Διερεύνηση της Συμπεριφοράς Τετραωρόφου μη-κανονικού Κτιρίου από Ω.Σ. με Πλαίσια, με τη Στατική μη-γραμμική Μέθοδο (pushover analysis) - Εφαρμογή στην Εκτίμηση του Συντελεστή αu/α1 του EC8

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Νικολοδήμος Ελευθέριος                                                                  
Επιβλέπων Καθηγητής: Ψυχάρης Ι., Αν. Καθηγητής               
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2008  

Στα πλαίσια του αντισεισμικού σχεδιασμού μιας κατασκευής, κυρίαρχο ρόλο στην εκπόνηση της μελέτης διαδραματίζει ο καθορισμός του συντελεστή συμπεριφοράς q. Μέχρι σήμερα, ο Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός καθορίζει ένα εύρος τιμών του συγκεκριμένου συντελεστή, ανάλογα με τον τύπο του δομικού συστήματος και το υλικό της κατασκευής. Η Ελλάδα όμως, όντας μέλος της Ε.Ε. θα πρέπει μέχρι το έτος 2010 να συμμορφωθεί με τους Ευρωπαϊκούς Κανονισμούς, τους Ευροκώδικες. Το Ευρωπαϊκό έντυπο το οποίο καθορίζει την αντισεισμική συμπεριφορά των κατασκευών είναι το, Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings  (BS EN 1998-1:2004).

Σύμφωνα με τον κανονισμό αυτό, η τιμή του συντελεστή q εξαρτάται από τον λόγο αu1, όπου  α1 είναι η τιμή με την οποία πολλαπλασιάζεται η οριζόντια σεισμική δύναμη ώστε να εμφανιστεί η πρώτη πλαστική άρθρωση σε οποιοδήποτε μέλος της κατασκευής, ενώ οι υπόλοιπες δράσεις σχεδιασμού παραμένουν σταθερές και αu  είναι η τιμή με την οποία πολλαπλασιάζεται η οριζόντια σεισμική δύναμη ώστε να σχηματιστούν πλαστικές αρθρώσεις σε ικανό αριθμό μελών της κατασκευής για τη δημιουργία μηχανισμού, ενώ οι υπόλοιπες δράσεις σχεδιασμού παραμένουν σταθερές. Αν και ο κανονισμός ορίζει κάποιες τιμές ανάλογα με τον τύπο του δομικού συστήματος, υπάρχει η δυνατότητα εκπόνησης στατικών μη-γραμμικών αναλύσεων για την επιλογή μεγαλύτερων τιμών.

Στην συγκεκριμένη εργασία μελετήθηκε ένα πραγματικό τετραώροφο κτίριο από οπλισμένο σκυρόδεμα με πλαισιακό δομικό σύστημα και στις δύο διευθύνσεις. Έγινε λεπτομερής μοντελοποίηση του κτιρίου σε κατάλληλο λογισμικό για τη διενέργεια μη γραμμικών αναλύσεων. Παράμετροι οι οποίοι λήφθηκαν υπόψη ήταν η γεωμετρία του φορέα, η συμπεριφορά των υλικών, η μετελαστική συμπεριφορά των πλαστικών αρθρώσεων, ο ορισμός της ενεργούς δυσκαμψίας και οι οριζόντιες φορτίσεις που εφαρμόστηκαν στις αναλύσεις. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκαν δύο διαφορετικά μοντέλα όσον αφορά τον ορισμό της ενεργούς δυσκαμψίας της κατασκευής και του μοντέλου συμπεριφοράς των πλαστικών αρθρώσεων. Το πρώτο μοντέλο μορφώθηκε σύμφωνα με τις κατευθύνσεις των αμερικανικών κανονισμών της FEMA 356 και το δεύτερο σύμφωνα με τις οδηγίες του Part 3 του EC8 και του υπό έκδοση ελληνικού Κανονισμού Επεμβάσεων. Η βασική διαφορά στους δύο κανονισμούς είναι στον ορισμό των στροφών διαρροής και αστοχίας των διατομών.

Η εκτέλεση των στατικών μη γραμμικών αναλύσεων (pushover analysis) οδήγησε σε λόγους μεγαλύτερους από αυτούς που προτείνει ο EC8 και στα δύο μοντέλα. Μάλιστα οι τιμές των αu1 που υπολογίστηκαν είναι μεγαλύτερες της τιμής 1,50 η οποία αποτελεί το άνω όριο το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σύμφωνα με τον EC8.

Συνεπώς, για κτίρια με πλαισιακό δομικό σύστημα και χαρακτηριστικά όπως αυτό που μελετήθηκε στην συγκεκριμένη εργασία, ακολουθώντας τις οδηγίες του Ευροκώδικα 8, η εκτέλεση στατικών μη γραμμικών αναλύσεων οδηγεί στην επιλογή μεγαλύτερου συντελεστή συμπεριφοράς q, δηλαδή σε αντισεισμικό σχεδιασμό με μικρότερες δυνάμεις και επομένως διαστασιολόγηση με μικρότερες και ελαφρύτερα οπλισμένες διατομές.