ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ...3

Transcript

1 i ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΤΗΡΙΩΝ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΤΡΙΩΝ ΣΤΡΩΣΕΩΝ ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΙΑΤΡΙΒΗ ΙΠΛΩΜΑΤΟΣ ΕΙ ΙΚΕΥΣΗΣ Από ΑΠΟΣΤΟΛΙ Η ΕΥΤΥΧΙΑ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2010 ΠΑΤΡΑ

2 ii ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία διπλώµατος ειδίκευσης εκπονήθηκε στον Τοµέα Κατασκευών του τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών κατά το ακαδηµαϊκό έτος Κύριο αντικείµενό της είναι αποτίµηση της σεισµικής ικανότητας κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία τριών στρώσεων µε τη χρήση προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων. Καθοριστική ήταν η συµβολή του επιβλέποντα καθηγητή κ. Στέφανου ρίτσου, καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Θα ήθελα να τον ευχαριστήσω θερµά για το ενδιαφέρον, την άψογη συνεργασία και την επιστηµονική καθοδήγηση που µου προσέφερε. Θερµές ευχαριστίες οφείλονται στον κ. Φώτη Τσίρλη και τον κ. Γιώργο Αρµένη για την βοήθεια, την καθοδήγηση, καθώς και τον πολύτιµο χρόνο που αφιέρωσαν συµβουλεύοντας µε για το τµήµα της εργασίας που αφορά στο υφιστάµενο κτήριο της Κέρκυρας. Χωρίς τη συµβολή τους πολλά ερωτήµατα σχετικά µε το κτήριο αυτό θα είχαν µείνει αναπάντητα. Ευχαριστίες πρέπει επίσης να απευθυνθούν στην εταιρία Χ. Μαραβέας και Συνεργάτες Ε.Ε για τη δωρεάν παραχώρηση του προγράµµατος Robot Millennium v και ιδιαίτερα τον κ. Χρύσανθο Μαραβέα για το χρόνο που διέθεσε και την πολύτιµη βοήθειά του στην εκµάθηση του προγράµµατος. Τέλος, θα ήταν παράληψη αν δεν απευθύνονταν ευχαριστίες σε όλους τους συναδέλφους και συνεργάτες του γραφείου µεταπτυχιακών φοιτητών του κ. ρίτσου, καθώς και στην οικογένεια και στους φίλους µου για την υποστήριξη και τη συµπαράστασή τους όλα αυτά τα χρόνια.

3 iii ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία γίνεται µια προσπάθεια µελέτης των µηχανικών χαρακτηριστικών, των τυπικών βλαβών και γενικά της σεισµικής συµπεριφοράς κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Έµφαση δίνεται στον προσδιορισµό των µηχανικών χαρακτηριστικών διαφόρων τύπων φέρουσας τοιχοποιίας τριών στρώσεων και γίνεται σεισµική αποτίµηση δυο υφισταµένων κτηρίων από χαρακτηριστικούς τύπους τρίστρωτης τοιχοποιίας που βρίσκονται στα Ιόνια Νησιά. Εκτός από τις εξισώσεις που αναφέρονται σε συµβατικές φέρουσες τοιχοποιίες, δίνεται βάση στην περιγραφή εξισώσεων που προσδιορίζουν τα µηχανικά χαρακτηριστικά φέρουσας τοιχοποιίας τριών στρώσεων. Με τη χρήση των εξισώσεων αυτών και ενός προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων, προτείνεται µια διαδικασία προσοµοίωσης της τρίστρωτης τοιχοποιίας µε µια ισοδύναµη µονόστρωτη. Η εξισώσεις αυτές λαµβάνουν υπόψη τα µηχανικά χαρακτηριστικά καθεµιάς από τις τρεις στρώσεις, τον όγκο που καταλαµβάνουν κατά το πάχος της τοιχοποιίας, καθώς και κάποιους διορθωτικούς συντελεστές που ποσοτικοποιούν το βαθµό συνεργασίας των στρώσεων. Η διαδικασία αυτή θα εφαρµοστεί στη συνέχεια σε δύο συγκεκριµένους τύπους τρίστρωτης τοιχοποιίας. Πρώτον, για τοιχοποιία µε εξωτερικές στρώσεις από αργολιθοδοµή και ενδιάµεση στρώση από ασθενές κονίαµα, η οποία αποτελεί συνήθη τύπο τρίστρωτης τοιχοποιίας και απαντάται και σε πλειοψηφία κτηρίων του ιστορικού κέντρου της Κέρκυρας. εύτερον, για τοιχοποιία µε ασθενείς εξωτερικές στρώσης οπτοπλινθοδοµής και πυρήνα οπλισµένου σκυροδέµατος, η οποία αποτελεί τρόπο δόµησης µιας τυπολογίας κτηρίων της Ζακύνθου και εισήχθη µετά τον καταστροφικό σεισµό του Στη συνέχεια, απαριθµούνται τα είδη βλαβών που απαντώνται συχνά σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, όπως οι διαγώνιες και δισδιαγώνιες ρωγµές, καθώς και οι κατατακόρυφες ρωγµές που απαντώνται περί το µέσον του τοίχου ή στη θέση συνάντησης δύο τοίχων. Έπειτα, γίνεται εκτενής αναφορά στις µεθόδους και τεχνικές ενίσχυσης κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Περιγράφονται µέθοδοι όπως το βαθύ αρµολόγηµα, η µέθοδος των οπλισµένων επιχρισµάτων, η τεχνική των ενεµάτων, η τροποποίηση ή κατασκευή οριζοντίων διαζωµάτων, η αντικατάσταση εύκαµπτων πατωµάτων από πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος και η κατασκευή µανδύα από οπλισµένο σκυρόδεµα. Ακολουθεί η ανάλυση ενός τυπικού πολυώροφου κτηρίου στο ιστορικό κέντρο της Κέρκυρας. Η ανάλυση αυτή περιλαµβάνει παραµετρική διερεύνηση της συνεισφοράς των οριζόντιων διαφραγµάτων στη σεισµική συµπεριφορά της

4 iv κατασκευής. Αρχικά, αναλύεται το κτήριο χωρίς καθόλου διαφράγµατα, έπειτα προστίθεται στο κτήριο ξύλινη διαδοκίδωση µίας διεύθυνσης και τέλος γίνεται αντικατάσταση της διαδοκίδωσης αυτής από πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος. Στη συνέχεια λαµβάνονται αποτελέσµατα που αφορούν τις συνολικές µετακινήσεις του κτηρίου, καθώς και τις κύριες εφελκυστικές ή θλιπτικές τάσεις που αναπτύσσονται σε αυτό. Η εισαγωγή της ξύλινης διαδοκίδωσης δεν φαίνεται να συνεισφέρει ουσιαστικά στη βελτίωση της σεισµικής συµπεριφοράς του κτηρίου, καθώς δίνει παρόµοια διαγράµµατα τάσεων και µετακινήσεων. Οι µετακινήσεις είναι µέγιστες στην κορυφή του κτηρίου και κυρίως στο µέσον του ανοίγµατος τοίχων που δέχονται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου τους, ενώ από τα διαγράµµατα κυρίων τάσεων, οι κρίσιµες περιοχές του κτηρίου εστιάζονται στους δύο τελευταίους ορόφους στις θέσεις συνάντησης δύο τοίχων. Με την αντικατάσταση της διαδοκίδωσης από πλάκες Ο.Σ. η συµπεριφορά του κτηρίου βελτιώνεται ουσιαστικά. Οι µέγιστες µετακινήσεις µειώνονται έως και 85% και εµφανίζονται στην πλευρά του τελευταίου ορόφου που απέχει περισσότερο από το κέντρο δυσκαµψίας του κτηρίου. Οι µέγιστες κύριες τάσεις µεταφέρονται από την κορυφή στη βάση του κτηρίου. Οι παρατηρήσεις αυτές επιβεβαιώνονται από τους σχετικούς δείκτες βλάβης που υπολογίζονται στις κρίσιµες περιοχές. Τέλος, πραγµατοποιείται και η ανάλυση ενός τυπικού διώροφου κτηρίου, το οποίο αποτελείται από τον δεύτερο τύπο τρίστρωτης τοιχοποιίας. Η τοιχοποιία που αποτελεί το κτήριο έχει ιδιαίτερα ασθενείς εξωτερικές οπτοπλινθοδοµές σε σχέση µε την ενδιάµεση στρώση από Ο.Σ., εποµένως δεν αποτελεί χαρακτηριστική τρίστρωτη τοιχοποιία. Αρχικά θα γίνει παραδοχή της τοιχοποιίας αυτής ως τρίστρωτης, η οποία προσοµοιώνεται µέσω της προαναφερθείσας διαδικασίας µε µία ισοδύναµη µονόστρωτη, ενώ στη συνέχεια θα αγνοηθούν οι ασθενείς εξωτερικές στρώσεις και θα συνυπολογιστούν µόνο τα τοιχεία από Ο.Σ. Και στις δυο περιπτώσεις η σεισµική συµπεριφορά του κτηρίου είναι ικανοποιητική και αυτό οφείλεται στην επιµεληµένη δόµησή του, καθώς και στα διαζώµατα και πλάκες από Ο.Σ. που υπάρχουν. Έπειτα πραγµατοποιούνται επεµβάσεις στο κτήριο για αλλαγή χρήσης του ισογείου, οι οποίες περιλαµβάνουν την καθαίρεση τµηµάτων εσωτερικών αλλά και εξωτερικών φερόντων τοίχων. Μετά την ανάλυση του νέου κτηρίου διαπιστώνεται ανάγκη ενίσχυσης των πεσσών µικρού εµβαδού που απέµειναν στο ισόγειο και επιλέγεται η εφαρµογή αµφίπλευρων µανδυών από εκτοξευόµενο σκυρόδεµα. Αναλύεται εκ νέου το κτήριο και επιβεβαιώνεται η αποδοτικότητα της µεθόδου ενίσχυσης, αφού µειώνονται οι τάσεις στις κρίσιµες περιοχές που ενισχύθηκαν.

5 v ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... i ΠΕΡΙΛΗΨΗ... ii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... iv ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΜΒΟΛΩΝ...viii ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ... x ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ... xi ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ... xiii 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΜΕ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίας (f wc,k ) ιατµητική αντοχή τοιχοποιίας (f vk ) Εφελκυστική αντοχή τοιχοποιίας (f wt ) Για Οριζόντιο Εφελκυσµό (θ=0º) Για Κατακόρυφο Εφελκυσµό (θ=90º) Για Εφελκυσµό υπό τυχαία γωνία Μέτρο ελαστικότητας (Ε), Μέτρο διάτµησης (G) και Λόγος Poisson (ν) ΜΕ ΑΛΛΕΣ ΜΕΘΟ ΟΥΣ Για τον προσδιορισµό της αντοχής των τοιχοσωµάτων Για τον προσδιορισµό της αντοχής του κονιάµατος Για τον προσδιορισµό της αντοχής της τοιχοποιίας ΤΡΙΣΤΡΩΤΗ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ Προσδιορισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών Τρίστρωτης Τοιχοποιίας ιαδικασία Προσοµοίωσης Τρίστρωτης Τοιχοποιίας ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΚΤΗΡΙΩΝ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΙΤΙΕΣ ΒΛΑΒΩΝ ΛΟΓΩ ΣΕΙΣΜΟΥ Ακατάλληλη Μόρφωση Φέροντος Οργανισµού Ύπαρξη Μεγάλων και Μη Συµµετρικών Ανοιγµάτων... 21

6 vi Ασυνέχειες Πεσσών και Υπερθύρων Έντονη Ακανονικότητα του Φέροντος Οργανισµού Μέσα στο Οριζόντιο Επίπεδο ή καθ Ύψος του Κτηρίου Χαµηλής Ποιότητας Υλικά και Τρόποι όµησης Πληµµελείς Συνδέσεις µεταξύ των Κρίσιµων Φερόντων Στοιχείων της Κατασκευής Πληµµελής Σύνδεση Εσωτερικών και Εξωτερικών Φερόντων Τοίχων Σύνδεση µεταξύ Κατακόρυφων και Οριζόντιων Φερόντων Στοιχείων. ιαφραγµατική Λειτουργία Σηµειακή ανά Αποστάσεις Σύνδεση Οριζοντίων Φερόντων Στοιχείων και Τοιχοποιίας ΕΙ Η ΒΛΑΒΩΝ ΠΟΥ ΑΠΑΝΤΩΝΤΑΙ ΣΥΧΝΑ ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ιαγώνιες και ισδιαγώνιες Ρωγµές Σε συµπαγείς τοίχους Σε τοίχους µε ανοίγµατα Καµπτικές Ρωγµές Στα άκρα των πεσσών Στα άκρα των υπερθύρων Κατακόρυφες Ρωγµές Περί το µέσον του µήκους ενός τοίχου Στη θέση συνάντησης δύο τοίχων ΜΕΘΟ ΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΒΑΘΥ ΑΡΜΟΛΟΓΗΜΑ ΟΠΛΙΣΜΕΝΑ ΕΠΙΧΡΙΣΜΑΤΑ ΕΝΕΜΑΤΑ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΥΚΑΜΠΤΩΝ ΠΑΤΩΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΠΛΑΚΕΣ Ο.Σ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ Ή ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΙΑΖΩΜΑΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΑΝ ΥΑ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΠΟΛΥΩΡΟΦΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΣΤΗΝ ΚΕΡΚΥΡΑ ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ...41

7 vii 5.2 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΩΝ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ Επιλογή Μηχανικών Χαρακτηριστικών Εφαρµογή της ιαδικασίας Προσοµοίωσης Τρίστρωτης Τοιχοποιίας σε Συγκεκριµένο Τοίχο του Κτηρίου Επιλογή Φορτίων ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ιαγράµµατα Συνολικών Μετακινήσεων Χωρίς ιαφράγµατα Με Ξύλινη ιαδοκίδωση Με Πλάκες Οπλισµένου Σκυροδέµατος ιαγράµµατα Κύριων Τάσεων (σ 1 και σ 2 ) Χωρίς ιαφράγµατα Με Ξύλινη ιαδοκίδωση Με Πλάκες Οπλισµένου Σκυροδέµατος Προσδιορισµός εικτών Βλάβης λ Χωρίς ιαφράγµατα Με Ξύλινη ιαδοκίδωση Με Πλάκες Οπλισµένου Σκυροδέµατος ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΤΥΠΙΚΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΣΤΗ ΖΑΚΥΝΘΟ ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ Παραδοχή Ισοδύναµης Μονόστρωτης Τοιχοποιίας Εφαρµογή της ιαδικασίας Προσοµοίωσης Τρίστρωτης Τοιχοποιίας σε Συγκεκριµένο Τοίχο του Κτηρίου Αποτελέσµατα Συνεκτίµηση µόνο Τοιχείων Οπλισµένου Σκυροδέµατος ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΟΨΗ ΓΙΑ ΑΛΛΑΓΗ ΧΡΗΣΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ...112

8 viii Παραδοχή Ισοδύναµης Μονόστρωτης Τοιχοποιίας Συνεκτίµηση µόνο Τοιχείων Οπλισµένου Σκυροδέµατος ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΟΥ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΜΕ ΜΑΝ ΥΕΣ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Παραδοχή Ισοδύναµης Μονόστρωτης Τοιχοποιίας Συνεκτίµηση µόνο Τοιχείων Οπλισµένου Σκυροδέµατος ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...130

