Ψευδοδυναµικές δοκιµές έκκεντρου µη-σεισµικά σχεδιασµένου κτιρίου οπλισµένου σκυροδέµατος, πριν και µετά την ενίσχυση

Transcript

1 Ψευδοδυναµικές δοκιµές έκκεντρου µη-σεισµικά σχεδιασµένου κτιρίου οπλισµένου σκυροδέµατος, πριν και µετά την ενίσχυση Ε. Ν. Μπούσιας Επίκουρος Kαθηγητής. Εργαστήριο Κατασκευών, Τµήµα Πολιτικών Μηχ., Παν. Πατρών Α-Λ. Σπαθής ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Εργαστήριο Κατασκευών, Τµήµα Πολιτικών Μηχ., Παν. Πατρών Μ. Ν. Φαρδής Καθηγητής. Εργαστήριo Κατασκευών, Τµήµα Πολιτικών Μηχ., Παν. Πατρών Λέξεις κλειδιά: Μη-κανονικά κτίρια, σεισµική ενίσχυση, στρεπτική απόκριση, ινο-οπλισµένα πολυµερή ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Παρουσιάζονται τα πειραµατικά αποτελέσµατα σειράς δοκιµών σε διόροφα, µησεισµικά σχεδιασµένα κτίρια οπλισµένου σκυροδέµατος, τα οποία δοκιµάσθηκαν µε τη ψευδοδυναµική µέθοδο, τόσο πριν όσο και µετά από ενίσχυση µε ινοπλισµένα πολυµερή (ΙΟΠ). Τα δοκίµια κατασκευάσθηκαν καθ' οµοίωση υφιστάµενων κατασκευών µε εκκεντρότητα δυσκαµψίας σε κάτοψη και χωρίς αντισεισµικές λεπτοµέρειες όπλισης των µελών. Κατά τη δοκιµή σε σεισµική διέγερση µε µέγιστη επιτάχυνση 0.25g παρατηρήθηκε έντονα στρεπτική απόκριση µε σηµαντικές σχετικές µετατοπίσεις: οι απαιτήσεις παραµόρφωσης στην εύκαµπτη πλευρά ήταν πολύ µεγαλύτερες αυτών της δύσκαµπτης. οκιµές µετά την επισκευή και ενίσχυση των βάσεων, ή βάσεων και κορυφών των υποστυλωµάτων και των δύο ορόφων µε ΙΟΠ, έδειξαν ότι σε µεγαλύτερη της αρχικής ένταση διέγερσης (0.3g) η συµπεριφορά είναι πολύ ικανοποιητική παρά τις αυξηµένες απαιτήσεις παραµόρφωσης. Το ίδιο συµπέρασµα προέκυψε και από τη δοκιµή του κτιρίου µε τοιχοπληρωµένο τον πάνω όροφο και συγκέντρωση των απαιτήσεων παραµορφώσεων στο ισόγειο, και µάλιστα στην εύκαµπτη πλευρά του. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μεγάλο ποσοστό των κτιρίων στην Ελλάδα έχει κατασκευασθεί πριν την εφαρµογή των σύγχρονων αντισεισµικών κανονισµών και χαρακτηρίζεται από αυξηµένη σεισµική τρωτότητα. Ανάµεσα στα αίτια της αυξηµένης τρωτότητας είναι η χρήση λείων ράβδων οπλισµού, η ανεπαρκής περίσφιγξη σκυροδέµατος µέσω καλά αγκυρωµένων συνδετήρων, η συχνά έντονη ασυµµετρία κατανοµής αντοχής ή/και δυσκαµψίας σε κάτοψη και το συνήθως µικρό µήκος υπερκάλυψης των άκρων διαµήκων ράβδων στις ενώσεις τους στη βάση υποστυλωµάτων. Μάλιστα, σε κτίρια που κατασκευάσθηκαν πριν τις αρχές της δεκαετίας του '70, χρησιµοποιούνταν λείες ράβδοι, η συµπεριφορά των οποίων σε σεισµικές δράσεις δεν είναι επαρκώς γνωστή. Η έρευνα της σεισµικής απόκρισης κτιρίων µε έντονη ασυµµετρία σε κάτοψη έχει µέχρι τώρα βασισθεί σε αναλυτικές προσεγγίσεις, χρησιµοποιώντας γενικά απλές µορφολογίες κάτοψης, ενίοτε µε