ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ - Ε ΟΜΕΝΑ

Transcript

1 3 o Πανελλήνιο Συνέδριο Αντισεισµικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισµολογίας 5 7 Νοεµβρίου, 2008 Άρθρο 1775 Πιθανές αιτίες κατάρρευσης προκατασκευασµένου βιοµηχανικού κτιρίου κατά το σεισµό της 7 ης Σεπτεµβρίου 1999 Possible causes of collapse of a precast industrial building under the earthquake of 7 th September 1999 Σπυρίδων ΤΣΟΥΚΑΝΤΑΣ 1, Γεωργία ΚΡΕΜΜΥ Α 2, Αλέξανδρος ΚΡΙΘΑΡΗΣ 3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην εργασία αυτή περιγράφεται η περίπτωση προκατασκευασµένου κτιρίου από γραµµικά στοιχεία, συντιθέµενο από βιοµηχανικό τµήµα δύο ορόφων, του οποίου οι πλάκες εν πολλοίς κατέρρευσαν κατά τον σεισµό της 7 ης Σεπτεµβρίου 1999 και τµήµα γραφείων µε τρεις στάθµες πλακών, το οποίο δεν κατέρρευσε και υπέστη µικρές µόνο βλάβες. Γίνεται αναφορά στις πιθανές αιτίες που προκάλεσαν την κατάρρευση, περιγράφεται ο µηχανισµός κατάρρευσης και γίνονται συσχετισµοί ως προς τις απαιτήσεις των κανονισµών ΩΣ την εποχή που σχεδιάσθηκε το κτίριο (1979) και τις απαιτήσεις των κανονισµών που ισχύουν σήµερα. Σχολιάζεται η επιρροή της έντασης του σεισµού της σε σχέση µε την κατάρρευση του κτιρίου και εξάγονται σχετικά συµπεράσµατα. ABSTRACT : This paper describes the possible case of an industrial precast building composed by linear elements, including a two storey industrial building, whose precast slabs collapsed at the earthquake of while the three storey office building, part of the whole structure didn t collapse and showed limited damages. The causes of the collapse are ascertained and commented and the mechanism of collapse is described. The relevant RC Code provisions at the period of the building s design (1979) are mentioned in accordance to the Greek Codes of today. The effect of the earthquake s magnitude is commented in relation to the building s collapse and conclusions are given. ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ - Ε ΟΜΕΝΑ Πρόκειται περί διαµήκους σε κάτοψη προκατασκευασµένου κτιρίου στην περιοχή του λεκανοπεδίου Αττικής, µε κάτοψη και διαµήκη σχηµατική τοµή όπως στο Σχήµα 1.α. και β. 1 τ.επ. Καθηγητής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, s_tsoukantas@tee.gr 2 ιπλ.πολιτικός Μηχανικός, Υποψήφια ιδάκτωρ Ε.Μ.Π., gskou@tee.gr 3 ιπλ.πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π., akrith@tee.gr

2 α) Κάτοψη β) Τοµή Σχήµα 1. Σχηµατική παράσταση του κτιρίου α) Κάτοψη β) Τοµή. Ως προς την λειτουργία του, το κτίριο συνίστατο (βλ. Σχήµα 1) από δύο τµήµατα : - το βιοµηχανικό τµήµα (το οποίο εν πολλοίς κατέρρευσε) - το τµήµα γραφείων (το οποίο δεν κατέρρευσε και υπέστη µόνο µικρές βλάβες) Ως προς την στατική συµπεριφορά, τα δύο αυτά τµήµατα (βιοµηχανικό και τµήµα γραφείων) δεν διαχωρίζονταν µεταξύ τους µε αρµό, αλλά αποτελούσαν ενιαία στατική ενότητα. Το κτίριο φέρεται ότι κατασκευάστηκε ως προς τον φέροντα οργανισµό του (σκελετό) κατά το χρονικό διάστηµα από Ιούνιο 1979 µέχρι εκέµβριο 1981 σε δύο φάσεις : - το β εξάµηνο του 1979 : θεµελίωση και ισόγειο - περί το τέλος του 1981 (σε δεύτερη φάση) ολοκλήρωση του σκελετού 2

3 Το κτίριο µελετήθηκε σύµφωνα µε τους κανονισµούς που ίσχυαν την εποχή εκείνη υπό τις ακόλουθες παραδοχές : o ωφέλιµα φορτία : kg/m2 για την οροφή του ισογείου του βιοµηχανικού τµήµατος του κτιρίου kg/m2 για το τµήµα γραφείων kg/m2 για την οροφή του Α- ορόφου του βιοµηχανικού τµήµατος o υλικά : - B 300 για το σκυρόδεµα - St III για το χάλυβα Σηµείωση - Την εποχή εκείνη για έργα ωπλισµένου σκυροδέµατος ίσχυε το Β.. 19/ (ΦΕΚ 36Α, όπου δεν γινόταν ιδιαίτερη µνεία για προκατασκευασµένα έργα. Για προκατασκευασµένα έργα µπορούσε να εφαρµοσθεί η 19 του νέου (τότε) DIN 1045 που ίσχυε από το 1972 στην Γερµανία. Και πάλι όµως στην 19 αυτή, δεν δίδονταν ολοκληρωµένες οδηγίες για κατασκευή προκατασκευασµένων έργων από γραµµικά στοιχεία και κυρίως δεν γινόταν καµία µνεία για τέτοια έργα υπό σεισµικές δράσεις. - Σήµερα ισχύει ο Ελληνικός Κανονισµός Προκατασκευής από το 1999 (ΦΕΚ 1517 / ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΕ Πρόκειται περί συστήµατος που συντίθεται από : - προκατασκευασµένους ολόσωµους διώροφους για το βιοµηχανικό τµήµα ή τριώροφους για το τµήµα γραφείων, ενιαίου ύψους στύλους που διέθεταν και ενδιάµεσους µικρούς προβόλους (φουρούσια) για την στήριξη των δοκών - προκατασκευασµένες δοκούς µε βαθµιδωτή στήριξη και διατοµή τύπου L - προκατασκευασµένες πλάκες, διατοµής διπλού ταφ, ΤΤ - προκατασκευασµένες θήκες θεµελιώσεως - µεταλλικά ζευκτά και µεταλλικές διαδοκίδες για την διαµόρφωση της στέγης πάνω από τις πλάκες της οροφής - προκατασκευασµένα µη φέροντα στοιχεία πλαγιοκάλυψης - όψεων Για την κατασκευή του συνολικού έργου ακολουθήθηκε η τυπική διαδικασία προκατασκευής (µετά την εκσκαφή και χάραξη) : - Τοποθετήθηκαν και στερεώθηκαν καταλλήλως στις πρέπουσες θέσεις οι θήκες θεµελιώσεως και σκυροδετήθηκε µε επί τόπου σκυρόδεµα το πέλµα των θεµελίων πεδίλων. - Ακολούθως τοποθετήθηκαν τα υποστυλώµατα στις θήκες θεµελιώσεως και αφού κατακορυφώθηκαν εγχύθηκε στο κενό µεταξύ του σώµατος του στύλου και της θήκης θεµελιώσεως υδαρές ισχυρό κονίαµα. 3

4 - Εν συνεχεία έγινε η τοποθέτηση των διαµήκων δοκών, µεταξύ δύο διαδοχικών στύλων, οι οποίες εδράζονταν στις θέσεις των µικρών προβόλων των υποστυλωµάτων (µε οδηγούς τα βλήτρα που προβλέπονταν εγκαρσίως στο άνω πέλµα των µικρών προβόλων και µέσω οπών που προβλέπονταν στα άκρα των δοκών στις αντίστοιχες θέσεις), το δε κενό µεταξύ οπής δοκού και βλήτρου πληρώθηκε µε υδαρές ανθεκτικό κονίαµα. - Μετά την συναρµολόγηση των δοκών, πραγµατοποιήθηκε η τοποθέτηση των πλακών οι οποίες εδράσθηκαν ελεύθερα στο προεξέχον προς την περιοχή της πλάκας πέλµα της δοκού, µε βάθος εδράσεως ανάλογα µε τα ανοίγµατα και τις ανοχές συναρµολογήσεως και ακολούθησε η τοποθέτηση (µέσω ειδικής ανάρτησης) των τοιχώµατων όψεως. - Με την ολοκλήρωση της συναρµολογήσεως των προκατασκευασµένων στοιχείων ως ανωτέρω, στο πάνω πέλµα των πλακών διαστρώθηκε επί τόπου του έργου διαφραγµατικό σκυρόδεµα πάχους 5-7 cm περίπου, για την αποκατάσταση λειτουργίας δίσκου του συνόλου των πλακών του κάθε ορόφου (οροφής ισογείου και οροφής Α- ορόφου), και συνεργασίας όλων των στοιχείων µεταξύ τους, και ακολούθησε η κατασκευή της µεταλλικής στέγασης. - Στις φωτογραφίες των Σχηµάτων 2, 3, και 4 φαίνονται µερικές φάσεις της κατασκευαστικής διαδικασίας. Σχήµα 2. Φάση κατασκευής του έργου. Συναρµολόγηση στύλων δοκών πλακών βιοµηχανικού τµήµατος. 4

5 Σχήµα 3. Φάση κατασκευής του έργου. Συναρµολόγηση στύλων στοιχείων πλαγιοκάλυψης βιοµηχανικού τµήµατος και στύλων δοκών τµήµατος γραφείων. Σχήµα 4. Φάση κατασκευής του έργου. Συναρµολόγηση στύλων στοιχείων πλαγιοκάλυψης βιοµηχανικού τµήµατος και στύλων δοκών τµήµατος γραφείων. Τυπικές λεπτοµέρειες των συνδέσεων µεταξύ των προκατασκευασµένων στοιχείων δίδονται στα Σχήµατα 5 έως 7 που ακολουθούν: 5

6 Σχήµα 5. Τυπική εγκάρσια τοµή του κτιρίου. Λ1 Σχήµα 6. Λεπτοµέρειες Λ1 και Λ2. Λ2 6

7 Λ3 Σχήµα 7. Λεπτοµέρειες Λ3 και Λ4. Λ4 ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΣΥΝ ΕΣΕΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΑΥΤΩΝ α) Περιγραφή των συνδέσεων µεταξύ των προκατασκευασµένων στοιχείων Σύνδεση στύλων δοκών Πρόκειται για απλή αρθρωτή σύνδεση (βλ. Σχήµατα 6 και 7). Η δοκός εδράζεται επί των µικρών προβόλων που διατίθενται από τους στύλους κατά την παραγωγή τους και τοποθετείται στην ορθή κατά την µελέτη θέση µέσω των πείρων που προεξέχουν από τους µικρούς προβόλους και οπών που προβλέπονται στα άκρα των δοκών στις αντίστοιχες θέσεις ως προαναφέρθηκε. Η στερέωση της δοκού στη θέση αυτή πραγµατοποιήθηκε µε έγχυση υδαρούς σκυροδέµατος στο κενό µεταξύ της διαµέτρου της οπής και της διαµέτρου του πείρου. Από τα ευρήµατα (µετά την κατάρρευση του κτιρίου) διαπιστώθηκε ότι για την πραγµατοποίηση της οπής κατά την παραγωγή της δοκού χρησιµοποιήθηκε πλαστικός σωλήνας µε αποτέλεσµα να µην αναπτύσσονται ουσιαστικές τάσεις συνεργασίας συνάφειας µεταξύ του υλικού του πλαστικού σωλήνα και του υδαρούς σκυροδέµατος πληρώσεως. Σύνδεση δοκών πλακών Πρόκειται για απλή έδραση του κάτω πέλµατος κορµού των πλακών επί της προεξοχής του οριζοντίου τµήµατος των δοκών τύπου L (βλ. Σχήµατα 6 και 7) χωρίς άλλου τύπου πρόβλεψη. 7

8 β) Σύντοµος σχολιασµός Σύνδεση στύλων δοκών Η σύνδεση αυτή είναι κατάλληλη για την ανάληψη και µεταφορά κατακόρυφων φορτίων χωρίς όµως δευτερογενείς εντάσεις π.χ. από στρεπτικές ροπές, επιβολή παραµορφώσεων και πρόσθετων καταπονήσεων λόγω σεισµού. Ιδιαίτερα δυσµενής έναντι δευτερογενών εντάσεων ήταν η έλλειψη συνεργασίας µεταξύ πείρου συνδέσεως στύλου και σώµατος δοκού, λόγω της παρεµβολής του πλαστικού σωλήνα (µε λείες παρειές) που τοποθετήθηκε για την διαµόρφωση της οπής της δοκού, κάτι που δεν επέτρεψε την ανάπτυξη τάσεων συναφείας µεταξύ κονιάµατος πληρώσεως της οπής και του σώµατος της δοκού. Σύνδεση δοκών πλακών - Η µορφή των πλακών ήταν ορθή - Ο τρόπος έδρασης (απλή έδραση) ήταν ο συνήθης - Η ύπαρξη διαφραγµατικού επιτόπου σκυροδέµατος πάχους 5 7 cm άνωθεν των πλακών ήταν επιτυχής - Το βάθος εδράσεως των πλακών, 15 cm σύµφωνα µε την µελέτη µπορεί να θεωρηθεί επαρκές (για ελεύθερο άνοιγµα πλάκας 9,3 m και στατικά φορτία). ιαφαίνεται δε ότι το βάθος αυτό εφαρµόστηκε και κατά την κατασκευή του έργου. Σύµφωνα µε µετρήσεις (βλ. Σχήµα 8 παρακάτω), οι οποίες διενεργήθηκαν επί τόπου του έργου, στην περιοχή του τµήµατος που δεν κατέρρευσε, αποδεικνύεται ότι το πραγµατικό βάθος εδράσεως των πλακών επί των πελµάτων των δοκών είχε τιµές από cm. Και µάλιστα, οι τιµές αυτές αφορούν την κατάσταση µετά και τις όποιες µετακινήσεις που έγιναν κατά την διάρκεια της κίνησης των φορέων κατά το σεισµό. Σχήµα 8. Πραγµατικό βάθος εδράσεως πλακών στο τµήµα του κτιρίου που δεν κατέρρευσε, µετά το σεισµό. 8

9 Ε ΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΕΥΡΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΡΡΕΥΣΗ α) Ποιότητα υλικών κατασκευής Σύµφωνα µε την έκθεση πόρισµα της επιτροπής ΥΠΕΧΩ Ε (υπ αριθµ. 17/2001) : - η ποιότητα σκυροδέµατος ευρέθη να είναι Β300 Β350, η οποία είναι πολύ ικανοποιητική - η ποιότητα του χάλυβα (St III) ήταν η πρέπουσα β) Εδαφοτεχνικά στοιχεία Σύµφωνα µε την έκθεση πορίσµατος ΥΠΕΧΩ Ε (υπ αριθµ. 17/2001) : - το κτίριο είχε θεµελιωθεί απ ευθείας στο φυσικό οµοιόµορφο έδαφος (καστανή αµµώδης άργιλος µε λίγα χαλίκια µέχρι βάθους 6 m) και όχι µε τεχνικές αποθέσεις - δεν διαπιστώθηκε στην θεµελίωση οιοδήποτε εδαφικό πρόβληµα (χαλαρά ή µαλακά συµπιεστά εδάφη κλπ) - η τάση εδάφους, σ εδ = 2,5 kg/cm 2 που ελήφθη υπόψη στους υπολογισµούς είναι ικανοποιητική γ) Μερικές φωτογραφίες για το βιοµηχανικό τµήµα που κατέρρευσε - Στα Σχήµατα 9 και 10 διακρίνεται η κατάρρευση της µεσαίας δοκού τύπου L και των πλακών τύπου ΤΤ που εδράζοντο επ αυτής, για την οροφή του ισογείου του βιοµηχανικού τµήµατος. Σχήµα 9. Φωτογραφία µετά την κατάρρευση του βιοµηχανικού χώρου του κτιρίου. 9

10 Σχήµα 10. Φωτογραφία µετά την κατάρρευση του βιοµηχανικού χώρου του κτιρίου. - Στο Σχήµα 11, διακρίνεται επίσης η κατάρρευση της µεσαίας δοκού και των πλακών της οροφής του ισογείου καθώς επίσης η κατάρρευση (και η κατάσταση ολίγον προ της καταρρεύσεως) των µεσαίων δοκών της οροφής του ορόφου (πάνω από το ισόγειο) επί της οποίας εδράζοντο οι πλάκες του ορόφου αυτού. ιακρίνεται και η διαµόρφωση µεταλλικής στέγης. Σχήµα 11. Φωτογραφία µετά την κατάρρευση του βιοµηχανικού χώρου του κτιρίου. - Στο Σχήµα 12, διακρίνεται η κατάρρευση των πλακών και των ακραίων δοκών της οροφής ισογείου και η µεταλλική διαµόρφωση στέγης. Η οροφή του ορόφου έχει καταρρεύσει. 10

11 Σχήµα 12. Φωτογραφία µετά την κατάρρευση του βιοµηχανικού χώρου του κτιρίου. - Στο Σχήµα 13 διακρίνεται η κατάσταση µίας µεσαίας συνδέσεως δοκών στύλου όπου οι πλάκες κατέρρευσαν µονοµερώς. ιακρίνεται και µία από τις «παλέτες» φορτίσεως που παρέµεινε επί πλάκας που δεν κατέρρευσε. ιακρίνεται επίσης η κατάσταση υπό υπερφόρτιση των µικρών προβόλων του υποστυλώµατος επί των οποίων εδράζοντο οι δοκοί. Σχήµα 13. Κόµβος δοκού υποστυλώµατος µετά την κατάρρευση του βιοµηχανικού χώρου. ΠΙΘΑΝΕΣ ΑΙΤΙΕΣ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΕΣΑΝ ΤΗΝ ΚΑΤΑΡΡΕΥΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Οι αιτίες για την κατάρρευση του κτιρίου ήταν (και σε συνδυασµό µεταξύ τους) : α) Το υπερβολικά µεγάλο φορτίο, µε το οποίο ήταν φορτισµένο το κτίριο (στην οροφή του ισογείου) την στιγµή του σεισµού. Απ όλες τις µαρτυρίες προέκυψε, ότι το φορτίο από εµπορεύµατα της επιχειρήσεως στην οροφή του ισογείου, συντίθεντο από παλέτες βάρους 850 Kg η κάθε µία οι οποίες στοιβάζονταν δύο ή τρεις καθ ύψος (η µία πάνω στην άλλη). Με δεδοµένες τις διαστάσεις κάθε παλέτας, 0,7 X 1,0 m προκύπτει κινητό φορτίο στην οροφή του ισογείου της τάξεως : 11

12 2,2 t ανά m 2 επιφανείας οροφής ισογείου, για δύο παλέτες καθ ύψος 3,3 t ανά m 2 επιφανείας οροφής ισογείου, για τρεις παλέτες καθ ύψος ηλαδή φορτίο που ήταν περίπου 5 (πέντε) έως 8 (οκτώ) φορές µεγαλύτερο απ ότι προέβλεπε η µελέτη. β) Οι εξαιρετικά µεγάλες τιµές εδαφικών οριζόντιων συνιστωσών των επιταχύνσεων του σεισµού που αναπτύχθηκαν στην περιοχή του έργου. Την εποχή συντάξεως της µελέτης, η Αθήνα εθεωρείτο ως περιοχή ελάχιστης σεισµικότητας για τον Ελλαδικό χώρο. Σύµφωνα µε τον ισχύοντα Ελληνικό Αντισεισµικό Κανονισµό (ΕΑΚ 2000), για την περιοχή της Αθήνας, για τον σχεδιασµό νέων κτιρίων προβλέπεται εδαφική επιτάχυνση 0,16 g. Σχόλιο (επί υποπαραγράφου β) : Οι εδαφικές επιταχύνσεις που επεκράτησαν στην εγγύς περιοχή κατά τον σεισµό της ήταν της τάξεως του (0,25 0,35) g όπως προκύπτει από επίσηµο έγγραφο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών που βασίζεται σε αντίστοιχες µετρήσεις, για τα Σεπόλια. Οι επιταχύνσεις αυτές επέφεραν µεγαλύτερες από τις προβλεπόµενες (µε τις παραδοχές της µελέτης) οριζόντιες µετατοπίσεις κορυφής στύλων (βλ. και Σχήµα 16), µε αποτέλεσµα απώλεια εδράσεως των πλακών οι οποίες εδράζοντο επί των δοκών της οροφής του ορόφου, ιδίως στην περιοχή των ακραίων υποστυλωµάτων, δηλ. εκεί όπου το διαφραγµατικό σκυρόδεµα άνωθεν των πλακών δεν είχε συνέχεια (όπως στα µεσαία υποστυλώµατα) γ) Οι εξαιρετικά µεγάλες τιµές της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισµού Απ όλες τις σχετικές δηµοσιεύσεις (µετά το σεισµό) από επιστήµονες του είδους προκύπτει ότι οι τιµές της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισµού (στην εγγύς περιοχή του επίκεντρου του σεισµού όπου ευρίσκετο και το κτίριο) ήταν περίπου ίδιας τάξεως µεγέθους ως και οι αντίστοιχες οριζόντιες (δηλ. 0,25 0,35 g). Σύµφωνα µε τις απαιτήσεις του ισχύοντος Ελληνικού Αντισεισµικού Κανονισµού (ΕΑΚ 2000), για την κατακόρυφη συνιστώσα του σεισµού, λαµβάνεται τιµή 0,7 Α όπου Α η αντίστοιχη οριζόντια εδαφική επιτάχυνση (δηλ. 0,7 16% g = 0,11 g). Σύµφωνα µε τις απαιτήσεις του κανονισµού που ίσχυαν την εποχή συντάξεως της µελέτης, η δυσµενής επιρροή της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισµού σχεδόν αγνοείτο παντελώς (λαµβανόταν υπόψη µόνο αύξηση των κατακόρυφων φορτίων στους προβόλους µε συντελεστή 1,15). Σχόλιο (επί υποπαραγράφου γ) : Οι µεγάλες τιµές της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισµού είχαν ως αποτέλεσµα : - την στιγµιαία αύξηση της κατακόρυφης φορτίσεως των πλακών (κατά 50%) της οροφής του ισογείου η οποία όπως προαναφέρθηκε ήταν ήδη 5 έως 8 φορές µεγαλύτερη από αυτήν που προβλεπόταν στην µελέτη - την µείωση του φορτίου έδρασης επί των δοκών των πλακών της οροφής του ορόφου και εποµένως και µείωση (κατά 50%) των οριζόντιων δυνάµενων τριβής που 12

13 ενεργοποιήθηκαν κατά την οριζόντια µετατόπιση (προς τα έξω) των ακραίων στύλων. Όπως προαναφέρθηκε, οι δοκοί µέσω (έστω και) ενός πείρου ήταν σε θέση να παρακολουθήσουν την οριζόντια µετατόπιση λόγω σεισµού των κεφαλών των στύλων ενώ οι πλάκες ως ελεύθερα εδραζόµενες επί των δοκών ως µόνη δυνατότητα είχαν την ανάπτυξη συνάφειας στη θέση εδράσεως τους µε τις δοκούς. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟ ΑΣΤΟΧΙΑΣ Για τον προσδιορισµό του πιθανού µηχανισµού αστοχίας αντλήθηκαν δεδοµένα από προσεκτική παρατήρηση επιτόπου του έργου µερικές ηµέρες µετά την κατάρρευση, από υπολογιστικές και φωτογραφικές (µετά την κατάρρευση του κτιρίου) τεκµηριώσεις: α) Οριακή αντοχή των πλακών Από τα ευρήµατα της επίσηµης επιτροπής έρευνας του ΥΠΕΧΩ Ε, προέκυψε ότι οι κορµοί των νευρώσεων των πλακών διπλού «ταύ» της οροφής ισογείου, διέθεταν στο κάτω πέλµα τους οπλισµούς (St III) 6Φ20, ή 5Φ20, ή 5Φ18, ή 4 Φ18 Από υπολογισµούς προέκυψαν τα ακόλουθα: Υπό την πραγµατική γεωµετρία και οπλισµούς των πλακών οροφής ισογείου, η πλάκα αυτή οριακά, µε ανεκτές παραµορφώσεις, µπορεί να δεχθεί φορτίο (καθολικά κατανεµηµένο) που αντιστοιχεί σε βάρος µιας και ηµίσεως παλέτας, δηλαδή 1,8t/m2 που αντιστοιχεί στην ευνοϊκότερη περίπτωση των 6Φ20. Οιαδήποτε µεγαλύτερη φόρτιση (βλ. Σχήµα 5 παρακάτω), προκαλεί: δραστική αύξηση της βύθισης του µέσου της πλάκας δραστική αύξηση της γωνίας στροφής έτσι, ώστε η πλάκα, λίγο πριν την κατάρρευσή της να έχει πάρει την µορφή του ενδεικτικού σκίτσου (χωρίς διαστάσεις) που παρουσιάζεται στο Σχήµα 14. Σχήµα 14. Παραµορφωµένη κατάσταση του Φ.Ο. προ της κατάρρευσης. β) Μηχανισµοί αναλήψεως στρεπτικών ροπών στους κόµβους δοκών υποστυλωµάτων Η δοκός µορφής L, έχει τάση στροφής από την έκκεντρη φόρτιση των πλακών επί αυτών Με την αύξηση της φορτίσεως των πλακών αυξάνει το µέγεθος των στρεπτικών ροπών 13

