ΣΕΜΦΕ forum

otinanai έγραψε: ↑Παρ Αύγ 17, 2012 9:41 pm ο Τσολκας το παιζει πολτικος μηχανικος?

Δεν το παίζω πολιτικός μηχανικός
Το παίζω συγγραφέας της Springer Nature
για Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering

https://link.springer.com/series/6011
https://link.springer.com/book/9783032297259

Αξίωμα SHIELD – Αρχή της Δομογεωσυζευγμένης Κινηματικής Απόκρισης

Η σεισμική ασφάλεια επιτυγχάνεται όταν η κατασκευή εξαναγκάζεται να ακολουθεί την εδαφική κίνηση ως ενιαίο δομογεωσυζευγμένο κινηματικό σύστημα, καταστέλλοντας την ανάπτυξη σχετικών μετατοπίσεων και ελαχιστοποιώντας τη χρονική υστέρηση της απόκρισης. Η διπλή προένταση επί του ιδίου τένοντα, μέσω τριών σταθμών σταθεροποίησης και αμφίπλευρης πάκτωσης από το δώμα έως το έδαφος, αξιοποιώντας τον μοχλοβραχίονα που σχηματίζει το πλάτος των τοιχωμάτων, συγκροτεί τον μηχανισμό που εξισορροπεί τις σεισμικές δράσεις και εξουδετερώνει τις δράσεις που διεγείρουν την ανάπτυξη ελαστικών παραμορφώσεων, επιβάλλοντας κινηματική συμβατότητα μεταξύ κατασκευής και εδάφους. Υπό αυτές τις συνθήκες, το έργο παραμόρφωσης εκτρέπεται από την ανωδομή μέσω του δομογεωσυζευγμένου μηχανισμού και διαχέεται στο αδέσμευτο περιβάλλον έδαφος.

Δοκιμάστηκε σε αριθμητική σεισμική προσομοίωση ένα κτίριο 8 ορόφων, ύψους 25 m, μάζας 1.200 τόνων και κάτοψης 8 × 8 m (64 m²).
Έγινε σύγκριση μεταξύ συμβατικής σεισμικής μόνωσης με ελαστομεταλλικά εφέδρανα και του συστήματος SHIELD.
Χρησιμοποιήθηκε το Opensees, το πραγματικό σεισμογράφημα του σεισμού Tohoku (Ιαπωνία, 2011), με οριζόντια επιτάχυνση 2,7 g, κατακόρυφη 1,8 g και συνισταμένη τρισδιάστατη επιτάχυνση 3,57 g. Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με IDA (Incremental Dynamic Analysis), FEA (Finite Element Analysis) και Ανάλυση Ευαισθησίας.
Στην IDA το σεισμογράφημα κλιμακώνεται προοδευτικά μέχρι να εντοπιστεί το σημείο αστοχίας της κατασκευής. Στη συγκεκριμένη μελέτη η κλιμάκωση έφτασε έως τα 22 g. Αυτό δεν αποτελεί επίπεδο σεισμικού σχεδιασμού, αλλά χρησιμοποιείται αποκλειστικά για τη διερεύνηση των ορίων αντοχής του φορέα.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά:
• Τα ελαστομεταλλικά εφέδρανα εμφάνισαν κατάρρευση περίπου στο 1 g.
• Το SHIELD παρέμεινε αριθμητικά σταθερό μέχρι το ανώτατο επίπεδο της ανάλυσης, δηλαδή τα 22 g.
• Ακόμη και στα 22 g, η σχετική μετατόπιση του δώματος ήταν μόλις 1,06 cm που αντιστοιχεί στο 0,004% του ύψους
Για ένα κτίριο ύψους 25 m, το όριο σχετικής μετακίνησης 2% που χρησιμοποιείται στον Ευρωκώδικα 8 αντιστοιχεί σε περίπου 50 cm. Συνεπώς, η υπολογισμένη μετατόπιση του SHIELD ήταν περίπου 47 φορές μικρότερη από το συγκεκριμένο όριο.
Τα παραπάνω αποτελέσματα προέρχονται από τις συγκεκριμένες αριθμητικές αναλύσεις και δείχνουν ότι, στο εξεταζόμενο μοντέλο, το SHIELD παρουσίασε εξαιρετικά υψηλή σεισμική απόδοση.
Το κυριότερο αποτέλεσμα είναι στο δεύτερο διάγραμμα το οποίο δείχνει ότι ακόμα και στα 22g ότι οι τένοντες δεν δέχονται μεγάλες σεισμικές δυνάμεις πέραν αυτών της προέντασης Αυτό σημαίνει ότι ο σεισμός δεν παράγει έργο μέσα στην κατασκευή.
Η μηχανική ερμηνεία αυτού του αποτελέσματος είναι ότι η σεισμική ενέργεια δεν εισέρχεται ουσιαστικά στην ανωδομή μέσω του μηχανισμού προέντασης, αλλά εκτρέπεται προς το έδαφος μέσω της δομογεωσυζευγμένης διάταξης του SHIELD.
«Για λόγους σύγκρισης, οι συμβατικές κατασκευές σχεδιάζονται περίπου μέχρι τα 0,5g, ενώ στη συγκεκριμένη IDA το μοντέλο με ελαστομεταλλικά εφέδρανα έφτασε σε κατάρρευση περίπου στο 1g. Αντίθετα, το SHIELD παρέμεινε αριθμητικά σταθερό μέχρι τα 22g.»

