Οι συνήθεις κτιριακές κατασκευές αποτελούνται από τοιχοπληρωμένα πλαίσια ωπλισμένου σκυροδέματος (ΩΣ). Οι τοιχοπληρώσεις, κατά κύριο λόγο, κατασκευάζονται για να εξυπηρετούν αρχιτεκτονικές-λειτουργικές ανάγκες ή και για αισθητικούς λόγους και μέχρι σήμερα δεν θεωρούνται σαν φέροντα στοιχεία των κατασκευών. Παρά τη θεώρηση αυτή, η επιρροή τους στην συμπεριφορά των πλαισίων είναι ευρέως αναγνωρισμένη. Η πρακτική αυτή, αν και υπό προϋποθέσεις συντηρητική, οδηγεί σε σημαντική ανακρίβεια πρόβλεψης της πλευρικής ακαμψίας, αντοχής και πλαστιμότητας των τοιχοπληρωμένων κατασκευών. Για αυτό το λόγο, οι νέες διατάξεις επισκευών (ΚΑΝΕΠΕ) συνιστούν να λαμβάνονται υπόψη στην προσομοίωση.

Το αντικείμενο της παρούσης Μεταπτυχιακής εργασίας είναι η αναλυτική προσομοίωση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή του περιμετρικού τοιχοπληρωμένου πλαισίου τυπικής υφιστάμενης πολυόροφης κατασκευής ΩΣ,  λαμβανομένης υπόψιν της πραγματικής συνοριακής συνθήκης της διεπιφάνειας ανάμεσα στο σκυρόδεμα και την τοιχοποιία με διαφορετικά προσομοιώματα λεπτομερών Πεπερασμένων Στοιχείων (Π.Σ.). Σκοπός της μελέτης είναι, κατόπιν διερευνήσεως, η διερεύνηση της επιρροής των παραμέτρων προσομοίωσης στην πρόβλεψη της ανελαστικής απόκρισης του πλαισίου υπό εγκάρσια αυξανόμενη ένταση.

Για την προσομοίωση των πλαισίων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ANSYS Ver. 9.0 (ANSYS Inc, 2004). Τα πεπερασμένα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση των δοκιμίων είναι τρία : το SOLID65 για σκυρόδεμα/τοιχοποιία, το BEAM188 για όλους τους χάλυβες οπλίσεως και το CONTA173 για τη διεπιφάνεια φέροντος οργανισμού από σκυροδέμα-τοιχοποιίας.     

Στην Εισαγωγή  της παρούσης  εργασίας παραθέτουμε τις βασικότερες παραμέτρους που καθορίζουν την  πολύπλοκοτητα της ανάλυσης των τοιχοπληρωμένων πλαισίων,  από πλευράς αριθμητικής προσομοίωσης και ανελαστικής απόκρισης.

Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται περιληπτικά το θεωρητικό υπόβαθρο της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων, αναφέρονται τα βασικά χαρακτηριστικά του παραλληλεπίπεδου ισοπαραμετρικού στοιχείου χωρικής προσομοίωσης SOLID65 και περιγράφεται συνοπτικά η μέθοδος μη γραμμικής επίλυσης Newton-Raphson.

Στo κεφάλαιo 2 παρουσιάζονται δύο προσεγγίσεις των Gambarotta και Lagomarsino ως προς την προσομοίωση της τοιχοποιίας με πεπερασμένα στοιχεία : α) το σύνθετο και β) το συνεχές προσομοίωμα με τις αντίστοιχες εφαρμογές τους.

Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται μια πλέον απλουστευμένη εναλλακτική μέθοδος προσομοίωσης της  τοιχοποιίας, με χρήση ενός ισοδύναμου διαγώνιου θλιπτήρα (Saneinejad και Hobbs), η οποία προβλέπει την αντοχή και ακαμψία τοιχοπληρωμένων πλαισίων καθώς και το φορτίο αστοχίας της τοιχοπληρώσεως.

Στο κεφάλαιο 4 γίνεται η διερεύνηση της φυσικής συμπεριφοράς των τοιχοπληρώσεων, με λεπτομερέστερη περιγραφή των πιθανών τρόπων αστοχίας της τοιχοποιίας σε φόρτιση εντός επιπέδου.

Στο κεφάλαιο 5 περιγράφεται το προσομοίωμα Willam-Warnke πέντε παραμέτρων που χρησιμοποιείται στην παρούσα εργασία για να περιγραφεί η επιφάνεια αστοχίας του σκυροδέματος και της τοιχοποιίας, αντίστοιχα στα στοιχεία του φορέα Περιγράφεται ακόμη το πεπερασμένο στοιχείο SOLID65 του οποίου οι καταστατικές εξισώσεις ακολουθούν το προσομοίωμα Willam-Warnke. Τέλος, αναπτύσσεται το πεπερασμένο στοιχείο CONTA173 και οι ιδιότητές του.

Στο κεφάλαιο 6 παρουσιάζεται η διαδικασία μόρφωσης του προσομοιώματος με το πρόγραμμα ANSYS του τοιχοπληρωμένου πλαισίου Ω.Σ με εισαγωγή διεπιφάνειας στη σύνδεση πλαισίου-τοιχοπλήρωσης. Δίδονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από κάθε επίλυση (φορτίο αστοχίας, τελική παραμόρφωση, κατανομή τάσεων-ανηγμένων παραμορφώσεων, εμφάνιση ρωγμών) με σκοπό την διερεύνηση της επιρροής των παραμέτρων σε ένα απλό δίστυλο.

Στο κεφάλαιο 7 προσομοιώνεται μια τυπική πολυόροφη πλαισιωτή κατασκευή ΩΣ υπό εντός επιπέδου στατική μονοτονική φόρτιση αυξανομένης έντασης  (pushover analysis) για διάφορες εναλλακτικές  περιπτώσεις δομήσεως της τοιχοπλήρωσης. Αναφέρονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα που ελήφθησαν από την ανάλυση.

 Στο κεφάλαιο 8 μελετάται η συμπεριφορά των τοιχοπληρώσεων στις διάφορες στάθμες ορόφων (απόκριση, φορτίο αστοχίας, εύρος θλιπτήρα) και συγκρίνονται τα αποτελέσματα με σχέσεις που έχουν προταθεί από άλλους μελετητές οι οποίες και υιοθετούνται κατά το σχεδιασμό. Διερευνόνται οι προϋποθέσεις κατά τις οποίες επαληθεύεται η λειτουργία της τοιχοποιίας ως διαγώνιου θλιπτήρα.

Στο κεφάλαιο 9 διερευνάται  ο μηχανισμός παραλαβής φορτίων που αναπτύσσεται κατά τη φόρτιση όταν στο προσομοίωμα έχουν συμπεριληφθεί διεπιφάνειες στη σύνδεση πλαισίου Ω.Σ και τοιχοποιίας.

Στο κεφάλαιο 10 μελετάται η συμπεριφορά των τοιχοπληρώσεων στα φατνώματα του ισογείου της κατασκευής που αναλύθηκε στο κεφάλαιο 7 και υπολογίζεται η κλίση των ισοδύναμων διαγώνιων θλιπτήρων

Τέλος, στο κεφάλαιο 11, καταγράφονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις αναλύσεις, που διεξήχθησαν στα κεφάλαια 6 έως 10 της εργασίας, και είναι σημαντικό να είναι σε γνώση όποιου χρησιμοποιήσει την παρούσα εργασία.