Πως δεν θα έχουμε αστοχίες των δομικών έργων στον σεισμό.

The Ultimate Anti-Seismic Design Method
Ioannis N. Lymperis
Open Journal of Civil Engineering Vol.13 No.4, December 28, 2023
DOI: 10.4236/ojce.2023.134051
Φανταστείτε μια σίδηρο σκαλωσιά με την χιαστή Φανταστείτε αυτή την χιαστή μέσα στην δομή ενός τοιχώματος από οπλισμένο σκυρόδεμα που ενώνεται με μία δοκό και μία πλάκα. Αν υπάρξει σεισμός η αδράνεια της πλάκας θα δημιουργήσει εντάσεις στον κορμό του τοιχώματος προσπαθώντας να το ανατρέψει.
Τμήμα των εντάσεων θα τις παραλάβει η δομή της χιαστής του οπλισμένου σκυροδέματος του τοιχώματος και θα τις κατεβάσει στην άκρη της βάσης και η βάση θα τις μεταβιβάσει στο έδαφος. Αν η αδράνεια είναι μεγάλη ( που συνήθως είναι ) δεν θα είναι επαρκεί το πλάτος του τοιχώματος ώστε να μεταβιβάσει όλη την αδράνεια μέσο της χιαστής στην βάση οπότε θα δημιουργηθεί μία ροπή ανατροπής στο τοίχωμα η οποία θα δημιουργήσει από την άλλη του πλευρά ανοδικές εντάσεις. Τις ανοδικές αυτές εντάσεις της ροπής ανατροπής του τοιχώματος τις παραλαμβάνει ο κόμβος δημιουργώντας μία διπλή αντιρροπή πάνω στον κορμό της δοκού και του τοιχώματος η οποία αντιδρά και φέρνει την ισορροπία εμποδίζοντας και εξισώνοντας με αντίθετες εντάσεις την ροπή ανατροπής του τοιχώματος προσπαθώντας να κατεβάσει τις ανοδικές εντάσεις κάτω στην βάση. Το ίδιο συμβαίνει και στον αντικριστό κόμβο στην άλλη άκρη της δοκού με την διαφορά ότι όταν ο ένας κόμβος δέχεται ανοδικές εντάσεις ο άλλος δέχεται καθοδικές εντάσεις και η δοκός αντιδρά το ίδιο με αντιρροπές ισορροπίας. Αυτή η αντίθετη ένταση στα δύο άκρα της δοκού καταπονεί τον κορμό της δημιουργώντας πάνω σε αυτόν μία καμπυλότητα σχήματος ( S ) Το ίδιο συμβαίνει και στο τοίχωμα. Αν αυτή η καμπυλότητα είναι μικρή δεν υπάρχει πρόβλημα διότι η δοκός διαθέτει μία μικρή ελαστικότητα η οποία αποθηκεύει ή καταναλώνει μέσο της δημιουργίας θερμότητας την ενέργεια του σεισμού και δεν σπάει και μετά την ένταση επανέρχεται στην κανονικότητα χωρίς αστοχία. Εάν η σεισμική ενέργεια είναι πάρα πολύ μεγάλη, θα παράγει υπερβολικά μεγάλες μετατοπίσεις που θα προκαλέσουν μια πολύ υψηλή καμπυλότητα στα κατακόρυφα και οριζόντια στοιχεία. Αν η καμπυλότητα είναι πολύ υψηλή, αυτό σημαίνει ότι η περιστροφή των τμημάτων των στηλών και των δοκών θα είναι πολύ πάνω από την ελαστική περιοχή (Θλιπτική παραμόρφωση σκυροδέματος πάνω από το 0,35% και τάσεις των ινών του οπλισμού πάνω από το 0,2 %). Όταν η περιστροφή περάσει πάνω από αυτό το όριο ελαστικότητας, η δομή αρχίζει να «διαλύει την αποθήκευση της ενέργειας «μέσω πλαστικής μετατόπισης, το οποίο σημαίνει ότι τα τμήματα θα έχουν μια υπολειμματική μετατόπιση που δεν θα είναι σε θέση να ανακτηθεί (ενώ στην ελαστική περιοχή όλες οι μετατοπίσεις ανακτώνται).

Βασικά ο σχεδιασμός της αντοχής ενός σημερινού κτιρίου περιορίζεται στα όρια του ελαστικού φάσματος σχεδιασμού, και μετά περνά στις προεπιλεγμένες πλαστικές περιοχές, οι οποίες είναι προεπιλεγμένες περιοχές αστοχίας, (συνήθως είναι τα άκρα των δοκών) ώστε να μην καταρρεύσει η δομή. (Η δομή καταρρέει όταν αστοχήσουν τα υποστυλώματα με λοξό/ σχήμα αστοχίας). Αν τα τμήματα που βιώνουν τις πλαστικές παραμορφώσεις, ξεπερνούν το όριο του σημείου θραύσης, και είναι και πάρα πολλές πάνω στην δομή, η δομή θα καταρρεύσει.
Τι κάνει η ευρεσιτεχνία για να μην αφήσει την κατασκευή να περάσει σε ανελαστικές μετατοπίσεις και αστοχίες.
Παίρνει μία δύναμη από το έδαφος μέσο του πακτωμένου άκρου ενός τένοντα και την μεταφέρει στο άλλο άκρο του που ευρίσκεται στο άνω άκρο του τοιχώματος με το οποίο πακτώνεται με σκοπό να σταματήσει την ανατροπή - στροφή του τοιχώματος δηλαδή τις ανοδικές εντάσεις. Με αυτό τον τρόπο βοηθάει τις αντιρροπές των κόμβων εφαρμόζοντας σε άλλες περιοχές πρόσθετες δυνάμεις ισορροπίας ως προς την ροπή ανατροπής του τοιχώματος ώστε οι καμπυλότητα του κορμού της δοκού και του τοιχώματος να μην περάσουν ποτέ σε ανελαστικές ψαθυρές μετατοπίσεις και αστοχίες. Δηλαδή ο τένοντας παραλαμβάνει τις ανοδικές εντάσεις από το άνω άκρο του τοιχώματος και τις μεταφέρει απευθείας στο άλλο άκρο του μέσα στο έδαφος αφαιρώντας μεγάλο μέρος των εντάσεων από όλον τον φορέα. Αυτός είναι και ο κύριος σκοπός κάθε πολιτικού μηχανικού που σχεδιάζει αντισεισμικά ... σχεδιάζει έτσι ώστε να μεταφέρει όλες τις εντάσεις κάτω στην βάση.
Μετά τα πάρα πάνω το ερώτημα που μπαίνει είναι.... γιατί δεν εφαρμόζουν οι πολιτικοί μηχανικοί την μέθοδο αυτή που τους προτείνω? Τι ίδια απορία έχω και εγώ. Βασικά έχω λύσει το πρόβλημα του σεισμού και οι αρμόδιες αρχές στην Ελλάδα ενώ έχουν ενημερωθεί δεν εξετάζουν την πρόταση που τους έκανα. Το ερώτημα που μπαίνει είναι γιατί υπάρχουν και γιατί τους πληρώνουμε για να υπάρχουν αν δεν είναι σε θέση να αξιολογήσουν προτάσεις σαν την δική μου. Δεν υπάρχουν και πολλές προτάσεις για την αντισεισμική τεχνολογία των κατασκευών έτσι και αλλιώς οπότε έπρεπε τουλάχιστον να ενδιαφερθούν για κάτι που σώζει ζωές και περιουσίες