Επισκευή και αντισεισµική ενίσχυση ηµοτικού Σχολείου Παλαιοχωρίου Χαλκιδικής

Transcript

1 Επισκευή και αντισεισµική ενίσχυση ηµοτικού Σχολείου Παλαιοχωρίου Χαλκιδικής Χ.Ε.Ιγνατάκης Αναπληρωτής Καθηγητής ΑΠΘ Κ.Χ.Στυλιανίδης, Ι.Α.Τέγος, Καθηγητής ΑΠΘ Καθηγητής ΑΠΘ Λέξεις κλειδιά: Προσεισµικός έλεγχος, εκτίµηση φέρουσας ικανότητας, ενίσχυση φέροντος οργανισµού. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην εργασία παρουσιάζονται οι ιδιαιτερότητες και τα προβλήµατα κατά τη µελέτη και εκτέλεση των επεµβάσεων επισκευής και αντισεισµικής ενίσχυσης του ηµοτικού Σχολείου Παλαιοχωρίου Χαλκιδικής. Αρχικά γίνεται σύντοµη περιγραφή της γεωµετρίας, της παθολογίας και της διαδικασίας εκτίµησης της ποιότητας των υλικών του φέροντα οργανισµού από οπλισµένο σκυρόδεµα. Στη συνέχεια παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσµατα ελέγχων επάρκειας των υφιστάµενων δοµικών στοιχείων, τόσο υπό το πλέγµα των κανονισµών που ίσχυαν κατά την κατασκευή του κτιρίου, όσο και υπό το πλέγµα των σηµερινών κανονισµών. Ακολουθεί περιγραφή των προτεινόµενων επεµβάσεων και της διαστασιολόγησης του ενισχυµένου φέροντα οργανισµού. Τέλος, παρουσιάζονται τα προβλήµατα και οι αντίστοιχες τροποποιήσεις κατά την κατασκευή των επεµβάσεων επισκευής και ενίσχυσης. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΙΣΤΟΡΙΚΟ Το κτίριο του εξαθέσιου ηµοτικού Σχολείου Παλαιοχωρίου Χαλκιδικής κατασκευάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970, σύµφωνα µε τυποποιηµένη µελέτη του Οργανισµού Σχολικών Κτιρίων (ΟΣΚ). Το 1994 κλήθηκε η ΥΑΣΒΕ να γνωµατεύσει για το βαθµό επικινδυνότητας βλαβών που είχαν παρουσιασθεί στον φέροντα οργανισµό. Ακολούθησε ανταλλαγή εγγράφων µεταξύ της /νσης του Σχολείου, της Νοµαρχίας Χαλκιδικής και της ΥΑΣΒΕ µε αποτέλεσµα το 2000 µετά από αυτοψία και έλεγχο της ποιότητας του σκυροδέµατος, από τον οποίο διαπιστώθηκαν χαµηλές αντοχές µε υψηλή διασπορά, η Νοµαρχία χαρακτήρισε το κτίριο «επικίνδυνο από στατική και δοµική άποψη» και διέταξε την εκκένωσή του. Το 2001 το ΙΓΜΕ εκπόνησε γεωτεχνική µελέτη στο οικόπεδο ενόψει πιθανής κατεδάφισης του υφιστάµενου και ανέγερσης νέου διδακτηρίου. Ακολουθεί νέα σειρά εγγράφων µεταξύ των συναρµοδίων υπηρεσιών, νέα αυτοψία και νέα πυρηνοληψία µε παρόµοια αποτελέσµατα. Το καλοκαίρι του 2001 η Νοµαρχία Χαλκιδικής ανέθεσε στον Καθηγητή του ΑΠΘ Ι.Τέγο τη διενέργεια πραγµατογνωµοσύνης. Η σχετική έκθεση κατέληγε στο συµπέρασµα ότι η επισκευή-ενίσχυση του κτιρίου είναι τεχνικά δυνατή, ασφαλής και οικονοµικά συµφέρουσα. Η Νοµαρχία ανέθεσε στους συντάκτες της παρούσας τη σχετική µελέτη η οποία και παραδόθηκε τον Απρίλιο του Στην εκπόνηση των στατικών υπολογισµών συνεργάσθηκε ο Πολιτικός Μηχανικός Φ.Κανδύλας. 2. ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ - ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΦΕΡΟΝΤΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ 2.1. Γενικά Πρόκειται για τυποποιηµένο σχολικό κτίριο που µελετήθηκε από τον ΟΣΚ και χαρακτηρίζεται ως «εξαθέσιο διδακτήριο κλειστού τύπου». Κατασκευάσθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970, έχει διαστάσεις κάτοψης 17x40m και είναι διώροφο χωρίς υπόγειους χώρους (ύψος ορόφου 3.40m και ισογείου 3.40, 4.00, 4.70m κατά τµήµατα: Εικόνα 1). Ο φέρων οργανισµός είναι από οπλισµένο σκυρόδεµα µε τοιχώµατα µόνο κατά τη µικρή διάσταση, ενώ η θεµελίωση αποτελείται από µεµονωµένα πέδιλα µε συνδετήριες δοκούς. Μεταγενέστερα, λόγω διαρροών οµβρίων

