Ε Υ Ρ Ω Κ Ω Δ Ι Κ Α Σ 8 : ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

EC8-1 : ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΑΝΟΝΕΣ ΓΙΑ ΚΤΙΡΙΑ

ΕΠΙΘΥΜΗΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ( EC8 4.2.1 )

Επιθυμητά χαρακτηριστικά για την καλή συμπεριφορά ενός κτιρίου σε σεισμό είναι:

• στατική απλότητα
• ομοιομορφία, συμμετρία και υπερστατικότητα
• διαξονική αντοχή και δυσκαμψία
• στρεπτική αντοχή και δυσκαμψία
• διαφραγματική δράση στα επίπεδα των ορόφων
• θεμελίωση ενός τύπου και κατά προτίμηση πλάκα θεμελίωσης( γενική κοιτόστρωση ) ή εσχάρα πεδιλοδοκών

ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΙ ΑΝΤΟΧΗΣ ΚΑΙ ΠΛΑΣΤΙΜΟΤΗΤΑΣ

Οι κύριες μέθοδοι ανάλυσης που υιοθετεί το ΝΕΧΤ, οι οποίες εφαρμόζονται σε χωρικό προσομοίωμα του κτιρίου, είναι:

1. Ιδιομορφική φασματική ανάλυση για τον σχεδιασμό και διαστασιολόγηση των νέων κατασκευών (EC8 4.3.3.3 ).

2. Pushover ( Μη γραμμική στατική ανάλυση ) για το έλεγχο της σεισμικής επάρκειας των υφισταμένων κατασκευών ( EC8-3, EC8-1 4.3.4.2 ).

Για την παραμορφωσιακή ικανότητα των μελών από σκυρόδεμα και τους μερικούς συντελεστές ασφαλείας στην οριακή κατάσταση αστοχίας ισχύει ο EC8-3 και ο ΚΑΝΕΠΕ ( Εθνικό προσάρτημα 4.3.3.1(4)).

Η Pushover χρησιμοποιείται και σε νέες κατασκευές στις παρακάτω περιπτώσεις:

1. Για τον έλεγχο της επάρκειας του πλαστικού μηχανισμού που διαθέτει το υπό μελέτη κτίριο( EC8 4.4.2.3(8) και 4.3.3.4.2.1(b) ).

2. Την εύρεση του λόγου au/al που υπεισέρχεται στον καθορισμό του παράγοντα συμπεριφοράς q ( EC8 4.3.3.4.2.1(α) ).

3. Για την εκτίμηση της επιρροής των τοιχοπληρώσεων στην απόκριση του κτιρίου, όταν η διάταξή τους σε κάτοψη είναι εξαιρετικά έκκεντρη( EC8 4.3.6.3.1 ).

ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΕΥΡΩΚΩΔΙΚΑ 8

 

Στον EC8 5.2.2.2, ο συντελεστής συμπεριφοράς q, εν αντιθέσει με ότι ίσχυε στο ΕΑΚ 2000 όπου αυτός απoτελούσε ένα από τα δεδομένα της ανάλυσης, υπολογίζεται από το πρόγραμμα λαμβάνοντας υπόψη πλήθος παραμέτρων που έχουν σχέση με την μόρφωση του στατικού συστήματος του κτιρίου.

Επίσης, ανωμαλίες στη διάταξη των τοιχοπληρώσεων τόσο στην κάτοψη( EC8 4.3.6.3.1 ) όσο και καθ’ ύψος( EC8 4.3.6.3.2 ) έχουν ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση των εντατικών μεγεθών του σεισμού.

Γι’ αυτό, κατά την εισαγωγή των δεδομένων, ο χρήστης πρέπει να είναι έτοιμος να απαντήσει στα παρακάτω:

• Κατηγορία πλαστημότητας( L, M, H )
• Κανονικότητα φορέα σε κάτοψη κατά διεύθυνση( rP, irP ) – EC8 4.2.3.2
• Κανονικότητα φορέα καθ’ ύψος κατά διεύθυνση( rE, irE ) – EC8 4.2.3.3
• Κανονικότητα τοιχοπληρώσεων σε κάτοψη κατ’ όροφο και διεύθυνση( ξx, ξy ) – EC8 4.3.6.3.1
• Κανονικότητα τοιχοπληρώσεων καθ’ ύψος κατ’ όροφο και διεύθυνση ( VRwx, VRwy ) -EC8 4.3.6.3.2
• Στατικό σύστημα κτιρίου ( τύπος φορέα ) κατά διεύθυνση

ΣΤΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΑΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ( ΤΥΠΟΣ ΦΟΡΕΑ ) – EC8 5.1.2 και 5.2.2.1

Ένα κτίριο κυρίως από σκυρόδεμα κατατάσσεται ως προς το στατικό σύστημα κατά μια των διευθύνσεων Χ και Υ σε ένα από τους παρακάτω τύπους:

F – Πλαισιωτό ηv < 0.35

Feq – Διπλό πλαισιωτό 0.35 < ηv < 0.50

W – Τοιχωματικό ηv > 0.65

Weq – Διπλό τοιχωματικό 0.50 < ηv < 0.65

LRW – Μεγάλων ελαφρά οπλισμένων

τοιχωμάτων ηv > 0.65

TF – Στρεπτικά εύκαμπτο Κριτήριο γ ή β

Inv – Ανεστραμμένου εκκρεμούς Τουλάχιστο 50% της μάζας

στο ανώτερο 1/3 του ύψους

Όπου ηv = Vwalls / Vtotal στη βάση του κτιρίου.

Επειδή ο τύπος του φορέα κατά διεύθυνση περιλαμβάνεται στα δεδομένα του κτιρίου, είναι πολύ πιθανόν να χρειάζεται μια προκαταρκτική ανάλυση για τον προσδιορισμό του. Ό ευρισκόμενος από το πρόγραμμα τύπος φορέα κατά διεύθυνση αναγράφεται στα αποτελέσματα υπό τον τίτλο: ‘ΤΕΜΝΟΥΣΑ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ ΣΤΗ ΒΑΣΗ’.

Το ΝΕΧΤ διαθέτει μηχανισμό δύο διαδοχικών αναλύσεων κατά τον οποίο ο ευρισκόμενος από την πρώτη ανάλυση( lib=0 ) τύπος του φορέα μεταβιβάζεται εσωτερικά στην δεύτερη ανάλυση( lib>1) χωρίς την παρέμβαση του χρήστη.

Για τύπο φορέα F και Feq

πρέπει τα πλαίσια να καθορισθούν περαιτέρω ως:

mStor – Πολυώροφα( default )

1Stor – Μονώροφα

1Bay – Μόνο δίστυλα

Για τύπο φορέα W και Weq

πρέπει να δοθούν πληροφορίες για την σύζευξη των τοιχωμάτων:

C – Συζευγμένα τοιχώματα( default )

uC – Ασύζευκτα τοιχώματα

uC2 – Μόνο δύο ασύζευκτα τοιχώματα

ΣΤΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΥΜΜΙΚΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΜΕ ΠΛΑΣΤΙΜΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ( ΤΥΠΟΣ ΦΟΡΕΑ ) – EC8 6.3.1 και 7.3.1

Ένα κτίριο κυρίως μεταλλικό κατατάσσεται ως προς το στατικό σύστημα κατά μια των διευθύνσεων Χ και Υ σε ένα από τους παρακάτω τύπους:

FR – Πλαίσια παραλαβής ροπών

CBF – Πλαίσια με διαγωνίους συνδέσμους χωρίς εκκεντρότητα

EBF – Πλαίσια με έκκεντρους συνδέσμους

Inv – Ανεστραμμένου εκκρεμούς Τουλάχιστο 50% της μάζας

στο ανώτερο 1/3 του ύψους

Για τύπο φορέα FR

πρέπει τα πλαίσια να καθορισθούν περαιτέρω ως:

mStor – Πολυώροφα( default )

1Stor – Μονώροφα

1Bay – Μόνο δίστυλα

ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΚΑΝΟΝIKOΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΦΕΡΟΝΤΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ( EC8 4.2.3)

Η κανονικότητα του φέροντος οργανισμού εξετάζεται:

• σε κάτοψη( EC8 4.2.3.2 )
• καθ’ ύψος( EC8 4.3.3.3 )

και πρακτικά χρησιμεύει για τον υπολογισμό των τιμών των συντελεστών συμπεριφοράς q.

