Είσοδος

Ειδικά Κεφαλαία Οπλισμένου Σκυροδέματος

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

Πρόκειται για κατ' εκλογήν υποχρεωτικό μάθημα του 9ου εξαμήνου της κατεύθυνσης Δομοστατικών και Γεωτεχνικών. Το μάθημα εντάσσεται στα μαθήματα του Τομέα Δομοστατικής (Εργαστήριο Οπλισμένου Σκυροδέματος) της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών ΕΜΠ, και διδάσκεται από τους Χ. Ζέρη και Ε. Βιντζηλαίου, μέλη ΔΕΠ του Εργαστηρίου Σκυροδέματος.

Το μάθημα πραγματεύεται την ολοκληρωμένη θεώρηση του αντισεισμικού (ανα)σχεδιασμού νέων και υφισταμένων κατασκευών από Οπλισμένο Σκυρόδεμα (ΟΣ) σύμφωνα με την φιλοσοφία σχεδιασμού που υιοθετείται στους εν ισχύει Αντισεισμικούς Κανονισμούς EK8 (και ΕΑΚ) και ΚΑΝΕΠΕ (και ΕΚ8 Μέρος 3). Προαπαιτείται το θεωρητικό υπόβαθρο της Δυναμικής, Αντισεισμικής Τεχνολογίας και Οριακής αντοχής πλαισιωτών φορέων (Στατική 5), τα οποία και ενοποιούνται σε ενιαία εφαρμογή για κτίρια από ΟΣ.

Αρχικά καθορίζεται η έννοια της πλαστιμότητας στα υλικά και φορείς από ΟΣ, καθώς και οι όροι υπό τους οποίους αυτή είναι εφικτή, ενώ δίδονται τυπικές αστοχίες, μέσα από παραδείγματα απόκρισης δομημάτων σε πρόσφατους  καταστρεπτικούς σεισμούς. Εισάγεται η έννοια του σχεδιασμού για μη γραμμική απόκριση σε σεισμική διέγερση, είτε πρόκειται για νέες κατασκευές (ΕΑΚ - ΕΚ8/1) είτε για υφιστάμενα κτίρια υπό επανέλεγχο ή ενίσχυση (ΚΑΝΕΠΕ - ΕΚ8/3). Αναπτύσσεται έτσι η διαδικασία του αντισεισμικού (ανα)σχεδιασμού, που περιλαμβάνει αφενός μεν απαιτήσεις για σωστή μόρφωση του συνόλου της κατασκευής, αφετέρου δε πρόσθετες διατάξεις σχεδιασμού σε τοπικό επίπεδο των επί μέρους δομικών στοιχείων ΟΣ, ώστε να αποφεύγονται πρόωρες ή ψαθυρές μορφές αστοχίας.

Μελετώνται η συμπεριφορά και προσομοίωση του ΟΣ - σκυρόδεμα, χάλυβας και συνάφεια - σε ανακυκλιζόμενη απόκριση. Μελετάται  ο  αντισεισμικός σχεδιασμός τοιχωμάτων, δοκών σύζευξης και κοντών υποστυλωμάτων και  κόμβων. Διερευνάται η συνεισφορά της τοιχοπλήρωσης στη δυσκαμψία και εγκάρσια αντοχή του δομήματος. Τέλος, το σύνολο της κατασκευής προσομοιώνεται με μη γραμμικά πεπερασμένα στοιχεία και αναλύεται σε στατική εγκάρσια φόρτιση και/ή εδαφική διέγερση.

Οι εφαρμογές γίνονται με τα λογισμικά OpenSees του Pacific Earthquake Engineering Research Center - Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Berkeley και Drain_Explore, που αναπτύχθηκε στο Εργ. ΟΣ ΕΜΠ.

 

Ύλη

Η λογική του αντισεισμικού σχεδιασμού κτιρίων από Οπλισμένο Σκυρόδεμα (ΟΣ). Η εξέλιξη των Κανονισμών στην Ελλάδα και διεθνώς, από τη μέθοδο των επιτρεπομένων τάσεων (1960), στο σχεδιασμό έναντι οριακής αντοχής (1995, 2000) έως το σχεδιασμό έναντι επιτελεστικότητας (ATC-40, FEMΑ 440 και ΚΑΝΕΠΕ 2009).

Παθολογία και βλάβες σε κατασκευές από ΟΣ σε πρόσφατους και παλαιότερους σεισμούς στην Ελλάδα και στο εξωτερικό. Διδάγματα που αφορούν τον αντισεισμικό σχεδιασμό από παρατηρήσεις της απόκρισης ή του τρόπου αστοχίας κατασκευών ΟΣ στους σεισμούς Sylmar (San Fernando) 1971, Imperial Valley 1979, Mexico City 1985, Loma Prieta 1989, Northridge 1992, Kobe 1995 και Izmit 1999 και Ελληνικούς (Θεσσαλονίκη 1978, Κόρινθος 1981, Καλαμάτα 1985, Πάρνηθα 1999, Κεφαλλονιά 2014).

Ανελάστική συμπεριφορά. Η έννοια της πλαστιμότητας αλληλένδετα με τον συντελεστή συμπεριφοράς, σαν μειωτικό συντελεστή των φορτίων σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός για ελεγχόμενη βλάβη με εφαρμογή ικανοτικών ελέγχων. Υιοθέτηση των παραπάνω από τους Κανονισμούς ΕΑΚ 2000, Ευρωκώδικα 8.

Η δυναμική του μονοβαθμίου συστήματος: ελαστικά φάσματα σχεδιασμού μονοβαθμίων συστημάτων. Η μη γραμμική απόκριση του ταλαντωτή. Υπολογισμός ανελαστικών φασμάτων απόκρισης σε σεισμικές και κρουστικού τύπου δυναμικές διεγέρσεις. Υπολογισμός πλαστιμοτήτων για δεδομένη αντοχή ή σεισμικών συντελεστών σχεδιασμού για δεδομένη πλαστιμότητα. Εφαρμογές με το OpenSees.

Υλοποίηση (και προβλήματα λόγω μη υλοποίησης) της πλαστιμότητας στο ΟΣ. Συμπεριφορά των υλικών (σκυρόδεμα, χάλυβας) και των δράσεων μεταφοράς φορτίου (συνάφεια, αγκύρωση) σε ανακύκλιζόμενη ένταση.

Υπολογισμός πλαστιμότητας σε επίπεδο διατομής και σε επίπεδο κρίσιμης περιοχής μέλους. Ολική και τοπική πλαστιμότητα. Περίσφιγξη στο σκυρόδεμα. Μηχανισμοί, υλοποίηση και υπολογισμός. Μηχανισμοί εξασφάλισης πλάστιμης απόκρισης (ικανοτικοί έλεγχοι από το 8ο εξάμηνο).

Σχεδιασμός δοκών σύζευξης και κοντών υποστυλωμάτων σε σεισμό. Ψαθυρές μορφές αστοχίας. Εφαρμογές.

Συμπεριφορά και σχεδιασμός τοιχωμάτων για πλάστιμη συμπεριφορά. Εφαρμογές.

Συμπεριφορά και σχεδιασμός κόμβων πλαισιωτών φορέων. Εφαρμογές.

Μη γραμμικός σχεδιασμός πλαισίων από ΟΣ για προδιαγραμμένη επιτελεστικότητα. Η διαδικασία σχεδιασμού και ανάλυσης και ο έλεγχος του φορέα ΟΣ σε στάδια επιτελεστικότητας. Προσομοίωση πλαισιακών φορέων (γυμνά και τοιχοπληρωμένα) και έλεγχος, σύμφωνα με τους Κανονισμούς ATC-40, FEMΑ 440 και ΚΑΝΕΠΕ. Εφαρμογή σε τυπικό υφιστάμενο πλαίσιο σχεδιασμένο με παλαιότερους Κανονισμούς με το OpenSees.

Στο τελικό σκέλος του μαθήματος, εισάγεται και ο σχεδιασμός κατασκευών ΟΣ για πυρκαγιά με βάση τον Ευρωκώδικα 2, Μέρος 2. 

 

Βιβλιογραφία

Σημειώσεις του Μαθήματος

T. Paulay and N. Priestley, Seismic Design of Concrete and Masonry Structures. Wiley. 2006 (έχει μεταφρασθεί στα Ελληνικά). Βιβλιοθήκη ΕΜΠ.

Εισαγωγή στο Οπλισμένο Σκυρόδεμα 7ου εξαμήνου.

ΥΠΕΧΩΔΕ. ΕΑΚ 2000. (βλέπε και Σιδηροπαγές Σκυρόδεμα, http://mycourses.ntua.gr)

ΥΠΕΧΩΔΕ. ΕΚΟΣ 2000. (βλέπε και Σιδηροπαγές Σκυρόδεμα, http://mycourses.ntua.gr)

ΚΑΝΕΠΕ, 2009.

Applied Technology Council, Seismic Evaluation and Retrofit of RC Buildings. ATC 40, Palo Alto, California, 1996.

Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures, Rep. FEMA-440, Washington, 2005. 

Δημοσιεύσεις και Ανακοινώσεις που δίδονται κατα τη διάρκεια του Μαθήματος.

Mέθοδοι αξιολόγησης

Το μάθημα αξιολογείται με την τελική εξέταση του Φεβρουαρίου.

Κατά τη διάρκεια του μαθήματος δίδονται και κατ οίκον ασκήσεις που συνεισφέρουν βαθμολογικά στο 30% του τελικού.

 

Διδάσκοντες

Χ. Ζέρης, Οικίσκος Α, Εργαστήριο ΟΣ, Τηλ. Εσωτ. 1334, zeris@central.ntua.gr


 



Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.