2 κατασκευάσθηκε επί του δώµατος δικλινής µεταλλική ψευδοστέγη. Το φυσικό έδαφος του οικοπέδου παρουσίαζε κλίση από 5 έως 7% µε αποτέλεσµα το βορειοανατολικό τµήµα του κτιρίου (υψηλό ισόγειο) θεµελιώθηκε µε σχετικά βαθειά εκσκαφή ενώ το νοτιοδυτικό τµήµα σχεδόν επί του φυσικού εδάφους. Στη συνέχεια το οικόπεδο οριζοντιώθηκε για τη δηµιουργία της αυλής του Σχολείου. Από την αρχική µελέτη του έργου η Νοµαρχία διέθετε µία σειρά σχεδίων ξυλότυπων που περιλάµβαναν πίνακες διαφοροποίησης οπλισµού στύλων και τοιχωµάτων, αλλά όχι δοκών, για διάφορες τιµές σεισµικού συντελεστή (ε) και πίνακες διαφοροποίησης διαστάσεων και οπλισµού πεδίλων για ζεύγη τιµών (ε) και επιτρεπόµενης τάσης εδάφους (σ εδ.επ. ). Σύµφωνα µε σχετική επισήµανση επί των σχεδίων υποδεικνύονται για το Σχολείο του Παλαιοχωρίου οι τιµές ε=0.08 και σ εδ.επ. =1.50Kg/cm 2 και προδιαγράφεται ποιότητα σκυροδέµατος Β225 (~C12/15) και κατηγορία χάλυβα StI (S220) γενικά, µε εξαίρεση τους διαµήκεις οπλισµούς των ισχυρών ζυγωµάτων της οροφής του θεάτρου στο βόρειο τµήµα του ισογείου που προβλέπονται κατηγορίας StIII(S420). H οµάδα µελέτης πραγµατοποίησε σειρά αυτοψιών µε τους ακόλουθους στόχους: Αποτύπωση θέσεων και διατοµών δοµικών στοιχείων ιερευνητική αποκάλυψη θεµελίου περιµετρικού στύλου Αποτύπωση παθολογίας φερόντων στοιχείων καθώς και στοιχείων πλήρωσης Εκτέλεση εκτεταµένων µη καταστροφικών ελέγχων (κρουσιµετρήσεων) ειγµατοληπτική αποκάλυψη και ανίχνευση οπλισµών Φωτογραφική τεκµηρίωση 2.2. Αποτύπωση φέροντα οργανισµού Θεµελίωση: Οι διαστάσεις επί σχεδίου αρκετών πεδίλων κρίθηκαν ανεπαρκείς µε προσεγγιστική εκτίµηση των φορτίων. Έτσι, κρίθηκε απαραίτητη η δειγµατοληπτική εκσκαφή-αποτύπωση η οποία έγινε στην πίσω επιµήκη όψη του υπερυψωµένου τµήµατος του ισογείου (βλέπε Εικόνα 2:στύλος Κ2) όπου υπάρχουν καθιζήσεις και βλάβες στην ανωδοµή. Με βάση παλιό τοπογραφικό διάγραµµα µε υψοµετρικές καµπύλες, τα πέδιλα της περιοχής αυτής διαπιστώθηκε ότι εδράσθηκαν «ρηχά» µε πολύ µικρό βάθος εκσκαφής. Αποκαλύφθηκε πέδιλο διαστάσεων αρκετά µεγαλύτερων από τις προβλεπόµενες µε περιµετρική συνδετήρια δοκό που φέρει την πλάκα δαπέδου ισογείου και συγκρατεί την εσωτερική επίχωση. Από την κάτω ίνα της δοκού και µέχρι το πέδιλο ο στύλος παραµένει ελεύθερος για ύψος 1.30m περίπου. Λόγω αδυναµίας εκτεταµένης αποτύπωσης της θεµελίωσης θεωρήθηκαν γενικά οι διαστάσεις πεδίλων της αρχικής µελέτης µε την επιφύλαξη του επί τόπου ελέγχου κατά την κατασκευή. Σύµφωνα µε τη γεωτεχνική µελέτη του ΙΓΜΕ αλλά και τις επί τόπου παρατηρήσεις η τιµή σ εδ.επ. =1.5 Kg/cm 2 κρίνεται ως ανταποκρινόµενη στην πραγµατικότητα. Ανωδοµή: Ο φέρων οργανισµός χαρακτηρίζεται από την απουσία τοιχωµάτων κατά τη διαµήκη διεύθυνση (Χ-Χ). Αντίθετα κατά την εγκάρσια διεύθυνση (Υ-Υ) υπάρχουν ισχυρά τοιχώµατα, σταθερής διατοµής καθύψος, µε συνολικό εµβαδόν διατοµών ίσο προς το 1/215 του αθροιστικού εµβαδού των δύο ορόφων (Εικόνα 2: Τ 1, Τ 2, Τ 3 ). Σηµειώνεται ότι ο Αντισεισµικός Κανονισµός του 1959 προέβλεπε απαλλαγή από τον αντισεισµικό έλεγχο κατασκευών µε εµβαδόν τοιχωµάτων ανά όροφο και ανά διεύθυνση µεγαλύτερο του 1/500 του αθροιστικού εµβαδού των υπερκείµενων ορόφων. Είναι χαρακτηριστικό ότι, πέραν της απουσίας των τοιχωµάτων, οι διατοµές των 32 από τα 39 υποστυλώµατα είναι διατεταγµένες µε τη µικρή τους ακαµψία κατά τη διαµήκη διεύθυνση µε αποτέλεσµα το κτίριο να εµφανίζεται πολύ εύκαµπτο κατά τη διεύθυνση αυτή. Οι δοκοί της περιµέτρου και των δύο ορόφων είναι ανεστραµµένες µε διατοµή 25x107cm ενώ προεξέχουν από τις εξωτερικές παρειές των στύλων κατά 10cm, µε αποτέλεσµα το πλάτος έδρασής του να περιορίζεται σε 15cm και η διαµόρφωση των κόµβων να είναι προβληµατική. Εκτός αυτού η εσωτερική διαµόρφωση του πλέγµατος των δοκών διακόπτεται από ένα διαµήκη (µήκους 30m) και έναν εγκάρσιο εσωτερικό διάδροµο (µήκους 17m) που καλύπτονται µε επιµήκεις απλά οπλισµένες πλάκες χωρίς εγκάρσιες δοκούς. Σε µεγάλα τµήµατα των όψεων υπάρχουν περιµετρικά θωράκια σκυροδέµατος (Εικόνα 1) που καταλαµβάνουν τη ζώνη από τις πλάκες δαπέδου µέχρι τα κατώφλια των υαλοστασίων (ύψος 1.00m) ή των φεγγιτών των βοηθητικών χώρων και της θεατρικής αίθουσας (ύψος 2.50m). Τα θωράκια έχουν πάχος 15 έως 20cm και προεξέχουν από τις όψεις κατά 10cm. Ο βαθµός και ο τρόπος σύνδεσής τους µε τα υποστυλώµατα είναι άγνωστος. Με τον ανιχνευτή οπλισµών διαπιστώθηκαν στο σώµα των

