Γενικά στις κατασκευές χρησιμοποιούμε τον μηχανισμό του υδραυλικού ελκυστήρα δομικών έργων ή τον απλό ελκυστήρα δομικών έργων για να πακτώσουμε το δώμα και την βάση της κατασκευής με το έδαφος.

Η πάκτωση των άκρων στο δώμα ενός επιμήκη υποστυλώματος με το έδαφος (με τον μηχανισμό του ελκυστήρα) έχει ως αποτέλεσμα να σταματά το ανασήκωμα της βάσης καθώς και η άνο-δο του δώματος καθώς και την κάμψη του κορμού του εκτρέποντας
καθ αυτόν τον τρόπο τοις πλάγιες φορτίσεις του σεισμού σε ισχυρές περιοχές όπως είναι η κατακόρυφη τομή.

Καθ αυτόν τον τρόπο το υποστύλωμα δεν χάνει την εκκεντρότητά του και δεν λυγίζει τον κορμό του ελαχιστοποιώντας την ροπή στον κόμβο η οποία ευθύνε-ται για την κάμψη του κορμού των στοιχείων (του υποστυλώματος και της δοκού) που έχει σαν αποτέλεσμα την παραμόρφωση και την αστοχία τους. Χρησιμοποιούμε διάφορες μεθόδους τοποθέτησης και
σχεδιασμού.

Εισαγωγή

Η ανάγκη της δημιουργίας της αντισεισμικής ευρεσιτεχνίας προήλθε από τα προβλήματα που παρουσιάζει η πεπατημένη αντισεισμική τεχνολογία των κατασκευών.

Σήμερα οι συντελεστές που καθορίζουν την σεισμική συμπεριφορά των κατασκευών είναι πολυάριθμοι, και εν μέρη πιθανοτικού χαρακτήρα. (Άγνωστη η διεύθυνση του σεισμού, άγνωστο το ακριβές περιεχόμενο των συχνοτήτων της σεισμικής διέγερσης, άγνωστη η διάρκειά της.) Ακόμα η μέγιστες πιθανές επιταχύνσεις που δίδουν οι σεισμολόγοι, έχουν πιθανότητα υπέρβασης, μεγαλύτερης του σχεδιαζόμενου 10%.

Ο συσχετισμός των ποσοτήτων (αν μπορούμε να το δούμε έτσι) “αδρανειακές εντάσεις – δυνάμεις απόσβεσης – ελαστικές δυνάμεις- δυναμικά χαρακτηριστικά κατασκευής – αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής – επιβαλλόμενη κίνηση εδάφους” είναι μη γραμμικής κατεύθυνσης , και ανεξερεύνητες στην δυναμική των κατασκευών, με μη προφανές περιεχόμενο.

Σύμφωνα με τους σύγχρονους κανονισμούς, ο αντισεισμικός σχεδιασμός των κτιρίων γίνεται με βάση τις απαιτήσεις του ικανοτικού σχεδιασμού και πλαστιμότητας. Η αναπόφευκτη ανελαστική συμπεριφορά υπό ισχυρή σεισμική διέγερση κατευθύνεται σε επιλεγμένα στοιχεία και μηχανισμούς αστοχίας.

Ειδικότερα, η έλλειψη ικανοτικού σχεδιασμού των κόμβων και η σαφώς περιορισμένη πλαστιμότητα των στοιχείων οδηγούν σε ψαθυρές μορφές αστοχίας. Ο ικανοτικός έλεγχος των κόμβων γίνεται με την σύγκριση αντοχής των ροπών που δημιουργούνται προσθετικά σε όλους τους δοκούς που υπάρχουν στον κόμβο, με την σύγκριση αντοχής των ροπών όλων των υποστυλωμάτων.Ελέγχονται ως προς την πλαστιμότητα, και την αποφυγή του σχηματισμού μηχανισμού (μαλακού ορόφου). Στις κολόνες δεν επιτρέπεται η δημιουργία πλαστικών αρθρώσεων, παρά μόνο στο σημείο κοντά στην βάση, ή στο σημείο που ενώνονται με το στερεό κιβώτιο του υπογείου. Φυσικά ελέγχουμε και την αντοχή τους προς την τέμνουσα βάσης.

