Σεισμική μόνωση με εφαρμογή τεχνολογίας αιχμής

Μετά το μουσείο της Ακρόπολης, και την Στέγη Γραμμάτων και Τεχνών του Ιδρύματος Ωνάση, το Κέντρο Πολιτισμού Ιδρύμα Σταύρος Νιάρχος εδράζεται επίσης σε εφέδρανα τριβής-ολίσθησης προκειμένου να έχει την βέλτιστη συμπεριφορά σε περίπτωση σεισμού.

Κείμενο: Γιώργος Χοζός Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός, MBA

Το έργο του Κέντρου Πολιτισμού Ιδρύμα Σταύρος Νιάρχος (ΚΠΙΣΝ) κατασκευάζεται δίνοντας τη μέγιστη δυνατή έμφαση σε θέματα ασφάλειας και ποιότητας. Για τον λόγο αυτό τα κτίρια της Εθνικής Λυρικής Σκηνής (ΕΛΣ) και της Εθνικής Βιβλιοθήκης της Ελλάδας (ΕΒΕ) εδράζονται πάνω σε 172 και 151 σεισμικούς μονωτήρες αντίστοιχα, που εγκαθίσταται ανάμεσα στα κατακόρυφα φέροντα στοιχεία και τα θεμέλια των κτιρίων και απορροφούν μεγάλο μέρος της σεισμικής ενέργειας πριν μεταφερθεί στην ανωδομή. Τα κύρια προτερήματα που απορρέουν από την σεισμική μόνωση είναι η μείωση της σεισμικής επιτάχυνσης στα αρχιτεκτονικά τελειώματα και στους συνδέσμους.
Χωρίς τη σεισμική μόνωση η πρόσοψη γύρω από την «Αγορά» θα έπρεπε να είχε σχεδιαστεί για να παραλαμβάνει σεισμικά φορτία περίπου 4 φορές μεγαλύτερα από ότι το σεισμικά μονωμένο κτήριο. Κάτι τέτοιο θα είχε ως συνέπεια η πρόσοψη αναγκαστικά να γινόταν λιγότερο λεπτεπίλεπτη. Ενώ χωρίς τη σεισμική μόνωση οι σύνδεσμοι για την πρόσοψη, τα αρχιτεκτονικά τελειώματα και τις μηχανολογικές οδεύσεις θα έπρεπε να μπορούν να παραλάβουν σεισμικά φορτία περίπου 4 φορές μεγαλύτερα από ότι το σεισμικά μονωμένο κτήριο.
Η σεισμική μόνωση περιορίζει τις οριζόντιες παραμορφώσεις ανάμεσα στους ορόφους σε σεισμική δράση. Χωρίς την σεισμική μόνωση οι αρμοί στην πρόσοψη θα έπρεπε να είναι μεγαλύτεροι για να παραλαμβάνουν τις παραμορφώσεις χωρίς βλάβες. Ενώ επιπλέον χρειάζονται λιγότερα τοιχώματα. Αυτό αυξάνει την ευελιξία σχεδιασμού σχετικά με την διαρρύθμιση των χώρων εντός του κτιρίου.
Μειώνονται τα σεισμικά φορτία στα διαφράγματα των ορόφων. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη ευελιξία στον σχεδιασμό του μεγέθους και της διαρρύθμισης των ανοιγμάτων. Τα απομειωμένα φορτία διαφραγμάτων επιτρέπουν μεγαλύτερη ευελιξία και σε τροποποιήσεις τις στάθμες των πλακών δαπέδου (π.χ. στο πίσω μέρος της ΕΛΣ οι στάθμες των δαπέδων δεν είναι οι ίδιες με τα επίπεδα των μπαλκονιών στο φουαγιέ ή στο αμφιθέατρο).
Χωρίς τη σεισμική μόνωση οι παραμορφώσεις ανάμεσα στους ορόφους θα ήταν έντονα αυξημένες για σεισμούς μεγαλύτερους από τη σεισμική δράση περιορισμού βλαβών. Οι βλάβες στη πρόσοψη και στα αρχιτεκτονικά τελειώματα θα ήταν και αυτές έντονα αυξημένες.
Η σεισμική μόνωση της ανωδομής μειώνει σημαντικά τα σεισμικά φορτία στο ενεργειακό στέγαστρο, το «Φάρο», τη γέφυρα και τις δομές των πύργων. Χωρίς τη σεισμική μόνωση, αυτά τα δομικά συστήματα θα ήταν πολύ βαρύτερα, ενώ επιπλέον, η εφαρμογή της σεισμικής μόνωσης επιτρέπει και τη μείωση του πάχους των τοιχωμάτων. Η σεισμική μόνωση μειώνει τα φορτία των θεμελίων, και συγκεκριμένα τα θεμέλια δεν δέχονται μεγάλα φορτία ανύψωσης.
Τέλος, χωρίς τη σεισμική μόνωση, σε σεισμούς μεγαλύτερους από σεισμική δράση περιορισμού βλαβών, θα υπήρχε προστασία ζωής αλλά το κτήριο θα είχε σοβαρές ζημιές. Οι επισκευές στο δομικό σύστημα θα ήταν σημαντικά πιο ακριβές, ή μη πρακτικές, και η επαναλειτουργία των κτηρίων θα καθυστερούσε.