3 θωρακίων ράβδοι Φ8 ανά µεγάλες αποστάσεις (50 έως 75cm). Τονίζεται ότι τα θωράκια δεν αποτελούν στοιχεία του φέροντος οργανισµού οπλισµένου σκυροδέµατος. Από τους δειγµατοληπτικούς ελέγχους διαπιστώθηκε ότι τόσο οι διατοµές όσο και οι οπλισµοί πλακών δοκών και στύλων συµφωνούν σε γενικές γραµµές µε τη µελέτη. Η διάτµηση στις δοκούς αναλαµβάνεται µε συνδετήρες Φ6/20 και σπανιότερα Φ8/20 και ανάκαµψη διαµήκων ράδβων σε ποσοστό από 33 έως 60%. Τα µήκη αγκύρωσης στα άκρα δοκών της διαµήκους διεύθυνσης (Χ-Χ) είναι ανεπαρκή λόγω µικρού πλάτους στύλων και τοιχωµάτων. Οι στύλοι έχουν την ίδια διατοµή καθώς και οπλισµούς στο ισόγειο και τον όροφο (29 στύλοι 30x50/8Φ16(11 ) και 9 στύλοι 30X70/8Φ20(12%) µε συνδετήρες Φ6/20 έως 30cm). Η µελέτη προέβλεπε 2#Φ8/25 για τον κορµό των τοιχωµάτων. Με τον ανιχνευτή οπλισµών ωστόσο διαπιστώθηκαν σηµαντικά µεγαλύτερες αποστάσεις ράβδων (35 έως 60cm) ιδιαίτερα στο µεγάλο τοίχωµα Τ3(20x1710), όπου επίσης διαπιστώθηκε σε πολλές θέσεις κακή συµπύκνωση µέχρι και απόµιξη του σκυροδέµατος Παθολογία φέροντα οργανισµού Βλάβες από καθιζήσεις της θεµελίωσης: Το κτίριο εµφανίζει σοβαρές ρηγµατώσεις τόσο σε δοκούς όσο και σε θωράκια σκυροδέµατος και τοίχους πλήρωσης που είναι συγκεντρωµένες στο νοτιοδυτικό τµήµα του. Στην περιοχή αυτή, όπως προαναφέρθηκε, η θεµελίωση έγινε µετά από αβαθή εκσκαφή του φυσικού εδάφους, ενώ το υπερυψωµένο δάπεδο του ισογείου διαµορφώθηκε µε σηµαντική επίχωση, µε αποτέλεσµα να εµφανίζονται καθιζήσεις και ρηγµατώσεις της άοπλης πλάκας δαπέδου. Εκτιµάται ότι διαρροές του οριζόντιου δικτύου αποχέτευσης από πηλοσωλήνες επέδρασαν δυσµενώς στη φέρουσα ικανότητα του εδάφους θεµελίωσης µε αποτέλεσµα την εκδήλωση διαφορικών καθιζήσεων των πεδίλων οι οποίες µε τη σειρά τους επιδείνωσαν την κατάσταση του δικτύου αποχέτευσης δηµιουργώντας φαύλο κύκλο. Το πρόβληµα επιδεινώθηκε ακόµη περισσότερο µε την ελεύθερη απορροή των οµβρίων από την δικλινή ψευδοστέγη, τα οποία κατέληγαν στη θεµελίωση από τη ρωγµή αποκόλλησης του περιµετρικού πλακόστρωτου. Στις Εικόνες 3 και 4 φαίνονται οι έντονες ρηγµατώσεις αποκόλλησης από τα υποστυλώµατα των δοκών που διήκουν κάθετα στην πίσω διαµήκη όψη. Τα εύρος και η µορφή των ρωγµών (ένα µεγάλο κατακόρυφο ρήγµα) υποδηλώνουν ολίσθηση των διαµήκων ράβδων λόγω ανεπαρκούς αγκύρωσης. Οι τοιχοποιίες πλήρωσης εµφανίζουν είτε ρωγµές αποκόλλησης από τις δοκούς, είτε λοξές ρηγµατώσεις κατά µήκος της θλιβόµενης διαγωνίου του ορθογωνικού φατνώµατος. Βλάβες από ενανθράκωση του σκυροδέµατος: Παρά τις µέτρια διαβρωτικές συνθήκες του περιβάλλοντος και τη µέση ηλικία του κτιρίου (30 έτη) διαπιστώθηκαν σοβαρές τοπικές βλάβες από ενανθράκωση του σκυροδέµατος και οξείδωση οπλισµών σε πολλά δοµικά στοιχεία, κυρίως υποστυλώµατα, της βόρειας και αρκετά της ανατολικής όψης και ιδιαίτερα στον όροφο (Εικόνα 5). Σηµειώνεται ότι οι όψεις αυτές προσβάλλονται από τους επικρατούντες ανέµους στην περιοχή. Εκτός τούτου η µεγάλη έκταση και το µέγεθος των βλαβών αποδίδεται στη χαµηλή ποιότητα λόγω κακής σύνθεσης του σκυροδέµατος και την πληµµελή συµπύκνωσή του µε αποτέλεσµα το υψηλό πορώδες Ποιότητα υλικών φέροντα οργανισµού Η πρώτη πυρηνοληψία έγινε από µη φέροντα θωράκια σκυροδέµατος της πίσω όψης όπου διαπιστώθηκαν ρηγµατώσεις. Η δεύτερη πυρηνοληψία περιλάµβανε δύο εξάδες πυρήνων από πλάκες της οροφής ισογείου. Η πρώτη εξάδα έδωσε τις ακόλουθες τιµές µέσης κυβικής αντοχής, τυπικής απόκλισης και χαρακτηριστικής τιµής κυβικής αντοχής: f cm,c =19.90MPa, s=3.44mpa, f ck,c = x3.44=14.40MPa Κατά συνέπεια το υλικό ολίγον υπολείπεται της ποιότητας C12/15. Η δεύτερη εξάδα αξιολογήθηκε ως αναξιόπιστη λόγω υψηλής διασποράς (s=7.75mpa). Η απουσία πυρήνων από άλλα δοµικά στοιχεία, πλήν πλακών, κατέστησε απαραίτητη την εκτέλεση εκτεταµένων κρουσιµετρήσεων. οκιµάσθηκαν συνολικά 75 θέσεις στον όροφο και 60 στο ισόγειο. Η µέση τιµή της κυβικής αντοχής και η απόκλιση προέκυψαν f cm,c = MPa, s=7.27mpa. Η υψηλή σχετική τιµή της τυπικής απόκλισης (s/f cm,c =0.245) αποτελεί ένδειξη κακής οργάνωσης εργοταξίου. Η σηµαντική διαφορά µέσης τιµής αντοχής µεταξύ πυρήνων και κρουσιµετρήσεων είναι αναµενόµενη καθώς οι δεύτερες γίνονται σε επιφανειακά υγιείς περιοχές σκυροδέµατος. Κατά πάγια τακτική η τιµή

4 των κρουσιµετρήσεων µειώνεται κατά 20 έως 30%. Στην προκειµένη περίπτωση, µε βάση και τα αποτελέσµατα των πυρηνοληψιών, αποφασίσθηκε µείωση της τάξεως του 30%. Έτσι, προκύπτουν οι διορθωµένες µέσες και χαρακτηριστικές τιµές κυβικής αντοχής από τις κρουσιµετρήσεις. ιορθωµένη µέση κυβική αντοχή: f cm,c =0.7x29.67=20.77MPa Χαρακτηριστική κυβική αντοχή: f ck,c = x7.27=17.74MPa ιορθωµένη χαρακτηριστική κυβική αντοχή: f ck,c =0.7x17.74=12.42MPa Με βάση τις διορθωµένες τιµές το υλικό κατατάχθηκε προς την πλευρά της ασφάλειας στις ακόλουθες κατηγορίες σύµφωνα µε τους κανονισµούς της αρχικής µελέτης και το ισχύον πλαίσιο κανονισµών: Παλαιοί κανονισµοί:β160< f cm,c <Β225 Κατηγορία Β160 Σηµερινοί κανονισµοί: C8/10< f ck,c <C12/15 Κατηγορία C8/10 Οι παραπάνω χαµηλές κατηγορίες υιοθετήθηκαν κατά τους υπολογισµούς εκτίµησης της φέρουσας ικανότητας του κτιρίου και διαστασιολόγησης των ενισχύσεων. Από τις τοµές αποκάλυψης οπλισµών διαπιστώθηκε ότι οι ράβδοι ήταν λείες κατηγορίας StI, που αντιστοιχεί στην κατηγορία S220 των σηµερινών κανονισµών, πλήν των δοκών οροφής της ισόγειας αίθουσας θεάτρου όπου διαπιστώθηκαν ράβδοι νευροχάλυβα StIII (S420). 3. ΕΛΕΓΧΟΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΦΕΡΟΝΤΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ 3.1. Γενικά Στόχος του ελέγχου του υφιστάµενου κτιρίου ήταν η διαπίστωση τόσο της γενικότερης απόκρισής του (µετακινήσεις, ιδιοπερίοδοι ταλάντωσης) όσο και των τυχόν επί µέρους αδυναµιών υπό κατακόρυφα και σεισµικά φορτία. Για τη διαµόρφωση πληρέστερης εικόνας αποφασίσθηκε να γίνουν πολλαπλές συγκριτικές αναλύσεις, τόσο υπό το πλέγµα των κανονισµών της αρχικής µελέτης, όσο και των σηµερινών κανονισµών και µάλιστα χωριστά έναντι κατακόρυφων και σεισµικών φορτίων αντίστοιχα. ιαµορφώθηκε χωρικό προσοµοίωµα γραµµικών στοιχείων µε θεώρηση πλήρους πάκτωσης στη στάθµη θεµελίωσης. Καθώς το µεγαλύτερο τµήµα του υπερυψωµένου δαπέδου ισογείου, πλην της αίθουσας θεάτρου µεγάλου ύψους στο βόρειο άκρο του κτιρίου, λειτουργεί ως οριζόντιο διάφραγµα, δόθηκε εξάρτηση των οριζόντιων κινήσεων των σχετικών κόµβων και τα κατακόρυφα στοιχεία, πλην αυτών της βόρειας όψης, προέκυψαν «τριώροφα»(ο πλασµατικός όροφος κάτω από το ισόγειο χαρακτηρίζεται στο εξής ως «υπόγειο»). Οι εδράσεις δοκών σε τοιχώµατα κατά την ασθενή τους διεύθυνση προσοµοιώθηκαν µε αρθρώσεις. Οι δοκοί σύζευξης µεταξύ των τοιχωµάτων Τ 1, Τ 2 εισήχθησαν µε µείωση της δυσκαµψίας τους στο 50%, πέραν των απαιτήσεων των ισχυόντων κανονισµών. Οι έλεγχοι των δοµικών στοιχείων