Όταν μιλάμε για σεισμική «ενέργεια», δεν είναι ένας δείκτης που μπορούμε να υπολογίσουμε, αλλά ένας όρος που περιγράψει την συμπεριφορά του φέροντα η οποία μπορεί να αναλυθεί με μαθηματικές εξισώσεις ισορροπίας. Η συμπεριφορά της δομής κατά τη διάρκεια ενός σεισμού είναι βασικά μια οριζόντια μετατόπιση (ας ξεχάσουμε για μια στιγμή οποιαδήποτε κατακόρυφη συνιστώσα) που επαναλαμβάνεται μερικές φορές.
Αν η μετατόπιση είναι αρκετά μικρή για να κρατήσει όλα τα μέλη της δομής εντός της ελαστικής περιοχής, η ενέργεια που δημιουργείται, είναι ενέργεια που αποθηκεύεται στη δομή και εκτονώνεται μετά για να επαναφέρει την δομή στην αρχική της μορφή. Ένα παράδειγμα είναι το ελατήριο.

Αυτή την αποθήκευση της ενέργειας και εν συνεχεία την απόδοσή της προς την αντίθετη κατεύθυνση που εφαρμόζει το ελατήριο, στην
δομική κατασκευή την αποθηκεύει και την εκτονώνει το υποστύλωμα και η δοκός.
Με λίγα λόγια, όλη η επιτάχυνση του σεισμού μετατρέπεται σε αποθηκευμένη ενέργεια στην δομή. Όσο η μετατόπιση κρατά κάθε τμήμα οποιουδήποτε μέλους εντός ελαστικής περιοχής, όλη η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στη δομή θα κυκλοφορήσει στο τέλος του κύκλου, προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Εάν η σεισμική ενέργεια (που μετράται από την επιτάχυνση εδάφους) είναι πάρα πολύ μεγάλη, θα παράγει υπερβολικά μεγάλες μετατοπίσεις που θα προκαλέσουν μια πολύ υψηλήκαμπυλότητα στα κατακόρυφα και οριζόντια στοιχεία. Αν η καμπυλότητα είναι πολύ υψηλή, αυτό σημαίνει ότι η περιστροφή των τμημάτων των στηλών και των δοκών θα είναι πολύ πάνω από την ελαστική περιοχή (Θλιπτική παραμόρφωση σκυροδέματος πάνω από το 0,35% και τάσεις των ινών του οπλισμού πάνω από το 0,2 %). Όταν η περιστροφή περάσει πάνω από αυτό το όριο ελαστικότητας, η δομή αρχίζει να «διαλύει την αποθήκευση της ενέργειας «μέσω πλαστικής μετατόπισης, το οποίο σημαίνει ότι τα τμήματα θα έχουν μια υπολειμματική μετατόπιση που δεν θα είναι σε θέση να ανακτηθεί (ενώ στην ελαστική περιοχή όλες οι μετατοπίσεις ανακτούνται). Βασικά ο σχεδιασμός της αντοχής ενός σημερινού κτιρίου περιορίζετε στα όρια του ελαστικού φάσματος σχεδιασμού, και μετά περνά στις προεπιλεγμένες πλαστικές περιοχές, οι οποίες είναι προεπιλεγμένες περιοχές αστοχίας, (συνήθως είναι τα άκρα των δοκών) ώστε να μην καταρρεύσει η δομή. (Η δομή καταρρέει όταν αστοχήσουν τα
υποστυλώματα με λοξό/ σχήμα αστοχίας) Αν τα τμήματα που βιώνουν τις πλαστικές παραμορφώσεις, ξεπερνούν το όριο του σημείου θραύσης, και είναι και πάρα πολλές πάνω στην δομή, η δομή θα καταρρεύσει.

Σύντομη περιγραφή της εφεύρεσης

Οι σεισμοί των τελευταίων δεκαετιών σε όλο τον κόσμο, καθώς και οι πρόσφατοι σεισμοί στη Ελλάδα, έχουν θέσει σε πρώτη προτεραιότητα το μείζον κοινωνικό και οικονομικό θέμα της σεισμικής συμπεριφοράς και της γενικότερης αντισεισμικής προστασίας των κατασκευών έναντι των σεισμών. Λόγω της αναγκαιότητας του περιορισμού των επιπτώσεων του σεισμού έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι βελτιστοποίησης της απόκρισης των κατασκευών προς τις σεισμικές κινήσεις.

Ο μηχανισμός του υδραυλικός ελκυστήρας δομικών έργων της παρούσας εφεύρεσης καθώς και ο τρόπος κατασκευής των δομικών κατασκευών χρησιμοποιώντας τον υδραυλικό ελκυστήρα της παρούσας εφεύρεσης έχουν ως κύριο σκοπό την ελαχιστοποίηση των προβλημάτων που σχετίζονται με την ασφάλεια των δομικών κατασκευών στην περίπτωση αντιμετώπισης φυσικών φαινομένων όπως είναι ο σεισμός, οι ανεμοστρόβιλοι και οι πολύ ισχυροί πλευρικοί άνεμοι.

Σύμφωνα με την εφεύρεση αυτό επιτυγχάνεται με μια συνεχή προένταση (έλξη) της δομικής κατασκευής προς το έδαφος και του εδάφους προς την κατασκευή, κάνοντας αυτά τα δύο μέρη ένα σώμα. Αυτή τη δύναμη προέντασης την εφαρμόζει ο μηχανισμός του υδραυλικού ελκυστήρα δομικών έργων. Αυτός αποτελείται από ένα συρματόσχοινο το οποίο διαπερνά ελεύθερο στο κέντρο τα κάθετα στοιχεία στήριξης της δομικής κατασκευής, καθώς και το μήκος μιας γεώτρησης, κάτω απ’ αυτά. Στο κάτω άκρο του είναι πακτωμένο με ένα μηχανισμό τύπου άγκυρας που πακτώνεται στο ύψος της θεμελίωσης στα πρανή μιάς γεώτρησης και δεν μπορεί να ανέλθει. Στο επάνω μέρος του, το συρματόσχοινο, είναι πάλι πακτωμένο με ένα υδραυλικό μηχανισμό έλξης ο οποίος το έλκει με μία συνεχή δύναμη ανόδου. Η ασκούμενη έλξη στο συρματόσχοινο από τον υδραυλικό μηχανισμό και η αντίδραση σ’ αυτήν την έλξη που προέρχεται από την πακτωμένη άγκυρα στο άλλο άκρο του γεννά την επιθυμητή πάκτωση
στο δομικό έργο.

Η ιδέα της εφεύρεσης.

Αν έχουμε ένα ξύλινο ασταθή τραπέζι. Επάνω του τοποθετούμε τρεις ξύλινες κολόνες. Την πρώτη απλά την ακουμπάμε πάνω στο τραπέζι. Την δεύτερη την καρφώνουμε με μία πρόκα κάτω από το τραπέζι, έτσι ώστε η μύτη της πρόκας να μπει στο κάτω μέρος της κολόνας. Στην τρίτη κολόνα ανοίγουμε με ένα τρυπάνι μία κατακόρυφη οπή έτσι ώστε το τρυπάνι να διαπεράσει την κολόνα και το τραπέζι μαζί. Μετά περνάμε μέσα από την οπή μία βίδα και στο άνω και κάτω της μέρος τοποθετούμε και σφίγγουμε με δύο κοχλίες την κολόνα με το τραπέζι. Αν κουνήσουμε το τραπέζι η κολόνα που απλά ακουμπάει πάνω στο τραπέζι θα ανατραπεί. Οι άλλες δύο κολόνες αντέχουν την ταλάντωση. Αυτήν την ένωση εδάφους κατασκευής εφαρμόζει σε όλα τα επιμήκη υποστυλώματα της οικοδομής η εφεύρεση για να αντέχουν στην πλάγια φόρτιση του σεισμού. Ας εξετάσουμε τώρα τα άλλα δύο υποστυλώματα, το προτεταμένο μεταξύ του τραπεζιού και το καρφωμένο.

Ποιο υποστύλωμα αντέχει πιο πολύ σε μία πλάγια εξωτερική φόρτιση?

1) Το καρφωμένο υποστύλωμα με το τραπέζι τα οποία συνδέονται με την πρόκα μέσο της συνάφειας δηλαδή μέσο τριβής.
2) Η το προτεταμένο με το τραπέζι υποστύλωμα?

Στο μεν πρώτο Το μήκος της πρόκας που ευρίσκεται καρφωμένο μέσα στο ξύλο καθορίζει και το μέγεθος της συνάφειας και αντοχής ως προς την πλάγια εξωτερική φόρτιση. Δηλαδή η τριβή που ενώνει την πρόκα με το ξύλο είναι ανάλογη του εμβαδού της συνάφειας και την αντοχή στην τριβή του πιο ανίσχυρου υλικού που στην περίπτωσή μας είναι το ξύλο. Στο μεν δεύτερο ξύλινο υποστύλωμα που το διαπερνά η βίδα υφίσταται διαφορετικός μηχανισμός λειτουργίας ως προς την πλάγια εξωτερική φόρτιση. Λόγω του ότι διαπερνά ελεύθερο η βίδα, δεν υφίσταται ουδεμία συνάφεια. Οι κοχλίες πάνω κάτω είναι που συνδέουν το τραπέζι και το ξύλινο υποστύλωμα.