χρήση παραδοχών που δεν ισχύουν για το οπλισµένο σκυρόδεµα. Η έλλειψη πειραµατικών αποτελεσµάτων από δοκιµές σε τριδιάστατες κατασκευές µεγάλης κλίµακας για τη βαθµονόµηση κατάλληλων προσοµοιωµάτων, δυσχεραίνει το πρόβληµα περαιτέρω. Για την αποτίµηση της απόκρισης υφιστάµενων κατασκευών και το σχεδιασµό των µέτρων επέµβασης, απαιτούνται περισσότερα αποτελέσµατα πειραµατικών δοκιµών. Σ' αυτήν την εργασία παρουσιάζονται ο σχεδιασµός και τα αποτελέσµατα πειραµατικού προγράµµατος δοκιµών κτιρίων οπλισµένου σκυροδέµατος. ιόροφη κατασκευή µε ένα άνοιγµα ανά διεύθυνση σχεδιάσθηκε µε τις διατάξεις των κανονισµών που ίσχυαν στην Ελλάδα τη δεκαετία 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

2 του Οµοιώµατά της σε κλίµακα 0.7:1 δοκιµάσθηκαν µε την Ψευδοδυναµική Μέθοδο οκιµών. Τα υποστυλώµατα ισογείου και ορόφου της µιας πλευράς κατασκευάσθηκαν µε τη µισή αντίστοιχη διάσταση αυτών της απέναντι πλευράς, για ασύµµετρη κατανοµή της δυσκαµψίας και της αντοχής σε κάτοψη. Το πρόγραµµα δοκιµών περιελάµβανε δοκιµή µη-ενισχυµένου κτιρίου σε µονοαξονική σεισµική διέγερση µε µέγιστη επιτάχυνση 0.25g, και δοκιµές µετά από δύο διαφορετικές επεµβάσεις ενίσχυσης. Σε άλλη δοκιµή εξετάσθηκε το συνηθισµένο πρόβληµα του ελεύθερου από τοιχοπληρώσεις ισογείου σε υφιστάµενες κατασκευές, µε κατασκευή συµπαγών τοιχοπληρώσεων στον όροφο του κτιρίου. 2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΤΙΡΙΩΝ- ΟΚΙΜΙΩΝ ΚΑΙ ΟΚΙΜΩΝ Οι πειραµατικές δοκιµές σε έκκεντρα διόροφα πλαισιακά κτίρια οπλισµένου σκυροδέµατος µε ένα άνοιγµα ανά διεύθυνση, έγιναν στο Εργαστήριο Κατασκευών µε χρήση της Ψευδοδυναµικής Μεθόδου. Τα κτίρια που δοκιµάσθηκαν ήταν οµοιώµατα σε κλίµακα 0.7:1 (Σχήµα 1) πλαισιακού κτιρίου οπλισµένου σκυροδέµατος σχεδιασµένου και κατασκευασµένου χωρίς αντισεισµικές διατάξεις, όπως τα προ του 1970 κτίρια στην Ελλάδα. Το πρωτότυπο είχε διαστάσεις κάτοψης 4.50m 5.50m και ύψος 3.30m και 2.85m στο ισόγειο και στον όροφο, αντίστοιχα. Το υπό κλίµακα πλαίσιο ήταν διαστάσεων 3.15m 3.85m σε κάτοψη, µε ύψος ορόφων 2.30m στο ισόγειο και 2.0m στον όροφο (Σχήµα 1). Τα υποστυλώµατα της µιας πλευράς ("εύκαµπτη πλευρά") είχαν το µισό µέγεθος αυτών της απέναντι πλευράς ("δύσκαµπτη πλευρά"), δηµιουργώντας ασυµµετρία σε κάτοψη που προκαλεί στρεπτική απόκριση. Τα υποστυλώµατα αποτελούν υπο κλίµακα 0.7:1 οµοιώµατα υποστυλωµάτων µε τις ίδιες λεπτοµέρειες όπλισης, τα οποία έχουν δοκιµασθεί προγενέστερα ως µεµονωµένα υποστυλώµατα µορφής προβόλου (Bousias 2003, 2005a, 2005b, Μπούσιας, 2006). Ο διαµήκης οπλισµός αποτελείται από λείες ράβδους Φ10 µε ηµικυκλικά άγκιστρα και στα δύο άκρα. Οι διαµήκεις ράβδοι µατίζονταν στη βάση ισογείου και ορόφου µε µήκος υπερκάλυψης άκρων 20Φ (200mm). Για τοι σκοπό αυτό προβλέφθηκαν αναµονές από τα πέδιλα, επίσης µε ηµικυκλικό άγκιστρο στα άκρα (Σχήµα 2). Χρησιµοποιήθηκαν συνδετήρες λείων ράβδων διαµέτρου 6mm ανά 150mm, µε κάµψη των άκρων τους κατά 90 ο. Η τάση διαρροής των διαµήκων ράβδων οπλισµού ήταν 464.7MPa και των συνδετήρων 322.6MPa. Η µέση τιµή της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος την ηµέρα των δοκιµών ήταν 22.80MPa και 18.05MPa για τον κάτω και τον πάνω όροφο αντίστοιχα, στο ένα κτίριο και 23.6 MPa and MPa στο άλλο. Τα κτίρια-δοκίµια κατασκευάστηκαν στο Εργαστήριο στη θέση δοκιµής. Στις πλάκες και των δύο ορόφων τοποθετήθηκαν πρόσθετες µάζες (Σχήµα 2) για την αναπαραγωγή της αξονικής δύναµης που προκαλούν φορτία πέραν του ιδίου βάρους (επικαλύψεις και διαχωριστικά, οιονεί µόνιµα φορτία κλπ) από επιφάνεια κάτοψης περίπου τέσσερις φορές µεγαλύτερη αυτής του κτιρίου-δοκιµίου. Η µεταφορική µάζα και αντίστοιχη µαζική ροπή αδράνειας που ελήφθησαν υπόψη στον αλγόριθµο της ψευδοδυναµικής δοκιµής ήταν 16333kg και 33675kgm 2 για το ισόγειο και 15881kg και 32750kgm 2 για τον όροφο (ακτίνα αδράνειας διαφράγµατος r=1.44m). Η ακτίνα δυστρεψίας ως προς το "ελαστικό κέντρο" ορόφου στη διεύθυνση της σεισµικής δράσης είναι ρ=1.58m και ρ=1.56m για το ισόγειο και τον όροφο, αντίστοιχα. Η στατική εκκεντρότητα του έκκεντρου κτιρίου ισούται µε το 55% ή το 58% της ακτίνας δυστρεψίας (ως προς το "ελαστικό κέντρο") του ισογείου και του ορόφου, αντίστοιχα. Το ανηγµένο αξονικό φορτίο N c /Α c f c στο ένα κτίριο είναι ίσο µε και στα µεγαλύτερα και µικρότερα υποστυλώµατα του ισογείου, αντίστοιχα, ενώ οι αντίστοιχες τιµές στη βάση του ορόφου ήταν 0.07 και Για το άλλο κτίριο οι αντίστοιχες τιµές είναι και 0.056, για το ισόγειο, και και για τον όροφο. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

3 Σχήµα 1. Γεωµετρία κτιρίου-δοκιµίου Σχήµα 2. Άποψη πειραµατικής διάταξης (αριστερά) και λεπτοµέρεια µάτισης στη βάση ισογείου (δεξιά) Η ψευδοδυναµική δοκιµή διεξάγεται στατικά, συνδυάζοντας τις πειραµατικά µετρώµενες τιµές δυνάµεων µε ταυτόχρονη αριθµητική ολοκλήρωση των εξισώσεων κίνησης του κτιρίου, οι οποίες καταστρώνονται συναρτήσει δύο γενικευµένων βαθµών ελευθερίας ανά όροφο, δηλ. της µετακίνησης του κέντρου βάρους κάθε στάθµης στη διεύθυνση φόρτισης και της στροφής κάθε στάθµης ως προς κατακόρυφο άξονα. Σε αντίθεση µε συνήθεις στατικές δοκιµές µε επιβολή προκαθορισµένης ιστορίας µετακινήσεων και µέτρηση των δυνάµεων απόκρισης, στη ψευδοδυναµική δοκιµή επιβάλλεται (µέσω του αλγορίθµου της δοκιµής) επιταχυνσιογράφηµα βάσης και υπολογίζονται µε ολοκλήρωση των εξισώσεων κίνησης οι µετακινήσεις της απόκρισης, µε βάση και τις δυνάµεις που έχουν µετρηθεί στο προηγούµενο βήµα. Έχει τεκµηριωθεί πειραµατικά ότι η ψευδοδυναµική δοκιµή δίνει πρακτικώς την ίδια απόκριση όπως και η δοκιµή σε σεισµική τράπεζα (διαφορές προκύπτουν µόνο λόγω τυχόν επιρροής της ταχύτητας παραµόρφωσης στη συµπεριφορά σ-ε των υλικών). Ο αλγόριθµος που χρησιµοποιήθηκε αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο ELSA της Ευρωπαϊκής Επιτροπής (Μolina, 1999). Για την καταγραφή µετακινήσεων και στροφών σε επιλεγµένα σηµεία του κτιρίου χρησιµοποιήθηκε δίκτυο 64 αισθητήρων. Για τις δοκιµές επιλέχθηκε σεισµική διέγερση διάρκειας 15sec (Σχήµα 3) σύµφωνη µε το φάσµα τύπου 1 του Ευρωκώδικα 8 για έδαφος τύπου C και απόσβεση 5%, η οποία προέκυψε από τροποποίηση συνιστώσας του σεισµού του Μαυροβουνίου 1979 (καταγραφή Herzeg-Novi). Στο τέλος του επιταχυνσιογραφήµατος προστέθηκε χρονικό διάστηµα 5s µε µηδενική επιτάχυνση για την ελεύθερη ταλάντωση του κτιρίου. Λόγω των απαιτήσεων οµοιότητας το χρονικό βήµα του επιταχυνσιογραφήµατος (0.01s) τροποποιήθηκε µε βάση το συντελεστή κλίµακας σε 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

4 0.01 (0.7) 1/2 = s και η συνολική διάρκειά του σε 16.7s. Η σεισµική διέγερση εφαρµόσθηκε µε µέγιστη τιµή εδαφικής επιτάχυνσης 0.25g ή 0.30g. Σχήµα 3. Εδαφική κίνηση ανηγµένη σε µέγιστη εδαφική επιτάχυνση 0.1g (αριστερά) και σύγκριση του φάσµατος µε το αντίστοιχο του Ευρωκώδικα 8 (δεξιά). Σχήµα 4. Βλάβες περιοχής µάτισης υποστυλωµάτων ισογείου "εύκαµπτης πλευράς" κτιρίου Το µη-ενισχυµένο κτίριο διετήρησε την ακεραιότητά του (ως σύνολο και ως επι µέρους µέλη) σε ένταση 0.25g, µε έντονα στρεπτική απόκριση στη µονοαξονική κίνηση. Οι βλάβες ήταν έντονες στις περιοχές των µατίσεων των κατακορύφων ράβδων των υποστυλωµάτων ισογείου της "εύκαµπτης πλευράς" (Σχήµα 4). Παρατηρήθηκαν επίσης ρωγµές στη παρειά των υποστυλωµάτων µε τις δοκούς. Στα υποστυλώµατα της "δύσκαµπτης πλευράς" παρουσιάστηκαν στρεπτικές (ελικοειδείς) ρωγµές µικρού εύρους, οι οποίες έκλεισαν µετά την ολοκλήρωση της δοκιµής. Ένα δεύτερο κτίριο που δοκιµάσθηκε µη-ενισχυµένο µε µέγιστη εδαφική επιτάχυνση της σεισµικής διέγερσης 0.30g, υπέστη σοβαρότερες βλάβες στη βάση των υποστυλωµάτων ισογείου της "εύκαµπτης" πλευράς (περιοχές µατίσεων), εξαιτίας των οποίων η δοκιµή διεκόπη λίγο µετά το 50% της διάρκειας της ισχυρής σεισµικής κίνησης (για αποτροπή κατάρρευσης). Στο Σχήµα 5 παρουσιάζονται οι µέγιστες σχετικές µετακινήσεις της "εύκαµπτης" και της "δύσκαµπτης" πλευράς των ορόφων του µη-ενισχυµένου κτιρίου στη δοκιµή µε µέγιστη εδαφική επιτάχυνση 0.25g. Οι σχετικές µετακινήσεις είναι πολύ µεγαλύτερες στην "εύκαµπτη πλευρά" (3.0% και 3.5% για τον κάτω και πάνω όροφο, αντίστοιχα), από ότι στη "δύσκαµπτη" πλευρά (1.0% και 1.8%, αντίστοιχα). Λόγω της στρεπτικής απόκρισης, οι σχετικές µετακινήσεις των υποστυλωµάτων της "εύκαµπτης" πλευράς στη διεύθυνση της διέγερσης συνοδεύονταν από 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

5 ταυτόχρονες σχετικές παραµορφώσεις 1.5% στην εγκάρσια διεύθυνση στον κάτω όροφο και 1.9% στον πάνω (Σχήµα 6). Είναι αξιοσηµείωτο ότι στα υποστυλώµατα της δύσκαµπτης πλευράς η σχετική µετάθεση των άκρων είναι µικρότερη στη διεύθυνση της σεισµικής δράσης παρά στην εγκάρσια p Soft column - Lev. 1 Stiff column - Lev. 1 Drift ratio (%) Time (sec) (α) (β) Σχήµα 5. Σχετικές παραµορφώσεις "εύκαµπτης" και "δύσκαµπτης" πλευράς κτιρίου στο ισόγειο, (α) 1ο κτίριο σε 0.25g, (β) 2ο κτίριο σε 0.30g. Σχήµα 6 Σχετικές παραµορφώσεις υποστυλωµάτων 1 ου µη-ενισχυµένου κτιρίου στις δύο διευθύνσεις "εύκαµπτης" (αριστερά) και "δύσκαµπτης" πλευράς (δεξιά), πάνω (πάνω) και κάτω όροφος (κάτω). 3 ΕΝΙΣΧΥΣΗ / ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 3.1 Ενίσχυση υποστυλωµάτων µε µανδύες ΙΟΠ στις περιοχές των µατίσεων Της δοκιµής του κτιρίου µε διέγερση µέγιστης επιτάχυνσης 0.25g ακολούθησε επισκευή των βλαβών µε πλήρωση των ρωγµών µε εποξειδική ρητίνη, αντικατάσταση του θρυµµατισµένου 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

6 σκυροδέµατος µε µη συρρικνούµενο κονίαµα και εφαρµογή µιας στρώσης ινοπλισµένων πολυµερών (ΙΟΠ) µε ίνες άνθρακα στις εξωτερικές παρειές των κόµβων δοκών υποστυλωµάτων ισογείου. Το ΙΟΠ τοποθετήθηκε µε τις ίνες οριζόντιες και επεκτείνονταν προς τις συντρέχουσες στο κόµβο δοκούς για εξασφάλιση της αγκύρωσής του. Η ενίσχυση συνίστατο στην περιτύλιξη της βάσης (σε ύψος 300mm) όλων των υποστυλωµάτων και των δύο ορόφων µε δύο στρώσεις ΙΟΠ, καλύπτοντας πλήρως τις µατίσεις (µήκους 200mm), αφού έγινε προσεκτικός καθαρισµός της επιφάνειας του υποστυλώµατος από τα χαλαρά τµήµατα και στρογγύλευση των γωνιών της διατοµής (Σχήµα 7). Κάθε στρώση υφάσµατος είχε ονοµαστικό πάχος 0.13mm, µέτρο ελαστικότητας 230GPa και εφελκυστική αντοχή 3450MPa (παραµόρφωση αστοχίας ε f = 1.5%) στην κύρια διεύθυνση των ινών. Η επισκευασµένη/ενισχυµένη κατασκευή υποβλήθηκε στην ίδια εδαφική διέγερση αλλά µε µέγιστη εδαφική επιτάχυνση 0.30g. Σχήµα 7. Επισκευή/ενίσχυση κατασκευής µε εφαρµογή ΙΟΠ Σχήµα 8. Σχετική παραµόρφωση κτιρίου µε µανδύες ΙΟΠ στις βάσεις υποστυλωµάτων, µέγιστη επιτάχυνση εδάφους 0.30g: κάτω όροφος (αριστερά), και πάνω όροφος (δεξιά) Λόγω του ότι η ενίσχυση ελάχιστα αύξησε την αντοχή και τη δυσκαµψία των µελών, η απόκριση δεν µεταβλήθηκε ριζικά και ήταν έντονα στρεπτική (Σχήµα 8) αλλά σταθερή, όπως φαίνεται από τους βρόχους υστέρησης τέµνουσας δύναµης-σχετικής µετάθεσης ορόφου (Σχήµα 9). Εν τούτοις, παρά τις µεγάλες µετακινήσεις κατά την απόκριση (οι σχετικές