Ο μεγαλύτερος σεισμός στον κόσμο έγινε στο Tohoku της Ιαπωνίας
Είχε μέγιστη επιτάχυνση Οριζόντια 2,7g Κατακόρυφη 1,88g και 3D Επιτάχυνση 3,59g Διάρκεια 59sce
Αυτό το σεισμογράφημα πήρα από τον σταθμό Tohoku το οποίο μετά από φιλτράρισμα για να απαλειφθεί ο θόρυβος και μετά από διόρθωση των σωστών επιταχύνσεων, το χρησιμοποίησα στην δυναμική προσομοίωση που ακολουθούν τα αποτελέσματα.
Κανένα κτήριο δεν αντέχει αυτόν τον σεισμό εκτός αυτό που σχεδίασα.
Για πρώτη φορά σας παρουσιάζω την ποιο δυνατή προσομοίωση στον κόσμο χρησιμοποιώντας τις πραγματικές επιταχύνσεις και μετατοπίσεις από τον μεγαλύτερο σεισμό στην ιστορία. Η προσομοίωση συνδυάζει την αντίδραση του συμβατικού και του καινοτόμου κτιρίου
Προκατασκευασμένο κτίριο 6 ορόφων από οπλισμένο σκυρόδεμα (συνεχούς δόμησης σύμφωνα με EC8 και EC2) και όλους τους συντελεστές ασφαλείας.
Και τα δύο κτίρια έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά στην δομή τους.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Χρονικό βήμα: 0.001000 s
PGA οριζόντιου σεισμογραφήματος: 2700.00 cm/s²
PGA κάθετου σεισμογραφήματος: 1880.00 cm/s²

Ανάλυση Ευαισθησίας:
Ευαισθησία στη Δυσκαμψία Εδάφους (k_s):
k_s (kN/m^3) T_effective (s) ξ_effective (%) V_base (kN) \
0 75000.0 3.1431 12.9368 21750.4067
1 150000.0 3.1426 12.9682 21743.1255
2 225000.0 3.1425 12.9787 21740.7098
Displacement (m)
0 0.0095
1 0.0095
2 0.0095
Ευαισθησία στη Δυσκαμψία Καουτσούκ Τενόντων (k_tendon_rubber):
k_tendon_rubber (kN/m) T_effective (s) ξ_effective (%) V_base (kN) \
0 250.0 4.3981 12.9676 21234.6292
1 500.0 3.1426 12.9682 21743.1255
2 750.0 2.5924 12.9688 21799.0458
Displacement (m)
0 0.0095
1 0.0095
2 0.0095
Ευαισθησία στον Αριθμό Τενόντων:
Αριθμός Τενόντων Σύνολο Μ_resist (MNm) FS
0 28 1849.7755 14.0307
1 56 3081.5209 23.3736
2 84 4313.2664 32.7165
Ευαισθησία στην Απόσβεση Καουτσούκ Τενόντων (ξ_tendon_rubber):
ξ_tendon_rubber (%) ξ_effective (%) V_base (kN) Displacement (m) \
0 6.0 12.9664 21743.5434 0.0095
1 12.0 12.9682 21743.1255 0.0095
2 18.0 12.9699 21742.6901 0.0095
Damping Energy (MJ)
0 381.7969
1 381.7944
2 381.7963
Ευαισθησία στον Συντελεστή Συμμετοχής Εδάφους (Soil Participation Factor):
Soil Participation Factor T_effective (s) Center of Gravity (m) \
0 0.15 2.9352 7.3168
1 0.30 3.1426 6.0634
2 0.45 3.3372 5.0939
V_base (kN) Displacement (m) FS
0 18986.9646 0.0095 22.1814
1 21743.1255 0.0095 23.3736
2 24357.8210 0.0095 24.8359
Ευαισθησία στην Απόσβεση Εδάφους (ξ_soil):
ξ_soil (%) ξ_effective (%) V_base (kN) Displacement (m) \
0 4.0 8.9966 22758.7627 0.0095
1 8.0 12.9682 21743.1255 0.0095
2 12.0 16.9398 20861.9088 0.0095
Damping Energy (MJ)
0 372.9605
1 381.7944
2 385.0683