µε τους σηµερινούς κανονισµούς έγιναν χωρίς ικανοτική θεώρηση. Η εισαγωγή της σεισµικής φόρτισης έγινε µε τις ακόλουθες παραµέτρους: Αντισεισµικός Κανονισµός 1959: Σεισµικός συντελεστής ε=0.08, ψευδοστατική ανάλυση, ορθογωνική κατανοµή της τέµνουσας βάσης. ΕΑΚ 2000: Zώνη III (α=0.24), Σχολείο (γ I =1.15), σχεδιασµός χωρίς πρόβλεψη πλαστιµότητας (q=1.50), δυναµική φασµατική ανάλυση Ιδιοπερίοδοι Μετακινήσεις Από τη δυναµική φασµατική ανάλυση διαπιστώθηκε ότι, όπως ήταν αναµενόµενο, το κτίριο είναι εξαιρετικώς δύσκαµπτο στην εγκάρσια διεύθυνση λόγω ύπαρξης µεγάλων τοιχωµάτων και ιδιαίτερα εύκαµπτο στη διαµήκη διεύθυνση λόγω παντελούς απουσίας τοιχωµάτων. Οι προέχουσες ιδιοπερίοδοι ταλάντωσης προέκυψαν: ιαµήκης διεύθυνση: Τ χ =0.530 sec <T 2 =0.60 sec Εγκάρσια διεύθυνση: Τ y =0.116 sec <T 1 =0.15 sec Οι µέγιστες πιθανές σχετικές µετακινήσεις (δ i ), οι αντίστοιχες γωνιακές παραµορφώσεις ορόφων (γ i ) και οι συντελεστές θ i περιλαµβάνονται στον Πίνακα 1. Είναι φανερό ότι, ανεξάρτητα από την επάρκεια ή µη των επί µέρους δοµικών στοιχείων, απαιτείται περιορισµός των µετακινήσεων µε την προσθήκη κατάλληλων δοµικών στοιχείων αύξησης της δυσκαµψίας κατά τη διαµήκη διεύθυνση.

5 Πίνακας 1 : Σχετικές µετακινήσεις και γωνιακές παραµ/σεις ορόφων υφισταµένου κτιρίου Όροφος Ύψος ορόφου Σχετική µετακίνηση ορόφων Σχετική γωνιακή παραµόρφωση h(m) δ χ (mm) δ y (mm) γ χ ( ) γ y ( ) θ χ θ y 1 ος όροφος Ισόγειο (Υπόγειο) Αποτελέσµατα ελέγχου αντοχής δοµικών στοιχείων Όπως προαναφέρθηκε, για όλα τα δοµικά στοιχεία (δοκοί, στύλοι, τοιχώµατα) προσδιορίσθηκε η ένταση και έγινε διαστασιολόγηση χωριστά για τον συνδυασµό κατακόρυφων φορτίων και τον σεισµικό συνδυασµό, των παλαιών και των σηµερινών κανονισµών. Τα αποτελέσµατα των ελέγχων επάρκειας περιλαµβάνονται στον Πίνακα 2 υπό µορφή ποσοστών επί του συνόλου των θέσεων ελέγχου ανά οµάδες δοµικών στοιχείων. ιακρίνονται τρεις περιπτώσεις µε κριτήριο τον λόγο (λ) διαθέσιµου προς απαιτούµενο οπλισµό διατοµής: Α: Επάρκεια οπλισµού διατοµής (1.00<λ) Β: Μικρή ανεπάρκεια (0.80<λ<1.00) Γ: Έντονη ανεπάρκεια (λ<0.80) Η αξιολόγηση των αποτελεσµάτων οδηγεί στα ακόλουθα συµπεράσµατα: Απόκριση έναντι των παλαιών κανονισµών: Υπό τα κατακόρυφα φορτία διαπιστώνεται επάρκεια πλην ελαχίστων θέσεων δοκών. Έναντι του σεισµικού συνδυασµού σηµαντικό τµήµα των υποστυλωµάτων (19+28=47%) παρουσιάζει ανεπάρκεια. Το γεγονός µπορεί να αποδοθεί στη χρήση απλών προσοµοιωµάτων κατά την εποχή της µελέτης του κτιρίου, στη θεώρηση σκυροδέµατος Β160 έναντι του Β225 που προδιέγραφε η µελέτη και βεβαίως στην απουσία τοιχωµάτων στη διαµήκη διεύθυνση. Απόκριση έναντι των σηµερινών κανονισµών: Υπό τα κατακόρυφα φορτία διαπιστώνεται και πάλι επάρκεια πλην µερικών δοκών και στύλων.υπό τον σεισµικό συνδυασµού το σύνολο σχεδόν των στύλων, τα 2/3 των διαµήκων δοκών και οι βάσεις των δύο από τα τρία τοιχώµατα παρουσιάζουν έντονη ανεπάρκεια. Η θεαµατική αυτή επιδείνωση οφείλεται ασφαλώς στα πολύ µεγαλύτερα σεισµικά φορτία που επιβάλλει ο ΕΑΚ 2000 ιδιαίτερα για κτίρια χωρίς επαρκή πλαστιµότητα (q=1.50). Πίνακας 2 : Έλεγχοι επάρκειας υφιστάµενου και ενισχυµένου φέροντα οργανισµού (ποσοστά %) Υφιστάµενος φορεάς Υφιστάµενος φορέας Ενισχυµένος οµικά Πλήθος* ΚΟΣ 54 / ΕΑΚ 59 ΚΟΣ 2000 / ΕΑΚ 2000 φορέας Στοιχεία Όροφοι Θέσεων Ανωδοµής Ελέγχου G+Q G+Q±Ε ** 1.35G+1.50Q G+0.5Q±Ε G+0.5Q±Ε A B Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ οκοί 1ος ορ κατά Ισόγειο Χ-Χ Σύνολο οκοί 1ος ορ κατά Ισόγειο Υ-Υ Σύνολο ος ορ Στύλοι Ισόγειο Σύνολο Τοιχώµατα (βάση) * οκοί : Άνω και κάτω πέλµατα στηριγµάτων και µέσα ανοιγµάτων. **Λήφθηκε υπόψη αύξηση επιτρεπόµενων τάσεων κατά 20%.