µεταθέσεις άκρων υποστυλωµάτων της "εύκαµπτης πλευράς" έφθασαν 4% στη διεύθυνση της διέγερσης και ταυτόχρονα 2.0% στην εγκάρσια, βλ. Σχήµα 10), οι βλάβες περιορίστηκαν σε θρυµµατισµό του σκυροδέµατος στις (µη ενισχυµένες) περιοχές των κορυφών των υποστυλωµάτων (Σχήµα 11). Έτσι το ενισχυµένο κτίριο ανταπεξήλθε επιτυχώς στη διέγερση. Κυρίαρχο στοιχείο της απόκρισης 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

7 φαίνεται να ήταν η ολίσθηση των κατακορύφων ράβδων στους κόµβους δοκών-υποστυλωµάτων ισογείου και η στροφή της διατοµής άκρου των υποστυλωµάτων στη ρωγµή που σχηµατίσθηκε εκεί. Στην "εύκαµπτη" πλευρά οι µη-ενισχυµένες κορυφές των υποστυλωµάτων έφθασαν σε απαιτήσεις παραµορφώσεων µεγαλύτερες εκείνων που προκάλεσαν αστοχία υποστυλωµάτων τύπου προβόλου µε όµοια όπλιση και γεωµετρικά χαρακτηριστικά όπως αυτά της "εύκαµπτης" πλευράς (Bousias, 2004). Σχήµα 9. Βρόχοι τέµνουσας - (µέσης) σχετικής µετατόπισης ορόφου κτιρίου µε µανδύες ΙΟΠ στις βάσεις υποστυλωµάτων, µέγιστη επιτάχυνση 0.30g: κάτω όροφος (αριστερά), πάνω όροφος (δεξιά) Σχήµα 10. Σχετικές µετακινήσεις άκρων στις δύο οριζόντιες διευθύνσεις υποστυλωµάτων "εύκαµπτης" (αριστερά) και "δύσκαµπτης" πλευράς (δεξιά), πάνω (πάνω) και κάτω όροφος (κάτω). Κτίριο µε ενίσχυση βάσεων υποστυλωµάτων µε ΙΟΠ 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

8 Σχήµα 11. Βλάβες της κατασκευής µετά την επισκευή/ενίσχυση των βάσεων των υποστυλωµάτων 3.2 οκιµή κτιρίου µε τοιχοπλήρωση στον πάνω όροφο και µανδύες ΙΟΠ σε κορυφή και βάση υποστυλωµάτων Ένα κτίριο τοιχοπληρώθηκε στην πάνω στάθµη µε οπτοπλινθοδοµή, δηλ. µε τη συχνά συναντώµενη σε υπάρχοντα κτίρια µορφολογία "pilotis" και δοκιµάσθηκε µε ενίσχυση και των δύο άκρων των υποστυλωµάτων µε ΙΟΠ, σε ύψος και πάχος όπως αυτό της ενίσχυσης των βάσεων που περιγράφηκε παραπάνω. Η τοιχοπλήρωση έγινε µε τοιχοποιία πάχους 90mm από λιθοσώµατα µε λόγο κενών 33%. Η εδαφική διέγερση είχε πάλι µέγιστη επιτάχυνση 0.30g. Σχήµα 12. Κατασκευή µε τοιχοπληρωµένη πάνω στάθµη πριν τη δοκιµή Κατά την απόκριση οι µετακινήσεις περιορίστηκαν αποκλειστικά στον κάτω όροφο, όπως φαίνεται στο Σχήµα 13. Τα ενισχυµένα υποστυλώµατα δεν παρουσίασαν βλάβες, ενώ καµία βλάβη δεν παρατηρήθηκε στις τοιχοπληρώσεις του ορόφου. Οι απαιτήσεις παραµόρφωσης ήταν πολύ µεγαλύτερες στα υποστυλώµατα της "εύκαµπτης πλευράς" σε σχέση µε αυτά της "δύσκαµπτης", 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

