Προσομοίωση της Συμπεριφοράς Κρίσιμων Διατμητικά Υποστυλωμάτων Οπλισμένου Σκυροδέματος υπό Πλευρικά Φορτία

Rodiaki NewsRoom

Η διδακτορική διατριβή του Δρ Κ. Γ. Μεγαλοοικονόμου από τη Ρόδο με χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Ωνάση

Το σύγχρονο δομημένο περιβάλλον στα αστικά κέντρα της Μεσογείου κυριαρχείται από κτήρια οπλισμένου σκυροδέματος (Ο.Σ.) είτε αποτελούμενα από μικτό σύστημα φερόντων στοιχείων, είτε αμιγώς πλαισιακού τύπου.

Περίπου το 70% έχει κτισθεί με τους προ του 1985 Κανονισμούς, και σήμερα θεωρούνται περιορισμένης σεισμικής ικανότητας επειδή δεν ικανοποιούν τις σύγχρονες αντιλήψεις αντισεισμικού σχεδιασμού. Εικάζεται ότι σε ενδεχόμενο ισχυρό σεισμό πολλά από αυτά τα κτήρια είτε θα αναπτύξουν σημαντική βλάβη είτε και κατάρρευση, σε επανάληψη των τραγικών συμβάντων που έχουν παρατηρηθεί στο παρελθόν σε πολλά αστικά κέντρα της περιοχής με πολλά θύματα (π.χ. Πάρνηθα της Αθήνας και Ιζμίτ της Τουρκίας το 1999, L’Aquila Ιταλίας το 2009, Αίγιο 1995). Ήδη από το 1985 μετά την εισαγωγή των ικανοτικών ελέγχων στον αντισεισμικό σχεδιασμό το ποιοτικό χάσμα σχεδιασμού νέων κτιρίων από τα παλαιότερα συνεχώς διευρύνεται ανησυχητικά.

Η αναγκαιότητα για σεισμική αποτίμηση και αποκατάσταση των υφιστάμενων κτηρίων που δεν πληρούν τις σύγχρονες προδιαγραφές υπογραμμίζεται με κάθε ευκαιρία στο δημόσιο διάλογο, αν και ακόμη αναζητούνται τα σχήματα που θα επιτρέψουν τη διεκπεραίωση των ελέγχων για το σύνολο των παλαιών κτιρίων.

Κομβικής σημασίας για τη στατικότητα και τη σεισμική επάρκεια του δομήματος έχουν τα υποστυλώματα του φέροντος οργανισμού σε κτίρια Ο.Σ. Αυτό επιβεβαιώνεται συχνά από τη μορφολογία των καταρρεύσεων: όταν αστοχούν τα κατακόρυφα στοιχεία ή οι συνδέσεις τους, οι βαριές πλάκες των οικοδομών συσσωρεύονται η μία πάνω στην άλλη (pancake collapse) παγιδεύοντας ενοίκους και αντικείμενα. Αναφερόμενοι στο στάδιο της επικείμενης κατάρρευσης πολλοί ερευνητές σήμερα επικεντρώνονται στην εκτίμηση της ικανότητας παραμόρφωσης των στοιχείων στο στάδιο απώλειας στήριξης των υπερκείμενων φορτίων.

Προηγούμενες αναλυτικές διερευνήσεις καταρρεύσεων δείχνουν ότι συχνά, υποστυλώματα με ανεπάρκειες οπλισμών αστοχούν ψαθυρά είτε πριν διαρρεύσουν είτε αμέσως μετά την διαρροή και σε μικρά μεγέθη σχετικής στροφής χορδής.

Τα μηχανικά φαινόμενα και η έκβασή τους εξαρτώνται από μεγάλο αριθμό παραμέτρων σχεδιασμού και από το ιστορικό φόρτισης. Στην διδακτορική διατριβή του Δρ. Κ.Γ. Μεγαλοοικονόμου μελετάται η συμπεριφορά πλαισιακών στοιχείων Ο.Σ. υπό οριζόντια σεισμικά φορτία λαμβάνοντας υπόψη την ιεράρχηση των ενδεχόμενων μηχανισμών αστοχίας που μπορούν να ελέγξουν την φέρουσα ικανότητα. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε έχει διατυπωθεί ως πεπερασμένο στοιχείο ραβδωτού πλαισιακού τύπου και χρησιμοποιήθηκε για την βελτιωμένη συσχέτιση πλήθους πειραματικών δεδομένων από την βιβλιογραφία.