Χαρακτηριστικά

Η άνω επιφάνεια των εφεδράνων τριβής ολίσθησης ολισθαίνει πάνω στην κάτω επιφάνεια. Η περίοδος του συστήματος σεισμικής μόνωσης εξαρτάται από την διάμετρο της επιφάνειας του εφέδρανου, και η συμπεριφορά του συστήματος σεισμικής μόνωσης είναι ανεξάρτητη από το κατακόρυφο φορτίο. Η τριβή ανάμεσα στις επιφάνειες διαχέει την ενέργεια και παρέχει απόσβεση.
Καθώς τα εφέδρανα τριβής ολίσθησης κατασκευάζονται από χάλυβα, προσφέρουν το ίδιο επίπεδο ανθεκτικότητας όπως και εφέδρανα τύπου ελατηρίου. δεδομένου πως η απόσβεση προσφέρεται από τη τριβή στο εφέδρανο, δεν χρειάζονται επιπλέον μηχανικοί αποσβεστήρες, όπως θα χρειαζόντουσαν σε σύστημα ελατηρίων.
Το αρχικό κόστος κατασκευής για εφέδρανα τριβής-ολίσθησης είναι υψηλότερο από αυτά των ελαστομερών, όμως τα εφέδρανα τριβής-ολίσθησης δεν απαιτούν περιοδική αλλαγή. Έτσι, είναι πιθανό πως το κόστος στη διάρκεια ζωής του κτηρίου για κτήριο που προβλέπεται να είναι σε λειτουργία για σημαντικό χρονικό διάστημα θα είναι μικρότερο από αυτό με ελαστομερή εφέδρανα.
Η απουσία απαίτησης για περιοδική αλλαγή των εφεδράνων θεωρείται μεγάλο πλεονέκτημα για ένα τόσο σημαντικό κτήριο το οποίο προορίζεται να έχει μεγάλη διάρκεια ζωής.
Η συμπεριφορά των εφέδρανων τριβής-ολίσθησης είναι ανεξάρτητη από τα κατακόρυφα φορτία που εφαρμόζονται στο εφέδρανο. Έτσι, τα εφέδρανα είναι κατάλληλα για χρήσεις όπου τα κινητά φορτία αποτελούν μεγάλο μέρος του συνολικού κάθετου φορτίου, όπως στα μέρη της βιβλιοθήκης που αποθηκεύονται βιβλία.
Οι σεισμικοί μονωτές που τοποθετήθηκαν είναι 11 διαφορετικών μεγεθών ανάλογα με τα φορτία που θα αναλάβουν από τον Ε1 που τοποθετήθηκε πάνω σε βάθρο διαστάσεων 1.3 x 1.3 μέτρα και έχει δυνατότητα ανάληψης φορτίου 3.500 ΚΝ έως τον Ε11 που τοποθετήθηκε πάνω σε βάθρο διαστάσεων 2.3 x 2.3 μέτρων και έχει δυνατότητα ανάληψης φορτίου 70.000 ΚΝ.
Οι σεισμικοί μονωτές, ως το πιο σημαντικό μέρος για τη στατική συμπεριφορά των κτιρίων δοκιμάσθηκαν ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή τους σε τεστ δυναμικής ανάλυσης φυσικού μεγέθους σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις του εξωτερικού (Πανεπιστήμιο της Pavia στην Ιταλία και San Diego στις Η.Π.Α)

ΈΝΘΕΤΟ: Είδη σεισμικής μόνωσης
Ο τύπος των σεισμικών μονωτήρων που επιλέχθηκε είναι τα εφέδρανα τριβής-ολίσθησης. Ο κύριος λόγος είναι πως παρέχουν τη μεγαλύτερη αντοχή και μακροζωία, ενώ παράλληλα είναι κατάλληλα σε χώρους οπού τα κινητά φορτία είναι μεγάλο μέρος του συνολικού κάθετου φορτίου, όπως στους χώρους της ΕΒΕ που αποθηκεύονται βιβλία. Για να γίνει η συγκεκριμένη επιλογή εξετάστηκαν τα ακόλουθα είδη σεισμικής μόνωσης:

• Ελαστομερή εφέδρανα
• Χαλύβδινα εφέδρανα τύπου ελατήριου
• Εφέδρανα τριβής-ολίσθησης

Ελέγξτε επίσης

Συγκροτήματα παραγωγής τροποποιημένης πίσσας

Υλικά – Η χρήση τροποποιημένης ασφάλτου με πολυμερή στα οδοστρώματα, πλέον θεωρείται απαραίτητη. Η μεγαλύτερη …