Σχεδιασμός Κτιρίων Οικισμού Ο.Ε.Κ. Έναντι Μετακίνησης του Ρήγματος Αταλάντης : Αλληλεπίδραση Εδάφους Θεμελίου Ανωδομής

Transcript

1 Σχεδιασμός Κτιρίων Οικισμού Ο.Ε.Κ. Έναντι Μετακίνησης του Ρήγματος Αταλάντης : Αλληλεπίδραση Εδάφους Θεμελίου Ανωδομής Design of O.E.K. Housing Complex against Displacement of the Atalanti Fault : Soil Foundation Structure Interaction ΑΝΑΣΤΑΣΟΠΟΥΛΟΣ, Ι. ΓΚΑΖΕΤΑΣ, Γ. ΣΙΓΑΛΑΣ, Ι.Ν. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Μεταδιδάκτωρ Ερευνητής Ε.Μ.Π. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής Ε.Μ.Π. Πολιτικός Μηχανικός, Όμιλος Τεχνικών Μελετών ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Ο νέος οικισμός του Οργανισμού Εργατικής Κατοικίας (ΟΕΚ) στην Αταλάντη πρόκειται να κατασκευαστεί σε οικόπεδο το οποίο είναι αρκετά κοντά στο κύριο ρήγμα της Αταλάντης. Το άρθρο παρουσιάζει την μεθοδολογία σχεδιασμού των κτιρίων του ΟΕΚ έναντι πιθανής τεκτονικής μετακίνησης. Η εφαρμοζόμενη μεθοδολογία λαμβάνει υπόψιν τόσο τα χαρακτηριστικά των εδαφικών σχηματισμών, όσο και την αλληλεπίδραση εδάφους θεμελιώσεως ανωδομής. Διερευνάται η επιρροή της δυσκαμψίας της πλάκας θεμελίωσης στην καταπόνηση της ανωδομής, αποδεικνύεται δε η σημασία των δομικών τοιχίων υπογείου, τα οποία μαζί με την κοιτόστρωση και την πλάκα οροφής υπογείου δημιουργούν ένα ιδιαιτέρως δύσκαμπτο κιβώτιο. ABSTRACT : The new complex of the Housing Organization (OEK) of Greece will be built on a site very close to the Atalanti fault. The article applies a design methodology of OEK s buildings against possible tectonic displacement. The analysis takes into account both of the soil profile and geotechnical characteristics, and the developing soil foundation structure interaction. The influence of the rigidity and stiffness of the foundation slab is investigated parametrically. The reinforced concrete basement walls, in combination with the stiff foundation slab and the roof slab, are proven to form a stiff concrete box section, capable of absorbing most of the tectonically induced distress. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΙΣΤΟΡΙΚΟ Η διάρρηξη ενός σεισμογόνου ρήγματος στην επιφάνεια της γης και οι επιπτώσεις της στις υπερκείμενες κατασκευές είναι ένα πρόβλημα με διακλαδικό ενδιαφέρον, το οποίο έχει τα τελευταία χρόνια προβληματίσει τον τεχνικό κόσμο της χώρας σε μία σειρά έργων μεγάλης έκτασης (κατασκευασθέντων, υπό κατασκευήν, ή μελετούμενων). Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα κτίρια του νέου οικισμού του ΟΕΚ στην Αταλάντη (Σχ.1), υπό κατασκευήν σε οικόπεδο πλησίον του ρήγματος Αταλάντης. Η πρώτη απόπειρα αξιοποίησης του οικοπέδου έγινε το Έκτοτε, και για περισσότερο από 15 έτη, η σεισμο-τεκτονική του επικινδυνότητα απετέλεσε αντικείμενο πλήθους μελετών και ερευνών (σεισμολογικών, γεωλογικών, και Panagia Stream borehole 1 2 (m) Square Γ2 Γ3 6 Rural Road Γ4 Γ Σχήμα 1. Ο οικισμός του ΟΕΚ στη Αταλάντη : 1 κτίρια συνολικά, 6 τύπου (4 διαμερίσματα x 6 = 24 συνολικά), 3 τύπου 253 (4 x 3 =12), και 1 τύπου 285 (κτίριο συγκεντρώσεων). Figure 1. OEK housing complex in Atalanti : 1 buildings in total, 6 of type (4 apts. x 6 = 24 in total), 3 of type 253 (4 apts. x 3 =12), and 1 of type 285 (union building). Γ ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 1

