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.
Ανάλυση, της χρησιμότητας του αντισεισμικού συστήματος με τίτλο: «Υδραυλικός Ελκυστήρας Δομικών Έργων».
Τι κάνει η ευρεσιτεχνία ως καινοτομία:
Οι δυνάμεις του σεισμού (οριζόντιες και κατακόρυφες), ξεκινάνε να μεταφέρονται, από κάτω (τις βάσεις) προς τα πάνω, (φέροντα οργανισμό). Την οριζόντια και κατακόρυφη (τεκτονική) μεταφορά των δυνάμεων τού σεισμού προς τον φέροντα οργανισμό, την εκτελούν κατ’ ανάγκη οι κολώνες τού ισογείου μέσω των βάσεων, και με την βοήθεια των κόμβων, στον πρώτο όροφο, στην συνέχεια από τον πρώτο στον δεύτερο, και ούτω καθ εξής.
Όμως στην συνέχεια συμβαίνει το εξής παράδοξο:
Η πρώτη η μεσαία και η τελευταία πλάκες, κατά την ταλάντωση έχουν διαφορετικού μεγέθους διαδρομές, και διαφορετική φορά. Αυτό συμβαίνει, λόγω της μεμονωμένης αδράνειας των πολλαπλών πλακών, καθώς επίσης και της προσθετικής ελαστικότητας των κολονών του κάθε ορόφου, σε διαφορετικό χωροχρόνο, από κάτω προς τα πάνω.
Το αποτέλεσμα αυτής της καθυστερημένης μεταφοράς των δυνάμεων επιτάχυνσης, έχει ως αποτέλεσμα, οι πολλαπλές πλάκες να έχουν διαφορετικές πλάγιων κατευθύνσεων φορές, (λόγο μεμονωμένης αδράνειας της κάθε πλάκας, σε διαφορετικό χωροχρόνο). Κατ’ αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται πρόσθετες ροπές, και διατμητικές τάσεις διαφορετικών κατευθύνσεων στους κόμβους των κολονών, οι οποίες και λόγω ελαστικότητας, τείνουν να παραμορφώσουν τον κάθετο άξονα του σκελετού, σε σχήμα S.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Για τους παραπάνω λόγους, επιβάλετε να σταματήσουμε αυτή την κάθετη αξονική άναρχη ανάπτυξη πρόσθετων ροπών και διατμητικών τάσεων, προερχόμενη από τις οριζόντιες δυνάμεις που αναπτύσσονται στις πλάκες οι οποίες στην πλειονότητα των περιπτώσεων ευρίσκονται σε διαφορά φάσης μεταξύ τους ανάλογα με τον όροφο (ύψος). Αυτή η άναρχη ανάπτυξη λοιπόν δημιουργεί πρόσθετα προβλήματα στους κόμβους των κολονών.
Τα παραπάνω προβλήματα προς επίλυση, της διάτμησης και των ροπών που δημιουργούνται στους κόμβους λόγω της οριζόντιας(πλάγιας) επιτάχυνσης του σεισμού, και της άναρχης μετατόπισης του κάθετου άξονα του φέροντος οργανισμού, είναι πάρα πολύ μεγαλύτερα στους κόμβους των κολώνων του ισογείου.
Αυτό συμβαίνει λόγω ενός πρόσθετου προβλήματος, που δημιουργείται μόνο στους κόμβους της βάσης με τις κολώνες. Αυτοί οι κόμβοι δεν έχουν καμία ελαστικότητα, ώστε να μπορέσουν να μεταφέρουν ομαλά τις βίαιες διατμητικές δυνάμεις που τους επιβάλλονται από την πακτωμένη με το έδαφος βάση.
Το αποτέλεσμα είναι ότι αυτοί οι πρώτοι κόμβοι μεταφοράς των φορτίων που αναπτύσσονται από την δυναμική του σεισμού, που επιπροσθέτως φέρουν και αυξημένες θλιπτικές συνιστώσες, και σε συνδυασμό με την επιτάχυνση του σεισμού, να είναι οι πρώτοι που κόβονται σε ένα σεισμό, λόγο πρόσθετων διατμητικών τάσεων. Για τους λόγους αυτούς, επιβάλλεται σεισμική μόνωση των κόμβων αυτών, με την δημιουργία διπλής μονοκόμματης βάσης, και την τοποθέτηση ελαστομερών υλικών μεταξύ των.