Τελική Ανάλυση:
Τέμνουσα Βάσης για 1.5g: 73575.00 kN
1. Συμβατικό Κτίριο (Ελαστικό):
- Διορθωμένη Τέμνουσα = 94813.745 kN (Αντοχή Διατομής: 33766.00 kN)
- Ροπή Ανατροπής = 853.324 MNm
- Αντίρροπη Ροπή = 618.0 MNm
- FS = 0.724 (Όριο: 2.0)
- Μετατόπιση = 0.03600 m (Όριο h/500: 0.03600 m, Εντός ορίων)
- Ενέργεια Απορρόφησης από το Κτίριο (στις T1): 185.16 MJ
- Συνολική Εισερχόμενη Σεισμική Ενέργεια: 353.83 MJ (100% απορροφάται από το κτίριο)
- Κέντρο Βάρους: 9.00 m (χωρίς ενοποίηση με το έδαφος)
2. Καινοτόμο Κτίριο (Δύσκαμπτο, με Αλληλεπίδραση Εδάφους-Κατασκευής, Επένδυση Τενόντων με Καουτσούκ και Αποσβεστικό Υλικό στην Πάκτωση):
- Διορθωμένη Τέμνουσα = 21743.126 kN (Αντοχή Διατομής: 43867.36 kN)
- Ροπή Ανατροπής = 131.84 MNm
- Αντίρροπη Ροπή = 3081.5 MNm
- FS = 23.374 (Όριο: 2.0)
- Μετατόπιση = 0.00950 m (Όριο h/500: 0.03600 m, Εντός ορίων)
- Ενέργεια Απορρόφησης από το Κτίριο: 12.00 MJ
- Ενέργεια που Μεταφέρεται στο Έδαφος: 10.94 MJ
- Ενέργεια που Απορροφάται από το Καουτσούκ των Τενόντων: 8.00 MJ
- Ενέργεια που Απορροφάται από την Πάκτωση: 2.00 MJ
- Συνολική Εισερχόμενη Σεισμική Ενέργεια: 32.94 MJ
- Κέντρο Βάρους: 6.06 m (μειωμένο λόγω ενοποίησης με το έδαφος)
- Αποτελεσματική Ιδιοπερίοδος: 3.14 s
- Αποτελεσματική Απόσβεση: 13.0%

Συμπεράσματα:
- Συμβατικό: Αστοχεί ως προς την τέμνουσα.
- Συμβατικό: Αστοχεί ως προς τον FS.
- Καινοτόμο: Ασφαλής ως προς την τέμνουσα.
- Καινοτόμο: Ασφαλής ως προς τον FS.

Διαφορές μεταξύ των δύο συστημάτων:
- Ο συντελεστής ασφαλείας (FS) του καινοτόμου είναι 23.374, δηλαδή 3127.23% υψηλότερος από το συμβατικό (0.724).
- Η μετατόπιση του καινοτόμου είναι 0.00950 m, δηλαδή 73.61% χαμηλότερη από το συμβατικό (0.03600 m).
- Το κέντρο βάρους μειώνεται από 9.00 m (συμβατικό) σε 6.06 m (καινοτόμο), δηλαδή 32.63% χαμηλότερα.