2 γεωφυσικών). Μέχρι καί το 23 ξεκάθαρη απάντηση δεν είχε δοθεί, αποδεικνύοντας περίτρανα την αντικειμενική δυσκολία του εκ των προτέρων προσδιορισμού της θέσης και του μεγέθους μιας τεκτονικής διάρρηξης. Οι παλαιότερες αντιλήψεις περί πλήρους απαγόρευσης δομήσεως "στην άμεση γειτονία ενεργού ρήγματος" όχι μόνον θα ήταν καταδικαστικές, αλλά κρίνονται και ως αποδεδειγμένως υπερβολικές, και συχνά ανεφάρμοστες. Ο Νέος Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός (ΕΑΚ 2), ορθώς δέν απαγορεύει την δόμηση στην γειτονία ενεργού ρήγματος, προδιαγράφει όμως την ανάγκη εκπόνησης ειδικής σεισμικής γεωλογικής γεωτεχνικής στατικής μελέτης. Οι ερευνητικές μας προσπάθειες έχουν τα τελευταία έτη συμβάλλει στην ανάπτυξη μιάς τοιαύτης μεθοδολογίας για την εκτίμηση και αντιμετώπιση των επιπτώσεων της διάρρηξης, η οποία εφαρμόστηκε για τον αντισεισμικό σχεδιασμό των κτιρίων του ΟΕΚ. Η αναπτυχθείσα και εφαρμοσθείσα μεθοδολογία λαμβάνει υπόψιν τόσο τα χαρακτηριστικά των εδαφικών σχηματισμών, όσο και την αλληλεπίδραση εδάφους θεμελίωσης ανωδομής. Το άρθρο διερευνά την επιρροή της δυσκαμψίας της πλάκας θεμελίωσης στην καταπόνηση της ανωδομής. Αποδεικνύεται η σημασία των τοιχίων υπογείου, τα οποία σε συνδυασμό με τις πλάκες θεμελίωσης και οροφής δημιουργούν ένα δύσκαμπτο κιβώτιο, το οποίο δύναται να παραλάβει την επιβαλλόμενη μετακίνηση. 2. ΣΕΙΣΜΟΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΤΟ ΡΗΓΜΑ ΤΗΣ ΑΤΑΛΑΝΤΗΣ Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στην Κεντρική Ελλάδα, δυτικά της πόλης της Αταλάντης. Στο Σχ.2a δείχνεται ο γεωδυναμικός χάρτης του Αιγαίου [Pantosti et al, 21], τα δε ενεργά ρήγματα της περιοχής αναπαράγονται στο Σχ.2b [Roberts & Jackson,1991 ; Armijo et al, 1996]. Ο Βόρειος Ευβοϊκός αποτελεί τεκτονική τάφρο η οποία σχηματίστηκε κατά το τεταρτογενές. Παρουσιάζει ιδιαιτέρως έντονη σεισμικότητα, χαρακτηρίζεται δε από κανονικά ρήγματα ΒΔ-ΝΑ διεύθυνσης. Οι κυριότερες ρηξιγενείς ζώνες περιλαμβάνουν το κυρίαρχο ρήγμα της Αταλάντης, καθώς και αυτά των Θερμοπυλών, Καμένων Βούρλων, ΟΕΚ Σχήμα 2. Απλοποιημένος γεωδυναμικός χάρτης του Αιγαίου, ενεργά ρήγματα στην κεντρική Ελλάδα [Roberts & Jackson, 1991; Armijo et al, 1996], γεωλογία και τοπογραφία της ευρύτερης περιοχής [Pantosti et al, 21]. Figure 2. Simplified geodynamic setting of the Aegean region, active faults in central Greece [Roberts & Jackson, 1991; Armijo et al, 1996], geology and topography of the broader area [Pantosti et al, 21]. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 2

3 Αγ.Κωνσταντίνου, Αρκίτσας, και Καλλιδρόμου. Ενώ η ευρύτερη περιοχή περιλαμβάνει Μεσοζωικούς και Τριτογενείς σχηματισμούς, το οικόπεδό βρίσκεται σε τεταρτογενή, δηλαδή σε αλλουβιακές και λιμναίες αποθέσεις, και κώνους κορημάτων (Σχ.2c). Το 1894 δύο σεισμικά επεισόδια έπληξαν την ευρύτερη περιοχή της Αταλάντης. Ο πρώτος σεισμός έλαβε χώραν στις 2 Απριλίου, ο δε δεύτερος και ισχυρότερος μόλις μια εβδομάδα αργότερα, στις 27 Απριλίου. Το μέγεθος των δύο συμβάντων έχει εκτιμηθεί σε 6.4 και 6.9 [Ambraseys & Jackson, 199]. Οι συγγραφείς της εποχής, συμφωνούν μεν στο ότι τα δύο σεισμικά επεισόδια προκάλεσαν επιφανειακές διαρρήξεις, υπήρχε όμως διαφωνία ως προς την έκταση και χωροθέτηση τους. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τους Skouphos [1894], Papavassiliou [1894], και Philippson [1894] το χάσμα ήταν τεκτονικής προελεύσεως, συνεχίζοντας εις βάθος. Αντιθέτως, ο Μητσόπουλος [1895] πίστευε ότι η επιφανειακή διάρρηξη δεν ήταν παρά ένα επιφανειακό βαρυτικό συν-σεισμικό φαινόμενο. Ο πρώτος σεισμός προκάλεσε εκτεταμένη ρευστοποίηση και κατολισθήσεις, μικρές όμως επιφανειακές διαρρήξεις [Skouphos, 1894]. Αντιθέτως, ο δεύτερος είναι υπεύθυνος για τις επιφανειακές διαρρήξεις κατά μήκος του ρήγματος της Αταλάντης. Ο Skouphos [1894] περιγράφει διάρρηξη μήκους 6 km, με κατακόρυφη βύθιση 3 cm σε ασβεστολιθικά πετρώματα, και έως 2 m σε αλλούβια. Η Rondoyianni [1984] πραγματοποίησε την πρώτη αναλυτική γεωλογική και νεοτεκτονική χαρτογράφηση της περιοχής. Οι Pantosti et al [21], επανα-χαρτογραφώντας τις διαρρήξεις του 1894, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το ρήγμα της Αταλάντης διερράγη μόνον στον δεύτερο σεισμό (27/4), ενώ για το πρώτο (2/4) είναι υπεύθυνο είτε το ρήγμα της Μαλεσίνας, ή κάποιο υποθαλάσσιο ρήγμα με διεύθυνση παράλληλη προς το ρήγμα της Αταλάντης. Συνεπέραναν επίσης ότι η διάρρηξη της 27 ης Απριλίου (δηλαδή το ρήγμα της Αταλάντης) ήταν 32 έως 4 km σε μήκος και 12 km σε πλάτος, η δε μετατόπιση (σε βάθος) ήταν ίση με 1.5 m, καταλήγοντας έτσι σε μέγεθος σεισμού 6.8. Σύμφωνα με τους Buck & Stewart [2], η μέγιστη καταβύθιση δεν ξεπέρασε το.5 m στο βραχώδες υπόβαθρο. Όπου όμως η διάρρηξη αναδύονταν διαμέσου αλλουβιακών αποθέσεων, η μέγιστη μετατόπιση έφτανε τα 2 έως 4 m. Παρατηρήθηκε επίσης σημαντική βύθιση της ακτογραμμής [Παυλίδης, 23], η οποία συσχετίζεται με συν-σεισμική καταβύθιση 1.5 m [Buck & Stewart, 2]. Βασιζόμενη στα ανωτέρω στοιχεία, η σεισμοτεκτονική μελέτη [Παυλίδης, 23] κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το ρήγμα της Αταλάντης δεν ξεπερνά τα 3 km σε μήκος. Με ρυθμό ολίσθησης.5 mm/yr, χαρακτηρίζεται ως τυπικό ενεργό ρήγμα μέσης έως υψηλής σεισμικότητας. Σε περίπτωση ενεργοποίησης ολοκλήρου του ρήγματος, το μέγιστο πιθανό μέγεθος σεισμού θα είναι M s 7., με πιθανότητα μή-υπέρβασης 95% στα επόμενα 5 χρόνια. Εντός του οικοπέδου εκτελέσαμε δύο διερευνητικά ορύγματα, τα οποία όμως δεν αποκάλυψαν την ύπαρξη κάποιου ρήγματος. Παρ ολ αυτά, δεδομένης της ιστορικώς καταγεγραμμένης σεισμικότητας της περιοχής, και της εγγύτητας με δευτερεύοντες κλάδους του ρήγματος, η σεισμο-τεκτονική μελέτη [Παυλίδης, 23] πρότεινε ως τεκτονική μετακίνηση σχεδιασμού των κτιρίων 1 2 cm. 3. ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Το εδαφικό υπόβαθρο αποτελείται από εναλλαγές πυκνής αμμώδους αργίλου (από χαμηλής έως υψηλής πλασιμότητας) μέ και χωρίς χάλικες, με πολύ πυκνή αργιλώδη άμμο με χάλικες, και μέση έως χαλαρή αμμώδη άργιλο. Με βάση τα αποτελέσματα της γεωτεχνικής έρευνας (επί τόπου και εργαστηριακά) καταλήξαμε στο εξιδανικευμένο εδαφικό προφίλ του Σχ.3. Η εκτίμηση των παραμέτρων αντοχής και δυστμησίας δεν έγινε συντηρητικά, τουλάχιστον κατά την συνήθη έννοια. Όταν το πρόβλημα έγκειται στην Αλληλεπίδραση Διάρρηξης Εδάφους Depth (m) Layer : Ε (MPa) c = 5 kpa, φ = 32 ο, ψ = 6 ο c = 5 kpa, φ = 35 ο, ψ = 12 ο c = 5 kpa, φ = 32 ο, ψ = 6 ο c = 5 kpa, φ = 35 ο, ψ = 12 ο c = 2 kpa, φ = 25 ο, ψ = 6 ο c = 5 kpa, φ = 32 ο, ψ = 6 ο a b c d e Σχήμα 3. Εξιδανικευμένο εδαφικό προφίλ Figure 3. Idealized soil profile 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 3

4 Θεμελίου Ανωδομής (ΑΔΕΘΑ), είναι μήσυντηρητικό να υποθέτουμε χαμηλότερες παραμέτρους αντοχής (c, φ), ή δυστμησίας (G). Έχει αποδειχθεί μάλιστα ότι όσο πιο ενδόσιμο είναι το έδαφος, τόσο μικρότερη είναι εν γένει η καταπόνηση της ανωδομής [Αναστασόπουλος, 25]. Κατ αυτή την έννοια, ο συντηρητισμός στην ΑΔΕΘΑ είναι ακριβώς το αντίθετο απ ότι στην συνήθη πρακτική : παραδοχή υψηλότερης αντοχής και δυστμησιάς. 4. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Πραγματοποιούμε διδιάστατη (2-Δ) ανάλυση επίπεδης παραμόρφωσης, με χρήση της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων (ΠΣ). Η ανάλυση διεξάγεται σε δύο βήματα, όπως αναλύεται παρακάτω. Καταρχήν αναλύεται η διάδοση της διάρρηξης στο ελεύθερο πεδίο, αγνοώντας την κατασκευή. Το προσομοίωμα ΠΣ αναφέρεται σε εδαφική στρώση πάχους H, στην βάση της οποίας κανονικό ρήγμα κλίσεως α, παράγει βύθιση κατακόρυφου πλάτους h. Δεδομένου ότι όλες οι γεωτρήσεις έφτασαν σε βάθος 4 m χωρίς να συναντήσουν το βραχώδες υπόβαθρο, η μόνη ασφαλής παραδοχή ήταν η υπόθεση H = 4 m. Με βάση τα αποτελέσματα της σεισμοτεκτονικής μελέτης [Παυλίδης, 23], η κλίση του ρήγματος, α, ελήφθη ίση με 55 ο, η δε μέγιστη επιβαλλόμενη μετατόπιση στο βραχώδες υπόβαθρο ετέθη συντηρητικά ίση με h max = 4 cm. Για την προσομοίωση της συμπεριφοράς του εδάφους χρησιμοποιήθηκε τροποποιημένο ελαστο-πλαστικό καταστατικό προσομοιώμα Mohr-Coulomb, με ισοτροπικό νόμο χαλάρωσης για την συνοχή c, την γωνία τριβής φ, και την διαστολικότητα ψ [Αναστασόπουλος, 25]. Στην συνέχεια, γνωρίζοντας την θέση αναδύσεως της διάρρηξης, η κατασκευή, προσομοιούμενη με χρήση στοιχείων δοκού και κελύφους (τοιχία υπογείου), τοποθετείται επί του εδάφους ώστε να αναλυθεί η ΑΔΕΘΑ. Η έδραση γίνεται μέσω ειδικών στοιχείων κενού, τα οποία είναι άκαμπτα σε θλίψη, με μηδενική όμως εφελκυστική αντοχή. Η συμπεριφορά τους σε διάτμηση ακολουθεί το νόμο τριβής του Coulomb. Με τον τρόπο αυτόν η κατασκευή δεν πακτώνεται στο έδαφος, επιτυγχάνοντας ρεαλιστική προσομοίωση της ΑΔΕΘΑ, επιτρέποντας καί αποκόλληση καί σχετική ολίσθηση. Για την ακριβέστερη δυνατόν προσομοίωση, στα στοιχεία της ανωδομής δόθηκαν ισοδύναμες ιδιότητες επίπεδης παραμόρφωσης. Με αυτό τον τρόπο, η δυσκαμψία της προσομοιώνεται ρεαλιστικά, παρότι πρόκειται για 3-Δ κατασκευή. Καί για τους τρεις υπό μελέτην τύπους κτιρίων (βλ. Σχ.1), η αναδυόμενη διάρρηξη υπετέθη κάθετη στην μεγαλύτερη διάσταση τους. Η παραδοχή αυτή είναι συντηρητική, τα δε αποτελέσματα μπορούν με ασφάλεια να εφαρμοσθούν και στην άλλη διεύθυνση. Στο παρόν άρθρο θα επικεντρωθούμε στο κτίριο Τύπου 253 (Σχ. 4) m Σχήμα 4. Κτίριο τύπου 253 κάτοψη, και 3-Δ στατικό προσομοίωμα [Σιγάλας, 24] Figure 4. Building type 253 plan view, and 3-D structural model [Sigalas, 24] 6 m 13 m Δ3 Δ2 Κ3 Κ2 Κ1 Κ Κ1 Κ2 Κ3 Δ m Σχήμα 5. Τα τρία αναλυθέντα σενάρια σχετικής θέσης κτιρίου σεισμικής διάρρηξης. Figure 5. The three analysed scenarios of fault rupture location relative to the building. 1. m 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 4

5 Όπως δείχνεται στο Σχ.5, το κτίριο (253) τοποθετήθηκε σε τρεις σχετικές θέσεις ως προς την διάρρηξη (ελευθέρου πεδίου) : (i) Διάρρηξη σε απόσταση x = 6 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου (η διάρρηξη αναδύεται στο αριστερό 1/4 του πλάτους), (ii) Διάρρηξη σε απόσταση x = 13 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου (η διάρρηξη αναδύεται στην μέση του κτιρίου), και (iii) Διάρρηξη σε απόσταση x = 6 m από την δεξιά άκρη του κτιρίου (η διάρρηξη αναδύεται στο δεξιό 1/4 του πλάτους), Στην πρώτη περίπτωση, το κτίριο είναι κυρίως σε επαφή με το ανερχόμενο τέμαχος, ενώ στην τελευταία με το κατερχόμενο. Η περίπτωση (ii) αποτελεί μια ενδιάμεση κατάσταση, πιθανώς υπεύθυνη για την μέγιστη καταπόνηση. Η θεμελίωση του κτιρίου αποτελεί το επίκεντρο της μελέτης μας. Έχει αποδειχθεί ότι η ΑΔΕΘΑ δεν εξαρτάται μόνον από την δυσκαμψία της ανωδομής, αλλά καί από τον τύπο και την δυσκαμψία της θεμελίωσης [Αναστασόπουλος, 25]. Η θεμελίωση με μεμονωμένα πέδιλα αποκλείστηκε ευθύς εξαρχής ως αποδεδειγμένα ανασφαλής. Τέσσερις διαφορετικοί τύποι θεμελιώσεως εξετάστηκαν παραμετρικά : 1) Κοιτόστρωση, πάχους t =.2 m, 2) Κοιτόστρωση, πάχους t =.5 m, 3) Κιβωτιοειδής θεμελίωση, t = 1. m, και 4) Κιβωτιοειδής θεμελίωση, t = 1.5 m. Η κιβωτιοειδής θεμελίωση αποτελείται από εσχάρα πεδιλοδοκών, πάχους.5 m, εγκιβωτισμένη μεταξύ μιας κάτω και μιας άνω πλάκας, πάχους.2 m. Τα κενά πληρώνονται με συμπυκνωμένο αμμοχάλικο. Η θεμελίωση αυτή συνδυάζει υψηλή δυσκαμψία και ίδιον βάρος, με οικονομία σκυροδέματος. Η αύξηση της δυσκαμψίας και του ιδίου βάρους έχουν ευεργετική επίδραση στην ΑΔΕΘΑ, τόσο σε όρους εκτροπής της διάρρηξης, όσο και ως προς την εξομάλυνση του προφίλ των καθιζήσεων. 5. ΣΥΝΟΨΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Η πλήρης αναφορά των αποτελεσμάτων της μελέτης ξεφεύγει από τον σκοπό του άρθρου. Συνεπώς, θα επικεντρωθούμε στα πλέον χαρακτηριστικά αποτελέσματα, με στόχο την βαθύτερη κατανόηση του όλου φαινομένου. Καθότι η σημασία των τοιχίων υπογείου έγινε εμφανής ευθύς εξαρχής, για να καταδείξουμε και ποσοτικοποιήσουμε την συνεισφορά τους, διενεργήσαμε τις αναλύσεις της ΑΔΕΘΑ του Κτιρίου 253 μέ και χωρίς τοιχία υπογείου. Στο Σχ. 6 δείχνεται ο παραμορφωμένος κάνναβος ΠΣ και η συγκέντρωση πλαστικών παραμορφώσεων για το Κτίριο 253, επί κοιτοστρώσεως t =.5 m, μέ και χωρίς τοιχία υπογείου. Όταν η διάρρηξη είναι (στο ελεύθερο πεδίο) σε απόσταση 6 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου (Σχ.6a), παρατηρείται μεν μια μικρή εκτροπή, η διάρρηξη όμως δεν αποφεύγει τελικά το κτίριο. Το τελευταίο αποκολλάται από το έδαφος κυρίως κοντά στην αριστερή του παρειά, και ελάχιστα στην δεξιά. Στο σενάριο διάρρηξης (στο ελεύθερο πεδίο) σε απόσταση 13 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου (Σχ.6b), η διάρρηξη εκτρέπεται περίπου 5 m προς τα αριστερά (κατερχόμενο τέμαχος), αλλά προφανώς όχι αρκετά ώστε να αποφύγει την κατασκευή. Τώρα, το κτίριο διατηρεί την έδρασή του στην αριστερή άκρη του καί στο μέσον, με τα υπόλοιπα τμήματά του να χάνουν την επαφή με το έδαφος. Τέλος, στο σενάριο διάρρηξης (στο ελεύθερο πεδίο) σε απόσταση 6 m από την δεξιά παρειά του κτιρίου (Σχ.6c), η διάρρηξη όχι μόνον εκτρέπεται αρκετά προς τα δεξιά (ανερχόμενο τέμαχος), αλλά διαχέεται και διαχωρίζεται σε δύο επιμέρους κλάδους. Ο ένας από τους δύο αυτούς κλάδους εκτρέπεται πλήρως στην δεξιά άκρη του κτιρίου, ο δεύτερος όμως αναδύεται περίπου στο μέσον του δομήματος. Το κτίριο διατηρεί την επαφή του με το έδαφος στην αριστερή του άκρη και σε ένα μεγαλύτερο τμήμα στα δεξιά του, με τα ενδιάμεσα τμήματά του να έχουν αποκολληθεί. Στο Σχ.7 δείχνονται οι καμπτικές ροπές και οριζόντιες τάσεις των τοιχίων υπογείου συναρτήσει της επιβαλλόμενης μετατόπισης h, για τον ίδιο συνδυασμό ανωδομής θεμελίωσης και την διάρρηξη σε απόσταση 6 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου. Είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον το ότι αφού η h ξεπεράσει τα.2 m, όλα τα εντατικά μεγέθη σταθεροποιούνται. Παρότι η συμπεριφορά αυτή είναι εκ πρώτης όψεως παράδοξη, είναι καί λογική καί εύκολα εξηγήσιμη. Η διάρρηξη αναδύεται για h =.2 m. Μετά από την ανάδυση αυτήν, δεν υπάρχει κανένας λόγος η κατασκευή να υποστεί περαιτέρω επιπόνηση. Από την στιγμή που το κτίριο έχει ήδη υποστεί μερική αποκόλληση από το έδαφος, και εδράζεται πλέον στο ανερχόμενο τέμαχος με την αριστερή του άκρη να συμπεριφέρεται ως πρόβολος, δεν παίζει σχεδόν κανένα ρόλο η όποια επιπρόσθετη μετατόπιση. Η καταπόνηση της ανωδομής οφείλεται στην 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 5

6 Μέ τοιχία υπογείου Χωρίς τοιχία υπογείου Σχήμα 6. Παραμορφωμένος κάνναβος (μεγέθυνση = 1) και πλαστικές παραμορφώσεις για το κτίριο τύπου 253, επί κοιτοστρώσεως t =.5 m. Διάρρηξη : 6 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου, 13 m από την αριστερή άκρη (στο μέσον), και 6 m από την δεξιά του άκρη. Figure 6. Deformed mesh (magnified by a factor of 1) and plastic strains for building Type 253, founded on t =.5 m slab foundation. Fault rupture : 6 m from the left edge of the structure, 13 m from the left edge (at the middle), and 6 m from its right edge. 2 K3 K2 2 Δ1 15 K1 K 15 Δ2 Δ Max Min 1 σ x (MPa) (d) h (cm) h (cm) Σχήμα 7. Διάρρηξη σε απόσταση 6 m από την αριστερή άκρη του κτιρίου : Επιρροή της επιβαλλόμενης μετατόπισης h : (α) στις καμπτικές ροπές των υποστυλωμάτων, των δοκών, της θεμελίωσης, και (d) των οριζοντίων τάσεων των τοιχίων υπογείου. Figure 7. Rupture 6 m from the left edge : Effect of displacement h on bending moments in columns, beams, foundation slab, and (d) horizontal stresses in the basement walls. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 6

