Γ. Σταυρακάκης: «Από κάθε σεισμό μαθαίνουμε»

1
328

Περιβάλλον Ενέργεια Οικολογία:

Με τη σκιά του πυρηνικού ολέθρου να πλανάται ακόμα πάνω από την Ιαπωνία, ο σεισμός και το τσουνάμι της 11ης Μαρτίου ξύπνησαν όλους τους εφιάλτες, θυμίζοντας πόσο ανήμπορος μπορεί να είναι ο άνθρωπος όταν βρεθεί αντιμέτωπος με τις δυνάμεις της φύσης. Τι συνέβη και τι μπορεί να σημαίνει η εμπειρία της Ιαπωνίας για την Ευρώπη; Ο πρώην διευθυντής του σεισμολογικού ινστιτούτου του αστεροσκοπείου Αθηνών και σήμερα ευρωβουλευτής του ΠΑΣΟΚ, κ. Γ. Σταυρακάκης, δέχθηκε να δώσει απαντήσεις στα ακόλουθα ερωτήματα:

Τι ακριβώς συνέβη στην Ιαπωνία;

Ο σεισμός της 11ης Μαρτίου σημειώθηκε σε μια περιοχή βορειοδυτικά της Ιαπωνίας όπου οι τεκτονικές πλάκες του Ειρηνικού και της Βορείου Αμερικής συγκλίνουν με ταχύτητα περίπου 80 χιλιοστών το χρόνο, μια τεράστια ταχύτητα εξ αιτίας της οποίας συσσωρεύονται αντιστοίχως τεράστιες τεκτονικές τάσεις στο εσωτερικό της Γης.

Δεν είναι η πρώτη φορά που η Ιαπωνία χτυπιέται από σφοδρότατο σεισμό, αυτός όμως είχε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και κυρίως το ότι για πρώτη φορά η καταστροφή οφείλεται όχι τόσο στο σεισμό όσο σε ένα δευτερογενές φαινόμενο, το τσουνάμι, το οποίο δημιουργήθηκε από τον σεισμό. Μάλιστα οι συνέπειες ήταν τόσο δραματικές λόγω της μεγάλης ταχύτητας του κύματος το οποίο χτύπησε την ακτή μέσα σε μόλις δεκαπέντε λεπτά από την κύρια δόνηση. Τούτο ενώ το ιαπωνικό σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης λειτούργησε άψογα και είχε προειδοποιήσει για τον κίνδυνο. Ο χρόνος όμως ήταν πολύ λίγος.

Το άλλο που έχει προκύψει εκ των υστέρων είναι πως τέσσερις σεισμοί μεγέθους άνω των 6 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ που είχαν προηγηθεί δύο ημέρες νωρίτερα αποτελούσαν προσεισμούς. Δυστυχώς όμως η επιστήμη μας δεν είναι ακόμα σε θέση να αξιοποιήσει τέτοια φαινόμενα στο βαθμό που θα έπρεπε και να αντιληφθεί ότι ένα σεισμικό γεγονός είναι, στην πραγματικότητα προσεισμός.

Ήταν μεμονωμένο γεγονός ή μπορεί να συνδεθεί με καταστροφές που προηγήθηκαν όπως της Νέας Ζηλανδίας ή που ενδεχομένως θα ακολουθήσουν;

Όταν μιλάμε για σεισμούς σε τέτοια μεγέθη δεν μιλάμε για σημειακό επίκεντρο αλλά για ρηξιγενή ζώνη με μήκος περίπου 300 χιλιομέτρων και πλάτος 100 χιλιομέτρων. Σε αυτή τη ζώνη θα εμφανισθούν όλοι οι μετασεισμοί οι οποίοι θα διαρκέσουν μήνες ολόκληρους. Ο δε ισχυρότερος μετασεισμός μπορεί να είναι μέχρι και μία μονάδα μικρότερος από τον κύριο σεισμό.

Σε ότι αφορά την αλληλεπίδραση με άλλες περιοχές, αυτό είναι κάτι το οποίο παρουσιάζει μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον. Ήδη υπάρχει κατανόηση του πώς τα σεισμικά κύματα επηρεάζουν τη μηχανική ισορροπία άλλων ρηγμάτων ή ακόμα του πώς λειτουργούν μηχανισμοί με τους οποίους ο σεισμός μεταδίδεται κατά μήκος του ιδίου ρήγματος για παράδειγμα με τη λεγόμενη «μετανάστευση» του επίκεντρου.

Ωστόσο αυτό δεν μεταφράζεται σε δυνατότητα πρόγνωσης γιατί ακόμα δεν είμαστε σε θέση να προβλέψουμε χρονικά πότε η αλληλεπίδραση αυτή θα αποδώσει σεισμό κάπου αλλού.

Στην Ευρώπη πρέπει να ανησυχούμε;

Εδώ δεν είναι τόσο τραγικά τα πράγματα αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι πρέπει να εφησυχάζουμε. Ο εγκέλαδος έχει δύο φίλους: τον εφησυχασμό πριν χτυπήσει και τον πανικό μετά.

Στην Ευρώπη όμως οι ταχύτητες σύγκλισης, για παράδειγμα της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την πλάκα του Αιγαίου, είναι πάρα πολύ μικρές σε σχέση με αυτήν που προανέφερα στη συγκεκριμένη περιοχή της Ιαπωνίας. Έτσι στη νοτιοανατολική Μεσόγειο, την πλέον σεισμογενή περιοχή της Ευρώπης (με πλέον εκτεθειμένες την Ελλάδα και την Ιταλία), είναι εξαιρετικά σπάνια η εκδήλωση σεισμών με μέγεθος άνω των 6 έως 7 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ.

