Αξιολόγηση Πολυόροφου Κτιρίου από Οπλισμένο Σκυρόδεμα στο Μεξικό με Βάση τον Ευρωκώδικα 8

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Ταμπακάκη Ευαγγελία
Επιβλέπων Καθηγητής: Παπαδόπουλος Β., Επ. Καθηγητής
Ημερομηνία : Ιούνιος 2014

 Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η αξιολόγηση ενός κτιρίου που έχει σχεδιαστεί με βάση τον μεξικάνικο κανονισμό και βρίσκεται στην πόλη του Μεξικού, χρησιμοποιώντας τον Ευρωκώδικα. Ο φορέας αποτελείται από 14 ορόφους και παρουσιάζει ακανονικότητα στην όψη ΧΥ καθώς μετά τον όγδοο όροφο εμφανίζει εσοχή. Η αποτίμηση γίνεται με τη βοήθεια των διατάξεων του ΚΑΝ.ΕΠΕ. και του Ευρωκώδικα 8.

Αρχικά, πραγματοποιείται η μόρφωση του φορέα με τη χρήση του ανοιχτού λογισμικού OpenSees. Ορίζονται τα υλικά που χρησιμοποιούνται, οι διαστάσεις των διατομών και οι ιδιότητές τους ώστε να δημιουργηθούν τα μέλη του δομήματος. Τοποθετούνται οι μάζες της κατασκευής στους κόμβους και επιβάλλονται τα κατακόρυφα φορτία που ασκούνται. Για την εκτέλεση των αναλύσεων, επιλέγονται οι κατάλληλες παράμετροι ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε ανάλυσης και εξάγονται τα ζητούμενα αποτελέσματα. Εκτελούνται κυρίως ανελαστικές στατικές αναλύσεις αλλά και ελαστικές στατικές και ιδιομορφικές αναλύσεις για να υπολογιστούν τα ιδιοδιανύσματα και οι ελαστικές ιδιοπερίοδοι της κατασκευής.

Στη συνέχεια, παρουσιάζονται κάποιες βασικές θεωρητικές έννοιες για την κατανόηση της διαδικασίας που ακολουθείται. Αναφέρονται οι βασικές διατάξεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ. που χρησιμοποιούνται για την αποτίμηση και αφορούν τόσο τον τρόπο κατάταξης των στοιχείων σε κύρια και δευτερεύοντα όσο και την επιλογή της μεθόδου ανάλυσης. Στη συνέχεια, περιγράφεται η μέθοδος των Συντελεστών η οποία δίνει μία γενική εικόνα για την κατάσταση του φορέα. Η μέθοδος συνδυάζεται με τα όρια των σταθμών επιτελεστικότητας, όπως αυτά ορίζονται από κανονισμούς ή άλλες μεθοδολογίες ώστε να προκύψουν οι μετατοπίσεις κορυφής του κόμβου ελέγχου για κάθε στάθμη επιτελεστικότητας. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα ελαστικά φάσματα του μεξικάνικού αντισεισμικού κανονισμού (MOC-2008) που χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό, και του Ευρωκώδικα 8 που χρησιμοποιήθηκε για την αποτίμηση.

Επόμενο βήμα είναι πραγματοποίηση των αναλύσεων. Για την ανελαστική στατική ανάλυση, ασκούνται στο φορέα τα κατακόρυφα φορτία και στη συνέχεια επιβάλλονται σταδιακά αυξανόμενα οριζόντια φορτία σύμφωνα με μία επιλεγμένη κατανομή μέχρι ο φορέας να φτάσει μια ορισμένη μετατόπιση. Ταυτόχρονα, γίνεται καταγραφή των μετατοπίσεων του κόμβου ελέγχου που βρίσκεται στην κορυφή του φορέα. Έτσι, προκύπτει η καμπύλη Ικανότητας του δομήματος η οποία διγραμικοποιείται ώστε να προκύψει η τέμνουσα διαρροής και η ισοδύναμη κυριαρχούσα ιδιοπερίοδος της κατασκευής.