7 αποκόλληση, και την συνεπαγόμενη μείωση του ενεργού πλάτους θεμελίωσης. Αν η επιπρόσθετη μετατόπιση δεν μεταβάλλει τις συνθήκες έδρασης της κατασκευής, δεν υπάρχει λόγος να αυξηθεί η καταπόνηση. Η κατάσταση διαφοροποιείται ελαφρώς μετακινώντας την διάρρηξη στο μέσον του κτιρίου : δεν παρατηρείται η ίδια σταθεροποίηση των εντατικών μεγεθών για h.2 m. Φυσικά, η απόκριση είναι και πάλι μη-γραμμική. Η διαφορά αποδίδεται στην γεωμετρία του προβλήματος. Τώρα, το κτίριο αποκολλάται καί στις δύο άκρες του, διατηρώντας επαφή με το έδαφος μόνον στο μέσον. Διαφαίνεται ότι η ισορροπία δεν επιτυγχάνεται τόσο γρήγορα, με την αύξηση της h να προκαλεί περαιτέρω μείωση του ενεργού πλάτους θεμελίωσης, και άρα αύξηση της καταπόνησης. Ακόμη πιο ενδιαφέρουσα είναι η απόκριση για το σενάριο διάρρηξης στo δεξιό 1/4 του κτιρίου (Σχ.8). Σε αυτή την περίπτωση, τα εντατικά μεγέθη όχι μόνον σταθεροποιούνται για h.3 m, αλλά μερικά εξ αυτών παρουσιάζουν ακόμη και μικρή μείωση. Η απάντηση για την ενδιαφέρουσα αυτή συμπεριφορά, η οποία θυμίζει χαλάρωση μπορεί να βρεθεί στο Σχ.6c. Παρατηρείστε ότι για h =.4 m η παραμόρφωση διαχέεται σε μια ευρύτερη ζώνη κάτω από την κατασκευή. Η μή-γραμμικότητα του εδάφους, είναι υπεύθυνη για την εν λόγω διάχυση. Λόγω της σχετικής θέσης ανάδυσης της διάρρηξης, το εναπομένον ενεργό πλάτος θεμελίωσης είναι ανεπαρκές, οδηγώντας το έδαφος σε αστοχία και προκαλώντας την προαναφερθείσα διάχυση. Στην συνέχεια, το ενεργό πλάτος θεμελίωσης μοιραία αυξάνεται εκ νέου, μειώνονται δηλαδή οι αποκολλημένες περιοχές, οδηγώντας σε μερική ανακούφιση της κατασκευής. Άκρως ενδιαφέρουσα είναι η απόκριση του ιδίου κτιρίου, άνευ τοιχίων υπογείου (Σχ. 6). Ενώ η απόκριση είναι ποιοτικά παρόμοια, η επιπόνηση της ανωδομής είναι σαφώς υψηλότερη : παρατηρείστε την διαφορά στην παραμόρφωσή της. Ενώ μέ τα τοιχία υπογείου, η κατασκευή περιστρέφεται ως στερεό σώμα, παραμορφούμενη ελάχιστα, χωρίς αυτά παραμορφώνεται οφθαλμοφανώς. 6. ΔΟΜΟΣΤΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Τα υπολογισθέντα από την ανάλυση ΑΔΕΘΑ προφίλ καθιζήσεων χρησιμοποιήθηκαν για τον δομοστατικό υπολογισμό των κτιρίων [Σιγάλας, 23]. Δημιουργήθηκαν 3-Δ προσομοιώματα της ανωδομής (Σχ.4b), τα οποία υπεβλήθησαν στις υπολογισθείσες 2 15 K3 K1 K2 K 2 15 Δ1 Δ2 Δ Max h( ) Min h (cm) Σχήμα 8. Διάρρηξη σε απόσταση 6 m από την δεξιά άκρη του κτιρίου : Επιρροή της επιβαλλόμενης μετατόπισης h : (α) στις καμπτικές ροπές των υποστυλωμάτων, των δοκών, της θεμελίωσης, και (d) των οριζοντίων τάσεων των τοιχίων υπογείου. Figure 8. Rupture 6 m from the right edge : Effect of displacement h on bending moments in columns, beams, foundation slab, and (d) horizontal stresses in the basement walls. σ x (MPa) 5 (d) h (cm) 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 7

8 εδαφικές μετατοπίσεις. Τα εντατικά μεγέθη συγκρίνονται ικανοποιητικά με τις ισοδύναμες 2-Δ αναλύσεις της ΑΔΕΘΑ, αποδεικνύοντας την ισοδυναμία των δύο τύπων ανάλυσης. 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα συμπεράσματα της μελέτης έχουν ως εξής : [1] Σε όλες τις περιπτώσεις η ΑΔΕΘΑ τροποποιεί το προφίλ των καθιζήσεων καί την θέση ανάδυσης της διάρρηξης. [2] Η διάρρηξη τείνει να εκτραπεί είτε προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά, ανάλογα με την σχετική της θέση ως προς την κατασκευή. Όμως, λόγω του μικρού ιδίου βάρους του κτιρίου ( 25 kpa), σε συνδυασμό με το σημαντικό του πλάτος (25.7 m), αναδύεται πάντα εντός των ορίων του κτιρίου. [3] Η αύξηση