Στη βορειοδυτική και κεντρική Ευρώπη οι σεισμοί είναι κατά κανόνα πολύ μικρού μεγέθους. Να σημειώσουμε όμως ότι ο ισχυρός  σεισμός του Κόμπε στην Ιαπωνία, το 1995,  χτύπησε μια περιοχή που θεωρείτο χαμηλής έως μέτριας σεισμικότητας. Για το λόγο αυτό και οι περιοχές χαμηλής σεισμικότητας χρήζουν επιστημονικής παρακολούθησης. Στη φύση δεν μπορεί ποτέ να πει κανείς απόλυτα «όχι», αλλά πρέπει να ζούμε με ένα ρεαλισμό. Μέχρι σήμερα τα επιστημονικά δεδομένα δείχνουν ότι το ενδεχόμενο ενός γιγαντιαίου σεισμού στην Ευρώπη είναι πάρα πολύ μικρό έως απίθανο .

Δεν δικαιολογείται δηλαδή στην Ευρώπη ένας «πυρηνικός πανικός» λόγω σεισμού;

Κάθε περίπτωση είναι διαφορετική. Όταν μιλάμε π.χ. για την Τουρκία ή για άλλες σεισμογενείς περιοχές, ο σεισμός θα πρέπει να είναι το μοναδικό κριτήριο στην κατασκευή ή όχι πυρηνικού σταθμού. Αλλά για να μιλήσουμε για ισχυρό σεισμό στη Γερμανία, μάλλον θα πρέπει να αναθεωρήσουμε όλη τη σεισμική ιστορία της Γης. Κάθε χώρα θα πρέπει να εξετάσει με αυστηρότητα και να λάβει σοβαρά υπ” όψιν τους φυσικούς κινδύνους από τους οποίους απειλείται…

Για το econews

Newslink Hellas

1 ΣΧΟΛΙΟ

  1. Antiseismic-Systems – Earthquake Protection Systems

    Αντισεισμικό σύστημα τοποθετημένο σε φρεάτιο του φέροντα
    Ο υδραυλικός ελκυστήρας δομικών έργων της εφεύρεσής μας καθώς και η μέθοδος εφαρμογής του στην κατασκευή δομικών έργων έχουν ως κύριο σκοπό την ελαχιστοποίηση των προβλημάτων που σχετίζονται με την ασφάλεια των δομικών κατασκευών στην περίπτωση αντιμετώπισης φυσικών φαινομένων όπως είναι ο σεισμός, οι ανεμοστρόβιλοι και οι πολύ ισχυροί άνεμοι. Σύμφωνα με την εφεύρεση, αυτό επιτυγχάνεται με μια συνεχή προένταση, (έλξη) του δώματος ενός μεγάλου ανεξάρτητου από τον φέροντα γεωμετρικού τμήματος της δομικής κατασκευής, προς το έδαφος, και του εδάφους προς την κατασκευή, κάνοντας αυτά τα δύο μέρη ένα σώμα «σάντουιτς».
    Αυτή τη δύναμη προέντασης την εφαρμόζει ο μηχανισμός του υδραυλικού ελκυστήρα δομικών έργων, ο οποίος κατά κύριο λόγο αποτελείται από ένα συρματόσχοινο που διαπερνά ελεύθερο στο κέντρο τα κάθετα στοιχεία στήριξης της δομικής κατασκευής, καθώς και το μήκος μιας γεώτρησης, κάτω απ’ αυτά. Στο κάτω άκρο του το συρματόσχοινο είναι πακτωμένο με ένα μηχανισμό τύπου άγκυρας που με τη σειρά του πακτώνεται στα πρανή της γεώτρησης και δεν μπορεί να ανέλθει. Αυτή η πάκτωση γίνεται γιατί η οπή της γεώτρησης είναι κατά κάτι μικρότερη από την πλήρως ανοιγμένη εξωτερική διάμετρο του μηχανισμού της άγκυρας. Στο επάνω μέρος του, το συρματόσχοινο, είναι πάλι πακτωμένο με ένα υδραυλικό μηχανισμό έλξης ο οποίος το έλκει με μία συνεχή δύναμη ανόδου. Αυτός ο μηχανισμός έλξης αποτελείται από ένα έμβολο, το οποίο ολισθαίνει σε ένα χιτώνιο, που έχει από κάτω του, ένα θάλαμο πιέσεως. Η ασκούμενη στο συρματόσχοινο έλξη στο επάνω άκρο του από τον υδραυλικό μηχανισμό λόγω της υδραυλικής πιέσεως ανόδου του θαλάμου προς το έμβολο, και η αντίδραση σ’ αυτήν την έλξη που προέρχεται από την πακτωμένη άγκυρα στο άλλο άκρο του γεννά την επιθυμητή θλίψη στο δομικό έργο, το οποίο πακτώνεται στο έδαφος, ώστε να έχει αντοχή στις οριζόντιες δυνάμεις του σεισμού.
    ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ http://www.antiseismic-systems.com/index.php?lang=el

    Αρθρο

    Κατά την διέγερση του σεισμού ο φέρον οργανισμός ( σκελετός οικοδομής ) με την σημερινή μέθοδο κατασκευής παρουσιάζει προβλήματα τα οποία εγώ με την ευρεσιτεχνία λύνω.
    Ποια είναι αυτά.
    α) Τέμνουσες
    Τι είναι αυτές, και που υφίστανται πάνω στον σκελετό της οικοδομής.

    Οι τέμνουσες είναι δύο αντίθετες δυνάμεις, των οποίων οι άξονες τους είναι παράλληλοι και περνούν ο ένας πλησίον του άλλου, όπως π.χ το ψαλίδι.

    Στον σκελετό οι τέμνουσες υφίστανται σε πολλά σημεία του.
    Τα κυριότερα σημεία που οι τέμνουσες είναι ψαθυρές είναι.

    α) Στο κάτω μέρος της κολόνας του ισογείου, κοντά στο σημείο που ενώνετε με την βάση.
    Ερώτηση…γιατί σε εκείνο το σημείο οι τέμνουσες είναι πιο ψαθυρές?