Λεπτομερής Ερμηνεία των Αποτελεσμάτων:
- **Αλληλεπίδραση Εδάφους-Κατασκευής (SSI):**
Η συμμετοχή του εδάφους μειώνει το κέντρο βάρους από 9.00 m σε 6.06 m, μειώνοντας τη ροπή ανατροπής.
Επίσης, η αύξηση της μάζας λόγω εδάφους (soil participation factor = 30%) μειώνει την επιτάχυνση που φτάνει στο κτίριο.
- **Επένδυση Τενόντων με Καουτσούκ:**
Το καουτσούκ πάχους 2 cm (k_tendon_rubber = 500 kN/m ανά τένοντα, ξ_tendon_rubber = 12.0%) απορροφά 8.00 MJ ενέργειας, μειώνοντας το φορτίο στο κτίριο.
- **Αποσβεστικό Υλικό στην Πάκτωση:**
Το ισχυρό σκληρό αποσβεστικό υλικό στην πάκτωση (ξ_anchorage = 5.0%) απορροφά 2.00 MJ ενέργειας, μειώνοντας τις δονήσεις στην κορυφή του κτιρίου.
- **Τένοντες:**
Οι 56 τένοντες με δύναμη 349.18 τόνους αυξάνουν την αντίρροπη ροπή σε 3081.5 MNm, βελτιώνοντας τον FS σε 23.374.
- **Αποτελεσματική Ιδιοπερίοδος:**
Η ιδιοπερίοδος του καινοτόμου (3.14 s) μετακινεί την απόκριση σε περιοχή χαμηλότερης φασματικής επιτάχυνσης, μειώνοντας την τέμνουσα.
- **Αποτελεσματική Απόσβεση:**
Η απόσβεση 13.0% βοηθά στην απορρόφηση της ενέργειας, μειώνοντας τη μετατόπιση και την τέμνουσα, αν και είναι χαμηλότερη από την προηγούμενη τιμή (13.2%) λόγω της αφαίρεσης του ελαστικού αποσβεστήρα.
- **Ενεργειακή Κατανομή:**
Στο συμβατικό κτίριο, όλη η ενέργεια (353.83 MJ) απορροφάται από το κτίριο, οδηγώντας σε υψηλή τέμνουσα.
Στο καινοτόμο, η ενέργεια κατανέμεται: 12.00 MJ στο κτίριο, 10.94 MJ στο έδαφος, 8.00 MJ στο καουτσούκ των τενόντων, και 2.00 MJ στην πάκτωση.
- **Ερμηνεία Ενεργειακής Κατανομής:**
- Το κτίριο απορροφά 12.00 MJ λόγω της ελαστικής του συμπεριφοράς και της αλληλεπίδρασης με το έδαφος.
- Το έδαφος απορροφά 10.94 MJ μέσω της δυναμικής αλληλεπίδρασης (SSI), μειώνοντας το φορτίο στο κτίριο.
- Το καουτσούκ των τενόντων απορροφά 8.00 MJ λόγω της απόσβεσης (ξ_tendon_rubber = 12.0%), προστατεύοντας το κτίριο από υπερβολικές δονήσεις.
- Το αποσβεστικό υλικό στην πάκτωση απορροφά 2.00 MJ, μειώνοντας τις δονήσεις στην κορυφή του κτιρίου.
Τα διαγράμματα αποθηκεύτηκαν ως: seismic_analysis_plots_full_accelerations.png και damping_energy_plot.png

Πίνακας 1 - Παράμετροι Κτιρίων:
Παράμετρος Συμβατικό Καινοτόμο
0 Μάζα (τόνοι) 5000.00 5000.00
1 Πλάτος βάσης (m) 25.20 25.20
2 Συντελεστής συμπεριφοράς (q) 3.50 1.50
3 Συντελεστής εδάφους (S) 1.50 1.00
4 Συντελεστής σπουδαιότητας (γI) 1.00 1.20
5 Αριθμός τενόντων 0.00 56.00
6 Δύναμη τένοντα (τόνοι) 0.00 349.18
7 Αντοχή πάκτωσης/τένοντα (τόνοι) 0.00 400.00
8 Συντελεστής απόσβεσης (η) 1.00 0.63
9 Ιδιοπερίοδος T1 (sec) 0.55 3.14
10 TB (sec) 0.15 0.15
11 TC (sec) 0.40 0.40
12 TD (sec) 2.00 2.00

Πίνακας 2 - Αποτελέσματα Δυναμικής Ανάλυσης:
Συμβατικό Καινοτόμο
Τέμνουσα (kN) 94813.74497 21743.12552
Μ_overturn (MNm) 853.32370 131.83767
Σύνολο Μ_resist (MNm) 618.03000 3081.52092
FS 0.72426 23.37360
Μετατόπιση (m) 0.03600 0.00950
Καθίζηση (m) 0.00003 0.00003
Θλιπτική Τάση Βράχου (kPa) 83.25200 83.25200

Πίνακας 3 - Ιδιότητες Σκυροδέματος:
Παράμετρος Τιμή
0 fck (MPa) 50
1 fcd (MPa) 33.333333
2 εc2 (‰) 2.0
3 εcu2 (‰) 3.5
4 Κατηγορία Σκυροδέματος C50/60

Πίνακας 4 - Σύγκριση Ροπών:
Σύστημα Αντίρροπη Ροπή (MNm) Ροπή Ανατροπής (MNm) FS
0 Συμβατικό 618.03 853.32 0.72
1 Καινοτόμο 3081.52 131.84 23.37
ΣΧΕΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ



