Στο Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών, στο
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο από τον κύριο καθηγητή Μανώλη Παπαδρακάκη, έγιναν μη γραμμικές στατικές αναλύσεις ( pushover )
με σκοπό τη σχεδίαση του διαγράμματος τέμνουσας βάσης - μετατόπισης του κόμβου ελέγχου, και την εύρεση της φέρουσας ικανότητας της κατασκευής σε πλευρικά φορτία, με και χωρίς το σύστημά μου.
Διαπιστώθηκε ότι αν το σύστημα εφαρμόζετε σε όλα τα υποστυλώματα, τότε οδηγεί σε σημαντικά αυξημένες τιμές της φέρουσας ικανότητας.
Συγκεκριμένα σε ένα πενταώροφο
εφαρμόσανε θλιπτικό φορτίο 1,200 kN σε κόμβους της ανώτατης στάθμης, λόγω της δύναμης προέντασης.
Αρχικά φόρτισαν τα τέσσερα γωνιακά υποστυλώματα, ενώ στην συνέχεια φόρτισαν όλα τα εννέα υποστυλώματα του κτιρίου.
Η επιβαλλόμενη τάση σε κάθε υποστύλωμα είναι.
1200kN ( κολόνες 0,30 m x 0,40 m x 3,00m ) = 10 MPa
Στην οριακή κατάσταση αστοχίας του υποστυλώματος λόγο θλίψης ( λαμβάνοντας υπόψη και τον συντελεστή ασφαλείας που έχει τιμή 1,5 για το σκυρόδεμα ),η τάση θραύσης για σκυρόδεμα C 30 είναι. 30MPa/1.5=20 MPa
Επομένως η επιβαλλόμενη τάση στα υποστυλώματα είναι στο 50% της τάσης θραύσης.
Η μέγιστη τιμή μετατόπισης χωρίς την εφαρμογή της προέντασης (συμβατικές κατασκευές ) είναι 900,62kN για μετατόπιση 0.1296 m
Η μέγιστη τιμή μετατόπισης με την εφαρμογή θλιπτικού φορτίου 1,200 kN σε όλους τους κόμβους της ανώτερης στάθμης είναι 1,179.33kN για μετατόπιση 0.0864 m
H βελτίωση στη φέρουσα ικανότητα είναι 1,179.33 - 900.62 = 272.71 kN
H βελτίωση στη μέγιστη τέμνουσα βάσης είναι 278.71/900.92=30.9%
Τοποθετημένα στον χειρότερο φορέα που έχει κολόνες με μικρή διατομή κάτοψης, και μικρή αντίσταση στο δώμα και στο Π της βάσης στην ταλάντωση, και με μόνο ένα θλιπτικό φορτίο στο κέντρο της κάθε κολόνας,
έχουμε αυτά τα αποτελέσματα.
Φαντάσου πόσο πιο πολύ θα αυξηθεί η φέρουσα ικανότητα του κτηρίου, αν εφαρμόζαμε τα θλιπτικά αυτά φορτία σε τέσσερα σημεία στις γωνίες ενός φρεατίου, και στα δύο άκρα των τοιχίων της κατασκευής.
Γενικά...
Διαπιστώθηκε ότι η εφαρμογή του συστήματος έχει εν γένει ευεργετικές επιδράσεις στη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής σε πλευρικά φορτία, καθώς σε κάθε περίπτωση την αυξάνει.
Κρίνεται ότι τα αποτελέσματα της προκαταρκτικής διερεύνησης είναι ενθαρρυντικά, αλλά απαιτείται περαιτέρω αναλυτικότερη διερεύνηση του συστήματος σε δύο φάσεις.
Πρώτον σε επίπεδο αναλυτικότερης προσομοίωσης, όπου θα εξεταστούν περισσότερα και λεπτομερέστερα μοντέλα κατασκευών και με περισσότερες φορτίσεις.
Δεύτερον, σε επίπεδο πειράματος σε σεισμική τράπεζα, όπου θα πρέπει να εξεταστεί μία σειρά κατασκευών υπό κλίμακα και να αξιολογηθεί η συμπεριφορά του συστήματος και της μεθόδου σε πραγματικές συνθήκες φόρτισης.
Εγώ βασικά δεν λέω ότι είναι ανάγκη να εφαρμόσουμε θλιπτικά φορτία στα υποστυλώματα.
Είναι αρκετή για μένα η πάκτωση του τένοντα στο έδαφος, διότι και χωρίς την προένταση ο τένοντας θα φέρει μία αντίσταση στο δώμα την στιγμή που ο φέρον ταλαντεύεται.