6 Συµπερασµατικά, µε το δεδοµένο ότι η χρήση του κτιρίου απαιτεί την εναρµόνισή του µε το σηµερινό αντισεισµικό κανονισµό, απαιτούνται σηµαντικές παρεµβάσεις αναβάθµισης κυρίως µε την προσθήκη νέων ισχυρών τοιχωµάτων κατά τη διαµήκη διεύθυνση. Ο έλεγχος επάρκειας των πεδίλων βασίσθηκε στο σχέδιο θεµελίωσης της αρχικής µελέτης, καθώς ήταν ανέφικτη η αποτύπωση της υπάρχουσας κατάστασης. ιαπιστώθηκε ότι, έναντι των παλαιών κανονισµών και µε θεώρηση και των καµπτικών ροπών, 26 από τα 37 πέδιλα (70%) εµφανίζουν έντονη ανεπάρκεια επιφάνειας έδρασης (λ=α(διαθέσιµη)/α(απαιτούµενη)<0.80). αντίθετα µε τη θεώρηση µόνον της αξονικής δύναµης, όπως εκτιµάται ότι έγινε στην αρχική µελέτη, µόνο 6 πέδιλα (17%) εµφανίζουν έντονη ανεπάρκεια. Έναντι των απαιτήσεων των νέων κανονισµών εµφανίζεται επιδείνωση όχι όµως ιδιαίτερα σηµαντική. Αναµένεται ότι η προσθήκη νέων ισχυρών διαµήκων τοιχωµάτων θα περιορίσει δραστικά την καµπτική καταπόνηση των στύλων, µε αντίστοιχα ευεργετικά αποτελέσµατα στη θεµελίωσή της. 4. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΕΝΙΣΧΥΜΕΝΟΥ ΦΟΡΕΑ Οι επεµβάσεις στο φέροντα οργανισµό µπορούν να διακριθούν σε επεµβάσεις ενίσχυσης και αναβάθµισης της αντισεισµικής ικανότητας του κτιρίου και σε επεµβάσεις επισκευής βλαβών και άρσης των αιτίων που τις προκάλεσαν. Πέραν αυτών είναι απαραίτητη και η αναβάθµιση των οικοδοµικών και µηχανολογικών εγκαταστάσεων του κτιρίου. 4.1 Επεµβάσεις ενίσχυσης του φέροντα οργανισµού Κατασκευή δύο νέων ισχυρών τοιχωµάτων κατά τη διαµήκη διεύθυνση και σε όλο το ύψος του κτιρίου. Οι προσφορότερες θέσεις τοποθέτησης των τοιχωµάτων είναι η ανατολική και δυτική όψη της αίθουσας θεάτρου στο ισόγειο και των δύο µεγάλων αιθουσών διδασκαλίας στον όροφο, οι οποίες στερούνται ανοιγµάτων (βλέπε Εικόνες 1,2:τοιχώµατα Τ 4,Τ 5 ). Αποφασίσθηκε η βλήτρωση των νέων τοιχωµάτων επί των εξωτερικών όψεων στύλων και δοκών και όχι η εµφάτνωσή τους ώστε να είναι ευχερέστερη η τοποθέτηση των οπλισµών και η κατασκευή της θεµελίωσης, ενώ παράλληλα αποφεύγεται και η καθαίρεση των τοίχων πλήρωσης και των ενσωµατωµένων Η/Μ εγκαταστάσεων. Ενίσχυση µε µανδύες των υποστυλωµάτων Κ23 και Κ24 στο ισόγειο (βλέπε Εικόνα 2), όπου διαπιστώθηκε ανεπάρκεια και υπό τα κατακόρυφα φορτία. Στη βάση των υφιστάµενων τοιχωµάτων Τ 2 και Τ 3 της νότιας όψης προέκυψε ανάγκη πρόσθετου οπλισµού άκρων (βλέπε Πίνακα 2 και Εικόνα 2). Η προσθήκη νέων οπλισµών είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Προτείνεται η «ένωση» των δύο τοιχωµάτων στο ύψος του πλασµατικού «υπόγειου» ορόφου του προσοµοιώµατος µε την κατασκευή συνδετήριας δοκού-τοιχώµατος µεταξύ τους, ύψους 3.0m, από τον αρµό εδάφους θεµελίων µέχρι και τη συνδετήρια δοκό στο δάπεδο του ισογείου. Η ένωση αυτή µειώνει σηµαντικά την απαίτηση οπλισµού άκρων (σηµειώνεται ότι τα νέα τοιχώµατα Τ 4 και Τ 5 είναι σε κάθετη διεύθυνση και δεν είναι σε θέση να ανακουφίσουν την καταπόνηση των υφισταµένων). Αύξηση των επιφανειών των πεδίλων Κ 25, Κ 32, Κ 34,Κ 36 τα οποία, εάν έχουν κατασκευασθεί, σύµφωνα µε τις διαστάσεις της αρχικής µελέτης, εµφανίζουν µεγάλη ανεπάρκεια Επεµβάσεις επισκευής του φέροντα οργανισµού Κατασκευή σειράς µικροπασσάλων στην περιοχή των καθιζήσεων κατά µήκος της πίσω όψης (δυτική). Η νέα συνδετήρια δοκός-κεφαλόδεσµος των µικροπασσάλων είναι µεγάλου ύψους και βλητρώνεται στα υφιστάµενα πέδιλα, στους στύλους και στη συνδετήρια δοκό δαπέδου ισογείου και θεµελιώνεται µε νέα πεδιλοταινία ώστε να παραλαµβάνεται µεγάλο µέρος του φορτίου των στύλων. Η επέµβαση αυτή, σε συνδυασµό µε την ανακατασκευή του κεντρικού αποχετευτικού δικτύου κατά µήκος της δυτικής όψης και κατάλληλη απαγωγή των οµβρίων, θα αποτρέψει την επανεµφάνιση καθιζήσεων. Σηµειώνεται ότι σε περίπτωση αστάθειας του ελεύθερου µετώπου της επίχωσης κάτω από το δάπεδο του ισογείου προβλέπεται η κατασκευή εσωτερικής σειράς µικροπασσάλων µικρού βάθους για τη συγκράτηση των γαιών.