    Απάντηση…Διότι ο σεισμός έχει μια φορά που την μεταδίνει ατόφια στην βάση της κολόνας διότι αυτή είναι θαμμένη στο έδαφος, και την αναγκάζει το έδαφος να κινηθεί στον ρυθμό της επιτάχυνσης και φοράς του σεισμού.

    Ο σκελετός αντιδρά σε αυτήν την κίνηση, λόγο αδράνειας και στο κάτω σημείο της κολόνας δημιουργείται η τέμνουσα.
    Το κάτω σημείο της κολόνας του ισογείου είναι πιο ψαθυρό, για τρεις κύριους λόγους.
    1) διότι έχει να διαχειριστεί περισσότερα στατικά φορτία του φέροντος, από ότι έχουν να διαχειρισθούν οι άλλες κολόνες των πάνω ορόφων,

    2) διότι έχει να διαχειρισθεί περισσότερες οριζόντιες φορτίσεις του σεισμού

    3) διότι δεν υπάρχει καθόλου ελαστικότητα στο κάτω σημείο της κολόνας του ισογείου, η οποία χρησιμεύει για την απορρόφηση της ενέργειας του σεισμού, ενώ αυτή η ελαστικότητα υπάρχει στις πάνω κολόνες.

    Οπότε για τους τρεις λόγους που ανέφερα συμπεραίνουμε ότι οι τέμνουσες σε αυτές τις κολόνες του ισογείου είναι μεγαλύτερες από ότι είναι στις κολόνες των πάνω ορόφων, διότι διαχειρίζονται μεγαλύτερες οριζόντιες και κάθετες φορτίσεις κατά την διέγερση του σεισμού.

    Τι κάνει η ευρεσιτεχνία για να λύση το πρόβλημα της αστοχίας που προκαλούν οι τέμνουσες στις κολόνες του ισογείου.

    Από την στιγμή που ο μηχανισμός του υδραυλικού ελκυστήρα εφαρμόζει κάθετη προένταση στις κολόνες ή τα τοιχία, ξέρουμε ότι η προένταση αυτή στα πλαίσια της επαλληλίας (μέσα στο πλαίσιο αντοχής της κολόνας ) έχει ευεργετικά αποτελέσματα.

    Πια είναι τα ευεργετικά αποτελέσματα της προέντασης ως προς τις τέμνουσες των κολονών του ισογείου.

    Η προένταση (γενικά η θλίψη) έχει πολύ θετικά αποτελέσματα, καθότι βελτιώνει τις τροχιές του λοξού εφελκυσμού.

    Από την άλλη έχεις και το άλλο καλό…τη μειωμένη ρηγμάτωση λόγω θλίψης, κάτι που αυξάνει την ενεργό διατομή και αυξάνει και τη δυσκαμψία της κατασκευής.

    Παράδηγμα…
    Εάν έχουμε δύο τσιμεντόλιθους και τους τοποθετήσουμε τον έναν πάνω στον άλλον.
    Αν μετά εφαρμόσουμε στον πάνω τσιμεντόλιθο μία δεξιά οριζόντια φόρτιση 10 κιλών, και στον κάτω τσιμεντόλιθο μία αριστερή οριζόντια φόρτιση 10 κιλών, θα παρατηρήσουμε ότι αυτοί θα ολισθήσουν στο σημείο που εφάπτονται.
    Αυτή είναι η τέμνουσα που σπάει την κολόνα.

    Αν όμως καθίσει κάποιος πάνω στους δύο τσιμεντόλιθους, εφαρμόζοντας σε αυτούς ένα κάθετο φορτίο όπως εφαρμόζει και η προένταση, τότε θα παρατηρήσουμε ότι οι αριστερόστροφες και δεξιόστροφες δυνάμεις που εφαρμόσαμε πριν, δεν επαρκούν για να αναγκάσουν τους τσιμεντόλιθους να ολισθήσουν.
    Συμπέρασμα.
    Η θλίψη ή η προένταση, αυξάνει την αντοχή των κολονών του ισογείου ως προς τις τέμνουσες.

    Εκτός από τις τέμνουσες που αναφέραμε πάρα πάνω, που κατά κύριο λόγο εφαρμόζονται στο κάτω μέρος της κολόνας του ισογείου, οι τέμνουσες εφαρμόζονται και σε άλλα σημεία του φέροντος σκελετού.

    Πια είναι τα άλλα σημεία που εφαρμόζονται τέμνουσες???
    Στους κόμβους ( γωνίες ) που σχηματίζονται στο σημείο ένωσης, της κολόνας με την δοκό, ή της δοκού με την πλάκα, ή της βάσης με την κολόνα, ή της πεδιλοδοκού με την βάση, ή της κοιτόστρωσης ( ραντιέφ ή αλιώς κοιτόστρωση= μονοκόμματη βάση με εμβαδόν όσο το εμβαδόν του ισογείου του σκελετού ) με την κολόνα.

    Πως δημιουργούνται οι τέμνουσες σε αυτά τα σημεία?
    Η ροπή που εφαρμόζεται στους κόμβους κατά τον σεισμό, δημιουργεί τέμνουσες ( λόγο αντίστασης του κόμβου, ) και στην κολόνα, και στην δοκό.
    Εκτός των λόγων που αναφέραμε πριν, υπάρχει και ένας πρόσθετος λόγος που δημιουργεί ροπές στους κόμβους, οπότε και τέμνουσες στις κολόνες και τους δοκούς.

    Ο πρόσθετος λόγος είναι η -ταλάντωση,- που επέρχεται στο σκελετό (κυρίως στον πολύ ψιλό σκελετό )κατά τον σεισμό.

    Τι προβλήματα δημιουργεί η ταλάντωση στο κτήριο???

