Διερεύνηση της επίδρασης των τοιχοπληρώσεων στη σεισμική απόκριση επίπεδων φορέων ωπλισμένου σκυροδέματος
Authors: Παπασωτηρίου Αλέξιος 
Published: September 2021

Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η επίδραση των τοιχοπληρώσεων στην γενική απόκριση των πλαισιακών κατασκευών και διερευνώνται οι παράγοντες που καθιστούν τις τοιχοπληρώσεις άλλοτε ευεργετικές και άλλοτε επιζήμιες όσον αφορά στην ικανότητα του φορέα να διατηρεί την δομική του ακεραιότητα όταν εκτίθεται σε ισχυρές σεισμικές δράσεις. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε ένα μεγάλο πλήθος παραμετρικών, μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων, σε κατάλληλα διαμορφωμένα γυμνά και τοιχοπληρωμένα επίπεδα πλαίσια. Ακολούθως αξιολογήθηκε συγκριτικά η συμπεριφορά γυμνών και τοιχοπληρωμένων πλαισίων με την χρήση ενός μεγάλου αριθμού μέτρων απόκρισης, τα οποία επιλέχτηκαν με γνώμονα την ολοκληρωμένη αποτύπωση των μεταβολών που προκαλούν οι τοιχοπληρώσεις στην σεισμική απόκριση. Πιο συγκεκριμένα εξετάστηκαν πέντε τύποι αμιγών πλαισίων, που διαφέρουν ως προς την μεθοδολογία σχεδιασμού τους, την διατομή και την καμπτική αντοχή των υποστυλωμάτων τους, καθώς και τρεις τύποι μεικτών συστημάτων, που διαφέρουν ως προς την διατομή και την καμπτική αντοχή των τοιχωμάτων. Για καθέναν από τους συνολικά οκτώ τύπους πλαισίων εξετάστηκαν φορείς με 2, 4, 6 και 8 ορόφους, ενώ συμπεριελήφθησαν στην έρευνα και τέσσερα επιπλέον αμιγή πλαίσια (ένα εξαώροφο και τρία οκταώροφα) προκειμένου να διερευνηθεί η πιθανή επιρροή της μείωσης της διατομής των υποστυλωμάτων στους άνω ορόφους των ψηλότερων φορέων. Όσον αφορά στις τοιχοπληρώσεις, εξετάστηκαν 48 διαφορετικοί τύποι τοιχοπλήρωσης, τα χαρακτηριστικά των οποίων επιλέχθηκαν έτσι ώστε να καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα των τοίχων που απαντούν στην συνήθη οικοδομική πράξη. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν τέσσερις περιπτώσεις διάταξης με διαφορετικό ποσοστό τοιχοπλήρωσης του ισογείου (από την ομοιόμορφη διάταξη μέχρι την διάταξη τύπου πιλοτής), τέσσερα επίπεδα αντοχής και τρεις κατηγορίες πλαστιμότητας. Για τα παραπάνω πλαίσια πραγματοποιήθηκαν μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις για 60 φυσικά επιταχυνσιογραφήματα, επικλιμακωμένα σε 10 διαφορετικά επίπεδα σεισμικής έντασης, ένα εκ των οποίων αντιστοιχεί στον σεισμό σχεδιασμού. Η σεισμική συμπεριφορά των πλαισίων αξιολογήθηκε μέσω ενός μεγάλου αριθμού κατάλληλα επιλεγμένων μεγεθών απόκρισης, στα οποία περιλαμβάνεται η σχετική μετάθεση ορόφου, η τοπική απαίτηση παραμόρφωσης των μελών του φορέα, και η ποσότητα ενέργειας που καλείται να αποσβέσει το κάθε δομικό στοιχείο. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν σύνθετα μέτρα απόκρισης για την αξιολόγηση του βαθμού συγκέντρωσης των βλαβών σε περιορισμένο αριθμό ορόφων και της τάσης του φορέα να δημιουργεί μηχανισμό ορόφου, ενώ αξιολογήθηκε και η μεταβολή της απόκρισης των πλαισίων καθώς αυξάνει η σεισμική ένταση. Για την αναγνώριση των παραμέτρων που επηρεάζουν την σεισμική απόκριση των πλαισίων και των μηχανισμών που ενεργοποιούνται λόγω της προσθήκης τοιχοπληρώσεων, διερευνήθηκε η συσχέτιση της απόκρισης με χαρακτηριστικά μεγέθη σεισμικής έντασης. Τέλος εξετάστηκε ο ρόλος του ικανοτικού σχεδιασμού στην διασφάλιση της ακεραιότητας των υποστυλωμάτων και των τοιχωμάτων. Η παραπάνω διερεύνηση επέτρεψε να καταγραφούν μεθοδικά οι μηχανισμοί που ενεργοποιούνται με την προσθήκη τοιχοπληρώσεων, και κατέδειξε ότι ο χαρακτήρας της επίδρασης των τοιχοπληρώσεων (ευεργετική ή επιζήμια) καθορίζεται με συστηματικό τρόπο από τα χαρακτηριστικά των πλαισίων και των τοίχων πλήρωσης. Ως εκ τούτου κατέστη δυνατό να παραχθούν διαγράμματα και σχέσεις που περιγράφουν την επίδραση των τοιχοπληρώσεων στην σεισμική απόκριση των υπό διερεύνηση πλαισίων, ενώ εξήχθησαν συμπεράσματα που μπορούν να έχουν γενικότερη εφαρμογή στις πλαισιακές κατασκευές.