Την κανονικότητα ή μη σε κάτοψη και όψη κατά τις διευθύνσεις Χ και Υ αποφασίζει ο χρήστης του ΝΕΧΤ εξετάζοντας τα σχετικά κριτήρια. Ειδικά για την εφαρμογή των κριτηρίων( 4.1a ) και (4.1b ) της παραγράφου 4.2.3.2 , απαιτείται μια προκαταρκτική ανάλυση για τον προσδιορισμό των τιμών που υπεισέρχονται στις ανισότητες.

Οι τιμές αυτές παρουσιάζονται στα αποτελέσματα υπό τον γενικό τίτλο ‘ΑΔΡΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΩΝ’. Βλέπε και επεξηγήσεις 21β, 21γ, 22 και 22α στα αποτελέσματα του παραδείγματος του παρόντος τεύχους.

ΜΗ ΚΑΝΟΝΙΚΟΤΗΤΑ ΟΦΕΙΛΟΜΕΝΗ ΣΤΙΣ ΤΟΙΧΟΠΛΗΡΩΣΕΙΣ ( EC8 4.3.6.3 )

– Σε κάτοψη – Έκκεντρη διάταξη των τοιχοπληρώσεων σε μερικούς ορόφους. Πολλαπλασιάζεται η αντίστοιχη τυχηματική εκκεντρότητα με το συντελεστή ξ = 2.0

– Καθ’ ύψος – Δραστική μείωση των τοιχοπληρώσεων ενός ή περισσοτέρων ορόφων σε σύγκριση με τους υπερκειμένους. Μεγεθύνονται τα σεισμικά εντατικά μεγέθη με τον συντελεστή η (εξ. 4.26) της παραγράφου 4.3.6.3.2. Απαιτείται η εισαγωγή των αντοχών των τοιχοπληρώσεων των ορόφων VRwx και VRwy.

ΤΥΧΗΜΑΤΙΚΗ ΕΚΚΕΝΤΡΟΤΗΤΑ ( EC8 4.3.2 )

 

Ο Κανονισμός απαιτεί να ληφθεί υπόψη μια τυχηματική μετατόπιση του κέντρου βάρους κάθε μιας από τις πλάκες των ορόφων( διαφραγμάτων ):

e = 0.05L

όπου L το πλάτος του ορόφου κάθετα προς τη διεύθυνση της σεισμικής δράσης.

Έτσι, αντί για δύο σεισμικές συνιστώσες μία κατά x και μία κατά y προκύπτουν 4 συνιστώσες, δύο κατά χ και δύο κατά y. Στην περίπτωση δε που από τον Κανονισμό απαιτείται να λάβουμε υπόψη και την κατακόρυφη σεισμική συνιστώσα, όπως π.χ. σε κτίριο με φυτευτά υποστυλωμάτα, τότε οι ανεξάρτητες σεισμικές φορτίσεις γίνονται πέντε.

Σύμφωνα με τα παραπάνω, προκειμένου για δυναμική ανάλυση, απαιτείται να γίνουν 4 ή 5 ανεξάρτητες δυναμικές αναλύσεις, επειδή η μετατόπιση του κέντρου βάρους των πλακών τροποποιεί το μητρώο μάζης του συστήματος.

ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΣΥΝΙΣΤΩΣΩΝ ΤΟΥ ΣΕΙΣΜΟΥ ( EC8 4.3.3.5 )

Η μέγιστη πιθανή τιμή τυχαίου μεγέθους απόκρισης S (π.χ. Μ,Ν,V κλπ) για ταυτόχρονη δράση των συνιστωσών του σεισμού κατά x και y και z, ευρίσκεται από τη σχέση:

 

S = Sx**2 + Sy**2 + Sz**2

όπου Sx, Sy και Sz οι μέγιστες πιθανές τιμές του υπόψη μεγέθους για ανεξάρτητη σεισμική δράση κατά x, y και z.

Τα αντίστοιχα συνυπάρχοντα μεγέθη μιας διατομής( π.χ. αν σε ένα στύλο το S παριστά την Μx, τα αντίστοιχα είναι το My και το Ν ), βρίσκονται στο ΝΕΧΤ, σε μια δυναμική φασματική ανάλυση, είτε από το ελλειψοειδές των πιθανών ταυτοχρόνων τιμών της διατομής, είτε από το δυσμενέστερο από τους συνδυασμούς( ΕC8 4.3.3.5.2(4) ).