7 Κατασκευή µονόπλευρου µανδύα πάχους 15cm στο ισόγειο του τοιχώµατος Τ 3 ώστε να αναπληρωθεί η µείωση της φέρουσας ικανότητάς του λόγω κακής ποιότητας σκυροδέµατος και ελλειπούς οπλισµού κορµού. Εφαρµογή ρητινενέσεων στις ρωγµές δοκών και πλακών και ήλωση επικολλητών χαλύβδινων ελασµάτων συρραφής των έντονων ρηγµατώσεων αποκόλλησης στις στηρίξεις δοκών κάθετων στη δυτική όψη. Τοπική αποκατάσταση δοµικών στοιχείων µε αποσάρθρωση του σκυροδέµατος επικάλυψης και οξείδωση ράβδων. Αποκατάσταση ρηγµατώσεων των τοιχοποιιών πλήρωσης. 4.3 Απόκριση ενισχυµένου φορέα Συµπεράσµατα Από τη δυναµική ανάλυση του ενισχυµένου φορέα, όπου για λόγους ασφαλείας δεν εισήχθη το ενισχυµένου πάχος του τοιχώµατος Τ 3 και οι µανδύες των στύλων Κ 23, Κ 24, προέκυψαν τα εξής: Προέχουσα ιδιοπερίοδος στη διαµήκη διεύθυνση: Τ χ =0.132 sec Προέχουσα ιδιοπερίοδος στην εγκάρσια διεύθυνση : Τ y = sec Πίνακας 3 : Σχετικές µετακινήσεις και γωνιακές παραµορφώσεις ορόφων ενισχυµένου κτιρίου Ύψος ορόφου Σχετική µετακίνηση ορόφων Σχετική γωνιακή παραµόρφωση Όροφος θ χ θ y h(m) δ χ (mm) δ y (mm) γ χ ( ) γ y ( ) 1 ος όροφος Ισόγειο (Υπόγειο) Όπως ήταν αναµενόµενο η τοποθέτηση των νέων τοιχωµάτων είναι ιδιαίτερα αποδοτική όσον αφορά τη δυσκαµψία κατά τη διαµήκη διεύθυνση. Τα αποτελέσµατα των ελέγχων επάρκειας των δοµικών στοιχείων έναντι του σεισµικού συνδυασµού κατά ΕΑΚ 2000 φαίνονται στον Πίνακα 2. Είναι φανερό ότι οι εκτεταµένες ανεπάρκειες των στύλων και των δοκών κατά Υ-Υ µειώθηκαν δραστικά. Εκτός από τους στύλους Κ 23, Κ 24 του ισογείου που αστοχούν και, όπως προαναφέρθηκε, θα ενισχυθούν µε µανδύα, οι λοιπές ανεπάρκειες στύλων αφορούν κυρίως τα άκρα των νέων τοιχωµάτων όπου θα προστεθούν οι απαιτούµενοι οπλισµοί. Οι υψηλές ροπές βάσης των νέων τοιχωµάτων Τ 4, Τ 5 απαιτούν την ενίσχυση των άκρων της θεµελίωσής τους µε µικροπασσάλους (βλέπε Εικόνα 2). Από τη συγκριτική αξιολόγηση των αποτελεσµάτων των προτεινόµενων επεµβάσεων προκύπτουν τα ακόλουθα συµπεράσµατα: Κλειδί στην αντισεισµική αναβάθµιση του κτιρίου αποτελεί η κατασκευή νέων ισχυρών διαµήκων τοιχωµάτων, µε αποτέλεσµα τον δραστικό περιορισµό των µετακινήσεων και της έντασης υποστυλωµάτων και διαµήκων δοκών ώστε να απαιτούνται πλέον µόνον επεµβάσεις τοπικού χαρακτήρα. Η ενδεχόµενη ικανοποίηση του συνόλου των απαιτήσεων ενίσχυσης πιθανόν να οδηγούσε τελικά στο αντίθετο αποτέλεσµα καθώς υπάρχει πάντα ο κίνδυνος της πληµµελούς κατασκευής. Συνεπώς από τις κατά το γράµµα των υπολογισµών απαιτούµενες επεµβάσεις εφαρµόζονται µόνον εκείνες που εκτιµάται ότι συµβάλλουν ουσιαστικά στην αντισεισµική αναβάθµιση του κτιρίου. Οι επεµβάσεις επισκευής έχουν ως βασικό στόχο την άρση των αιτίων των βλαβών (δραστικός περιορισµός των καθιζήσεων). Αποσκοπούν επίσης στην αποκατάσταση της αρχικής αντοχής των βλαβέντων περιοχών.