Σαν παγάκι μέσα σε πάγο: Μια νέα αντισεισμική τεχνολογία
Κάθε μεταβολή της κίνησης ενός σώματος με μάζα δημιουργεί δυνάμεις αδράνειας.
Ένα απλό παράδειγμα είναι το λεωφορείο.
Όταν το λεωφορείο ξεκινά απότομα και στεκόμαστε όρθιοι, το σώμα μας τείνει να μείνει στην αρχική του κατάσταση και γι' αυτό νιώθουμε να πηγαίνουμε προς τα πίσω.
Όταν το λεωφορείο φρενάρει, συμβαίνει το αντίθετο. Το σώμα μας συνεχίζει την προηγούμενη κίνησή του και μετατοπίζεται προς τα εμπρός.
Αντίθετα, τα καθίσματα του λεωφορείου, επειδή είναι σταθερά συνδεδεμένα με το δάπεδο, ακολουθούν πιστά κάθε επιτάχυνση και επιβράδυνση. Δεν εμφανίζουν σχετική μετακίνηση ως προς το λεωφορείο και επομένως δεν αναπτύσσονται εσωτερικές παραμορφώσεις εξαιτίας αυτής της κίνησης.
Αυτό είναι το βασικό σκεπτικό του συστήματος SHIELD.
Η επιδίωξη δεν είναι να καταπολεμηθεί η αδράνεια, γιατί αυτό είναι αδύνατο. Η επιδίωξη είναι να χάσει η αδράνεια την ανεξαρτησία της ώστε να περιοριστούν οι σχετικές μετακινήσεις που γεννούν τις παραμορφώσεις και τις καταστροφικές εντάσεις εντός κατασκευής.
Με μια φράση:
Υπάρχουν δύο καταστάσεις:
Ή συγκρούεσαι με το λεωφορείο, ή γίνεσαι επιβάτης του.
Δηλαδή:
Ή αντιστέκεσαι στην κίνηση, ή συγχρονίζεσαι με αυτήν.
Αυτή είναι και η θεμελιώδης αρχή του SHIELD:
«Ο στόχος δεν είναι ένα κτίριο που αντιστέκεται στον σεισμό, αλλά ένα κτίριο που κινείται μαζί με το έδαφος.»
Και ακόμη πιο απλά:
«Συμβαδίζω αντί να συγκρούομαι.»
Η κλασική αντισεισμική φιλοσοφία βασίζεται στην αντίσταση των δομικών στοιχείων στις σεισμικές δυνάμεις.
Το SHIELD προτείνει μια διαφορετική φιλοσοφία: να περιοριστούν όσο γίνεται οι σχετικές μετακινήσεις μεταξύ του κτιρίου και του εδάφους, ώστε να περιοριστούν και οι παραμορφώσεις που προκαλούν τις βλάβες.
Πιστεύετε ότι το μέλλον της αντισεισμικής μηχανικής βρίσκεται στην αντίσταση ή στον συγχρονισμό με την εδαφική κίνηση;

Η αντισεισμική τεχνολογία στην 1 Σεμπτεμβρίου που θα κυκλοφορήσει το βιβλίο μου αποκτά ένα άλλο παράδειγμα αντισεισμικού σχεδιασμού.
Αυτό θα αλλάξει σιγά σιγά τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζουμε τα σπίτια μας και όχι μόνο.
Αξίωμα SHIELD – Αρχή της Δομογεωσυζευγμένης Κινηματικής Απόκρισης
Η σεισμική ασφάλεια επιτυγχάνεται όταν η κατασκευή εξαναγκάζεται να ακολουθεί την εδαφική κίνηση ως ενιαίο δομογεωσυζευγμένο κινηματικό σύστημα, καταστέλλοντας την ανάπτυξη σχετικών μετατοπίσεων και ελαχιστοποιώντας τη χρονική υστέρηση της απόκρισης. Η διπλή προένταση επί του ιδίου τένοντα, μέσω τριών διακριτών σταθμών σταθεροποίησης και αμφίπλευρης πάκτωσης από το δώμα έως το έδαφος, αξιοποιώντας τον γεωμετρικό μοχλοβραχίονα που διαμορφώνει το πλάτος των τοιχωμάτων, συγκροτεί τον μηχανισμό που εξισορροπεί τις σεισμικές δράσεις και εξουδετερώνει τις δράσεις που διεγείρουν την ανάπτυξη ανελαστικών παραμορφώσεων, επιβάλλοντας κινηματική συμβατότητα μεταξύ κατασκευής και εδάφους. Υπό αυτές τις συνθήκες, η αδράνεια δεν καταργείται· καταργείται όμως η ανεξαρτησία της και κατ επέκταση η ικανότητά της να παράγει ουσιαστικό εσωτερικό παραμορφωσιακό έργο μέσα στον φέροντα οργανισμό. Το έργο δεν μηδενίζεται· ανακατανέμεται μέσω του δομογεωσυζευγμένου μηχανισμού και τελικά διαχέεται στο αδέσμευτο περιβάλλον έδαφος. «Με τον τρόπο αυτό, το SHIELD προστατεύει την κατασκευή και τους χρήστες της, μεταφέροντας το παραμορφωσιακό έργο από την ανωδομή προς το περιβάλλον έδαφος.»
https://link.springer.com/book/9783032297259