9 όπως και στις προηγούµενες δοκιµές. Η διαφορά είναι ότι οι απαιτήσεις παραµορφώσεων αναπτύχθηκαν µόνο στα υποστυλώµατα του ισογείου και έφθασαν σε σχετική µετάθεση άκρων 4.3% στην "εύκαµπτη πλευρά" στη διεύθυνση της διέγερσης, µε ταυτόχρονη εγκάρσια σχετική µετάθεση 2.0% (Σχήµα 15). Το κτίριο άντεξε επιτυχώς τη διέγερση χάρις στην ολίσθηση των διαµήκων ράβδων στις αγκυρώσεις στα πέδιλα και στους κόµβους ισογείου και τη συγκεντρωµένη στροφή στις διατοµές άκρων των υποστυλωµάτων, σε συνδυασµό µε την περίσφιγξη του σκυροδέµατος στα ακραία 300mm των υποστυλωµάτων X (E->W)-Level 1- X (E->W)-Level 2- Drift Displacement (m) Time (sec) Σχήµα 13. Σχετική µετάθεση κέντρων µάζας ορόφων κτιρίου µε τοιχοπληρωµένο όροφο (διέγερση 0.30g) 6 4 Drift ratio (%) Flexible side - Floor 1 Stiff side - Floor Time (sec) Σχήµα 14. Σχετική µετακίνηση "εύκαµπτης" και "δύσκαµπτης" πλευράς ισογείου κτιρίου µε τοιχοπληρωµένο όροφο, 0.30g 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

10 Drift Ratio Y (%) Drift Ratio Y (%) Drift Ratio X (%) Drift Ratio X (%) Σχήµα 15. Κτίριο µε µανδύες ΙΟΠ στα άκρα υποστυλωµάτων ισογείου και τοιχοπληρωµένο όροφο, σε διέγερση µέγιστης επιτάχυνσης 0.3g σχετικές µεταθέσεις άκρων υποστυλωµάτων στις δύο οριζόντιες διευθύνσεις "εύκαµπτης" (αριστερά) και "δύσκαµπτης" πλευράς (δεξιά) Σχήµα 16. Κτίριο µε τοιχοπληρωµένο όροφο: παραµόρφωση υποστυλώµατος "εύκαµπτης πλευράς" λόγω στροφής του κτιρίου στο κάτω όροφο 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

11 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οι ψευδοδυναµικές δοκιµές εστιάστηκαν στην απόκριση έκκεντρων κτιρίων και τη διερεύνηση της αποτελεσµατικότητας της ενίσχυσής τους µέσω µανδυών ΙΟΠ µε ανθρακονήµατα, ώστε τα υποστυλώµατά τους να ανταπεξέλθουν στις πολύ µεγάλες απαιτήσεις παραµορφώσεων που προκαλεί η στρεπτική απόκριση. οκιµάσθηκαν κτίρια οπλισµένου σκυροδέµατος δύο ορόφων µε ένα άνοιγµα ανά διεύθυνση, µε γεωµετρία και όπλιση υφισταµένων κτιρίων χωρίς αντισεισµικές λεπτοµέρειες και ισχυρή ασυµµετρία σε κάτοψη. Η τελευταία οδήγησε σε έντονα στρεπτική απόκριση. Αντίθετα µε παλαιότερες απόψεις βασισµένες σε αναλυτικές µελέτες απλοποιηµένων συστηµάτων, στο µη-ενισχυµένο κτίριο οι βλάβες των κατακορύφων µελών της "εύκαµπτης" πλευράς ήταν πολύ σοβαρότερες από αυτές της "δύσκαµπτης". Αξιοσηµείωτη είναι επίσης η απαίτηση διαξονικών παραµορφώσεων λόγω της στροφής περί κατακόρυφο άξονα. Η ενίσχυση των βάσεων των υποστυλωµάτων και των δύο ορόφων µε µανδύες ΙΟΠ µε ανθρακονήµατα, δεν επηρέασε την αντοχή ή τη δυσκαµψία, αλλά βελτίωσε την ικανότητα παραµόρφωσης των µελών ώστε να επιτρέψει στο κτίριο να ανταπεξέλθει πλήρως σε εδαφική διέγερση µέγιστης επιτάχυνσης 0.3g, χωρίς ενδείξεις µείωσης της αντοχής του κτιρίου, παρά το ότι οι µετακινήσεις ορόφων ήταν της τάξης του 3% έως 4.0% µονοαξονικά µε ταυτόχρονη εγκάρσια µετακίνηση το µισό των τιµών αυτών. Η τοιχοπλήρωση του ορόφου µε οπτοπλινθοδοµή επέτρεψε τη µελέτη της αποδοτικότητας των µανδυών ΙΟΠ για µια µορφολογία µε ιδιαίτερη τρωτότητα λόγω της ταυτόχρονης εξαιρετικής ακανονικότητας και σε κάτοψη και καθ' ύψος. Οι απαιτήσεις παραµόρφωσης επικεντρώθηκαν αποκλειστικά στα υποστυλώµατα του ισογείου, φθάνοντας σχετική µετάθεση άκρων 4.3% στα υποστυλώµατα της "εύκαµπτης πλευράς" και 2.5% σε αυτά της "δύσκαµπτης". Η ολίσθηση των λείων κατακόρυφων ράβδων από την αγκύρωσή τους στη βάση και στους κόµβους οροφής ισογείου, εµπόδισε την ανάπτυξη βλαβών σε άλλες θέσεις και σε συνδυασµό µε την αυξηµένη ικανότητα παραµόρφωσης των άκρων των (περιλαµβανοµένων των περιοχών των µατίσεων), λόγω της περίσφιγξης µε τους µανδύες ΙΟΠ, επέτρεψε στο κτίριο να ανταπεξέλθει τη διέγερση µε µέγιστη επιτάχυνση 0.3g, χωρίς βλάβες. Συνολικά, αν και η στατική εκκεντρότητα οδηγεί σε στρεπτική απόκριση που δεν µπορεί να µειωθεί µε ενίσχυση µέσω µανδυών ΙΟΠ, η αύξηση της ικανότητας παραµόρφωσης που προσφέρουν τα ΙΟΠ επιτρέπει στα µέλη να αντιµετωπίσουν τις συνέπειες τέτοιων εκκεντροτήτων, ακόµα και στην ακραία περίπτωση µεγάλης ακανονικότητας τόσο σε κάτοψη όσο και καθ' ύψος. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα έρευνα υποστηρίχθηκε µερικώς απο το πρόγραµµα ΝΑΤΟ Science for Peace Program και µερικώς από το πρόγραµµα SPEAR (G6RD ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Bousias, S.N., and Fardis, M.N Experimental Research on Vulnerability and Retrofitting of Old-Type RC Columns under Cyclic Loading, Proceedings, NATO International Advanced Research Workshop: Seismic Assessment and Rehabilitation of Existing RC Buildings, Izmir, Kluwer Academic Publishers. Bousias, S.N., Spathis, L.A, and Fardis, M.N. 2004, Seismic Retrofitting of Columns with Lapsplices via RC Jackets, 13th World Conference in Earthquake Enginεering, 1937,Vancouver. Bousias, S. N., Fardis, M. N. and Biskinis, D. 2005a. Retrofitting of RC Columns with Deficient Lap-Splices, fib Symposium Keep Concrete Attractive, Budapest. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,

12 Bousias, S. N., Fardis, M. N. Spathis, A.-S. and Biskinis, D. 2005b. Shotcrete or FRP Jacketing of Concrete Columns for Seismic Retrofitting, Proc. International Workshop: Advances in Earthquake Engineering for Urban Risk Reduction, Istanbul. Σπαθής, Λ.Α., Μπούσιας, Ε. Ν., Φαρδής, Μ.Ν., 2006, οκιµές υποστυλωµάτων οπλισµένου σκυροδέµατος ενισχυµένων µε µανδύες σκυροδέµατος ή ινοπλισµένα πολυµερή, 15ο Συνέδριο Σκυροδέµατος, ΤΕΕ, Λεξανδρούπολη. Molina, J., Verzeletti, G., Magonette, G., Buchet, P., Geradin, M Bi-directional pseudodynamic test of a full-size three-storey building, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, No 28: ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, Οκτωβρίου,