Ακολουθεί η εφαρμογή της μεθόδου των Συντελεστών, η οποία δίνει τη στοχευόμενη μετατόπιση δt για κάθε στάθμη επιτελεστικότητας συναρτήσει της ελαστικής φασματικής ψευδοεπιτάχυνσης που υπολογίζεται από το φάσμα για την τιμή της ισοδύναμης κυριαρχούσας ιδιοπεριόδου. Γνωρίζοντας όμως τα όρια για κάθε στάθμη επιτελεστικότητας (θmax,ds), τα οποία εκφράζονται σε όρους σχετικής μετατόπισης ορόφου (interstorey drift) μπορούμε να εντοπίσουμε την μετατόπιση κορυφής που αντιστοιχεί στο θds κάθε στάθμης. Συνεπώς, για κάθε επίπεδο βλαβών υπολογίζεται από τη μέθοδο των συντελεστών η επιτάχυνση που την προκαλεί. Η διαδικασία αυτή εκτελείται και για τα δύο ελαστικά φάσματα των κανονισμών. Υπολογίζοντας το λόγο της φασματικής επιτάχυνσης για κάθε στάθμη προς την ελαστική επιτάχυνση που αντιστοιχεί σε ιδιοπερίοδο ίση με την ισοδύναμη κυριαρχούσα, μπορούμε να εξάγουμε τους συντελεστές κλιμάκωσης των ελαστικών φασμάτων. Χαράσσοντας στο ίδιο διάγραμμα επιταχύνσεων-ιδιοπεριόδων, για κάθε στάθμη, τα κλιμακωμένα φάσματα των δύο κανονισμών, έχουμε μία γενική εικόνα των δύο κανονισμών.

Επιχειρήθηκε επίσης, η ανάλυση με βάση τις καμπύλες τρωτότητας του φορέα. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν οι φασματικές ψευδοεπιταχύνσεις που υπολογίστηκαν με τη μέθοδο των Συντελεστών για κάθε στάθμη βλαβών. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε ονομάζεται HAZUS και βασίζεται σε ορισμένες παραδοχές τόσο για την κατάσταση του φορέα όσο και για την διαδικασία της ανάλυσής του. Κατόπιν, δημιουργούνται οι καμπύλες τρωτότητας που αντιπροσωπεύουν την πιθανότητα υπέρβασης ενός ορίου βλάβης συναρτήσει της φασματικής επιτάχυνσης. Οι καμπύλες αυτές χρησιμοποιούνται για την ευκολότερη και ταχύτερη αποτίμηση της κατασκευής από την οποία μπορούν να προκύψουν σημαντικά συμπεράσματα τόσο για την αποτίμηση όσο και για τον ανασχεδιασμό.

Ακολούθως, εξάγονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν τόσο από την διαδικασία όσο και από την παρατήρηση των αποτελεσμάτων. Όσον αφορά την ακανονικότητα του φορέα, αυτή επηρεάζει τη δυσκαμψία της κατασκευής στη διεύθυνση στην οποία παρουσιάζεται προσθέτοντας έτσι στροφή στην αντίστοιχη ιδιομορφή. Επιπλέον, από την παρατήρηση των σχετικών στροφών των ορόφων κατά την ανελαστική στατική ανάλυση προκύπτει ότι οι ανώτεροι όροφοι στους οποίους εμφανίζεται η ακανονικότητα, δεν επηρεάζουν τον καθορισμό της μετατόπισης κορυφής.

Από την εκτέλεση της ανελαστικής στατικής ανάλυσης στις δύο οριζόντιες διευθύνσεις, προέκυψε δυσμενέστερη εκείνη στην εγκάρσια διεύθυνση Ζ. Η κλιμάκωση των φασμάτων έδειξε ότι ο Ευρωκώδικας έδωσε ευμενέστερα αποτελέσματα από τον μεξικάνικο κανονισμό για όλες τις στάθμες επιτελεστικότητας.

Σχετικά με τις καμπύλες τρωτότητας, προέκυψε ότι όσο υψηλότερη είναι η επιθυμητή στάθμη επιτελεστικότητας που επιδιώκεται τόσο μειώνεται η πιθανότητα να ξεπεραστεί για μικρές τιμές φασματικών επιταχύνσεων ενώ αυξάνεται για μεγαλύτερες επιταχύνσεις. Αν και η κατασκευή δεν σχεδιάστηκε με τη χρήση των καμπυλών αυτών, παρατηρούμε ότι ακολουθεί  ότι τη λογική των καμπυλών αυτών σε γενικές γραμμές.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