Αν εφαρμόσουμε σε αυτή την μέθοδο μία πλάγια φόρτιση το υποστύλωμα δέχεται μία ροπή ανατροπής με αποτέλεσμα να ανασηκώσει μονόπλευρα την μία πλευρά της βάσης και του δώματός της. Εκεί αντιδρά ο κοχλίας ως
προς την άνοδο του δώματος της κολόνας. Η δύναμη που δημιουργείται μεταξύ κοχλία και δώματος ονομάζετε θλίψη.

Πια κολόνα εσείς λέτε ότι αντέχει στην πλάγια εξωτερική φόρτιση? Αυτή που δέχεται θλίψη ή αυτή που δουλεύει μέσο τριβής;

Φυσικά το υποστύλωμα με την βίδα είναι αυτό που μπορεί να δεχθεί περισσότερα πλάγια φορτία. Το ασύνδετο υποστύλωμα είναι αυτό που κατασκευάζουν σήμερα οι μηχανικοί. Οι άλλες δύο μέθοδοι υπάγονται στην ευρεσιτεχνία . Ναι αλλά τι οι μηχανικοί απλά ακουμπάνε τις κολόνες στο έδαφος όπως την ασύνδετη κολόνα του τραπεζιού? Όχι τις συνδέουν μεταξύ των με την δοκό και την πεδιλοδοκό. Αυτά τα δύο στοιχεία έχουν μία μεγάλη αντίδραση στην ροπή ανατροπής.. Είναι όμως μία άλλη αντίδραση προερχόμενη από διαφορετική πηγή.

Η ευρεσιτεχνία προσφέρει άλλες δύο πρόσθετες αντιδράσεις βοηθώντας την πεπατημένη τόσο ώστε να ενισχύσουμε σημαντικά την αντίδραση των δομών προς τον σεισμό. Με τον μηχανισμό της συνάφειας, ο κορμός των υποστυλωμάτων παρουσιάζει μεγαλύτερη κάμψη με αποτέλεσμα μετά από ορισμένες τιμές να εκκρίνεται το σκυρόδεμα επικάλυψης προκαλώντας απώλεια της συνάφειας μεταξύ σκυροδέματος και χάλυβα.

Αντίθετα ο τένοντας της ευρεσιτεχνίας δεν παρουσιάζει αυτό το πρόβλημα διότι διαπερνά ελεύθερος μέσα από το υποστύλωμα παρεμποδίζοντας την κάμψη του υποστυλώματος διότι οι πλάγιες τάσεις που δέχεται από την κάμψη μετατρέπονται σε θλιπτικές τάσεις στο δώμα (που αντέχει το σκυρόδεμα) και όχι δε ακτινωτές διατμητικές τάσεις που παρουσιάζονται στην διεπιφάνεια σκυροδέματος χάλυβα με τον μηχανισμό της συνάφειας. Αυτή η πάκτωση του δώματος μιας κατασκευής με το έδαφος εφαρμόζεται πρώτη φορά παγκοσμίως και σταματά δυναμικά την παραμόρφωση των κατασκευών. 

Οι ιδιομορφές που παίρνει ο σκελετός είναι πάρα πολλές, τόσες όσες και οι διαφόρων κατευθύνσεων μετατοπίσεις του σεισμού οι οποίες παραμορφώνουν τα στοιχεία του φέροντα οργανισμού λυγίζοντας τον κορμό τους ανελαστικά και αστοχούν.

Το ιδανικό θα ήταν αν μπορούσαμε να κατασκευάσουμε έναν σκελετό οικοδομής ο οποίος κατά την διάρκεια του σεισμού να μετατοπίζει όλες του τις πλάκες με το ίδιο πλάτος ταλάντωσης που έχει το έδαφος, χωρίς διαφορά φάσης μεταξύ των, διατηρώντας την ίδια μορφή και κατά την διέγερση του σεισμού. Κατ αυτόν τον τρόπο δεν θα είχαμε καμία παραμόρφωση του σκελετού, οπότε καμία αστοχία.

Η έρευνα που κάνω πάνω στον αντισεισμικό σχεδιασμό των κατασκευών έχει σκοπό αυτήν ακριβώς την προσπάθεια.

1) Σε σύγκριση με τα υπάρχοντα αντισεισμικά συστήματα, η εφεύρεση αυξάνει την αντοχή της δομής πάνω από 100 της εκατό και μειώνει το κόστος της προστασίας της άνω του 50 της εκατό.

2) Πιστεύω ότι με τη μέθοδο αυτή, τα προκατασκευασμένα σπίτια μπορούν να τοποθετηθούν πια μέσα σε πόλεις έχοντας την επιπλέον πια δυνατότητα να κατασκευάζουμε περισσότερους ορόφους. Κατασκευαστές προκατασκευασμένων σπιτιών αλλά και όλοι μας θα επωφεληθούν από αυτή την αλλαγή, επειδή τα προκατασκευασμένα είναι 30 με 50 της εκατό φθηνότερα από τις υπάρχουσες κατασκευές διότι είναι βιομηχανοποιημένα.

3) Η ευρεσιτεχνία μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα οικοδομικά έργα που είναι υπό κατασκευή, ωστόσο, μπορεί επίσης να τοποθετηθεί σε πολλές υφιστάμενες δομές, εξασφαλίζοντας αντισεισμική προστασία. Είναι η μόνη ευρεσιτεχνία που μπορεί να τοποθετηθεί σε καταπονημένες κατασκευές από τον σεισμό μετά τον σεισμό, εξασφαλίζοντας με τα λιγότερα χρήματα απόλυτη αντισεισμική θωράκιση.

4) Η Ευρεσιτεχνία και η μέθοδος που εφαρμόζει προσφέρει προστασία και στις ελαφριές κατασκευές από τους ανεμοστρόβιλους.

5) Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως αγκύριο για την στήριξη των πρανών του εδάφους των μεγάλων δρόμων.

6) Εξασφαλίζει ισχυρό θεμέλιο πάνω σε μαλακό έδαφος. Ένας σκελετός μιας οικοδομής αποτελείτε από τα υποστυλώματα (κάθετα στοιχεία ) και τις δοκούς και πλάκες ( οριζόντια στοιχεία ). Οι δοκοί τα υποστυλώματα και οι πλάκες ενώνονται στους κόμβους.Όταν ο σκελετός είναι σε κατάσταση ηρεμίας, όλες οι φορτίσεις είναι κατακόρυφες. Όταν γίνεται σεισμός δημιουργούνται πρόσθετες οριζόντιες φορτίσεις στον σκελετό. Η συνισταμένες των οριζόντιων και κατακόρυφων φορτίσεων καταπονούν τους κόμβους, διότι αλλάζουν τις μοίρες των, δημιουργώντας πότε ανοικτές και πότε κλειστές γωνίες. Οι κατακόρυφες στατικές φορτίσεις ισορροπούν με την αντίδραση του εδάφους. Οι οριζόντιες φορτίσεις του σεισμού, λόγο ανασήκωσης που υφίστανται οι βάσεις των υποστυλωμάτων, και λόγο της ελαστικότητας που έχει ο κορμός τους, μετατοπίζουν τις καθ ύψος πλάκες με διαφορετικό πλάτος ταλάντωσης, και διαφορά φάσης.

Δηλαδή οι πάνω πλάκες μετατοπίζονται περισσότερο από τις κάτω. Αυτές οι ιδιομορφές που παίρνει ο σκελετός είναι πάρα πολλές, τόσες όσες και οι διαφόρων κατευθύνσεων μετατοπίσεις του σεισμού οι οποίες παραμορφώνουν τον σκελετό, και αστοχεί. Το ιδανικό θα ήταν αν μπορούσαμε να κατασκευάσουμε έναν σκελετό οικοδομής ο οποίος κατά την διάρκεια του σεισμού να μετατοπίζει όλες του τις πλάκες με το ίδιο πλάτος ταλάντωσης που έχει το έδαφος, χωρίς διαφορά φάσης, διατηρώντας την ίδια μορφή κατά την διέγερση του σεισμού. Κατ αυτόν τον τρόπο δεν θα είχαμε καμία παραμόρφωση του σκελετού, οπότε καμία αστοχία.
Η έρευνα που κάνω πάνω στον αντισεισμικό σχεδιασμό των κατασκευών αποσκοπεί ακριβώς σε αυτό.

Αυτό το πέτυχα κατασκευάζοντας μεγάλα επιμήκη άκαμπτα υποστυλώματα με σχήμα κάτοψης, – , + , Γ , ή Τ στα οποία εφαρμόζω μία δύναμη σε όλα τα άκρατους στο δώμα, ( ώστε να δουλεύει όλη η διατομή σε αμφίπλευρες καταπονήσεις ) προερχόμενη από το έδαφος. 

Αυτή η δύναμη αποσκοπεί στο να σταματήσει αμφίπλευρα την στροφή των υποστυλωμάτων και την καμπυλότητα που δημιουργείται στον κορμό τους, οπότε και την παραμόρφωση που δημιουργεί την αστοχία σε όλο τον φέροντα. Στον σεισμό τα υποστυλώματα χάνουν την εκκεντρότητα ανασηκώνοντας την βάση τους, δημιουργώντας στροφές σε όλους στους κόμβους της κατασκευής. 

Για αυτό υπάρχει όριο εκκεντρότητας, δηλαδή όριο περιοχής της βάσης που ανασηκώνεται από την ροπή ανατροπής. Για να περιορίσουμε τις στροφές στη βάση βάζουμε ισχυρές πεδιλοδοκούς στα υποστυλώματα.

Στα μεγάλα επιμήκη υποστυλώματα, (τοιχία) λόγω των μεγάλων ροπών που κατεβάζουν είναι πρακτικά αδύνατη η παρεμπόδιση της στροφής με τον κλασικό τρόπο κατασκευής των πεδιλοδοκών.

Αυτό το ανασήκωμα της βάσης σε συνδυασμό με την ελαστικότητα έχει σαν αποτέλεσμα όταν το ένα υποστύλωμα του πλαισίου σηκώνει προς τα επάνω το ένα άκρο της δοκού, την ίδια στιγμή το άλλο υποστύλωμα στο άλλο άκρο της το κατεβάζει βίαια προς τα κάτω.
Αυτό καταπονεί την δοκό με τάσεις στροφών διαφορετικής κατεύθυνσης στα δύο άκρα, παραμορφώνοντας τον κορμό της σε σχήμα S.

Την ίδια παραμόρφωση στον κορμό του υφίσταται και το υποστύλωμα, λόγο των στροφών στους κόμβους, και την διαφορά φάσης μετατόπισης των καθ ύψος πλακών. Για να σταματήσουμε τo ανασήκωμα της βάσης πακτώνουμε με τον μηχανισμό της ευρεσιτεχνίας την βάση με το έδαφος.

Αν όμως θέλουμε να σταματήσουμε και το ολικό ανασήκωμα του δώματος του υποστυλώματος που προέρχεται από το ανασήκωμα της βάσης αλλά και από την ελαστικότητα του κορμού του, τότε το καλύτερο σημείο για την επιβολή αντίθετων τάσεων ισορροπίας είναι το δώμα. Αυτή η αντίθετη τάση στο δώμα πρέπει να προέρχεται από μία εξωτερική πηγή, και όχι εφαρμοζόμενη από τον ίδιο τον φέροντα. Αυτή η εξωτερική πηγή είναι το έδαφος κάτω από την βάση.

Από εκεί αντλώ αυτήν την εξωτερική δύναμη Στο έδαφος κάτω από την βάση ανοίγουμε μια γεώτρηση, και πακτώνουμε (με την βοήθεια της άγκυρας του μηχανισμού της ευρεσιτεχνίας) στα πρανή της, και με την βοήθεια ενός τένοντα που διαπερνά ελεύθερος μέσα από μία σωλήνα το υποστύλωμα, μεταφέρουμε αυτήν την δύναμη που πήραμε από το έδαφος, πάνω από το δώμα. Εκεί πάνω από το δώμα τοποθετούμε ένα στοπ με μία βίδα, για να σταματήσουμε την άνοδο του δώματος των επιμήκη υποστυλωμάτων, η οποία υφίσταται κατά τον σεισμό, και παραμορφώνει όλες τις πλάκες. Με αυτόν τον τρόπο ελέγχουμε την ταλάντωση όλης την κατασκευής.

Δηλαδή την παραμόρφωση που προκαλεί την αστοχία. Κατ αυτόν τον τρόπο δεν έχουμε αλλαγές στην ιδιομορφία του φέροντα, διότι διατηρεί την ίδια μορφή που έχει πριν από τον σεισμό, και κατά τον σεισμό. Η αντίδραση του μηχανισμού στην άνοδο του δώματος των επιμήκη υποστυλωμάτων και η άλλη αντίδραση στο αντικριστό κάτω μέρος της βάσης των εκτρέπουν την πλάγια φόρτιση του σεισμού στην κατακόρυφη τομή των η οποία είναι μεγάλη και ισχυρή. Με αυτήν την εκτροπή της πλάγιας φόρτισης του σεισμού στην κατακόρυφη τομή των υποστυλωμάτων, καταργούνται οι στροφές στους κόμβους διότι τις πλάγιες φορτίσεις του σεισμού τις αναλαμβάνουν 100% τα επιμήκη υποστυλώματα, διότι αδυνατούν να στρέψουν τον κορμό τους.