S = ± Sx ± 0.30Sy ± 0.30Sz

S = ± 0.30Sx ± Sy ± 0.30Sz

S = ± 0.30Sx ± 0.30Sy ± Sz

Έτσι οι περιβάλλουσες των εντατικών μεγεθών και των οπλισμών μπορεί να βρεθούν κάνοντας χρήση των παρακάτω συντελεστών:

 

	χωρίς σεισμό	με σεισμό (1)	με σεισμό (2)	με σεισμό (3)
Μόνιμα	1.35	1.00	1.00	1.00
Κινητά	1.50	ψ2	ψ2	ψ2
Θερμοκρασία	0 ή 1.00*	0	0	0
Σεισμός x1 ή Σεισμός x2	0	1.00	0.30	0.30
Σεισμός y1 ή Σεισμός y2	0	0.30	1.00	0.30
Σεισμός z	0	0.30	0.30	1.00

 

 

* Σύμφωνα με τον ΕC8 οι δράσεις από θερμοκρασία και γενικώς οι δράσεις καταναγκασμού μπορεί να παραλείπονται από τους ελέγχους αντοχής των διατομών. Λαμβάνονται όμως υπόψη στου ελέγχους λειτουργικότητας( ρηγμάτωση ).

Οι τιμές του ψ2 είναι:

 

 

	ψ2
Κατοικίες, γραφεία	0.3
Χώροι συνάθροισης , χώροι καταστημάτων	0.6
Χώροι κυκλοφορίας οχημάτων	0.6
Χώροι αποθήκευσης	0.8

 

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ( EC8 4.3.3.3 )

Η δυναμική ανάλυση είναι γενικής ισχύος, ενώ η ισοδύναμη στατική εφαρμόζεται υπό ορισμένους όρους, και συνιστάται η εφαρμογή της σε όλες τις περιπτώσεις.

Το ΝΕΧΤ έχει ενσωματωμένη δυναμική ιδιομορφική φασματική ανάλυση με τρείς δυναμικούς βαθμούς ελευθερίας ανά διάφραγμα και όσους κατακόρυφους βαθμούς ελευθερίας κόμβων απαιτούνται. Έχει τη δυνατότητα να υπολογίσει όλες τις ιδιοπεριόδους και ιδιομορφές ενός κτιρίου, αλλά στα αποτελέσματα χρησιμοποιεί συνήθως ένα μέρος από αυτές για την εξοικονόμηση χρόνου. Ο ελάχιστος αριθμός των ιδιομορφών που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη καθορίζεται στον EC8 ( 4.3.3.3.1 ). Ο συνδυασμός των ιδιομορφικών αποκρίσεων γίνεται, είτε με τον κανόνα SRSS, είτε με τον κανόνα CQC.

ΙΚΑΝΟΤΙΚΟΙ ΕΛΕΓΧΟΙ

1. Ικανοτικός κόμβων

Στα κτίρια με πλαισιωτό σύστημα( F ) ή ισοδύναμο πλαισωτό( Feq ) για τα οποία είναι: η = V-walls / V-tot < 0.50 απαιτείται η εκτέλεση ικανοτικού ελέγχου κόμβων δοκών-στύλων κατα EC8 ( εξ. 4.29 ).

2. Ικανοτικός έλεγχος διατμήσεως

Τόσο στις δοκούς, όσο και στα υποστυλώματα, ο EC8 απαιτεί την ικανοτική εύρεση των τεμνουσών σύμφωνα με τις παραγράφους 5.4.2.2 και 5.4.2.3.

3. Ικανοτικός έλεγχος θεμελίων

Τα θεμέλια υπολογίζονται ικανοτικά σύμφωνα με τον EC8 4.4.2.6 . Για εαχάρες πεδιλοδοκών και γενικές κοιτοστρώσεις εφαρμόζεται η παράγραφος 4.4.2.6(8) με Ω=1 και γRd = 1.4.

Στις περιπτώσεις με σεισμό επιτρέπεται η εξάντληση της φέρουσας ικανότητας του συστήματος θεμελίου-εδάφους.

ΤΟΙΧΩΜΑΤΑ

Ελάχιστες διαστάσεις τοιχωμάτων:

• Κτίρια μέχρι 4 ορόφους Lw = 1.50 m
• Κτίρια με περισσότερους από 4 ορόφους Lw = 2.00 m

Ο λόγος του μήκους προς το πλάτος του τοιχώματος Lw/bw δεν είναι απαραίτητο να είναι μεγαλύτερος του 4.