Ένα άλλο μεγάλο πρόβλημα, είναι η μεγάλη τάση ανόδου εναλλάξ των πλευρών του φέροντα οργανισμού, προερχόμενη από την αύξηση της ταλάντωσης του κτιρίου. Αυτή η τάση ανόδου του φέροντα προκαλεί πρόσθετες ροπές σε όλους τους κόμβους, αναγκάζοντάς τους να τείνουν να αλλάξουν την υφιστάμενη μέχρι πρότινος γωνία τους, λόγω εξαναγκασμού τους στο να παραλάβουν τα πρόσθετα καμπτικά φορτία, του φέροντος οργανισμού.
Η προτεινόμενη λύση για την αντιμετώπιση των ανωτέρω αναφερθέντων προβλημάτων τα οποία δημιουργούνται στον φέροντα οργανισμό από τον σεισμό, συνοψίζεται στα εξής τρία σημεία:
1) Να δημιουργηθούν οι συνθήκες για ελεγχόμενη αξονική ταλάντωση του φέροντος οργανισμού.
2) Να βοηθηθούν οι κολώνες στην μεταφορά των οριζόντιων δυνάμεων του σεισμού, στις πλάκες, όχι μόνο από κάτω προς τα πάνω σε διαφορετικούς χωροχρόνους (διαφορά φάσης από πλάκα σε πλάκα ανάλογα το ύψος τοποθέτησης), όπως συμβαίνει στις σημερινές συμβατικές κατασκευές, αλλά και πλάγιο-αξονικά σε σχέση με τον κατακόρυφο άξονα προς όλες τις πλάκες ταυτόχρονα από μια προτεταμένη άκαμπτη κατασκευή (π.χ. φρεάτιο).
3) Να ενισχυθούν οι κόμβοι διαστασιολογικά και με πρόσθετο οπλισμό (ή προένταση) ώστε να αντέχουν στην διάτμηση.
Τα ανωτέρω επιτυγχάνονται με την τοποθέτηση ενός δομικού τμήματος της κατασκευής στο κέντρο του φέροντος οργανισμού, ανεξάρτητο και προτεταμένο με το έδαφος, μεγάλου γεωμετρικών διαστάσεων, και αρχιτεκτονικά αξιοποιήσιμο (ώστε να κατεβάσουμε το κόστος,) Αυτό μπορεί να είναι ένα φρεάτιο ανελκυστήρα, ή μία σταυροειδή κολώνα, ή ακόμα και ένα δωμάτιο
H προένταση αυτή που επιβάλει ο υδραυλικός ελκυστήρας, στο φρεάτιο και στο έδαφος, κατά κύριο λόγο γίνετε για να γίνουν αυτά τα δύο μέρη ένα σώμα, ώστε κατά την οριζόντια επιτάχυνση του σεισμού,.... το έδαφος,... η βάση,.... και το δώμα του φρεατίου,... να έχουν την ίδια φάση επιτάχυνσης, στον ίδιο χωροχρόνο.( σαν ένα σώμα με υψομετρική διαφορά )
Απαραίτητη προϋπόθεση για τα ανωτέρω άκαμπτα γεωμετρικά σχήματα είναι να έχουν αξονική κάθετη συνέχεια, σε όλο το ύψος του κτιρίου, και να είναι εξ’ ολοκλήρου από οπλισμένο προτεταμένο με το έδαφος σκυρόδεμα.
Όσο πιο μεγάλες είναι οι γεωμετρικές διαστάσεις της βάσης(εμβαδόν διατομής), σε σχέση με το ύψος, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση στο πέλμα, καθώς και στην εμφανιζόμενη διάτμηση.
Αύξηση στην προένταση που τίθεται στο φρεάτιο, σημαίνει αύξηση στην αντοχή του στην διάτμηση, αύξηση στην συμπύκνωση των πρανών της γεώτρησης, και συνεπώς καλύτερη πάκτωση του μηχανισμού της άγκυρας.
Για να πετύχουμε την ανεξαρτησία του άκαμπτου φρεατίου από τον φέροντα, αφήνουμε ένα διάκενο ανάμεσά τους. Αυτό το διάκενο χρησιμεύει για τους εξής λόγους:
α) να μην μεταφέρεται η δυναμική του σεισμού από το φρεάτιο στον φέροντα,
β) να παραμένει ο φέρων ανεξάρτητος στην σεισμική μόνωση που του προσφέρει η διπλή ραντιέφ βάση μακριά από το ταλαντευόμενο φρεάτιο,
γ) να εξαντλεί ο φέρων τις μηχανικές αντοχές του υπάρχοντος οπλισμού του, (ώστε να μην μεταφέρει μεγάλες δυνάμεις κρούσης στο φρεάτιο), και λίγο πριν σπάσει, να γίνεται απόσβεση και να συγκρατείται ο φέρων, πάνω σε υδραυλικά συστήματα τοποθετημένα στο διάκενο του ανελκυστήρα, (ελαστικά, ή αποσβεστήρες),
δ) να μην ακουμπάει ο φέρων οργανισμός επάνω στο φρεάτιο του ανελκυστήρα, ώστε να μεταφέρει τις πρόσθετες θλιπτικές δυνάμεις του βάρους του, καθιστώντας κατ’ αυτόν τον τρόπο δυνατή την εφαρμογή περαιτέρω δυνάμεων προέντασης στο φρεάτιο, ώστε να καταστεί αυτό πιο άκαμπτο.