    Αυτό είναι ένα μεγάλο ερώτημα, που για να απαντηθεί πρέπει να χωρισθεί σε δύο ενότητες.
    α) Η πρώτη ενότητα έχει να κάνει με την ίδιο συχνότητα του κτηρίου με τον σεισμό.
    Από αυτή εξαρτάτε η ταλάντωση του κτιρίου.

    Το ψιλό το κτήριο έχει πρόβλημα από τον μακρινό σεισμό, διότι το μήκος κύματος του μακρινού σεισμού, είναι μεγάλο, και ταλαντεύει το ψιλό κτήριο περισσότερο από το μεσαίο, και πολύ περισσότερο από το μικρό.

    Αντίθετα το μικρό σε ύψος κτήριο έχει πρόβλημα με τον κοντινό σεισμό, όπου το εύρος κύματος που έχει είναι μικρότερο, αλλά με μεγαλύτερη συχνότητα.
    Αυτά φαίνονται καθαρά σε αυτό το βίντεο.

    http://www.youtube.com/watch?v=LV_UuzEznHs&feature=related

    β) η δεύτερη ενότητα έχει να κάνει με το σχήμα του κτηρίου, και τις διαστάσεις των κολονών, τοιχίων ( διαστασιολόγιση διατομής κάτοψης ) και την φορά του σεισμού, αλλά κατά κύριο λόγο με τα κάθετα φορτία του φέροντος σκελετού.

    Ας εξετάσουμε τρεις διαφορετικούς φορείς κατασκευών

    α) Φέρον οργανισμός ( σκελετός οικοδομής )

    Ξέρουμε ότι μία κολόνα μικρής διατομής ( εν σχέση με το ύψος της ) είναι πιο ελαστική, από μία κολόνα μεγάλης διατομής.

    Ξέρουμε δεδομένα ότι οι πολλές μεμονωμένες κολόνες και τα πολλά τοιχία δημιουργούν δομική οντότητα μεταξύ των, με την σύνδεσή τους με τους δοκούς.

    Δηλαδή αν μία κολόνα ύψους 7 ορόφων υψωνόταν μόνη της χωρίς την σύνδεση αυτής με τις άλλες κολόνες, ( με την βοήθεια των δοκών ) αυτή θα έπεφτε με τον αέρα και μόνο.

    Συμπέρασμα
    Όλη η δομική οντότητα του σκελετού της οικοδομής ως προς τις πλάγιες φορτίσεις, που μεταδίδει ο αέρας ή η αδράνεια του σκελετού στον σεισμό, εξαρτάτε από την ένωση των κολονών και δοκών στους κόμβους.

    Αυτό ξεχωρίζει την στατική, με την δυναμική των κατασκευών.
    Η στατική ασχολείται με τα κάθετα μόνο φορτία του σκελετού, ενώ η δυναμική των κατασκευών με τις πλάγιες φορτίσεις προερχόμενες από τον αέρα, ή τον σεισμό.

    Τι παθαίνει ο σκελετός της οικοδομής κατά την ταλάντωση προερχόμενη από τον σεισμό και τον αέρα?

    Ας εξετάσουμε απλά βάση των νόμων της φυσικής, τα φορτία που δέχεται ο σκελετός της οικοδομής κατά την διέγερση του σεισμού.

    α) Αδράνεια.
    Τα σώματα τους αρέσει να εξακολουθούν να κάνουν αυτό που κάνουν.
    Αν είναι ακίνητα, τους αρέσει να μένουν ακίνητα.
    Αν κινούνται τους αρέσει να συνεχίζουν να κινούνται.
    Παράδειγμα http://www.youtube.com/watch?v=fLLxU2mqb0U

    Συμπέρασμα. Όταν ο σεισμός κινείται κατά μία κατεύθυνση, ο σκελετός της οικοδομής αντιδρά σε αυτήν την κίνηση, λόγο της αδράνειας.
    Αυτή η αντίδραση δημιουργεί τις τέμνουσες του ισογείου.

    Αυτή η αντίδραση είναι που προκαλεί και την ταλάντωση, η οποία εξαρτάτε από την συχνότητα του σεισμού, το εύρος κύματος αυτού, και το ύψος του κτηρίου ( εν σχέση του εμβαδού του )

    Αυτή η ταλάντωση τείνει να ανατρέψει και τον φέροντα σκελετό με πολύ ψιλό κέντρο βάρους.
    Δηλαδή ο φέροντας ( κολόνες, δοκάρια, πλάκες ) σαν δομική οντότητα που του την προσφέρουν οι κόμβοι ( γωνίες ) αντιδρά σε αυτή την ταλάντωση στους κόμβους.

    Τι φορτία δέχονται οι κόμβοι κατά την διέγερση του σεισμού?
    Τα κύρια φορτία που δέχονται είναι δύο

    α) Την αδράνεια της μάζας ( της πλάκας, των πραγμάτων, της τοιχοποιίας, ) τα οποία ονομάζουμε οριζόντιες φορτίσεις.

    β) Τα φορτία της κατασκευής ( το ιδικό βάρος της πλάκας των πραγμάτων, της τοιχοποιίας ) τα οποία ονομάζουμε κάθετες φορτίσεις.

    Για να εξετάσουμε τώρα πως ενεργούν πάνω στον κόμβο οι οριζόντιες και οι κάθετες φορτίσεις.

    Ένας κόμβος με γωνία 90 μοιρών από οπλισμένο σκυρόδεμα για να παραμείνει ακέραιος, πρέπει κατά τον σεισμό, να διατηρήσει την γωνία του στις ίδιες μοίρες.

    Η ταλάντωση όμως κατά τον σεισμό, όπως ξέρουμε, αλλάζει την κλίση της κολόνας, και από κατακόρυφος που ήταν ο άξονας της, αλλάζει μερικές μοίρες ( εναλλάξ του κάθετου άξονα )

    Η κολόνα κατά την φάση που η κλίση της αλλάζει, αναγκάζει μέσο του κόμβου που τους ενώνει με τα άλλα στοιχεία το δοκό να μετακινήσει και αυτός τον οριζόντιο άξονα του μερικές μοίρες προς τα πάνω.

