Η παρούσα εργασία αφορά στην
ανάπτυξη λογισμικού για την διαστασιολόγηση υποστυλωμάτων
οπλισμένου σκυροδέματος σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 8 καθώς και
στην εκτίμηση των ανελαστικών χαρακτηριστικών κανονικών ή μη
πλαισίων από οπλισμένο σκυρόδεμα (ΟΣ) με χρήση στατικών μη
γραμμικών αναλύσεων (Pushover),
σύμφωνα με τις απαιτήσεις του σχεδιασμού βάσει επιτελεστικότητας.
Το λογισμικό που αναπτύχθηκε στα
πλαίσια της παρούσης αποτελεί μέρος ενός ευρύτερου κώδικα
μόρφωσης, σχεδιασμού και ανελαστικής επίλυσης – ελέγχου πλαισίων
ΟΣ σχεδιασμένων κατά Ευρωκώδικα 8, το οποίο έχει αναπτυχθεί στα
πλαίσια προηγουμένων Διπλωματικών Εργασιών του ΔΠΜΣ «Δομοστατικός
Σχεδιασμός και Ανάλυση Κατασκευών».
Η ανάπτυξη του λογισμικού
βασίζεται στην γλώσσα προγραμματισμού
Tcl και στην
πλατφόρμα προσομοίωσης και ανάλυσης κατασκευών με χρήση
πεπερασμένων στοιχείων,
OpenSEES (Open
System for Earthquake Engineering Simulation),
που αναπτύσσεται στο
Pacific Earthquake Engineering Research Center
(PEER)
του University of
California,
Berkeley1.
Με τις ανεπτυγμένες δυνατότητες ανάλυσης του συγκεκριμένου
προγράμματος και με την ευχρηστία και απλότητα της
Tcl αναπτύχθηκε ο απαραίτητος κώδικας
μέσω του οποίου μπορεί ο χρήστης να διασταστιολογήσει
υποστυλώματα δεδομένης ορθογωνικής γεωμετρίας, ενός χωρικού
προσομοιώματος κτιρίου, βάσει ικανοτικού σχεδιασμού σε τέμνουσα
και διαξονικής κάμψης με αξονική δύναμη, σύμφωνα με τις
διατάξεις, συνδυασμούς φόρτισης, υλικά και προσομοιώματα των
Ευρωκωδίκων 2 και 8.
Σε συνέχεια του λογισμικού που
αναπτύχθηκε προηγουμένως, έτσι, μετά την περάτωση της
διαστασιολόγησης και των υποστυλωμάτων, μορφώνεται το ανελαστικό
προσομοίωμα του φορέα (σε μορφή εντολών του
OpenSEES)
μέσω κωδικοποιήσης των απαραίτητων αρχείων
Tcl,
για την εκτέλεση της μη γραμμικής στατικής ανάλυσης
Pushover
ολόκληρης της κατασκευής στο χώρο. Τηρώντας τις αρχικές
παραδοχές του κώδικα που αναπτύχθηκε2,
τηρείται η πλήρης παραμετροποίηση του προσομοιώματος (όπως η
γεωμετρία, ο κάναβος, τα φορτία, οι ιδιότητες υλικών, η
σεισμικότητα), κάνοντας εφικτή την ανάλυση κτιρίων διαφορετικών
διαστάσεων, αριθμού ορόφων και με κανονικότητα ή μη.
Αρχικά εκτελείται μια μικρή
ρουτίνα, η οποία δημιουργεί τα διαγράμματα αλληλεπίδρασης κάμψης
με αξονική δύναμη. Εισάγοντας τα παραμετροποιημένα διαγράμματα
αλληλεπίδρασης κάμψης – αξονικής ορθογωνικών διατομών, το
λογισμικό, διαστασιολογεί τα υποστυλώματα, επιλέγοντας τον
απαιτούμενο οπλισμό (αριθμός και διάμετρος ράβδων οπλισμού)ο
οποίος επαρκεί και είναι κατασκευαστικά εφικτός, βάσει των
επιλεγμένων διαστάσεων, για την παραλαβή των προβλεπόμενων
εντατικών μεγεθών, σύμφωνα και με τις απαιτήσεις του Ευρωκώδικα
2 και 8. Ο ικανοτικός σχεδιασμός εκτελείται εφόσον ο χρήστης
έχει δώσει αρχικό δείκτη συμπεριφοράς
q>1 και
προγραμματίζεται σαν μία επιπρόσθετη κατάσταση φόρτισης, με
δρώσες φορτίσεις τις ροπές αντοχής των συντρεχόντων δοκών στο
κόμβο και την αντίστοιχη αξονική δύναμη του υποστυλώματος βάσει
του σεισμικού συνδυασμού.
Με το πέρας της ανάλυσης ο χρήστης
έχει στην διάθεσή του τους οπλισμούς δοκών και υποστυλωμάτων,
τυχόντα μηνύματα αστοχίας των διατομών που καθορίσθηκαν αρχικά
(γεωμετρικές διαστάσεις), αρχεία με τα εντατικά μεγέθη
σχεδιασμού και με τις αντιστάσεις των μελών έναντι των
προβλεπόμενων εντατικών μεγεθών.
Το λογισμικό εκτελείται για δύο
κτίρια διαφορετικών διαστάσεων και παρατίθενται τα αποτελέσματα
για σύγκριση.
Τέλος παρατίθεται η αλληλουχία
των εντολών, που έχουν προγραμματιστεί για την εκτέλεση της
Pushover
ανάλυσης.
Σαν περαιτέρω έρευνα, στο τέλος,
παρατίθενται οι τομείς όπου το λογισμικό μπορεί να
βελτιστοποιηθεί / επεκταθεί, τόσο σε ότι αφορά το
προγραμματιστικό μέρος όσο και σε ότι αφορά το μέρος των
Κανονισμών και των νόμων της μηχανικής (όπως, π.χ., εναλλακτικά
προσομοιώματα ανάλυσης διατομών, πρόσθετα υλικά ενίσχυσης,
σχεδιασμός βάσει επιτρεπομένων τάσεων, για χρήση σε υφιστάμενες
κατασκευές).
[1]1
http://opensees.berkeley.edu/
[2]
2Βλ. Χ.
Καραγιάννης, «Ανάπτυξη λογισμικού και παραμετρική
διερεύνηση κτιρίων ΟΣ σχεδιασμένων με κατά Ευρωκώδικα
8», Διπλωματική Διατριβή στο ΔΜΠΣ «Δομοστατικός
Σχεδιασμός και Ανάλυση Κατασκευών». ΕΜΠ,
2008.
|