Στα πειράματα που έκανα σε πραγματικής κλίμακας επιτάχυνσης σεισμού εντάσεως 1,77g και πλάτος ταλάντωσης 0,11 m πάνω σε διώροφο μοντέλο υπό κλίμακα 1 προς 7,14 φαίνεται η διαφορά της απόκρισης του μοντέλου, με και χωρίς την ευρεσιτεχνία.
Θα σας δώσω κάποια θεωρητικά στοιχεία για να κάνετε και να ελέγξετε μόνοι σας τους υπολογισμούς που έκανα. Το μοντέλο του πειράματος εκτελεί μια απλή αρμονική ταλάντωση κατά τον άξονα χ πάνω στον οποίο πηγαινοέρχεται (αγνοούμε την κάθετη κίνηση που είναι μικρή).

Αυτή η παλινδρομική κίνηση δημιουργείται από την κυκλική κίνηση του άκρου του εμβόλου όπου είναι προσαρμοσμένος ο πύρος του ρουλεμάν. Η ακτίνα αυτού του κύκλου είναι 0,11m και αυτό είναι το πλάτος ταλάντωσης Α.

Έτσι κάνει το μοντέλο μου διαδρομή 2Α=0,22m, δηλ πάει από το ένα ακραίο σημείο στο άλλο σε κάθε μισή στροφή του πύρου. Μία πλήρης ταλάντωση όμως σημαίνει να κάνει ο πίρος μια πλήρη στροφή, να επανέλθει δηλ. το μοντέλο στην ακραία θέση από όπου ξεκίνησε. Άρα, αν πούμε ότι ξεκίνησε από το τέρμα πρέπει να επανέλθει στο τέρμα. Κάνει επομένως συνολική διαδρομή 0,22 που πήγε και 0,22 που γύρισε =4Α=0,44 m.

Αν λοιπόν σταθούμε από την πλευρά του μηχανήματος και μετράμε διαδρομές, κάθε προσέγγιση προς το μηχάνημα είναι και μία πλήρης διαδρομή και άρα μία στροφή. Αυτές τις στροφές μετράμε, και τον αντίστοιχο χρόνο τους σε sec. Η συχνότητα (Hz) είναι το κλάσμα: ν=αριθμός τέτοιων πλήρων διαδρομών /αντίστοιχο χρόνο τους. Η περίοδος της ταλάντωσης Τ, δηλ. ο χρόνος μιας πλήρους διαδρομής 0,44m είναι Τ=1/ν sec.

Σε μια πλήρη στροφή του πύρου, έχουμε μία φορά μέγιστη θετική ταχύτητα κατά την μία κατεύθυνση και μια φορά μέγιστη αρνητική κατά την άλλη. Εμάς βέβαια μας ενδιαφέρουν οι απόλυτες τιμές τους που είναι ίδιες. Το ίδιο συμβαίνει και με την επιτάχυνση, αλλά αυτή έχει μέγιστη απόλυτη τιμή όταν η ταχύτητα είναι μηδέν, δηλ. στα άκρα των διαδρομών. Μέγιστη ταχύτητα και μέγιστη επιτάχυνση υπολογίζονται από τη γωνιακή ταχύτητα ω που είναι: ω=2π/Τ. 

Άρα: μέγιστη ταχύτητα υ: maxυ=ω*Α=0,11*ω m/sec, μέγιστη επιτάχυνση α: maxα=ω2*Α=0,11*ω2 m/sec2. Αυτά τα μέγιστα μεγέθη πραγματοποιούνται στιγμιαία. Αν θέλουμε να πάρουμε την μέση επιτάχυνση, είτε θετική είτε αρνητική, τότε σκεφτόμαστε ότι η ταχύτητα πήγε από το μηδέν στο μέγιστό της σε χρόνο Τ/4. Άρα η μέση επιτάχυνση είναι κατά προσέγγιση: α=maxυ/(Τ/4)=4*maxυ/Τ=4*0,11.ω2/Τ σε m/sec2. Αυτό βέβαια δε είναι ακριβές, διότι κατά την στιγμή Τ/4 η α είναι μεγαλύτερη (να μη σας μπλέκω με συνημίτονα και ημίτονα). Και στις δύο όμως περιπτώσεις για να βρούμε την επιτάχυνση σε g, πρέπει να διαιρέσουμε τις επιταχύνσεις που είναι σε m/sec2 με την Γήινη επιτάχυνση μάζας που είναι 9,81 m/sec για να πούμε ότι έχουμε πετύχει επιτάχυνση τόσων g. Πιστεύω να ήμουν αναλυτικός. Τι κάνουμε στην πράξη και τι άλλους παράγοντες λαμβάνουμε υπόψη μας, είναι ένα ζητούμενο.

Αναλυτικά αποτελέσματα πειράματος.

Από το 2,45 λεπτό μέχρι το 2,50 λεπτό μέσα σε 5 δευτερόλεπτα το πειραματικό μοντέλο έκανε 10 πλήρεις στροφές.

Δηλαδή 40 πλήρεις στροφές σε 20 sec.

1) Οπότε Πλάτος ταλάντωσης Α= 0,11 m
2) Η συχνότητα (Hz) είναι το κλάσμα: ν=αριθμός τέτοιων πλήρων διαδρομών /αντίστοιχο χρόνο τους. Οπότε 40/20= 2 Hz
3) Ιδιοπερίοδος Η περίοδος της ταλάντωσης Τ, δηλ. ο χρόνος μιάς πλήρους διαδρομής 0,44m είναι Τ=1/ν sec Οπότε 1/2=0,5 sec
4) Γωνιακή ταχύτητα ω είναι: ω=2π/Τ. Οπότε 2Χ3,14/0,5= 12,56
5) Μέγιστη ταχύτητα υ: maxυ=ω*Α=0,11*ω m/sec Οπότε 12,56 χ 0,11= 1,3816 m/sec
6) Mέγιστη επιτάχυνση α: maxα=ω2*Α=0,11*ω2 m/sec2. Οπότε 12,56χ12,56χ0,11= 17,352896
7) Επιτάχυνση σε g 17,352896/9,81= 1,77 g
Δεν περιλαμβάνεται η κατακόρυφη επιτάχυνση.

Το ότι το μοντέλο είναι σε κλίμακα αυτό ανεβάζει την επιτάχυνση κατά πολύ πάρα πάνω από 1,77 g αλλά μετριέται διαφορετικά από ότι το μέτρησα εγώ, και βγαίνει από τύπους που εγώ δεν τους ξέρω. ( οι οποίοι συσχετίζουν επιτάχυνση και μάζα και βγάζουν κάποια κλίμακα ) Αυτούς τους τύπους τους ξέρουν τα εργαστήρια πειραματικών δοκιμών. Αυτή η επιτάχυνση που έβγαλα είναι επιτάχυνση πραγματικού φυσικού σεισμού, πάνω σε μικρό μοντέλο κλίμακας 1 προς 7,14 Ο Μεγαλύτερος σεισμός που έγινε ποτέ στον κόσμο, ήταν 2,99 g. Οι ισχυρότερες κατασκευές στην Ελλάδα κατασκευάζονται να αντέχουν 0,36 g To Δικό μου μοντέλο δοκιμάστηκε σε 1,77 g και δεν έπαθε τίποτα, οπότε δεν ξέρουμε πότε αστοχεί.

Στην Ελλάδα ο μεγαλύτερος που έγινε σεισμός έφθασε σε επιτάχυνση το 1 g. 

Αυτό το βίντεο 

παρουσιάζει αρχικά μία από τις πολλές μεθόδους τοποθέτησης της ευρεσιτεχνίας, καθώς και δύο πειράματα με και χωρίς την ευρεσιτεχνία το ένα δίπλα στο άλλο για να διαπιστώσετε την χρησιμότητά της.

Βίντεο από έναν διεθνή διαγωνισμό που έλαβε μέρος το 2014 στο Μέγαρο μουσικής και συμμετείχα για την ευρεσιτεχνία. Στην επιστημονική ομάδα της ευρεσιτεχνίας μεταξύ άλλων συμμετείχε ο γνωστός σε όλους Dr. Παναγιώτης Καρύδης μέλος της Ευρωπαϊκής ακαδημίας επιστημών και τεχνών, ομότιμος καθηγητής της αντισεισμικής τεχνολογίας των κατασκευών, ιδρυτής και επί πολλά έτη διευθυντής της σεισμικής πειραματικής τράπεζας στο Μετσόβιο Πολυτεχνείο.

Επιστημονική δημοσίευση στο εξωτερικό.Paper. Περιοδικό Open Journal of Civil Engineering

Τίτλος The Ultimate Anti-Seismic System 

Συγγραφέας Ιωάννης Λυμπέρης