    Εδώ υπάρχει το πρόβλημα του σκελετού κατά την ταλάντωση, διότι την στιγμή που η δοκός δέχεται φορτία με τάση ανόδου από την κολόνα, τότε έρχονται σε αντίθεση με τα καθοδικά φορτία του βάρους του κτηρίου.

    Τα καθοδικά φορτία υπερνικούν τα φορτία ανόδου της δοκού, με αποτέλεσμα η δοκός να αναγκάζεται να παραμείνει οριζόντια.

    Η κολόνα όμως, δεν παραμένει οριζόντια, ( αλλάζει μερικές μοίρες ο κάθετος άξονας της )
    Το αποτέλεσμα είναι ο κόμβος που προσδίδει δομική οντότητα στα στοιχεία αυτά να τείνει από 90 μοίρες που είναι, να γίνει 80 μοίρες, ή 100 μοίρες, εναλλάξ κατά την ταλάντωση.

    Ο κόμβος όμως είναι πολύ άκαμπτος και γερός, και αντί να αλλάξει μοίρες, μεταδίδει τα καθοδικά και οριζόντια φορτία στις διατομές των στοιχείων ( διατομή κάτοψις κολόνας, διατομή δοκού και πλάκας )

    Οπότε στην πράξη δεν σπάει ο κόμβος, αλλά το πιο ψαθυρό στοιχείο λίγο πιο πέρα από τον κόμβο.
    Την ψαθυρότητα την δημιουργεί η αντίθεση των φορτίων, στο λαιμό της κολόνας και της δοκού, δημιουργώντας τις τέμνουσες.

    Πιο είναι πιο ψαθυρό στοιχείο, η κολόνα ή η δοκός?
    Φυσικά είναι η κολόνα, διότι αυτή έχει μικρότερη διατομή από την διατομή της δοκού, διότι η διατομή της δοκού είναι ένα σώμα ακέραιο με την διατομή της πλάκας, και οι δύο μαζί υπερτερούν της διατομής της κολόνας.
    Και όπως ξέρουμε, μεγαλύτερη διατομή, περισσότερη αντοχή ως προς τις τέμνουσες.

    Από ότι αναφέραμε πιο πάνω, οι κύριες φορτίσεις που είναι ψαθυρές για τον φέροντα οργανισμό κατά την διέγερση του σεισμού, είναι δύο.

    α) Οριζόντιες φορτίσεις ( προερχόμενες από την αδράνεια )
    β) Κάθετες φορτίσεις ( προερχόμενες από το ιδικό βάρος του φέροντος, της τοιχοποιίας, και των πραγμάτων )

    Ακόμα αναφέραμε πιο πάνω, ότι η κολόνα κατά τον σεισμό, μετατοπίζει τον κάθετο άξονά της πότε δεξιά πότε αριστερά, ενώ η δοκός διατηρεί τον οριζόντιο άξονά της λόγο των κάθετων φορτίσεων.

    Συμπέρασμα
    Αν μπορέσουμε να σταματήσουμε τον κάθετο άξονα της κολόνας να αλλάζει μοίρες εναλλάξ, ( λόγο πλάγιων φορτίσεων ) τότε δεν θα υπάρχουν τέμνουσες στα στοιχεία της κολόνας και της δοκού, διότι ο κόμβος θα παραμείνει 90 μοίρες.

    Πως μπορούμε να σταματήσουμε τον κάθετο άξονα της κολόνας να αλλάζει μοίρες εναλλάξ?

    Μπορούμε με τρεις τρόπους

    α) Ή να πακτώσουμε την βάση με το έδαφος.
    β) Ή να πακτώσουμε το δώμα με το έδαφος.
    γ) Ή να προ εντείνουμε το δώμα με το έδαφος στα πλαίσια της επαλληλίας ( στα πλαίσια αντοχής της κολόνας στην θλίψη και την κάμψη )

    Βασική προυπόθεση για να εφαρμόσουμε τους πάρα πάνω τρεις τρόπους, είναι οι κολόνες να μην είναι πολύ μικρές, ή να είναι αντί κολόνες τοιχία.
    ( μεγάλη διατομή κάτοψις σε μήκος )

    Γιατί οι κολόνες τοιχία πρέπει να έχουν μεγάλη διατομή κάτοψις σε μήκος ?
    Για τέσσερις κύριους λόγους.

    α) Για να μην κάμπτονται εύκολα κατά την προένταση( όπως οι μικρές κολόνες )
    β) Για να αντέχουν να διαχειρισθούν και τα στατικά φορτία, και τα πρόσθετα φορτία της προέντασης.
    γ) Για να μπορούμε να κάνουμε εύκολα την κατάλληλη διαστασιολόγιση στην διατομή κάτοψις
    Δηλαδή οι κολόνες τοιχία, μπορούμε σε ένα σχέδιο κάτοψις ενός φέροντος οργανισμού να τις τοποθετήσουμε κατά διαφορετικές διευθύνσεις, έτσι ώστε από όποια κατεύθυνση και αν έλθει ο σεισμός να φέρουν αντίσταση.
    δ) Όταν η διατομή του τοιχίου κατά μήκος είναι μεγάλη, μπορούμε να το πακτώσουμε στα δύο άκρα του.

    Η πάκτωση ή προένταση των δύο άκρων του τοιχίου, είναι πολύ καλύτερη από ότι η πάκτωση μιας κολόνας στο κεντρικό σημείο της, γιατί…
    κατά την ταλάντωση του τοιχίου στις πλάγιες φορτίσεις του σεισμού, το ένα άκρο του τοιχίου προσπαθεί να σηκώσει το άλλο άκρο του.

    Αν είναι πακτωμένο, ή καλύτερα προεντεταμένο στα δύο άκρα του, αυτή η τάση ανόδου της βάσης του τοιχίου δεν μπορεί να γίνει, διότι είναι προεντεταμένη με το έδαφος.
    Οπότε αφού δεν μπορεί να ταλαντευτεί το τοιχίο, καταργούμε την ταλάντωση ( το κάνουμε άκαμπτο )
    Οπότε καταργούμε στην πράξη.

    α) Την μετατόπιση του κάθετου άξονα της κολόνας, που συνεπάγεται σε κατάργηση ….
    β) των ροπών στους κόμβους που προκαλούν τις τέμνουσες των κολονών και των δοκών.

    Με λίγα λόγια, το πακτωμένο ή προεντεταμένο τοιχίο, μπορεί μόνο του ( χωρίς την βοήθεια των κόμβων ) να παραλάβει τις οριζόντιες φορτίσεις του σεισμού, χωρίς να καταργεί και την πρόσθετη αντίσταση των κόμβων πάνω στις πλάγιες φορτίσεις.

    Τι κάνει η ευρεσιτεχνία, που δεν κάνει η εφαρμοσμένη τεχνολογία σήμερα.
    Η εφαρμοσμένη τεχνολογία σήμερα απλός εδράζει την κατασκευή στο έδαφος.
    Η ευρεσιτεχνία την ενώνει με το έδαφος, κάνοντας αυτά τα δύο ένα, (σαν σάντουιτς)
    Για μένα αυτή η ένωση της κατασκευής με το έδαφος, αλλάζει ευεργετικά την κατεύθυνση και το είδος των δυνάμεων, που εφαρμόζονται στην κατασκευή δυναμικά, κατά την διέγερση του σεισμού, και προκαλούν αστοχία

    ΡΟΠΕΣ ΣΤΟΥΣ ΚΌΜΒΟΥΣ
    Οι ροπές στους κόμβους, οι οποίες και αυτές καταλήγουν να καταπονούν τα κάθετα και οριζόντια στοιχεία στήριξης, με διατμητικές τάσεις, συμβαίνουν για τον εξής λόγο.
    Κατά την επιτάχυνση του σεισμού, έχουμε την γνωστή αδράνεια του φέροντος οργανισμού, αλλά και την αδράνεια των φερόντων μαζών που έχουν να διαχειριστούν, και επιβαρύνουν με οριζόντιες διατμητικές τάσεις τα κάθετα στοιχεία.
    Σε ένα πολυόροφο κτήριο, τα κάθετα στοιχεία, είναι ενιαία από τον πρώτο όροφο, μέχρι τον τελευταίο.
    Η δομική ακεραιότητα όλων των στοιχείων του φέροντος οργανισμού, ( κολόνες, δοκοί, πλάκες ) επιτυγχάνετε όταν αυτά ενωθούν στα κομβικά σημεία

    Αυτά τα κομβικά σημεία
    στην αδράνεια του φέροντος οργανισμού, αντιδρούν με ροπές, που καταπονούν με διατμητικές τάσεις τα κάθετα και οριζόντια στοιχεία
    Αν ο σχεδιασμός δεν είναι σωστός, καταλήγει σε αστοχία, του κάθετου στοιχείου, που είναι ψαθυρό, και όχι του οριζόντιου.
    Ο λόγος είναι ότι το κάθετο στοιχείο, ( κολόνα ) έχει μικρότερη διατομή κάτοψις, σε σχέση με την δοκό, της οποίας η μάζα, καθ όλο το μήκος της αποτελεί δομική οντότητα με την πλάκα, οπότε υπολογίζεται σαν ενιαίο σώμα ισχυρότερη του κάθετου στοιχείου
    Αν λάβουμε υπ’ όψιν ότι μία κολόνα φέρει επάνω της τουλάχιστον δύο δοκούς, καταλαβαίνουμε την διαφορά αντοχής ( ως προς την διάτμηση ) μεταξύ της κολόνας, και των οριζόντιων στοιχείων στήριξης.

    Κατά την ταλάντωση ενός ψιλού κτηρίου, αυτό έχει την τάση να σηκωθεί μονόπλευρα λόγο ροπής δημιουργώντας ένα κενό κάτω από τις πίσω βάσεις.
    Δηλαδή οι μπροστινές κολόνες προσπαθούν να σηκώσουν τις πίσω κολόνες, λόγο τις δομικής οντότητας που έχουν, και τους την προσφέρει η ένωσή τους με τις δοκούς
    Αυτό το κενό, ακυρώνει την αντίσταση του εδάφους προς την βάση, οπότε η βάση, από εκεί που κράταγε το κτίριο μένει μετέωρη στον αέρα.
    Βέβαια αυτό στην πράξη δεν συμβαίνει ποτέ, διότι τα στατικά φορτία της κατασκευής, κατά την μονόπλευρη άνοδό του, έρχονται να καθηλώσουν την κολόνα με την βάση στο έδαφος,δημιουργώντας ροπές στους κόμβους,

    Αυτές οι ροπές,δημιουργούν λοξή διάτμηση στην διατομή κάτοψης του κάθετου στοιχείου, το οποίο δεν αντέχει τα φορτία, και έχουμε ψαθυρά αποτελέσματα, ακυρώνοντας την δομική οντότητα της κατασκευής.

    Αυτά που εξήγησα φαίνονται καθαρά στα πρώτα λεπτά του πειράματος που έχω κάνει.
    http://www.youtube.com/watch?v=JJIsx1sKkLk
    Στο πείραμα στα πρώτα λεπτά, βλέπουμε έναν ξύλινο φέροντα οργανισμό, ( σκελετό οικοδομής ) ο οποίος κατά την αδράνεια ταλαντεύεται και σηκώνετε μονόπλευρα, εναλλάξ.
    Αυτό συμβαίνει διότι είναι ελαφρύς, και οι κόμβοι του αντέχουν τις ροπές, που δημιουργούνται από το στατικό βάρος της αστήρικτης πλευράς του φέροντα οργανισμού.
    Μόλις όμως του βάλουμε τα στατικά φορτία των δύο τούβλων, αυτός ναι μεν ταλαντεύεται, αλλά οι βάσεις δεν σηκώνονται μονόπλευρα,
    διότι οι κόμβοι δεν αντέχουν πια το πρόσθετο στατικό φορτίο των τούβλων.
    ΛΥΣΗ
    Εδώ από την ανάλυση που έκανα πάρα πάνω, βλέπουμε γιατί αστοχεί μία κατασκευή, όταν αυτή περάσει τα όρια σχεδίασης.
    Δεν υπάρχει απόλυτος αντισεισμικός σχεδιασμός
    Ο Ελληνικός αντισεισμικός κανονισμός έχει κάποια αντοχή, και από εκεί και πέρα υπάρχει μόνο η ψαθυρή αλήθεια.
    Για μένα η αντοχή του έχει συγκεκριμένα όρια για τον λόγο που ανέφερα πάρα πάνω.
    (Αυτό το φαινόμενο μπορούμε να το λύσουμε αυξάνοντας την διατομή κάτοψης των στοιχείων του ισογείου.
    Αν όμως το κάνουμε αυτό, έχουμε άλλο πρόβλημα.

    Χάνουμε την ελαστικότητα των στοιχείων. ( οπότε και την απόσβεση της επιτάχυνσης ) )

    Η ΛΥΣΗ ΠΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΩ
    Φαίνεται και στην συνέχεια του πειράματος που σας παρέθεσα στο link, αλλά φαίνεται και σε αυτά που θα πω πάρα κάτω.
    Υπάρχουν τρία προβλήματα που πρέπει να λύσουμε, για να εφαρμόσουμε προένταση μεταξύ εδάφους και δώματος,…. ή απλή πάκτωση του εδάφους με την κατασκευή.
    α) Ο λυγισμός
    β) Η αντοχή των υλικών.
    γ) Η αντοχή του εδάφους
    Για να δουλέψει ευεργετικά στον σεισμό η προένταση, ή η πάκτωση της κατασκευής με το έδαφος, χρειάζεται μεγάλη διατομή κάτοψις των στοιχείων στήριξης, και μεγάλη αντοχή υλικών, αν πρόκειται να εφαρμόσουμε προένταση, ώστε να έχουμε πρόσθετα τα ευεργετήματα αυτής, στα πλαίσια της επαλληλίας.
    Αυτά τα δύο στοιχεία που χρειάζομαι μου τα προσφέρουν τα προκατασκευασμένα σπίτια, τα οποία είναι εξ ολοκλήρου από οπλισμένο σκυρόδεμα.
    Το γ) πρόβλημα των χαλαρών εδαφών, μου το λύνει η κυτόστρωση, και ο ιδικός μηχανισμός του υδραυλικού ελκυστήρα, που βελτιώνει την αντοχή του εδάφους, και παρέχει πρόσθετη στήριξη στην βάση.

    Κοίτα τη παθαίνει η συμβατική κατοικία.
    http://www.youtube.com/watch?v=Hgc19…eature=related
    http://www.youtube.com/watch?v=mgjAX…eature=related
    http://www.youtube.com/watch?v=jTrDC…eature=related

    Φαντάσου σπίτια ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΈΝΑ από οπλισμένο σκυρόδεμα, βιδωμένα στις τέσσερις γωνίες με την σεισμική βάση…….και ανάποδα να τα γυρίσεις δεν θα πάθουν τίποτα.
    Ερώτηση
    Όταν δεν τα βιδώσουμε με την βάση, τι θα πάθουν?
    Απάντηση
    Αν έχουμε ψιλά κτήρια εξ ολοκλήρου κατασκευασμένα από οπλισμένο σκυρόδεμα, αυτά θα αντέξουν στην διάτμηση, αλλά οι κόμβοι τους θα έχουν αυξημένα φορτία, λόγο του κενού που αναφέραμε ότι δημιουργείται κάτω από την βάση κατά την ροπή αδράνειας, και λόγο μεγαλύτερου στατικού φορτίου που έχουν.
    Ο συνδυασμός αδράνεια και στατικά φορτία, δημιουργούν τα λοξά κρακ στους τοίχους.
    Για αυτό είναι λοξά τα κρακ, διότι ακολουθούν την συνισταμένη των δυνάμεων της αδράνειας και των στατικών φορτίον
    Για τον λόγο αυτό, οι κατασκευές των προκατασκευασμένων είναι για λίγους ορόφους.
    Αν όμως κάνουμε ένα σώμα το προκατασκευασμένο από οπλισμένο σκυρόδεμα με το έδαφος, http://postimage.org/image/r1aadhj8/
    …δεν μπορεί να σηκωθεί μονόπλευρα, στην ροπή αδράνειας, οπότε, καταργούμε τις ροπές των κόμβων.

    Υπάρχει και το οικονομικό μέρος.
    Πιστεύω ότι αυτή η μέθοδος θα βάλει τα προκατασκευασμένα από σκυρόδεμα σπίτια, και μέσα στην πόλη.

    Έως τώρα αυτά τα σπίτια είναι μόνο για εξοχικά.
    Ο κύριος λόγος είναι ότι, ο νόμος δεν τους επιτρέπει, το ύψος τους να ξεπερνά τους δύο ορόφους.
    Όταν όμως γίνουν άτρωτα στον σεισμό, και μπορούν να αντέχουν πολλούς ορόφους, τότε θα επιτραπεί η δόμηση στην πόλη.

    Τώρα δεν επιτρέπονται μέσα σε πόλεις, διότι αν στην πόλη επιτρέπετε να χτίσεις ένα δεκαόροφο, και το προκατασκευασμένο αντέχει δύο ορόφους, δεν σε συμφέρει να χάσεις τον αέρα για άλλους οκτώ ορόφους.

    Αν όμως το κάνω να αντέχει, τότε θα καταργηθούν οι συμβατικοί τρόποι κατασκευής, γιατί τα προκατασκευασμένα είναι πιο φτηνά, 30-50% γιατί είναι βιομηχανοποιημένα.
    Έτσι θα έχουν κέρδος οι βιομήχανοι από αυτή την αλλαγή.
    Τι προτιμάμαι?
    Να έχουμε ελαστική κατασκευή, και όλη την επιτάχυνση του σεισμού να την μετατρέπουμε σε ροπή των κόμβων? ( τέμνουσες )
    Η την επιτάχυνση του σεισμού να την μετατρέπουμε σε αντίδραση των κάθετων μεγάλων στοιχείων? ( του δώματος και της βάσης )
    Με άλλα λόγια, που προτιμάτε να υφίσταται η τέμνουσα.?….οριζοντίως που η διατομή είναι μικρή και ψαθυρή, ή καθέτως του στοιχείου όπου η διατομή είναι μεγάλη και ισχυρή?

    Εκτός όμως από αντισεισμικό, η ευρεσιτεχνία μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν προεντεταμένο αγκύριο, για την βελτίωση εδαφών
    Π.Χ http://postimage.org/image/29l3p1xpg/
    Διότι, και βελτιώνει την πυκνότητα των χαλαρών εδαφών, αλλά δεν αφήνει και το έργο να πάει ούτε πάνω,( στην ταλάντωση ) ούτε κάτω ( σε υποχώρηση του εδάφους )
    Έχω αναφέρει τους τρόπους τοποθέτησης σε υφιστάμενα και υπό κατασκευή κτήρια, και άλλες κατασκευές, όπως φράγματα, γέφυρες, κ.λ.π
    Κάνει και για την προστασία των ελαφριών κατασκευών από τους ανεμοστρόβιλους που πλήττουν κυρίως την Αμερική.

    ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΆ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΠΡΟΈΝΤΑΣΗΣ ( ΕΛΞΗΣ ) ΜΕΤΑΞΥ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΚΑΙ ΕΔΑΦΟΥΣ.

    1) Αν έχουμε ένα τοιχίο κολόνας πακτωμένο με το έδαφος, και οπλισμένο με ΟΣ, ή
    2) Αν έχουμε ένα τοιχίο κολόνας προτεταμένο με το έδαφος ( σαν σάντουιτς )
    και τους εφαρμόσουμε μία οριζόντια έλξη, αυτά το δύο τοιχία, θα έχουν περισσότερη αντοχή στην πλάγια έλξη, από……μία κολόνα, που απλός πατάει πάνω στο έδαφος.

    Αν τώρα έχουμε δύο κολόνες τοιχία, (όπως τα ανωτέρω τοιχία, ασύνδετα με το έδαφος ) αλλά συνδέονται μεταξύ τους στο πάνω μέρος τους με έναν δοκό.

    Αν τους εφαρμόσουμε πάλη μία πλάγια δύναμη, κατά την γνώμη μου, θα συμβεί το εξής.
    1) πρώτα τα τοιχία τα ίδια, θα φέρουν μία μικρή αντίσταση στην πλάγια δύναμη.
    2) Όταν αυτή η αντίσταση των τοιχίων καμφθεί, αυτά δεν υποχωρούν, όπως πριν, διότι τότε μία άλλη δύναμη ενεργεί.

    3)Αυτή η άλλη πρόσθετη δύναμη που αντιστέκεται στην πλάγια έλκη, είναι στους κόμβους.

    Αυτή η δύναμη των κόμβων, προκύπτει από την ένωση των δύο τοιχίων με την δοκό, δημιουργώντας σε αυτά μία δομική ακεραιότητα, και οντότητα.

    Αυτή η δύναμη των κόμβων, αντιστέκεται, στην πλάγια δύναμη, σαν ροπή.

    Αν τώρα προσθέσουμε όλες τις δυνάμεις αντίστασης ….αντιδρώντας…. προς την άλλη πλάγια δύναμη, θα δούμε ότι.

    Τα τοιχία που είναι πακτωμένα, ή προτεταμένα με το έδαφος, θα φέρουν περισσότερη αντίσταση στην πλάγια δύναμη, από ότι αυτά που απλώς πατάνε πάνω στο έδαφος.

    Η αντίσταση των κόμβων, δεν θα υπάρξει ποτέ, αν τα προτεταμένα ή πακτωμένα με το έδαφος τοιχία καταφέρουν μόνα τους, να φέρουν αντίσταση στις πλάγιες δυνάμεις που τους εφαρμόζουμε.

    Εδώ βλέπουμε ξεκάθαρα, ότι τα προτεταμένα, ή πακτωμένα με το έδαφος τοιχία, είναι ένα + στην αντίδραση της κατασκευής, ως προς τις αδρανειακές οριζόντιες εντάσεις που υφίσταται η κατασκευή, λόγο αντίθετης επιτάχυνσης του σεισμού.

    Αν η διατομή κάτοψης των τοιχίων είναι η ανάλογη, και η πάκτωση,ή προένταση η ανάλογη, τότε οι κόμβοι δεν θα χρειαστούν να υποβάλουν καμία ροπή αντίστασης, στις πλάγιες δυνάμεις.

    Οπότε καταργούμε τις ροπές των κόμβων.

    Αυτή την ένωση, της κατασκευής με το έδαφος, την εφαρμόζει ο ελκυστήρας, εξασκώντας μια δύναμη προέντασης μεταξύ κατασκευής και εδάφους

Comments are closed.