Αν είχατε να διαλέξετε έναν φορέα από τους πάρα κάτω ποιόν θα διαλέγατε ?
α) φορέα απλά εφαπτόμενος πάνω στο έδαφος?
β) φορέα προτεταμένο με το έδαφος?
γ) φορέα πακτωμένο με το έδαφος?
δ) φορέα ελάχιστα προτεταμένο με το έδαφος?
Θέλω την γνώμη σας.
Εγώ θα προσπαθήσω να αναλύσω τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κάθε φορέα ξεχωριστά ώστε να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα.
α) φορέας απλά εφαπτόμενος πάνω στο έδαφος της θεμελίωσης
Αυτός ο φορέας υπόκειται στην πεπατημένη μέθοδο σχεδιασμού των κατασκευών και χωρίζεται σε δύο κατηγορίες.
α) Τους πλάστιμους φορείς
β) Στους μονολιθικούς ή δύσκαμπτους φορείς.
Οι πλάστιμοι φορείς έχουν το πλεονέκτημα να παραλαμβάνουν τάσεις εντός κάποιον ορίων κρατώντας σταθερή την παραμόρφωσή τους.
Το μειονέκτημα είναι ότι ο πλάστιμος φορέας αποτελείτε από υποστυλώματα και πλακοδοκούς και είναι ημιτελής, με αποτέλεσμα να μην μπορούμε να κατοικίσουμε σε αυτόν χωρίς την πλήρωση των κενών διαστημάτων.
Δηλαδή αν στον δοκιμαζόμενο φορέα του βίντεο
http://www.youtube.com/watch?v=C2Z1z...eature=related
τοποθετήσουμε τοίχους ή τζάμια, αυτά θα παρουσιάσουν αστοχίες από την μια, και θα αλλάξουν την συμπεριφορά του φορέα από την άλλη.
Συμπέρασμα
α) Οι πλάστιμοι φορείς δημιουργούν αστοχίες στην τοιχοποιία μετά από ισχυρές σεισμικές δονήσεις.
β) Τα όρια αντοχής του φορέα είναι εντός κάποιων ορίων.
γ) Καταπονούν τόσο τα υποστυλώματα στο τόξο καμπυλότητας, όσο και τους κόμβους με τέμνουσες.
Για μένα δεν προτείνετε ως η ιδανική μέθοδος σχεδίασης των κατασκευών.
Μονολιθικές κατασκευές
Αυτές οι κατασκευές υποφέρουν στην τοιχοποιία που είναι και φέροντας, από λοξές τέμνουσες οι οποίες υφίστανται από τον συνδυασμό αδράνειας και μεγάλων στατικών φορτίων.
Για μένα είναι η πιο ψαθυρή κατασκευή από όλες, ιδίως στις πολυόροφες κατασκευές και αστοχεί απότομα, ακόμα και αν η κατασκευή είναι εξολοκλήρου από Ο.Σ
β) φορέας προτεταμένος με το έδαφος
Αυτός ο φορέα έχει πάρα πολλά πλεονεκτήματα αν σχεδιαστεί σωστά.
Έχει όμως και μειονεκτήματα.
Πλεονεκτήματα
Αν σχεδιασθεί σωστά, μπορεί να είναι η πιο καλή λύση από όλες τις άλλες.
α) Αυξάνει την αντοχή του φορέα στην τέμνουσα βάσης.
β) Πάρα πολύ μικρές παραμορφώσεις του φορέα, οπότε και απουσία επισκευών μετά τον σεισμό.
Αυτό είναι πολύ καλώ για δημόσια κτήρια όπου οι επισκευές τα κάνουν να δυσλειτουργούν π.χ Νοσοκομεία, δημόσια κτήρια, κρατικοί φορείς, γέφυρες, φράγματα κ.λ.π
γ) μικρή καταπόνηση των κόμβων από ροπές και τέμνουσες.
δ) Οικονομία στις επισκευές των κτηρίων μετά τον σεισμό.
Μειονεκτήματα.
Όσο κερδίζουμε σε αντοχή, με την προένταση, χάνουμε σε πλάστιμη συμπεριφορά των υλικών και των διατομών.
Βέβαια αν η στάθμη επιπόνησης που δέχεται ο άκαμπτος προτεταμένος φορέας, είναι μικρότερη από την στάθμη αστοχίας, τότε δεν υπάρχει πρόβλημα.
π.χ τα προκατασκευασμένα από Ο.Σ ή τα τοιχία και τα φρεάτια με μεγάλη διατομή κάτοψης, αν είναι προτεταμένα μεταξύ δώματος και εδάφους, τότε δεν υπάρχει κανένα απολύτως πρόβλημα.
Αν όμως δεν είναι προτεταμένα, ( μεταξύ εδάφους δώματος ) και έχουν και μεγάλη διατομή κάτοψης, τότε δημιουργούν τέμνουσες στους κόμβους.