Μέρος της μελέτης εφαρμογής του προσομοιώματος επικεντρώθηκε σε στοιχεία με παλαιού τύπου δομικά χαρακτηριστικά. Επιπρόσθετα αναπτύχθηκαν αλγόριθμοι για την ανάλυση κρίσιμων διατμητικά υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος και στη συνέχεια ενσωματώθηκαν στο λογισμικό Φαέθων© (για λειτουργικό σύστημα Windows©) σε κώδικα προγραμματισμού C++ (Διατίθεται δωρεάν στον εξής ιστοτόπο: https://bigeconomy.gr/phaethon/).

Για τη μελέτη στοιχείων με ενισχύσεις, διατυπώθηκαν βελτιωμένοι καταστατικοί νόμοι για το σκυρόδεμα σε θλίψη με ιδιαίτερη έμφαση στη συμβολή της περίσφιγξης μέσω μανδυών ινοπλισμένων πολυμερών (ΙΟΠ). Τα εξαγόμενα προσομοιώματα ενσωματώθηκαν στο λογισμικό OpenSees (που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στις εγκαταστάσεις Μπέρκλε:i) και συσχετίσθηκαν επιτυχώς με πειραματικά δεδομένα από τη βιβλιογραφία.

Η συμβολή της έρευνας επικεντρώνεται στην αναλυτική ερμηνεία της συμπεριφοράς στοιχείων Ο.Σ. υπό συνθήκες οριζόντιας φόρτισης και στη διατύπωση αναλυτικών εργαλείων για την περαιτέρω διερεύνηση και κατανόηση των επιδράσεων των παραμέτρων σχεδιασμού και των χαρακτηριστικών της φόρτισης στη σεισμική συμπεριφορά τους.

Επίσης εξήχθησαν σημαντικά πρακτικά συμπεράσματα για το μέγεθος της πλαστικής άρθρωσης που αποτελεί βασική παράμετρο πρόβλεψης της ικανότητας παραμόρφωσης στοιχείων, και η οποία μέχρι σήμερα αντιμετωπίζεται με βάση εμπειρικές εκτιμήσεις και ορισμούς.

Η έρευνα της παρούσας διατριβής χρηματοδοτήθηκε από το Κοινωφελές Ίδρυµα Αλέξανδρος Σ. Ωνάσης με τριετή υποτροφία (Κωδικός Υποτροφίας F ZI 086-1 2012-2013/ 01/09/2012 – 29/02/2016).
Πηγή: Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης:
https://www.didaktorika.gr/eadd/handle/10442/47504

Σύντομο Βιογραφικό: Ο Δρ. Κωνσταντίνος Γ. Μεγαλοοικονόμου είναι δομοστατικός Πολιτικός Μηχανικός απόφοιτος του Δημοκριτείου Πανεπιστημίου Θράκης (2005). Κατέχει μεταπτυχιακό τίτλο ειδίκευσης στην Αντισεισμική Μηχανική από το ROSE School του Πανεπιστημίου της Παβίας της Ιταλίας (2007).

Έχει εργαστεί ως ερευνητής μηχανικός στα Πανεπιστήμια της Ρώμης Sapienza (2006-2008) και Roma Tre (2008-2011), στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Μπέρκλεϊ (2010) καθώς και στο ερευνητικό κέντρο για Γεωεπιστήμες GFZ Potsdam (2016-2018) στη Γερμανία με χρηματοδότηση από τα ερευνητικά προγράμματα Marie Curie ITN ENCORE, RELUIS και DESTRESS (H2020). Οι διδακτορικές του σπουδές στο Πανεπιστήμιο Κύπρου χρηματοδοτήθηκαν από το Κοινωφελές Ίδρυμα Αλέξανδρος Σ.

Ωνάσης με τριετή υποτροφία (2012-2016). Ο τομέας της έρευνάς του αφορά γενικότερα την Αντισεισμική Μηχανική και ειδικότερα την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα ή φέρουσα τοιχοποιία, την ενίσχυση κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος με ινοπλισμένα πολυμερή και την αποτίμηση του σεισμικού κινδύνου των κατασκευών με την ανάπτυξη κατάλληλων καμπύλων θραυστότητας.

Είναι μέλος του Τεχνικού Επιμελητήρίου Ελλάδος (ΤΕΕ), του Ελληνικού Τμήματος Αντισεισμικής Μηχανικής (ΕΤΑΜ) και του Γερμανικού Τμήματος Αντισεισμικής Μηχανικής και Δυναμικής των Κατασκευών (DGEB).
Μιλάει Αγγλικά (Proficiency), Ιταλικά (μεταπτυχιακές σπουδές στην Ιταλία) και Γερμανικά (Mittelstufe – C1) και έχει 15 δημοσιεύσεις σε διεθνή συνέδρια με κριτές, 8 σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά υπό κρίση και μια μονογραφία.