2408 presentation

8/18/2019 2408 Presentation

1/20

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΤΑΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ

Αντισεισμική Προστασία Ιστορικών Κατασκευών:

Σχεδιασμός και Ανασχεδιασμός

με Σύγχρονες Αναλυτικές Μεθοδολογίες

Κ .Α. Συρμακέζης

Καθηγητής ΕΜΠ

Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισμικών ΕρευνώνΤομέας Δομοστατικής

Σχολή Πολιτικών Μηχανικών ΕΜΠ

Το Ε.Μ.Π. στην Πρωτοπορία της Έρευνας και Τεχνολογίας 3 - 4 Δεκεμβρίου 2007


2/20

Ιδιαιτερότητες τοιχοποιίας

1. Ανομοιογένεια

3. Μικρή εφελκυστική αντοχή

2. Ορθοτροπία

5. Μη μονολιθικότητα συνδέσεων

4. Κατανομή του μάζας σε όλο το ύψος της

6. Αβεβαιότητες κατά την προσομοίωση



3/20

Διαδικασία Αποκατάστασης

Βασικές Ενέργειες

1. Συλλογή - Αξιολόγηση Γενικών Στοιχείων

2. Έλεγχος Υπάρχουσας Κατάστασης

3. Πρόταση Αποκατάστασης και Ανασχεδιασμός

Επεμβάσεων

4. Κατασκευαστική Υλοποίηση



4/20


Διακλαδική Συνεργασία

Στη διαδικασία αποκατάστασης-αναστήλωσης-αντισεισμικού

ελέγχου ιστορικών και παραδοσιακών κατασκευών, είναι

απαραίτητη η ΔΙΑΚΛΑΔΙΚΗ, ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ.

Πύργος Ορτά-Καπού, Μυτιλήνη



5/20


Η σημασία της Ανάλυσης

Η αξιοπιστία της ανάλυσης εξαρτάται:

Περισσότερο από την αξιοπιστία των χρησιμοποιουμένων προσομοιωμάτων

(προσομοιώματα συμπεριφοράς υλικού, δομικής απόκρισης κλπ.)

Λιγότερο από την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου ανάλυσης

Πρέπει να αντιμετωπίζεται:

Περισσότερο σαν ένας δείκτης μιας πιθανής συμπεριφοράς της κατασκευής,υπό τις επιλεγείσες ιδανικές συνθήκες

Λιγότερο, σαν η μοναδική λύση του προβλήματος

Αυξάνεται σημαντικά στην περίπτωση:

Συστηματικής σειράς επιλύσεων, για όλους τους πιθανούς συνδυασμούς

εξωτερικών δράσεων και για ενδεχόμενες τιμές χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας

(ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ)

Σχεδιασμού με την περιβάλλουσα των σχετικών εντατικών μεγεθών



6/20

Ανάλυση Κατασκευών από τοιχοποιία

1. Προσομοίωση(δράσεις, υλικό, δόμημα)

2. Αναλυτικοί Υπολογισμοί (στατική/δυναμική ανάλυση - ελαστική/ελαστοπλαστική ανάλυση

1- Δ για μεμονωμένα μέλη, 2- Δ για επιφανειακά μέλη,

3- Δ για ολόκληρη την κατασκευή)

3. Επιβεβαίωση Αποτελεσμάτων(Κριτική επιβεβαίωση των αναλυτικών αποτελεσμάτων

- βαθμονόμηση, πειραματική διασταύρωση)

4. Διαστασιολόγηση(Μέθοδος επιτρεπόμενων τάσεων,μέθοδος συνολικής αντοχής)



7/20

Προσομοίωμα και Πραγματική Κατασκευή

ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΙΔΕΑΤΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ

ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ

Οι ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ αφορούν

την ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

Η ΑΝΑΛΥΣΗ γίνεται στο

ΙΔΕΑΤΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ

Όχι όμως υποχρεωτικά και

τους ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥΣΝΟΜΟΥΣ του ιδεατού

προσομοιώματος

Όχι όμως υποχρεωτικά και

τους ΦΥΣΙΚΟΥΣ ΝΟΜΟΥΣτης πραγματικής

κατασκευής



8/20

Η Μέθοδος των Πεπερασμένων Στοιχείων

Παρέχει αποτελέσματα για:1. Εντατική κατάσταση

2. Παραμορφωσιακή κατάσταση

3. Δυναμικά χαρακτηριστικά της κατασκευής

Ανάγκη για εξειδικευμένες μεθοδολογίες για:1. Ανάλυση αστοχιών

2. Χρήση 3-Δ πεπερασμένων στοιχείων

3. Πιθανοτική εκτίμηση της σεισμικής τρωτότητας

(διάγραμμα καμπυλών θραυστότητας)

