Σύμμικτη μέθοδος ελαστικού και δύσκαμπτου φορέα.
Οι αρχιτεκτονικές ανάγκες συχνά έρχονται σε αντίθεση με τις στατικές μελέτες γιατί θέλουν ασύμμετρες κατασκευές, ασύμμετρους καθ ύψος ορόφους με μεγάλα ανοίγματα για άπλετο φως και ορατότητα. Οι στατικές ανάγκες θέλουν μικρά ανοίγματα, συμμετρικές κατασκευές και συμμετρικούς ορόφους καθ ύψος με διατμητικούς επιμήκη τοίχους οι οποίοι περιορίζουν το φως και την ορατότητα. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι τα υποστυλώματα δεν έχουν επαρκή δυναμική για να αναλάβουν μεγάλα σεισμικά φορτία παρά την πολύ ωφέλιμη ελαστικότητα που διαθέτουν η οποία καταναλώνει και αποθηκεύει σεισμική ενέργεια. Για τον λόγο αυτό οι πολιτικοί μηχανικοί χρησιμοποιούν διατμητικά τοιχώματα για να παραλάβουν τα στατικά και σεισμικά φορτία, και τοποθετούν και υποστυλώματα για να παραλάβουν μόνο τα στατικά φορτία.
Η τοποθέτηση ελαστικών υποστυλωμάτων και δύσκαμπτων τοιχωμάτων παρουσιάζει ένα σοβαρό πρόβλημα το οποίο θα αναλύσουμε πάρα κάτω. Ξέρουμε ότι ένα κοντό υποστύλωμα ή τοίχωμα θα είναι το πρώτο που θα αστοχήσει στον σεισμό. Αυτό συμβαίνει όχι γιατί δεν έχει την απαιτούμενη δυναμική, αλλά γιατί διαθέτει μικρότερη ελαστικότητα από τα άλλα ποιο υψίκορμα υποστυλώματα και τοιχώματα. Στον σεισμό τα ελαστικά υψίκορμα υποστυλώματα υποχωρούν ελαστικά ενώ το δύσκαμπτο κοντό υποστύλωμα δεν υποχωρεί και παραλαμβάνει όλο το σεισμικό φορτίο μόνο του, με αποτέλεσμα να αστοχεί πρώτο. Ακριβώς το ίδιο πρόβλημα παρουσιάζει αντίστροφα ο μαλακός όροφος ο οποίος αδυνατεί να μεταφέρει τα σεισμικά φορτία στην βάση.
Συμπέρασμα Η κατανομή των σεισμικών φορτίων αν δεν είναι ισομετρικά κατανεμημένη επιφέρει πρόωρη αστοχία.
Όταν τοποθετούμε τοιχώματα και υποστυλώματα στον ίδιο φορέα, δεν είναι σωστό, διότι τα υποστυλώματα είναι ελαστικά και τα διατμητικά τοιχώματα δύσκαμπτα, με αποτέλεσμα τα τοιχώματα να αναλαμβάνουν πρώτα όλα τα σεισμικά φορτία ακυρώνοντας την συμμετοχή των υποστυλωμάτων στην παραλαβή των σεισμικών φορτίων. Αυτό δεν είναι καλό είναι λάθος διότι εξασθενεί η απόκριση της κατασκευής προς τις σεισμικές μετατοπίσεις.
Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι σήμερα εκτρέπουμε την ροπή ανατροπής και την κάμψη των υποστυλωμάτων και τοιχωμάτων στις μικρές αδύναμες διατομές των στοιχείων του φέροντα οργανισμού γύρω από τους κόμβους και τις σπάμε.
Η μέθοδος που προτείνεται εκτρέπει και διαχέει το μεγαλύτερο μέρος των σεισμικών εντάσεων μέσα στο έδαφος, αφαιρώντας μεγάλες εντάσεις από τον φέροντα οργανισμό.
Η καινοτομία της μεθόδου δεν σταματάει στην συμμέτοχη του εδάφους ως προς την απόκριση της κατασκευής προς τις σεισμικές εντάσεις, αλλά προσπαθεί και με άλλες νέες καινοτόμες μεθόδους σε συνεργασία με την πάκτωση στο έδαφος να αλληλοεξουδετερώσει τις σεισμικές εντάσεις.