Ξέρουμε ότι ο κόμβος αποτελείτε από οριζόντια και κάθετα στοιχεία, στα οποία το πιο ευάλωτο στοιχείο του κόμβου αστοχεί, και στην περίπτωσή μας θα αστοχήσει το οριζόντιο στοιχείο. ( η δοκός )
Συνιστάτε αυτή η μέθοδος κατασκευής από εμένα, όταν έχουμε φορείς που αποτελούνται από μεγάλα κάθετα στοιχεία με μεγάλη διατομή κάτοψης, ή σε όλες τις υπόλοιπες μονολιθικές κατασκευές αποτελούμενες από φορέα τοιχοποιίας.
γ) φορέας πακτωμένος με το έδαφος
Αυτή η λύση είναι η οικονομικότερη χρησιμοποιώντας τον ελκυστήρα. ( όχι τον υδραυλικό ελκυστήρα )
Βασικά ο ελκυστήρας αποτελείται από τον ίδιο μηχανισμό πάκτωσης που έχει ο υδραυλικός, αλλά η προέντασή του εφαρμόζετε με την υπάρχοντα μέθοδο προεντάσεων.
Με αυτόν τον μηχανισμό εξασκούμε ισχυρή προένταση μεταξύ του επιπέδου θεμελίωσης ( επιφάνεια εδάφους ) και γεώτρησης.
Αφού ολοκληρωθεί αυτή η εργασία, το εξέχον τμήμα του τένοντα πακτώνεται ισχυρά μέσα στο Ο.Σ της θεμελίωσης, κατά την κατασκευή της.
Αυτός ο τρόπος είναι οικονομικός διότι αποφεύγουμε την δίοδο του τένοντα μέσα από τα κάθετα στοιχεία, και η κατασκευή του μηχανισμού του ελκυστήρα είναι οικονομικότερη του υδραυλικού μηχανισμού.
Δεν εφαρμόζουμε καμία προένταση στον φέροντα.
Αυτή η μέθοδος απλός πακτώνει τον φέροντα στο έδαφος στο επίπεδο της θεμελίωσης, ώστε να βοηθήσει την κοιτόστρωση και τους κόμβους στις ροπές που προκαλούν οι τέμνουσες.
Πλεονεκτήματα
α) Οικονομική κατασκευή.
β) προστατεύει την κοιτόστρωση και τους κόμβους από τέμνουσες διότι εφαρμόζει αντίθετες τάσεις στον εφελκυσμό, αλλά και αντίθετες τάσεις στα θλιπτικά φορτία που δέχεται η άλλη πλευρά του τοιχίου.
γ) Μπορούμε να τοποθετήσουμε περισσότερους μηχανισμούς πάκτωσης στην επιφάνεια θεμελίωσης της κοιτόστρωσης.
Μειονεκτήματα.
Χάνουμε τα καλά της προέντασης πάνω στον φέροντα.
Ξέρουμε ότι η προέντα-
ση αυτή στα πλαίσια της επαλληλίας (μέσα στο πλαίσιο αντο-
χής των κάθετων στοιχείων ) έχει πολύ θετικά αποτελέσματα,
καθότι βελτιώνει τις τροχιές του λοξού εφελκυσμού.
Από την άλλη έχουμε και άλλο καλό... τη μειωμένη ρηγμά-
τωση λόγω θλίψης, κάτι που αυξάνει την ενεργό διατομή και
αυξάνει και τη δυσκαμψία της κατασκευής, οπότε και τις παρα-
μορφώσεις που προκαλούν αστοχία.
Ακόμα βελτιώνει σημαντικά την τέμνουσα βάσης.
Αυτή η μέθοδος προτείνεται για χαμηλές κατασκευές 2 με 5 ορόφων, με μεγάλα τοιχία όπου η ταλάντωση είναι μικρή.
δ) φορέας ελάχιστα προτεταμένος με το έδαφος ( πλάστιμος )
Πολλοί είναι οι μηχανικοί που θεωρούν την πλαστιμότητα αναγκαία.
Έτσι και αλιώς όλοι οι φορείς είναι σε κάποιο βαθμό πλάστιμοι, ακόμα και αν είναι προτεταμένοι.
Η ευρεσιτεχνία προσφέρει και αυτήν την δυνατότητα.
Δηλαδή ο φορέας να μπορεί να έχει μία αρχική πλάστιμη συμπεριφορά, και ο μηχανισμός του υδραυλικού ελκυστήρα να επεμβαίνει μόνο για να ελαττώνει αρμονικά την ταλάντωση αυτού, καθώς και να φρενάρει την ακτίνα καμπυλότητας του φορέα όταν πλησιάζει την στάθμη αστοχίας.
Πως θα το κατορθώσουμε αυτό ???