της δυσκαμψίας (και του ιδίου βάρους) της θεμελίωσης δεν προκαλεί σημαντική βελτίωση της απόκρισης. Τα τοιχία υπογείου, σε συνδυασμό με τις πλάκες θεμελίωσης και οροφής (του υπογείου) δημιουργούν δύσκαμπτο κιβώτιο, ικανό να απορροφήσει το μεγαλύτερο μέρος της παραμόρφωσης. [4] Η ορθή όπλιση των φερόντων στοιχείων αποτελεί αναγκαία συνθήκη για την αντισεισμικότητα των κτιρίων. Ειδικά τα τοιχία υπογείου, πρέπει να οπλιστούν έναντι κάμψης περί την οριζόντιο, δηλαδή εντελώς διαφορετικά απ ότι συνήθως (έναντι διάτμησης). 8. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι συγγραφείς ευχαριστούν τον Οργανισμό Εργατικής Κατοικίας για την χρηματοδότηση του παρόντος ερευνητικού προγράμματος, και τον Καθηγητή Σπ. Παυλίδη για την διενέργεια της μελέτης σεισμοτεκτονικής επικινδυνότητας. 9. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ambraseys, N.N, & Jackson, J.A. (199), Seismicity and associated strain of central Greece between 189 and 1988, Int. J. of Geophysics, Vol. 126, No. 3, pp Αναστασόπουλος, Ι. (25), Αλληλεπίδραση Επιφανειακής Διαρρήξεως Εδάφους Θεμελίωσης Ανωδομής, Διδακτορική Διατριβή, ΕΜΠ, Αθήνα, σελ. 57. Armijo, R., Mayer, B., King, G.C.P., Rigo, A., and Papanastassiou, D. (1996), Quaternary evolution of the Corinth Rift and its implications for the late Cenozoic evolution of the Aegean, International Journal of Geophysics, Vol.126, pp Buck, V., & Stewart, I. (2), A critical reappraisal of the classical texts and archaeological evidence for earthquakes in the Atalanti region, central mainland Greece, in: McGuire, Griffiths, Hancock, and Stewart (editors), The Archaeology of Geological Catastrophes, Geol. Soc. of London, Special Pub., Vol. 171, pp Μητσόπουλος, Κ (1895), Ο Μέγα-Σεισμός της Λοκρίδος τον Απρίλο του 1894, Εθνικό Τυπογραφείο, Αθήνα, σελ. 4. Pantosti, D., De Martini, P.M., Papanastassiou, D., Palyvos, N., Lemeille, F., and Stavrakakis, G. (21), A Reappraisal of the 1894 Atalanti Earthquake Surface Ruptures, Central Greece, BSSA, Vol. 91, No. 4, pp Papavassiliou, M.S. (1894), Sur le tremblement de terre de Locride (Grèce) du mois d Avril 1894, C. R. Acad. Scienc., Paris, Vol. 19, pp Παυλίδης, Σ. (23), Μελέτη Γεωλογικής Καταλληλότητας Σεισμικής Επικινδυνότητας Αν. Αταλάντης, Τεχνική Έκθεση. Philippson, A. (1894), Das dies jahrige Erdbeben in Lokris, Zeitschrift Ges. Erdkunde zu Berlin, Vol. 21, pp Roberts, S., and Jackson, J. (1991), Active normal faulting in central Greece: and overview, in The Geometry of Normal Faults, A.M. Roberts, G. Yielding, and B. Freeman (Editors), Geological Society Special Publ. 56, pp Rondoyanni, Th. (1984), Etude néotectonique des ravages occidentaux du canal d Atalanti, Grèce, Centrale, Thèse 3eme cycle, Université de Paris-XI. Σιγάλας, I. (23), Διερεύνηση του Κινδύνου μιας Πιθανής Σεισμικής Διάρρηξης του Ρήγματος της Αταλάντης, και Πρόταση Σχεδιασμού των Κτιρίων του ΟΕΚ για να την Αντιμετωπίσουν : Δομοστατικός Σχεδιασμός, Τεχνική Έκθεση. Skοuphos, T. (1894), Die zwei grossen Erdbeben in Lokris am 8/2 und 15/27 April 1894, Zeitschrift Ges. Erdkunde zu Berlin, Vol. 24, pp ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 8