Η καινοτόμος σύμμικτη μέθοδος σχεδιασμού ελαστικού και δύσκαμπτου φορέα, ως δύο ξεχωριστοί συνεργαζόμενοι φορείς προσπαθεί να λύσει όλα τα αναφερθέντα προβλήματα και συγχρόνως να αυξήσει περεταίρω την σεισμική απόκριση αλληλοεξουδετερώνοντας τις μετατοπίσεις κατά το λίκνισμα της κατασκευής.
Η νέα καινοτόμος μέθοδος για πρώτη φορά διαχωρίζει τα υποστυλώματα από τα τοιχώματα. Δημιουργεί έναν ελαστικό φέροντα οργανισμό αποτελούμενο μόνο από υποστυλώματα πλάκες και δοκούς, ικανό για να παραλάβει τα στατικά φορτία και να τα μεταφέρει στο έδαφος. Διαθέτει μια αξιόλογη ελαστικότητα για να καταναλώνει σημαντική σεισμική ενέργεια χωρίς να παρουσιάζει αστοχίες και χωρίς την παρουσία των τοιχωμάτων που στερούν αυτή την δυνατότητα. Αυτή την ελαστικότητα αυξάνει με την χρήση πυκνού εγκάρσιου οπλισμού. Για να προστατέψουμε τον ελαστικό φορέα από ανελαστικές μετατοπίσεις, τοποθετούμε ανεξάρτητα φρεάτια ή επιμήκη τοιχώματα μέσα στον φέροντα, ή ακόμα μπορούμε να τα τοποθετήσουμε περιμετρικά και στις γωνίες και να έχουν γωνιακό σχήμα. Τα τοιχώματα δεν έρχονται σε επαφή με τον ελαστικό φορέα διότι υπάρχει ένα διάκενο μεταξύ των στο ύψος των διαφραγμάτων, το οποίο μεγαλώνει καθ ύψος. Το διάκενο καλύπτεται από ελαστικό με κρουστικές αποσβεστικές ιδιότητες. Τα τοιχώματα ως ανεξάρτητοι φορείς δεν αναλαμβάνουν τα στατικά φορτία του ελαστικού φέροντα, παρά μόνο τα φορτία της μετά τάνυσης και είναι πακτωμένα στο έδαφος με αγκυρώσεις.
Πως δουλεύει αυτή η μέθοδος
Ο ελαστικός φορέας κατά το λίκνισμα καταναλώνει σεισμική ενέργεια διότι αντιστέκεται στην παραμόρφωση ελαστικά. Πριν περάσει σε ανελαστική μετατόπιση συγκρούεται πάνω στο αποσβεστικό υλικό στο ύψος των διαφραγμάτων με το μετά τανυσμένο και πακτωμένο με το έδαφος φρεάτιο.
Κατά την σύγκρουση το φρεάτιο αναλαμβάνει μόνο την περίσσια ανελαστική ενέργεια που αδυνατεί να παραλάβει ο ελαστικός φορέας. Κατά την σύγκρουση πάνω στο διαχωριστικό ελαστικό, οι δυνάμεις κρούσης αλληλοεξουδετερώνονται αποσβεστικά και μηδενίζονται οι ανελαστικές μετατοπίσεις παραμόρφωσης των δύο ανεξάρτητων φορέων. Χωρίς ανελαστική παραμόρφωση αστοχίες δεν υπάρχουν. Κατ αυτήν την μέθοδο όλες οι διατομές αναλαμβάνουν τα σεισμικά φορτία που τους αναλογούν ιεραρχικά Τα δε φρεάτια εκτρέπουν την περίσσια δύναμη κρούσης που δεν αλληλοεξουδετερώθηκε μέσα στο έδαφος και την διαχέουν. Τα φρεάτια δεν έχουν πρόβλημα με την επιβολή τεχνητής θλίψης ακόμα και σε ακραίες καταστάσεις, λόγο της απουσίας των στατικών φορτίων. Η ελαστική κατασκευή διαθέτει ενισχυμένη αντοχή τόσο στις κατακόρυφες συνιστώσες τυμπανισμού όσο και στις ιδιόμορφες παραμορφώσεις και αναπηδήσεις που προκαλεί η κυματοειδή παραμόρφωση του εδάφους. Αν τοποθετηθεί ένας ανεξάρτητος κεντρικός πυρήνας φρεατίου ή ένα σταυροειδή τοίχωμα στην θέση της τοιχοποιίας, καθώς και περιμετρικά γωνιακά ανεξάρτητα τοιχώματα λύνεται και το πρόβλημα μεταξύ αρχιτεκτονικών και στατικών αναγκών.
https://www.youtube.com/watch?v=IO6MxxH0lMU&t=42s
