12 Δεκεμβρίου 2019

Λικνισμός, χάος και επαλήθευση προσθετικώς κατασκευασμένων δομικών προσομοιωμάτων στη σεισμική μηχανική

ΜΙΧΑΛΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΥ, Assistant Professor ΕΤΗ Ζυρίχης

Περίληψη: Οι διαγωνισμοί τυφλής πρόβλεψης δοκιμών σεισμικής τράπεζας δείχνουν ότι ακόμα και τα πιο περίπλοκα αριθμητικά προσομοιώματα δεν καταφέρνουν να προβλέψουν επαρκώς τη σεισμική απόκριση ακόμα και απλών κατασκευών από Οπλισμένο Σκυρόδεμα ή Τοιχοποιία, παρότι η διέγερση και οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών είναι a priori γνωστές. Αυτή η αποτυχία αμφισβητεί ευθέως την επιστημονικότητα των μεθόδων σεισμικής ανάλυσης και σχεδιασμού. Παραδόξως, η παραπάνω ανεπάρκεια χρησιμοποιείται επιλεκτικά μόνο ενάντια στις λικνιζόμενες κατασκευές. Πράγματι, είναι πρακτικώς αδύνατον να προβλέψει κανείς την απόκριση ακόμα και της απλούστερης λικνιζόμενης κατασκευής, και για αυτό ο λικνισμός έχει χαρακτηριστεί χαοτικός. Εντούτοις, η πρόβλεψη της απόκρισης σε μοναδική διέγερση είναι υπερβολικά αυστηρή δοκιμασία επαλήθευσης ενός δομικού προσομοιώματος, γιατί ούτως ή άλλως η αβεβαιότητα της διέγερσης είναι τεράστια. Για αυτό έχει προταθεί μια ασθενέστερη αλλά επαρκής διαδικασία επαλήθευσης: Η πρόβλεψη των στατιστικών χαρακτηριστικών των αποκρίσεων σε ένα σύνολο διεγέρσεων. Η ομιλία παρουσίασε τις 600 δοκιμές ενός λικνιζόμενου σώματος που διεξήχθησαν στη σεισμική τράπεζα του ΕΤΗ και θα δείξει ότι το προσομοίωμα του Housner (1962) δεν είναι απλοϊκό (όπως συχνά κατηγορείται), αλλά επαρκές για τις ανάγκες της σεισμικής μηχανικής. Η παραπάνω διαδικασία δεν μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί σε πραγματικές κατασκευές Οπλισμένου Σκυροδέματος ή Τοιχοποιίας, γιατί θα χρειάζονταν ένα καινούριο δοκίμιο για κάθε δοκιμή. Άρα, αν το δοκίμιο είναι μια ολόκληρη κατασκευή, το κόστος καθίσταται απαγορευτικό. Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, στο ΕΤΗ ξεκίνησε πρόσφατα να αναπτύσσεται μια μεθοδολογία αυτοματοποιημένης κατασκευής μικρής κλίμακας δοκιμίων Τοιχοποιίας και Οπλισμένου Σκυροδέματος (1:10 – 1:40) χρησιμοποιώντας τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης (3D printing). Τα δοκίμια θα διεγερθούν σε σεισμική τράπεζα τοποθετημένη σε φυγοκεντριστή. Τα πρώτα αποτελέσματα θα παρουσιαστούν στην παρούσα ομιλία.