8 5. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ Κατά την εκτέλεση εργασιών επισκευής και ενίσχυσης είναι σχεδόν βέβαιη η αποκάλυψη βλαβών µεγαλύτερης έκτασης και τοπικά µεγαλύτερης βαρύτητας µετά την απογύµνωση του φέροντος οργανισµού. Η συγκεκριµένη περίπτωση δεν αποτέλεσε εξαίρεση. Το σηµαντικότερο πρόβληµα εµφανίσθηκε κατά την πλήρη αποκάλυψη της θεµελίωσης των τεσσάρων στύλων Κ 2, Κ 3, Κ 4, Κ 5 (Εικόνα 2) όπου, όπως προαναφέρθηκε, κάτω από τη διαµήκη συνδετήρια δοκό στη στάθµη του υπερυψωµένου δαπέδου ισογείου οι στύλοι συνέχιζαν ελεύθεροι για ύψος 1.30m µέχρι το πέδιλο. ιαπιστώθηκε ότι η καθίζηση συνοδεύθηκε από έντονη στροφή των πεδίλων προς το εσωτερικό του κτιρίου µε αποτέλεσµα τη λοξή καµπτοδιατµητική θραύση στους πόδες των στύλων µε λυγισµό των εξωτερικών ράβδων, συντριβή του σκυροδέµατος, τοπική βράχυνση των στύλων και µετάθεση του πόδα προς τα έξω (Εικόνες 6,7,8). Η κατάσταση αντιµετωπίσθηκε άµεσα µε ισχυρή υποστήλωση, περίδεση των υποστυλωµάτων µέσω ισχυρού τοπικού νάρθηκα από διαµήκεις και εγκάρσιες χαλύβδινες γωνιακές ράβδους και πλήρωση των ρηγµάτων µε ρητινοκονίαµα (Εικόνες 10,12,13). Πέραν αυτού κατασκευάσθηκε δεύτερη σειρά µικροπασσάλων και η πεδιλοταινία θεµελίωσής τους διαπλατύνθηκε µε στόχο τη δυνατότητα πλήρους ανάληψης των κατακόρυφων φορτίων (Εικόνα 11). Οι χαλύβδινοι νάρθηκες ενσωµατώθηκαν σε θωράκια οπλισµένου σκυροδέµατος µεταξύ της νέας πεδιλοταινίας και της υπερκείµενης υφισταµένης συνδετήριας δοκού του δαπέδου ισογείου. Σηµειώνεται ότι για τη συγκράτηση της επίχωσης κάτω από το δάπεδο του ισογείου κατασκευάσθηκε, σύµφωνα µε τη σχετική πρόβλεψη της µελέτης, σειρά µικροπασσάλων µικρού βάθους από το εσωτερικό. Η καθαίρεση των επιχρισµάτων µε υδραµµοβολή αποκάλυψε την κακή κατάσταση του σκυροδέµατος των τοιχωµάτων Τ 1, Τ 2 και Τ 3. Ακολούθησε συγκόλληση των ρωγµών µε ρητίνη, πλήρωση των φωλεών µε ισχυρό κονίαµα και εφαρµογή οπλισµένου επιχρίσµατος από ισχυρή τσιµεντοκονία. Στοιχεία του έργου: Την κατασκευή ανέλαβε η Κ/Ξ Γ.Κονδύλης & Ν.Πολυζώης µε επιβλέποντα τον Πολιτικό Μηχανικό Χ.Κουτσό εκ µέρους της /νσης Τεχνικών Υπηρεσιών Νοµαρχίας Χαλκιδικής. Οι εργασίες στον φέροντα οργανισµό περατώθηκαν τον Μάϊο του Το κόστος των επεµβάσεων προϋπολογίσθηκε στο ποσό των (160 /m 2 ) και τελικά ανήλθε στις (185 /m 2 ). Εικόνα 1 : Βορειοανατολική όψη του κτιρίου

9 Εικόνα 2 : Ξυλότυπος θεµελίωσης µε τις επεµβάσεις

10 Εικόνα 3 : Ρωγµή αποκόλλησης ανεστραµµένης δοκού οροφής ισογείου από το υποστήλωµα Κ 13. Εικόνα 5 : Σοβαρή βλάβη από ενανθράκωση σκυροδέµατος και οξείδωση οπλισµών στο υποστήλωµα Κ 21 στον όροφο. Εικόνα 4 : Ρωγµή αποκόλλησης ορθής δοκού οροφής ορόφου από το περιµετρικό υποστήλωµα Κ 4. Εικόνα 6 : Αποκάλυψη θεµελίωσης στύλων Κ 2 εώς Κ 5. ιαπίστωση αστοχιών στους πόδες των στύλων.

11 Εικόνα 7 : Λεπτοµέρεια της εικόνας 6. ιακρίνεται η συντριβή της θλιβόµενης ζώνης και ο λυγισµός των ράβδων Εικόνα 8 : Γενική άποψη των αστοχιών. ιακρίνεται η µετάθεση του πόδα των στύλων προς τα έξω, καθώς και η τοποθέτηση γυάλινου µάρτυρα στη ρωγµή. Εικόνα 9 : Προετοιµασία των πεδίλων µε υδραµµοβολή για την εφαρµογή των επεµβάσεων ενίσχυσης.

12 Εικόνα 10 : Εφαρµογή περιδέσεων µε την µορφή νάρθηκα από χαλύβδινες γωνιακές ράβδους. Εικόνα 11 : ιάταξη όπλισης νέας πεδιλοταινίας. ιακρίνεται η εσωτερική σειρά µικροπασσάλων συγκράτησης της επίχωσης. Εικόνα 12 : Λεπτοµέρεια χαλύβδινου νάρθηκα Εικόνα 13 : Εµφύτευση βλήτρων στα υφιστάµενα πέδιλα