4. Αποτίμηση επεμβάσεων και σύγχρονων μεθόδων ελέγχου

Το κτήριο του Κεντρικού Καταστήματος της Εθνικής Τράπεζας Ελλάδος

Joints: 51204

Frame: 4943

Shell: 49513



9/20

Ανάλυση Αστοχιών - Κριτήριο Αστοχίας

Στόχος

Ποιοτικός και ποσοτικός υπολογισμός της

επιφάνειας μιας τοιχοποιίας που αστοχεί υπόσεισμική φόρτιση.

Προτεινόμενη μεθοδολογία:

Επεξεργασία των αποτελεσμάτων της μεθόδου

των Π.Σ. για την παραγωγή των αποτελεσμάτωναστοχίας, μέσω του λογισμικού FAILURE.

Παρεχόμενα αποτελέσματα: περιοχές που αστοχούν

τύπος αστοχίας (θλίψη, εφελκυσμός κ.ο.κ.) ποσοτικά αποτελέσματα

Τροποποιημένο κριτήριο

Von Mises



10/20

Ανάλυση Αστοχιών

Πύργος Καζάρμα, Σητεία

Τεκμηρίωση -

Υπάρχουσα κατάσταση

Εντατική

κατάσταση

Ανάλυση

Αστοχιών

αστοχία υπό διαξονικό

εφελκυσμό


εφελκυσμό-θλίψη

αστοχία υπό διαξονική

θλίψη-εφελκυσμό

αστοχία υπό διαξονική θλίψη μη αστοχία



11/20

Ανάλυση Αστοχιών Ναός της Ιεράς Μονής Καισαριανής

2-Δ επιφανειακά στοιχεία3-Δ χωρικά στοιχεία

Σεισμική απόκριση για Α=0.16g

αστοχίες χωρικών στοιχείων αστοχίες επιφανειακών στοιχείων


εφελκυσμό


εφελκυσμό-θλίψη

αστοχία υπό διαξονική

θλίψη-εφελκυσμό

αστοχία υπό διαξονική θλίψη μη αστοχία



12/20

Σεισμική τρωτότητα

Εκτίμηση της σεισμικής τρωτότητας

Εκφράζει τη σεισμική συμπεριφορά της κατασκευής που υπόκειται

σε σεισμικό γεγονός άγνωστων χαρακτηριστικών, σε συνδυασμό

την αβεβαιότητα προσδιορισμού των χαρακτηριστικών της

κατασκευής.

Υπερτερεί της ντετερμινιστικής ανάλυσης γιατί συνεκτιμά:

Την τυχαία φύση της σεισμικής δράσης

Τον τυχαίο χαρακτήρα ιδιοτήτων της κατασκευής πουεπηρεάζουν την σεισμική της απόκριση



13/20

Καμπύλεςθραυστότητας

Δημιουργία προσομοιώματος κατασκευής

Ορισμός δείκτη

σεισμικής έντασηςΟρισμός της

Παραμέτρου

Παρατήρησης

Σ ε ι σ μ ι κ ό ς Κ ί ν

δ υ ν ο ς

Καθορισμός τουφάσματος τιμών

Ι δ ι ό τ η τ ε ς

Κ α τ α σ κ ε υ ή ς

Καθορισμός του

φάσματος τιμών

Ορισμός της Παραμέτρου

Απόκρισης

Π α ρ ά μ ε τ ρ

ο ς

α π ό κ ρ ι σ

η ς

Διαβάθμιση των ορίων της

Παραμέτρου Απόκρισης

Καθορισμός των επιπέδων

απόκρισης

Παραμετρική ανάλυση τάσεων: δεδομένα τάσεων

Επιλογή κριτηρίου αστοχίας

Παραμετρική ανάλυση αστοχιών: δεδομένα αστοχιών

Επιλογή κατάλληλης Συνάρτησης Πυκνότητας Πιθανότητας

Υπολογισμός της αθροιστικής πιθανότητας υπέρβασης ενός επιπέδου αστοχίας

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΚΑΜΠΥΛΩΝ ΘΡΑΥΣΤΟΤΗΤΑΣ



14/20

Καμπύλες θραυστότητας Ιερός Ναός της Καπνικαρέας

Διαγράμματα καμπυλών θραυστότητας για κανονική (αριστερά)

και λογαριθμική(δεξιά) κατανομή



15/20

Συστήματα παθητικού ελέγχου

Στόχος:

Απορρόφηση σεισμικής ενέργειας από τα συστήματα παθητικού ελέγχου για την

βελτίωση της σεισμικής απόκρισης των ιστορικών κατασκευών από τοιχοποιία.

Πλεονεκτήματα έναντι συμβατικών μεθόδων

προστασίας:

Αντιστρεψιμότητα Συμβατότητα (υλικών και δομικής συμπεριφοράς)

Ελαχιστοποίηση επεμβάσεων

Ανθεκτικότητα

Προσομοίωση:

Μοντέλο Maxwell για ιξωδοελαστικά συστήματα: k´c

Μη-γραμμική εξίσωση κίνησης: f = c • ύccexp



16/20

Συστήματα παθητικού ελέγχου Νέα Μονή Χίου

Παρουσιάζει την ιδιαιτερότητα ενός κοινού τοίχου σύζευξης της Εκκλησίας του Αγίου Παντελεήμονα με την Κινστέρνα

Εκκλησία Αγίου Παντελεήμονα και Κινστέρνα της Νέα Μονής Χίου



17/20

Πρόταση προστασίας έναντι σεισμού

Τοποθέτηση αποσβεστήρων:

1. Οριζόντια κάτω από τη στέγη της Εκκλησίας

2. Κατά μήκος των τόξων της Κινστέρνας

Αποτίμηση μέτρων προστασίας

Τυπική διατομή DECS συσκευής ελέγχου

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 0,1 0,2 0,3 0,4

PGA

Α θ ρ ο ι σ τ ι

κ ή

Π ι θ α ν ό τ η τ α

Υ π έ ρ β α

σ η ς Ε π ι π έ δ ο υ

Β λ ά β η ς

μικρή χωρίς μεσαία χωρίς μεγάλη χωρίς

μικρή μεσαία μεγάλη

Συστήματα παθητικού ελέγχου Νέα Μονή Χίου



18/20

αστοχίες επιφανειακών στοιχείων

Vertical steelties

Viscoelastic

dampers

Horizontal

stiffness

elements

Without dampers With dampers

Συστήματα παθητικού ελέγχου Μιναρές στο τζαμί Κεπήρ της Λάρνακας Κύπρου



19/20

Συστήματα παθητικού ελέγχου Γέφυρα Μάναρι

γέφυρα ανοίγματος 116,00m και ύψους 20,00m

Προσομοίωμα από χωρικά ΠΣ “solid”

Κατακόρυφη τοποθέτηση αποσβεστήρων

αστοχίες χωρικών στοιχείων

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

0 5 10 15 20 25 30 35 40

time (sec)

P G A ( m / s e c 2 )

Χρονοϊστορία σεισμού Αθήνας 1999)

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

Input Energy Modal Damping Energy Damper Energy

E n e r g y

( J o u l e )

t (sec)

Λίθινη τοξωτή γέφυρα στο Μάναρι της Πελοποννήσου



20/20


Συμπεράσματα

Οι ιστορικές κατασκευές από τοιχοποιία παρουσιάζουν πολλές

ιδιαιτερότητες σε σχέση με τις σύγχρονες κατασκευές, οι οποίες πρέπει

να ληφθούν υπόψη κατά την ανάλυσή τους.

Νέες μεθοδολογίες για την ανάλυση αστοχιών της τοιχοποιίας είναι

απαραίτητες ως εργαλείο εκτίμησης της υπάρχουσας κατάστασης των

ιστορικών κατασκευών και της αποτελεσματικότητας των προτεινόμενων

επεμβάσεων σεισμικής προστασίας. Κατά την ανάλυση ιστορικών κατασκευών η πιθανοτική προσέγγιση της

σεισμικής απόκρισής τους, είναι απαραίτητη. Η προτεινόμενη μέθοδος

(διάγραμμα καμπυλών θραυστότητας) παρέχει ένα χρήσιμο εργαλείο

λήψης αποφάσεων σχετικά με την προστασία τους.

2408 presentation

Documents