enel

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ

Για στρατηγικές κατασκευές, όπως νοσοκομεία, σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αίθουσες ελέγχου και γέφυρες κεντρικών οδικών αξόνων, η λειτουργικότητα μετά από καταστροφικά γεγονότα είναι πρωταρχικός στόχος που πρέπει να διασφαλιστεί πέραν της δομικής ακεραιότητας. Ο σχεδιασμός της σεισμικής μόνωσης έχει αποδειχθεί ότι είναι η πιο αποτελεσματική τεχνολογία σχεδιασμού για προστασία από τους σεισμούς, προσφέροντας όχι μόνο την ακεραιότητα της δομής, αλλά και των αγαθών μέσα σε αυτή. Επίσης, οι συσκευές σεισμικής μόνωσης θα πρέπει να προσφέρουν απόσβεση της σεισμικής ενέργειας, με περιορισμό των μετακινήσεων εντός πρακτικών ορίων αλλά και με αυξανόμενη αντίσταση υπό αύξουσα οριζόντια παραμόρφωση, ώστε να επαναφέρουν την κατασκευή στην αρχική του θέση.

Αν μπορούσαμε να αποδεσμεύσουμε πλήρως μια κατασκευή από το έδαφος πάνω στο οποίο εδράζεται, μέσω μιας διεπιφάνειας με μηδενική τριβή, τότε η κίνηση του εδάφους θα την άφηνε ανέπαφη, αφού καμιά οριζόντια δύναμη δε θα μεταδίδονταν σε αυτή. Κάτι τέτοιο συνάδει με το φαινόμενο μιας εντελώς εύκαμπτης κατασκευής, όπου έχει πολύ μεγάλη τιμή ιδιοπεριόδου, ενώ η επιτάχυνση που αναπτύσσει σε μια σεισμική διέγερση είναι μηδενική. Όσον αφορά τη μετακίνηση της κατασκευής είναι ίδια με τη μετακίνηση του εδάφους.

Εικόνα 1: Συμπεριφορά μετακίνησης κατασκευής με συσκευές σεισμικής μόνωσης

Μια από τις πιο σημαντικές ιδιότητες της σεισμικής μόνωσης είναι η αύξηση της θεμελιώδους ιδιοπεριόδου κάτι που εξασφαλίζει την αποφυγή συντονισμού αλλά και τη μείωση των επιβαλλόμενων επιταχύνσεων κατά τη διάρκεια συμβατικών σεισμών.

Μια κατασκευή θεμελιωμένη με το συμβατικό τρόπο θεωρείται σχετικώς δύσκαμπτη, καθώς κινείται μαζί με το έδαφος και εμφανίζει αδρανειακές δυνάμεις και ροπές καθ’ όλο το ύψος της. Οι αδρανειακές δυνάμεις και ροπές αυτές αναπτύσσονται στις θέσεις συγκέντρωσης της μάζας και των στροφικών ροπών της κατασκευής, η οποία παραμορφώνεται. Όσον αφορά τις σεισμικά μονωμένες κατασκευές, η ευκαμψία που παρέχεται στο επίπεδο της σεισμικής τους μόνωσης περιορίζει τις αναπτυσσόμενες στην ανωδομή δυνάμεις. Λόγω αυτού ένα μικρό ποσοστό της κίνησης μεταδίδεται στην ανωδομή και έτσι οι αδρανειακές δυνάμεις και οι εμφανιζόμενες παραμορφώσεις είναι πολύ μικρότερες.

Η σεισμική μόνωση μιας κατασκευής επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση επαρκών ελαστικών στηριγμάτων σε κατάλληλες θέσεις προκειμένου να αποσυνδεθεί η ανωδομή από το έδαφος,  επιτρέποντας τις σχετικές μετακινήσεις. Η αρχή της σεισμικής μόνωσης είναι απλή: η ιδέα βασίζεται στο να απομακρυνθεί η ιδιοπερίοδος ταλάντωσης της κατασκευής από τις χαμηλές ιδιοσυχνότητες (συνήθως κυμαίνονται από 0,3 έως 1 δευτερόλεπτο για μια πακτωμένη βάση) τη στιγμή που η επιτάχυνση του εδάφους που προσφέρεται για μεγαλύτερες περιόδους (2-3 δευτερόλεπτα) είναι πολύ μειωμένη. Πρόσθετη μείωση της επιτάχυνσης μπορεί να επιτευχθεί προσθέτοντας ικανότητα απόσβεσης στους αποσβεστήρες (ενεργειακή απόσβεση).

Εικόνα 2: Διάγραμμα μετατόπισης- ιδιοπεριόδου κατασκευής αυξάνοντας την αποσβετική ικανότητα της σεισμικής μόνωσης

Εικόνα 3:  Διάγραμμα επιτάχυνσης- ιδιοπεριόδου κατασκευής αυξάνοντας την αποσβετική ικανότητα της σεισμικής μόνωσης

Για την προμήθεια συσκευών σεισμικής μόνωσης, η ΕΚΚΑΦ συνεργάζεται με τον ιταλικό οίκο AGOM, η οποία τις κατασκευάζει σύμφωνα με το ευρωπαϊκά πρότυπα.

Οι κυριότεροι τύποι εφεδράνων σεισμικής μόνωσης είναι:

  • Αντισεισμικές Ελαστομεταλλικές συσκευές, E-Safe, είναι κατασκευασμένες για να αντέχουν κατακόρυφα φορτία και ταυτόχρονη παραμόρφωση προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, ενώ επιτρέπουν μικρές περιστροφές σε οποιονδήποτε από τους άξονες του εφεδράνου. Τοποθετούνται μεταξύ της βάσης και των θεμελίων της κατασκευής, προκειμένου να μειωθεί η επιτάχυνση, ώστε να αποφευχθούν δομικές βλάβες και να διατηρηθεί η σχετική μετατόπιση μεταξύ του εδάφους και της δομής εντός αποδεκτών ορίων. Οι συσκευές σεισμικής μόνωσης χαρακτηρίζονται γενικά από υψηλή ακαμψία σε περίπτωση μικρών μετατοπίσεων, συμπεριφορά σαν σταθερά σημεία για την αποφυγή κινήσεων λόγω ανέμου κ.λπ., και από χαμηλή ακαμψία κάτω από μεγάλες μετατοπίσεις προκειμένου να αντιδράσουν και να απορροφήσουν ευρέως ταλαντώσεις. Μετά το πέρας του σεισμού, οι ιδιότητες των ελαστικών στρωμάτων επιστρέφουν το κτίριο στην αρχική του θέση.

Εικόνα 4: Τυπική μορφή αντισεισμικής ελαστομεταλλικής συσκευής

  • Αντισεισμικές υδραυλικές συσκευές, H-Safe, αποτελούνται βασικά από έναν κύλινδρο γεμάτο με υγρό πυριτίου με ένα κινητό έμβολο. Ελέγχοντας τη ροή ρευστού από τη μία πλευρά του εμβόλου στην άλλη, είναι δυνατόν να επιτευχθεί η απαιτούμενη απόκριση της συσκευής. Η απόκριση της υδραυλικής συσκευής διακρίνεται από την ταχύτητα και την αντίδρασή της στην επιβαλλόμενη σχετική κίνηση μεταξύ των σημείων σύνδεσής της που θα μπορούσε να είναι μεταξύ δομής και εδάφους ή μεταξύ δύο εσωτερικών κόμβων μιας κατασκευής.

Εικόνα 5: Τυπική μορφή αντισεισμικής υδραυλικής συσκευής