ε) να βοηθηθούν οι κολώνες στο να μεταφέρουν τις δυνάμεις του σεισμού, όχι μόνο κατακόρυφα, αλλά και πλάγιο-αξονικά στον ίδιο χωροχρόνο, με την βοήθεια του προτεταμένου άκαμπτου φρεατίου, και τους αποσβεστήρες.
Όλη αυτή η ελαστικότητα του κάθετου άξονα του φέροντος, μπορεί να είναι ελεγχόμενη, ώστε κατ’ αυτόν τον τρόπο να επιτυγχάνεται η ομαλή μεταφορά των ροπών του κάθετου άξονά του προς το φρεάτιο
Όταν θέλουμε τα επάνω πατώματα να πάλλονται περισσότερο από τα κάτω, μεγαλώνουμε το διάκενο των επάνω ορόφων, και θέτουμε λιγότερη πίεση στα υδραυλικά τους, σε σχέση με τα κάτω πατώματα. Λειτουργώντας κατ’ αυτόν τον τρόπο, και προκειμένου να ελέγχεται η καμπτικότητα του κατακόρυφου άξονα προς αποφυγή της καταστρεπτικής μεταφοράς ροπών προς τα κάτω πατώματα υπολογίζεται στατικά η μεταφορά των ροπών κατά την διάρκεια της κρούσης των πλακών του κάθε ορόφου επάνω στο φρεάτιο και στη συνέχεια υπολογίζεται το κατάλληλο διάκενο μεταξύ των πλακών του κάθε ορόφου και της άκαμπτης δομής και εφαρμόζεται η ανάλογη υδραυλική πίεση στους αποσβεστήρες.
Για να ενισχύσουμε την ακαμψία της άκαμπτης δομής (φρεατίου), να μειώσουμε την ταλάντωση, να προλάβουμε την ανατροπή, και να αυξήσουμε την αντίσταση του φρεατίου στην διάτμηση που δημιουργείται από τις πλάγιες κρούσεις των πλακών προερχόμενες από την αδράνεια αυτών, είναι αναγκαίο να καταστήσουμε την άκαμπτη δομή ένα σώμα με το έδαφος.
Αυτό το πετυχαίνουμε με τον μηχανισμό του υδραυλικού ελκυστήρα δομικών έργων, εφαρμόζοντας προένταση μεταξύ του δώματος και του εδάφους, κάνοντας αυτά τα δύο μέρη ένα σώμα.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Είναι λάθος να αφήνουμε τις κολώνες να μεταφέρουν μόνες τους από κάτω προς τα πάνω τις οριζόντιες δυνάμεις του σεισμού στον φέροντα σκελετό, όπως συμβαίνει σήμερα στην πλειονότητα των μεθόδων κατασκευής κτηρίων.
Οι οριζόντιες δυνάμεις του σεισμού δεν μεταφέρονται αβίαστα από τις κολώνες στον σκελετό, και τούτο διότι υπάρχουν άλλες δυνάμεις πού επενεργούν αντίθετα στη φορά των οριζόντιων δυνάμεων του σεισμού, προερχόμενες από την αδράνεια των πλακών με αποτέλεσμα να μην ανταποκρίνονται οι πλάκες άμεσα στην φορά των οριζόντιων δυνάμεων του σεισμού. Αυτή η αντίθεση των δυνάμεων επί του οριζοντίου άξονα της δομικής κατασκευής, δημιουργεί διατμητικές τάσεις, καθώς και ανομοιόμορφο λυγισμό σε σχήμα S (για τους λόγους που αναφέραμε ανωτέρω) παραμορφώνοντας τον κάθετο άξονα της κατασκευής, με τα γνωστά αποτελέσματα.
Εδώ έρχεται η ευρεσιτεχνία να βοηθήσει τις κολώνες να μεταφέρουν τις δυνάμεις του σεισμού ομοιόμορφα και ομαλά, όχι μόνο κατακόρυφα προς τα επάνω, αλλά και οριζόντια στις πλάκες, με την βοήθεια του υδραυλικού ελκυστήρα, του προτεταμένου φρεατίου, και των υδραυλικών αποσβεστήρων τοποθετημένων στο διάκενο.
