Ανάλυση Σταδιακής Εξώθησης σε Κτίρια από Ωπλισμένο Σκυρόδεμα   

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Πατσιόπουλος Ξενοφών                                                  
Επιβλέπων Καθηγητής: Κουμούσης Β., Καθηγητής             
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2004  

Στόχος των μελετητών μηχανικών, κατά το σχεδιασμό μιας νέας κατασκευής, ή πολύ περισσότερο, κατά την αποτίμηση της κατάστασης μιας υφιστάμενης, είναι να συμπεριλάβουν στην ανάλυση στοιχεία της υστερητικής συμπεριφοράς του κτιρίου. Και βέβαια να το κάνουν αυτό όσο το δυνατό απλούστερα και ταχύτερα. Προς τούτο, η μέθοδος της «Ανάλυσης Σταδιακής Εξώθησης» (Static Pushover Analysis) εξελίσσεται σε ένα δημοφιλές εργαλείο για την αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς παλαιών και νέων κατασκευών.

Το υπόβαθρο της Ανάλυσης Σταδιακής Εξώθησης έχει να κάνει με τα εξής σημαντικά σημεία:

  • Καθορισμός της ανελαστικής συμπεριφοράς των κατασκευαστικών στοιχείων μέσω διαγραμμάτων απόκρισης.

  • Οριοθέτηση της επιθυμητής συμπεριφοράς των κατασκευαστικών στοιχείων και του συνόλου της κατασκευής μέσω των σταθμών επιτελεστικότητας.

  • Χάραξη και σύγκριση των δύο φασμάτων της κατασκευής, ικανότητας και απαίτησης.

  •  Εύρεση του κρίσιμου σημείου συμπεριφοράς της κατασκευής, της σκοπούμενης μετατόπισης κορυφής και της αντίστοιχης τέμνουσας βάσης, για την επιθυμητή στάθμη επιτελεστικότητας.         

Οι πλέον γνωστές και ανεπτυγμένες μέθοδοι αποτίμησης της σκοπούμενης μετατόπισης είναι η μέθοδος του «Συντελεστή Μετακίνησης» και η μέθοδος του «Φάσματος Ικανότητας», οι οποίες αναφέρονται εκτενώς στις διατάξεις της FEMA 356 και του ATC - 40. Κύρια μειονεκτήματά τους αποτελούν οι παραδοχές, ότι σημαντική είναι μόνο η πρώτη ιδιομορφή και ότι, για την αποτίμηση των υστερητικών χαρακτηριστικών της κατασκευής, εκτελείται μια επαναληπτική διαδικασία ανάλυσης ισοδύναμων ελαστικών συστημάτων. Η πρώτη αδυναμία βελτιώνεται μέσω της μεθόδου της Ιδιομορφικής Ανάλυσης Σταδιακής Εξώθησης, ενώ η δεύτερη, μέσω βελτιωμένων μεθόδων που χρησιμοποιούν το ανελαστικό φάσμα σχεδιασμού, οι οποίες αναπτύσσονται ακόμα και σήμερα.

Οι διάφορες μέθοδοι της Ανάλυσης Σταδιακής Εξώθησης εφαρμόζονται για ένα υφιστάμενο κτίριο, που σχεδιάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 80’, μέσω του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων ETABS. Χρησιμοποιώντας την εν λόγω ανάλυση και το συγκεκριμένο πρόγραμμα, αποτιμήθηκε η κατάσταση της υφιστάμενης κατασκευής, επισημάνθηκαν οι αδυναμίες της, και κατά κάποιο τρόπο, αξιολογήθηκαν οι προαναφερόμενες μέθοδοι. Συγκεκριμένα προσδιορίστηκε η στάθμη επιτελεστικότητας των κατασκευαστικών στοιχείων, άλλα και του συνόλου της κατασκευής, αποτιμήθηκε η σκοπούμενη μετατόπιση κορυφής και η αντίστοιχη τέμνουσα βάσης, ενώ τέλος εντοπίστηκαν τα κρίσιμα κατασκευαστικά στοιχεία, τα οποία, σε ενδεχόμενη μεγάλη σεισμική ένταση παραβιάζουν τα όρια της στάθμης επιτελεστικότητας.

Τέλος είναι δεδομένο, ότι η ακρίβεια και ο ενδελεχής σχεδιασμός ή ανασχεδιασμός μιας κατασκευής προκύπτει μέσω μιας Ανελαστικής Ανάλυσης Χρονοϊστορίας. Εντούτοις, προς χάριν απλότητας και ταχύτητας, η Ανάλυση Σταδιακής Εξώθησης αποτελεί πολύτιμο εργαλείο ανελαστικής ανάλυσης, ειδικά αν συνδυάζεται ταυτόχρονα με την εκτέλεση και άλλων αναλύσεων.