Αποτίμηση σεισμικής επιτελεστικότητας μεταλλικών κτηρίων που έχουν υποστεί διαφορικές καθιζήσεις εδάφους. - Μπούτικας, Κωνσταντίνος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2015)
Αντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση της συμπεριφοράς σύγχρονων μεταλλικών κατασκευών, οι οποίες έχουν υποστεί διαφορικές καθιζήσεις εδάφους ως προς την ικανότητά τους να φέρουν με ασφάλεια αρχικά τα βαρυτικά και στη συνέχεια τα δυνητικά σεισμικά φορτία. Η μελέτη διερεύνησε τη συμπεριφορά δύο τύπων μεταλλικών κτηρίων για δύο μορφές επιβαλλόμενων διαφορικών καθιζήσεων. Συνολικά κατασκευάστηκαν 14 δισδιάστατα προσομοιώματα, τέσσερα εκ των οποίων αφορούσαν την ανάλυση επαυξητικών καθιζήσεων. Τα κτήρια ανήκαν στην ίδια κατηγορία σεισμικών απαιτήσεων (Dmin) κατά τους αμερικανικούς κανονισμούς. Η πρώτη ομάδα κτηρίων είχε ως φέροντα οργανισμό πλαίσια παραλαβής ροπής (MRF) και η δεύτερη πλαίσια με διαγώνιους συνδέσμους δυσκαμψίας (CBF). Στα εν λόγω προσομοιώματα αρχικά επιβλήθηκαν επαυξητικές βυθίσεις για να καθοριστούν οι στάθμες επιτελεστικότητας των κτηρίων έναντι καθιζήσεων. Οι βυθίσεις σχεδιάστηκαν, ώστε να προκαλέσουν είτε κοίλη, είτε κυρτή μορφή επιβαλλόμενων καθιζήσεων. Αρχικώς διερευνήθηκε ο βαθμός ανταπόκρισης και η δυνατότητα εφαρμογής των βιβλιογραφικών «εμπειρικών» σταθμών των καθιζήσεων του εδάφους σε σύγχρονα μεταλλικά κτήρια. Αυτές κρίθηκαν επαρκείς για την αποφυγή βλαβών στην πλειονότητα των περιπτώσεων, αλλά διαπιστώθηκαν αρκετά συντηρητικές. Στη συνέχεια ελέγχθηκε αν δύναται να υπάρξει περαιτέρω συσχέτιση των βλαβών που εκφράζονται μέσω των γωνιακών παραμορφώσεων των ορόφων της ανωδομής με τις «σεισμικές» στάθμες επιτελεστικότητας των αμερικανικών κανονισμών. Εξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά με το ποιος τύπος κτηρίου είναι πιο τρωτός έναντι καθιζήσεων. Βρέθηκε ότι τα κτήρια MRF παρουσιάσουν μεγαλύτερες τιμές γωνιακών παραμορφώσεων ορόφων για δεδομένη τιμή καθίζησης σε σχέση με τα κτήρια CBF. Εν αντιθέσει τα κτήρια CBF εκδηλώνουν βλάβες σε χαμηλότερες στάθμες καθιζήσεων σε σχέση με τα κτήρια MRF. Εν κατακλείδι προσδιορίστηκαν τα δύο στάδια των βλαβών που είχαν ενδιαφέρον για την παραπέρα ανάλυση. Αυτά αντιστοιχούσαν είτε στα όρια της λειτουργικότητας, δηλαδή στις μέγιστες επιτρεπόμενες κλίσεις πατωμάτων και στύλων, είτε στις τιμές των γωνιακών παραμορφώσεων για την κατηγορία S3 (life safety), όπως περιγράφονται από τους αντίστοιχους κανονισμούς. Κατόπιν πραγματοποιήθηκε στατική-ανελαστική ανάλυση (Pushover) οριζοντίων δράσεων σε συνδυασμό με τις επιβαλλόμενες βυθίσεις που έφερναν τα κτήρια στα δύο στάδια παραμορφώσεων και βλαβών που περιγράφηκαν. Εξήχθησαν συμπεράσματα για τη μείωση της αντοχής και την έναρξη των βλαβών των κτηρίων. Επιβεβαιώθηκε η αρχική εκτίμηση ότι μικρές τιμές καθιζήσεων είναι ικανές να υποβαθμίσουν σημαντικά την ικανότητα παραλαβής οριζοντίων δράσεων στα κτήρια MRF.