάγια δύναμη που δημιουργείται από την αδράνεια της μάζας της κατασκευής όταν αυτή δέχεται μια επιτάχυνση μετατόπισης από το έδαφος. Τα υποστυλώματα αναλαμβάνουν περισσότερο τα στατικά φορτία παραμορφώνονται περισσότερο και ελάχιστα αντιδρούν στον σεισμό.
Τα τοιχώματα από την άλλη παρουσιάζουν άλλα προβλήματα.
α) Λόγο μεγάλης ακαμψίας και του ισχυρού μοχλοβραχίονα που διαθέτουν κατεβάζουν μεγάλες ροπές και σπάνε τους πεδιλοδοκούς και τα δοκάρια.
β) Όταν ένα τοίχωμα κάμπτεται η μία του παρειά εφελκύεται και η άλλη θλίβεται. Το σκυρόδεμα έχει υπέρ αντοχές στην θλίψη, ( 12 φορές μεγαλύτερες αντοχές στην θλίψη από ότι έχει στον εφελκυσμό. ) και ο χάλυβας έχει υπέρ αντοχές στον εφελκυσμό. Για τον λόγο αυτό τα βάζουμε να συνεργαστούν μαζί ώστε ο χάλυβας κατά την κάμψη του τοιχώματος να αναλαμβάνει τον εφελκυσμό και το σκυρόδεμα την θλίψη. Η συνεργασία αυτών των υλικών σήμερα επιτυγχάνεται με τον μηχανισμό της συνάφειας.
Με τον όρο συνάφεια ορίζεται η συνδυασμένη δράση των μηχανισμών που παρεμποδίζουν τη σχετική ολίσθηση μεταξύ των ράβδων του οπλισμού και του σκυροδέματος που τις περιβάλλει. Οι επιμέρους μηχανισμοί της συνάφειας είναι η πρόσφυση, η τριβή και, για την περίπτωση ράβδων χάλυβα με νευρώσεις, η αντίσταση του σκυροδέματος το οποίο εγκλωβίζεται μεταξύ των νευρώσεων.
Η συνδυασμένη δράση των μηχανισμών αυτών επιφέρει την ανάπτυξη διατμητικών τάσεων στη διεπιφάνεια σκυροδέματος και χάλυβα.
Το σκυρόδεμα δεν αντέχει την διάτμηση με αποτέλεσμα όταν οι τάσεις φθάσουν στην οριακή τιμή τους επέρχεται καταστροφή της συνάφειας υπό μορφή διάρρηξης του σκυροδέματος κατά μήκος των ράβδων και αποκόλλησης των ράβδων χάλυβα. Αυτό είναι καταστροφικό διότι ακυρώνει την υπέρ αντοχή του χάλυβα και του σκυροδέματος στον εφελκυσμό και την θλίψη. Επίσης αυτός ο μηχανισμός συνεργασίας δημιουργεί περισσότερα προβλήματα που εντείνουν την πρόωρη αστοχία, όπως είναι η δημιουργία συγκέντρωσης μεγάλων εντάσεων σε συγκεκριμένη περιοχή, αυτή της κρίσιμης περιοχής αστοχίας καθώς και την διαφορά δυναμικού στην πρόσφυση, αφού αστοχεί πάντα κοντά στην βάση.
Η τέμνουσα βάσης είναι η δύναμη που δρα οριζοντίως στην διατομή του τοιχώματος ευρισκόμενη κοντά στην βάση, και δημιουργείται λόγο της αδράνειας της μάζας και την επιτάχυνση του εδάφους. Αυτή η δύναμη τέμνει την διατομή του τοιχώματος όπως το ψαλίδι το χαρτί. Αυτό είναι ένα άλλο σοβαρό πρόβλημα αστοχίας.
Όταν το έδαφος δεν είναι ισχυρό και υποχωρήσει σε μια συγκεκριμένη περιοχή η παραμόρφωση των διατομών δοκού και τοιχώματος γύρο από τους κόμβους είναι δεδομένη.
Συμπέρασμα.
1) Όταν παραμορφωθεί ο κορμός του λόγο κάμψης το τοίχωμα εκτρέπει την παραμόρφωσή του και στην δοκό με την οποία συνδέεται στον κόμβο και την σπάει.
2) Όταν δέχεται ροπές ανατροπής το τοίχωμα, εκτρέπει τις ροπές του και στην δοκό με την οποία συνδέεται στον κόμβο και την σπάει.
3) Όταν χαθεί η συνάφεια σκυροδέματος και χάλυβα λόγο της ανικανότητας του σκυροδέματος να αναλάβει τις εντάσεις διάτμησης η κατασκευή θα καταρρεύσει.
4) Όταν η διατομή του τοιχώματος δεν είναι μεγάλη θα αστοχήσει από την τέμνουσα βάσης.
5) Όταν το έδαφος δεν είναι ισχυρό και υποχωρήσει σε μια συγκεκριμένη περιοχή η παραμόρφωση των διατομών δοκού και τοιχώματος γύρο από τους κόμβους είναι δεδομένη.
Εδώ βλέπουμε ότι υπάρχουν 5 μεγάλα άλυτα προβλήματα παραμόρφωσης τα οποία δημιουργούν την αστοχία και την κατάρρευση των κατασκευών στους σεισμούς.
Υπάρχει λύση για αυτά τα 5 μεγάλα προβλήματα που ρίχνουν τις κατασκευές και σκοτώνουν κόσμο και καταστρέφουν περιουσίες και τις οικονομίες των κρατών?
Ναι την έχω την λύση.
Αν εφαρμόσουμε με προένταση τενόντων θλίψη στην διατομή του τοιχώματος θα εξουδετερώσουμε τον εφελκυσμό και χωρίς εφελκυσμό δεν υπάρχει ούτε κάμψη ούτε κρίσιμη περιοχή αστοχίας ούτε διατμηση του σκυροδέματος επικάλυψης ούτε παραμόρφωση οπότε ούτε αστοχία, και θα αυξήσουμε την αντοχή της διατομής προς την τέμνουσα βάσης.
Αν τον τένοντα προέντασης τον πακτώσουμε στο έδαφος με μηχανισμούς αγκυρώσεων τότε θα εκτρέψουμε την ροπή ανατροπής του τοιχώματος μέσα στο έδαφος, αποτρέποντας την εκτροπή τους προς τους δοκούς.
Η πάκτωση στο έδαφος δεν επιτρέπει καθιζήσεις οπότε αποκλείει αυτού του είδους τις παραμορφώσεις.
η πάκτωση των άνω άκρων των τοιχωμάτων με το έδαφος περιορίζει ή εξαφανίζει την κάμψη ή αλλιώς καμπυλότητα των κορμών τους.