Από την μία θέλουμε ισχυρή πάκτωση του μηχανισμού μέσα στην γεώτρηση που αυτό επιτυγχάνετε μόνο με ισχυρή προένταση,
και από την άλλη θέλουμε μικρή ελεγχόμενη προένταση ή πάκτωση του φορέα με το έδαφος.
Απλά πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μία άλλη μέθοδο.
α) πρώτα εξασκούμε ισχυρή προένταση μεταξύ του επιπέδου θεμελίωσης ( επιφάνεια εδάφους ) και γεώτρησης.
β) Συνδέουμε τον ήδη προτεταμένο εξέχοντα τένοντα που ευρίσκεται στο ύψος την θεμελίωσης, με έναν άλλον τένοντα ο οποίος καταλήγει στο δώμα και συνδέεται με το υδραυλικό σύστημα.
Η πίεση των υδραυλικών του εμβόλου, απλώς κρατάει τανυσμένο τον πρόσθετο τένοντα.
Όπως ξέρουμε η ακτίνα καμπυλότητας του φορέα κατά την ταλάντωση τείνει να μεγαλώσει.
Όμως το υδραυλικό σύστημα εφαρμόζει μία αντίθετη ελαστική και αυξανόμενη σταδιακά τάση στην εξωτερική ακτίνα καμπυλότητας του φέροντα που τείνει να μεγαλώσει.
Αυτό επιτρέπει στον φορέα να έχει την αρχική του πλαστιμότητα, αλλά ο υδραυλικός μηχανισμός περιορίζει τον φορέα μέσα στα όριά του πριν αστοχήσει.
Σε αυτήν την μέθοδο, δεν υπάρχει κάθετη προένταση του φορέα.
Απλά υπάρχει μία αντίσταση στο δώμα του τοιχίου αφενός, και μία άλλη αντίσταση στην άλλη μεριά της βάσης του τοιχίου, διατηρώντας την ακτίνα καμπυλότητας στα επιτρεπτά όρια.
Είναι σίγουρο ότι αυτή η μέθοδος χρειάζεται μεγάλη διατομή κάτοψης των στοιχείων, και πάκτωση των δύο άκρων αυτών για να πάρουμε καλά αποτελέσματα.
Αν θέλουμε να βελτιώσουμε την τέμνουσα βάσης, απλώς προσθέτουμε μεγαλύτερη πίεση στο υδραυλικό σύστημα.
Ως προς τους προτεταμένους φορείς από οπλισμένο σκυρόδεμα με σκελετό, τους μονολιθικούς φορείς από Ο.Σ και τοιχοποιία, και τους φορείς από σύμμεικτες και μεταλλικές κατασκευές, και σε αυτούς με κεντρικό πυρήνα αναφερθήκαμε στα προηγούμενα άρθρα.
Διαπιστώνετε και μόνοι σας ότι υπάρχει πληθώρα φορέων, ώστε να διαλέξουμε τον κατάλληλο για τον σωστό σχεδιασμό, και τις ανάγκες του κάθε έργου κατά περίπτωση, τόσο ως προς τις επιβαλλόμενες παραμορφώσεις, όσο και προς τον οικονομικό σχεδιασμό.
α)Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να έχουμε τον έλεγχο της πλαστιμότητας, τόσο στον δείκτη μετακίνησης του φορέα, όσο και στο δείκτης πλαστιμότητας καμπυλοτήτων.
β) Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να έχουμε κατάργηση ή τον πλήρη έλεγχο στις τέμνουσες των κόμβων.
γ) Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να έχουμε μεγαλύτερες αντοχές στην τέμνουσα βάσης.
δ) Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να πούμε ότι η θεμελίωση του εδάφους θα αντέξει τις θλιπτικές φορτίσεις σε μαλακά εδάφη κατηγορίας ( Χ ) χωρίς την βοήθεια πασσάλων.
ε) Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να πούμε ότι έχουμε τον πλήρη έλεγχο στις στρεπτικές ροπές του φέροντα, ( με προτεταμένα φρεάτια κατάλληλα τοποθετημένα σε επί μέρους θέσεις του φέροντα )
ζ) Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να πούμε ότι έχουμε τον πλήρη έλεγχο του κάθετου άξονα του φέροντος ως προς την διαφορά φάσης των πλακών, καθώς και ως προς την μεταφορά των ροπών των ορόφων.
Γενικά έχουμε τον πλήρη έλεγχο των παραμορφώσεων στα επιτρεπτά όρια της πλαστιμότητας του φορέα.
η) Έχουμε σεισμική μόνωση τόσο στον οριζόντιο, όσο και στον κάθετο άξονα του κτιρίου.
Βασικά έχουμε την μέθοδο κατασκευών, ώστε να μπορούμε να σχεδιάσουμε τον απόλυτο αντισεισμικό φέροντα.