14 Όµως: Στην ανάληψη στρεπτικών ροπών της δοκού, ως εκ της θέσεώς του, δεν συµµετέχει ουσιαστικά το ένα βλήτρο συνδέσεως, παρά αναπτύσσεται ζεύγος αντίρροπο από το τµήµα εδράσεως της δοκού, στο φουρούσι και στο επιτόπου σκυρόδεµα άνωθεν της δοκού και των πλακών. ( υνάµεις F1 στο σκίτσο του Σχήµατος 14). Εξάλλου η οιαδήποτε συµβολή του βλήτρου δεν ενεργοποιήθηκε διότι το περίβληµα µεταξύ οπής της δοκού και κονιάµατος που εγχύθηκε µεταξύ αυτής και του βλήτρου που προεξείχε από το στύλο, ήταν από πλαστικό υλικό και όχι µέταλλο, κάτι που σχεδόν εκµηδένισε τις δυνάµεις συνάφειας. Παράλληλα δε, Με την αύξηση της γωνίας στροφής της δοκού, αποδιοργανώνεται το διαφραγµατικό σκυρόδεµα επικαλύψεως πλακών και δοκών και έκτοτε η αντίσταση έναντι στρέψης της δοκού προκαλείται από την ανάπτυξη (µεγαλυτέρων τώρα σε µέγεθος) ζεύγους δυνάµεων F2, (βλ. Σχήµα 14). Στα µεσαία υποστυλώµατα, οι δυνάµεις F1 ή F2, σχεδόν εξισορροπούνται µεταξύ τους, ενώ οι δυνάµεις αυτές ωθούν προς τα έξω τα ακραία υποστυλώµατα. Η τάξη µεγέθους των δυνάµεων F2, κατόπιν υπολογισµών εκτιµάται σε 15,8t περίπου. Βάσει της θεώρησης του ακραίου υποστυλώµατος ως ελεύθερου προβόλου, οι µετακινήσεις στις στάθµες των ορόφων εξαιτίας των δυνάµεων F2 είναι της τάξεως των 3,8εκ. στη στάθµη οροφής ισογείου και 9,6εκ. στην άνω απόληξη των ακραίων στύλων (βλ. Σχήµα 15). Σχήµα 15. Μετακινήσεις ακραίου υποστυλώµατος λόγω των δυνάµεων F2. γ) Εκτίµηση του ουσιαστικού σεισµικού συντελεστή που αποκρίθηκε το κτίριο κατά το σεισµό της Αφού εκτιµήθηκε η ιδιοπερίοδος του κτιρίου, η οποία προκύπτει Τ= 1,64 sec, µε βάση τα ελαστικά φάσµατα αποκρίσεως, εκτιµάται σεισµικός συντελεστής ε=0,15. δ) Εκτίµηση µετατοπίσεων ακραίων στύλων (ωσάν να ήταν ελεύθεροι πρόβολοι) µε βάση το σεισµικό συντελεστή ε=0,15 Στο Σχήµα 16 που ακολουθεί, δίδονται οι µετατοπίσεις των ακραίων στύλων, υπό σεισµικό συντελεστή ε=0,15 και για διάφορες περιπτώσεις φορτίσεως. 14

15 Σχήµα 16. Μετακινήσεις ακραίων στύλων για διάφορες περιπτώσεις φορτίσεως και σεισµικό συντελεστή ε=0.15. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΕΒΑΛΑΝ ΣΤΗΝ ΑΣΤΟΧΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΑΣΤΟΧΙΑΣ Συντελεστές που συνέβαλαν στην αστοχία α) Η υπερφόρτωση των ορόφων του ισογείου (δάπεδο Α ορόφου) που τελικά εικάζεται ότι την στιγµή του σεισµού ήταν της τάξεως των 2,0 t/m2, (δηλαδή 5 περίπου φορές µεγαλύτερη απ ότι υπολογίστηκε το κτίριο) και η οποία, υπό την ακόµα µεγαλύτερη φαινόµενη τιµή της (που προκάλεσε η κατακόρυφη συνιστώσα του σεισµού µε παράλληλη ταλάντωση της πλάκας) οδήγησε στην θραύση των πλακών της οροφής του ισογείου µε ταυτόχρονη ώθηση προς τα έξω των περιµετρικών στύλων. β) Οι εξαιρετικά (και ασυνήθιστα) µεγάλες τιµές των εδαφικών επιταχύνσεων την στιγµή του σεισµού και λόγω της σχετικά µεγάλης διάρκειας της σεισµικής διέγερσης, προκάλεσαν µεγάλες µετατοπίσεις στο όλο δόµηµα και στα υποστυλώµατα (τα οποία ήταν ολόσωµα και λειτουργούσαν ουσιαστικά ως ελεύθεροι πρόβολοι πακτωµένοι στη βάση τους), µε αποτέλεσµα, και σε συνδυασµό µε την οριζόντια ώθηση στα περιµετρικά υποστυλώµατα που προκάλεσε η θραύση των πλακών της οροφής του ισογείου λόγω υπερφόρτωσής του (και υπό την επιρροή της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισµού), να προκληθούν µεγαλύτερες µετατοπίσεις στη κορυφή των περιµετρικών στύλων απ ότι τα βάθη εδράσεως των πλακών, έτσι ώστε, αµέσως µετά την έναρξη της θραύσης των πλακών της οροφής του ισογείου, να καταπίπτουν σε αυτήν και οι πλάκες της οροφής του ορόφου. γ) Η ενδεχόµενη αποδιοργάνωση της λειτουργίας «δίσκου» του σκυροδέµατος επικαλύψεως των πλακών και δοκών λόγω των µεγάλων στροφών των πλακών λόγω υπερφόρτωσής τους, που ενδεχοµένως προκάλεσε αποκοπή του σκυροδέµατος επικαλύψεως στις θέσεις συναντήσεως δοκών-πλακών (βλ. Σχήµα 14), µε αποτέλεσµα την ενδεχόµενη 15

16 ελευθέρωση από το όλο σύστηµα των περιµετρικών υποστυλωµάτων, που έτσι διεγέρθηκαν, ίσως, και ως ελεύθεροι πρόβολοι. Μηχανισµός αστοχίας Κατά τη σεισµική διέγερση, η αστοχία ξεκίνησε από την θραύση από κάµψη των πλακών της οροφής του ισογείου (η οποία οροφή του ισογείου ολίγον προ του σεισµού ήταν οριακά φορτισµένη) και λόγω της έκδηλης επιρροής της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισµού και η εξ αυτής ταλάντωση της πλάκας, υπερέβη η πλάκα τα όρια της αντοχής της (σε εφελκυσµό από κάµψη) και της παραµορφωσιµότητάς της. Κατά την έναρξη των πρώτων αστοχιών των πλακών του ισογείου προκλήθηκε περαιτέρω διάσπαση του σκυροδέµατος «δίσκου» των πλακών, η οποία διάσπαση προϋπήρχε λόγω στροφών των πλακών στις εδράσεις τους εξ αιτίας της στατικής υπερφόρτωσής τους (βλ. Σχήµα 14). Λόγω της απώλειας της λειτουργίας δίσκου του συνόλου των πλακών, και υπό την οριζόντια ώθηση προς τα έξω στα περιµετρικά υποστυλώµατα που προκάλεσαν οι µεγάλες στροφές των πλακών ολίγο προ της πτώσεώς τους (και κατά την διάρκεια της πτώσης) και ενώ όλα αυτά συνέβαιναν κατά την διάρκεια των ταλαντώσεων λόγω σεισµού, απελευθερώθηκαν οι περιµετρικοί στύλοι οι οποίοι ταλαντώθηκαν µε µεγάλες τιµές µετατοπίσεων µε αποτέλεσµα να γενικευθεί η πτώση των πλακών του Α ορόφου λόγω απώλειας στηρίξεως των πλακών (κυρίως), όσο και του ισογείου λόγω υπερφόρτισης και απώλειας στηρίξεως των πλακών. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Έκθεση πορίσµατος επιτροπής καταρρεύσεων ορισθείσα από το ΥΠΕΧΩ Ε για την διερεύνηση των αιτιών κατάρρευσης του κτιρίου, (2001), κτίριο ΥΠ ΑΡΙΘΜ. 17 Ελληνικός Κανονισµός Προκατασκευής, ΦΕΚ 1517 / , (1999), Μέρος Β, Σεισµικός Σχεδιασµός Προκατασκευασµένων Έργων Ελληνικός Αντισεισµικός Κανονισµός 2000 Β.. 19/ (ΦΕΚ 36Α) Περί αντισεισµικού κανονισµού οικοδοµικών έργων µε τις τροποποιήσεις του Carydis P.G. (2002) The vertical seismic component The Colombus egg in earthquake engineering, 12 th European Conference on earthquake Engineering DIN 1045 (1972) Σχεδιασµός κατασκευών από σκυρόδεµα 16