Πρέπει όμως το σύστημα να είναι τοποθετημένο σε μεγάλο μακρόστενο τοιχίο πακτωμένο στα δύο άκρα, και αυτό το τοιχίο να αντέχει τις κάθετες τέμνουσες που εφαρμόζονται κατά την ταλάντωση στον κάθετο άξονά του, προερχόμενες από την αντίδραση αφενός του τένοντα στο δώμα, και αφετέρου του εδάφους στο ύψος τις βάσης.
Κατά την ταλάντωση,το μεγάλο τοιχίο, λόγο γεωμετρικού σχήματος και ακαμψίας, έχει την τάση να σηκωθεί πολύ πιο πάνω από το δώμα από όταν είναι σε ηρεμία.
Εκεί αντιδρά ο τένοντας, και δεν το αφήνει να σηκωθεί, και από το άλλο αντικριστό μέρος του τοιχίου στο ύψος της βάσης, αντιδρά το έδαφος.
Το μικρό τετράγωνο υποστύλωμα έχει πολύ μικρή ακτίνα ανόδου στο δώμα, και μεγάλη πλαστιμότητα και η αντίδραση του τένοντα είναι πολύ μικρή,
αλλά και να αντιδράσει στο δώμα ο τένοντας, το μικρό υποστύλωμα θα λυγίσει.
Η προσομοίωση που έγινε στο Μετσόβιο, εφαρμόζοντας φορτία σε μικρά υποστυλώματα δεν είναι το ζητούμενο του συστήματος.
Το ζητούμενο του συστήματος είναι η πάκτωση στο έδαφος του τένοντα, η αντίσταση στο δώμα και στην άλλη μεριά του Π της βάσης, σε μακρόστενα τοιχία πακτωμένα στις δύο άκρες τους
Εν τούτης βλέπουμε από την προσομοίωση που έγινε, ( αν και είναι γνωστό από την βιβλιογραφία της προέντασης ) ότι η προένταση στα πλαίσια της επαλληλίας είναι πολύ ευεργετική ακόμα και αν αυτή εφαρμοσθεί σε λεπτά υποστυλώματα, διότι έχει πολύ θετικά αποτελέσματα,
καθότι βελτιώνει τις τροχιές του λοξού εφελκυσμού.
Από την άλλη έχουμε και άλλο καλό... τη μειωμένη ρηγμά-
τωση λόγω θλίψης, ακόμα αυξάνει την ενεργό διατομή και
αυξάνει και τη δυσκαμψία της κατασκευής, οπότε και τις παρα-
μορφώσεις που προκαλούν αστοχία.
Η προσομοίωση δεν είχε μέσα ούτε τον τένοντα ο οποίος είναι πολύ ευεργετικός για να σταματά την κάμψη, ούτε την πάκτωση του τένοντα με το έδαφος, ώστε να έχουμε την αντίδραση του τένοντα στο δώμα,
και το κυριότερο που δεν είχε ήταν η φόρτιση στα δύο άκρα μεγάλων τοιχίων.
Δηλαδή η προσομοίωση που έγινε ήταν παρεμφερή και όχι το ζητούμενο.
Εν τούτης, ακόμα και έτσι τα αποτελέσματα ήταν καλά.
Για αυτόν τον λόγο εγώ επιμένω ότι το καλύτερο είναι η πάκτωση με ολίγον προένταση. ( μερική προένταση )
Ακόμα παρατηρήθηκε ότι η επιβολή φορτίσεων σε όλα τα υποστυλώματα είχε καλύτερα αποτελέσματα, από ότι όταν η επιβολή φορτίσεων ήταν σε μερικά από αυτά.
Ακόμα όσο αύξαναν τα φορτία, τόσο πιο θετικοί ήταν οι δείκτες
Αυτό τι μας λέει?
Ότι όσο μεγαλώνουν τα φορτία προέντασης, και οι διατομές που αυτά εφαρμόζονται τόσο αυξάνουν θετικά οι εξισώσεις ισορροπίας προς τις φορτίσεις του σεισμού.
Και σε συνδυασμό με τα πειράματα που έκανα, μάλλον η ζυγαριά πάει προς το μέρος μου.
https://www.youtube.com/user/TheLymperis2/videos
Αυτά είναι τεκμηριωμένα στοιχεία εφαρμοσμένης έρευνας, από τον πιο αξιόπιστο ερευνητικό φορέα στην Ελλάδα, και από ένα από τα μεγαλύτερα ονόματα σε παγκόσμιο επίπεδο.
http://users.civil.ntua.gr/papadrakakis/gr/cv.html