ΑΚΑΜΨΙΕΣ ΔΟΚΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Οι ακαμψίες των στοιχείων από σκυρόδεμα του κτιρίου εισάγονται στους υπολογισμούς με το ήμισυ της τιμής της μη ρηγματωμένης διατομής κατά EC8 4.3.1(7).

LRW – ΣΤΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΓΑΛΩΝ ΕΛΑΦΡΩΣ ΟΠΛΙΣΜΕΝΩΝ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ (5.2.2.1(3))

Ένα κτίριο κυρίως από σκυρόδεμα μπορεί να ενταχθεί στον τύπο φορέα LRW κατά μια των διευθύνσεων Χ και Υ, όταν για την διεύθυνση αυτή πληρούνται όλες οι παρακάτω συνθήκες:

• Η θεμελιώδης ιδιοπερίοδος του κτιρίου Τ1 είναι μικρότερη ή ίση με 0.5 sec.
• Η οριζόντια διάσταση lw των τοιχωμάτων είναι τουλάχιστον 4.00 μ ή δύο τρίτα του ύψους αυτών. Δηλαδή: lw > min( 4.0, 2*hw/3 ).
• Υπάρχουν δύο τουλάχιστον μεγάλα τοιχώματα στην υπ’ όψη διεύθυνση.
• Τα παραπάνω τοιχώματα φέρουν τουλάχιστον το 20% των κατακορύφων φορτίων και το κτίριο δεν είναι στρεπτικά εύκαμπτο.
• Η κατηγορία πλαστιμότητας είναι μέση( M )

Ο χρήστης του ΝΕΧΤ μπορεί να χαρακτηρίσει τον τύπο του φορέα ως LRW σε μια διεύθυνση του κτιρίου, αφού πρώτα επαληθεύσει την πλήρωση των παραπάνω συνθηκών μετά την εκτέλεση προκαταρκτικής ανάλυσης.

Ο χαρακτηρισμός του τύπου του φορέα ως LRW σε μια διεύθυνση δεν αλλάζει ακόμη και στην περίπτωση διαδοχικών αναλύσεων με lib > 1.

Σημειώνουμε εδώ, ότι ο χαρακτηρισμός του τύπου του φορέα σε ένα κτίριο ως LRW δεν είναι υποχρεωτικός, δεδομένου ότι, αν ο τύπος του φορέα υποτεθεί ή προκύψει ως W ή Weq, τα μεγάλα τοιχώματα θα οπλισθούν κατά τι βαρύτερα ως πλάστιμα.

ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΑ ΣΕΙΣΜΙΚΑ ΜΕΛΗ( EC8 4.2.2 )

Ο EC8 προβλέπει τον χαρακτηρισμό ενός ορισμένου αριθμού δοκών ή στύλων ως δευτερευόντων σεισμικών μελών. Η ακαμψία των μελών αγνοείται κατά την παραλαβή των σεισμικών δυνάμεων και επομένως δεν οπλίζονται για πλάστιμη συμπεριφορά.

Η συνολική οριζόντια ακαμψία των δευτερευόντων μελών δεν πρέπει να ξεπερνά το 15% της συνολικής οριζόντιας ακαμψίας των πρωτευόντων.

Η χρήση δευτερευόντων μελών δεν επιτρέπεται να αλλάξει την κατάταξη του κτιρίου από μη κανονικό σε κανονικό.

Δευτερεύοντα σεισμικά μέλη πρέπει να ορίζονται μόνον αν υπάρχει σοβαρός λόγος.

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΙΑ ΜΕΣΗ (M) ΚΑΙ ΥΨΗΛΗ (H) ΠΛΑΣΤΙΜΟΤΗΤΑ

Στους πίνακες που ακολουθούν, συνοψίζονται οι γενικοί κανόνες και οι λεπτομέρειες όπλισης των διαφόρων στοιχείων από σκυρόδεμα για την μελέτη ενός κτιρίου για μέση( M ) και υψηλή( H ) πλαστιμότητα.

Για τις επεξηγήσεις των συμβόλων και περισσότερες πληροφορίες πρέπει να ανατρέξει κανείς στα αναφερόμενα άρθρα του EC8.