Συμπερασματικά κατ’ αυτόν τον τρόπο, ο κατακόρυφος άξονας του σκελετού, διατηρεί την αρχική του μορφή, (και δεν παραμορφώνεται σε σχήμα S) λόγω ομοιόμορφης μετακίνησης της μάζας των πολλαπλών πλακών στον ίδιο χωροχρόνο που τους επιβάλει το προτεταμένο φρεάτιο, ανακουφίζοντας και βοηθώντας κατ’ αυτόν τον τρόπο τις κολώνες, στην μεταφορά των καταστρεπτικών δυνάμεων του σεισμού προς τις πλάκες. Δηλαδή, η ευρεσιτεχνία δημιουργεί ελεγχόμενη ευκαμψία, επί του κατακόρυφου άξονα του φέροντος, βοηθάει πλάγιο-αξονικά τις κολώνες να μεταφέρουν τις δυνάμεις του σεισμού στις πλάκες, αλλά ταυτόχρονα επιτυγχάνει και σεισμική μόνωση του οριζόντιου άξονα του φέροντα, (με διπλές μονοκόμματες βάσεις που φέρουν ελαστικά μεταξύ τους). Επιπλέον σταματάει και την μονόπλευρη τάση ανύψωσης του κτιρίου, προερχόμενη από την αύξηση του συντονισμού ταλάντωσης, η οποία εξαρτάται, από το ύψος του κτηρίου, την χρονική διάρκεια του σεισμού, καθώς και από το εύρος κύματός του. Όλα τα ανωτέρω βοηθούν στην αποτροπή της διάτμησης των κόμβων της οικοδομής.
Η υγροποίηση του εδάφους (καθίζηση) καθώς και οι ρωγμές, που προκαλεί ο σεισμός, είναι ένα μεγάλο πρόβλημα, το οποίο όμως και αυτό η ευρεσιτεχνία έχει εν μέρη λύσει.
Εάν σταματήσουμε το video
http://www.youtube.com/watch?v=7M74Zorf_XU εκεί που δείχνει κάτω από το χώμα, θα παρατηρήσουμε ότι η άγκυρα έχει ένα σωλήνα, που ξεκινάει από την άγκυρα, και φτάνει μέχρι το κάτω μέρος της βάσης.
Αυτός ονομάζεται σωλήνας αντίστασης, και χρησιμεύει για τους εξής λόγους:
1) αποτελεί τη διέλευση του συρματόσχοινου, που εφαρμόζει την προένταση,
2) εάν υποχωρήσει το έδαφος κάτω από την βάση, τότε αυτός ο σωλήνας αντίστασης, παίρνει το βάρος της βάσης, και το μεταβιβάζει στα πρανή (πλαϊνά) της γεώτρησης (αυτός είναι ένας πολύ σοβαρός λόγος),
3) εάν τα πρανή της γεώτρησης υποχωρήσουν (από την ταλάντωση), το συρματόσχοινο δεν χαλαρώνει, γιατί η υδραυλική πίεση (κάτω από το έμβολο στο πάνω μέρος του συστήματος) προκαλεί το τάνυσμα του συρματόσχοινου που με τη σειρά του εγείρει αντίσταση στο κάτω έμβολο της άγκυρας, έτσι ώστε, να μπορούν να συνεργαστούν οι πείροι της άγκυρας και να δημιουργήσουν την επιθυμητή πάκτωση στα πρανή (πλαϊνά) της γεώτρησης.
4)λόγος που χρησιμεύει είναι να φέρνει αντίσταση στο κάτω έμβολο της άγκυρας, έτσι ώστε, να μπορούν να συνεργαστούν οι πίροι της άγκυρας ώστε να δημιουργήσουν την επιθυμητή πάκτωση στα πρανή (πλαινά ) της γεώτρηση
Αυτό το video,
http://www.youtube.com/watch?v=C2Z1zmrJhsc προς το τέλος, στο 52ο λεπτό, κάνει προσομοίωση σεισμού, και δείχνει εμφανέστατα, ότι το κτίριο δεν είναι πακτωμένο με το έδαφος όπως νομίζαμε ότι είναι μέχρι τώρα. Αυτές τις δυνάμεις ανόδου που δημιουργούνται από την ταλάντωση του κτιρίου, θέλει να εξουδετερώσει (και όχι μόνο) η ευρεσιτεχνία.
Το αντισεισμικό σύστημα τοποθετημένο σε φρεάτιο φέροντα:
http://www.youtube.com/watch?v=7M74Zorf_XU 
Ιστοσελίδα ευρεσιτεχνίας:
http://www.antiseismic-systems.com/index.php?lang=el 
Ενημερώση κάθε 15 δευτερόλεπτα
από seismic » Τετ, 12 Αύγ 2009 12:24 am 