9 ix ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΜΒΟΛΩΝ α : συντελεστής που εκφράζει την επιρροή της µορφής του λιθοσώµατος (και του τρόπου δόµησης) για τον υπολογισµό της θλιπτικής αντοχής τοιχοποιίας Α : συντελεστής που δηλώνει τη ζώνη σεισµικότητας Α sv : εµβαδόν κατακόρυφου οπλισµού για τα οπλισµένα επιχρίσµατα β : συντελεστής που εκφράζει την επιρροή της ποιότητας του κονιάµατος για τον υπολογισµό της θλιπτικής αντοχής τοιχοποιίας β 0 : συντελεστής φασµατικής επιτάχυνσης c εφελκ : η απόσταση του κέντρου βάρους της διατοµής από την ακρότατη εφελκυόµενη ίνα c θλιπ : η απόσταση του κέντρου βάρους της διατοµής από την ακρότατη θλιβόµενη ίνα γ : ειδικό βάρος του υλικού 1/γ Rd : συντελεστής µέσω του οποίου λαµβάνονται υπόψη οι αβεβαιότητες κατά την εκτίµηση της εφελκυστικής αντοχής του κονιάµατος και της διατµητικής αντοχής της τοιχοποιίας γ 1 ε Ε w θ : συντελεστής σπουδαιότητας του κτηρίου : σεισµικός συντελεστής της περιοχής όπου γίνεται ένα έργο : µέτρο ελαστικότητας της τοιχοποιίας : συντελεστής επιρροής της θεµελίωσης στη φασµατική επιτάχυνση Θ i, Θ e : εµπειρικοί συντελεστές που λαµβάνουν υπόψη τη «συνεργασία» των εξωτερικών στρώσεων µε το υλικό πλήρωσης. f b f bc f bt : ανηγµένη θλιπτική αντοχή λιθοσωµάτων για διεύθυνση εφαρµογής του φορτίου κατακόρυφα στους αρµούς : θλιπτική αντοχή του λιθοσώµατος : εφελκυστική αντοχή του λιθοσώµατος f e : θλιπτική αντοχή των εξωτερικών στρώσεων τρίστωτης τοιχοποιίας f i : θλιπτική αντοχή της εσωτερικής στρώσης τρίστωτης τοιχοποιίας f mc : θλιπτική αντοχή του κονιάµατος f mt : εφελκυστική αντοχή του κονιάµατος f mt,fr : η εφελκυστική αντοχή των θραυσµάτων f vko f vk : διατµητική αντοχή για µηδενική τάση : διατµητική αντοχή της τοιχοποιίας f vk,lim : οριακή τιµή διατµητικής αντοχής f wc,k : χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας

10 x f wc,s f wt 0 f wt f 90 wt : θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας µετά την εφαρµογή κάποιας µεθόδου ενίσχυσης : εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας : εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας σε οριζόντιο εφελκυσµό : εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας σε κατακόρυφο εφελκυσµό f θ wt : εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας σε εφελκυσµό υπό τυχαία γωνία θ Η : ισοδύναµη οριζόντια δύναµη σεισµικής φόρτισης κ : συντελεστής που δίνει το λόγο του όγκου του κονιάµατος προς τον όγκο της τοιχοποιίας κ ο Κ λ l b M n Ν ξ q σ d τ Τ Τ 1 t b t m V V e V ι V w W φ : συντελεστής που λαµβάνει υπόψη την κατηγορία του λιθοσώµατος : σταθερά που εξαρτάται από την οµάδα του λιθοσώµατος, του κονιάµατος και του τρόπου δόµησης της τοιχοποιίας. ίνεται από Πίνακα 2.2 : συντελεστής οι τιµές του οποίου κυµαίνονται ανάλογα µε τις συνθήκες συντήρησης της τοιχοποιίας : µήκος του λιθοσώµατος : ροπή κάµψης : διορθωτικός συντελεστής για τη φασµατική επιτάχυνση : αξονική δύναµη : συντελεστής που εκφράζει την επιρροή του πάχους των αρµών και του όγκου του κονιάµατος : συντελεστής συµπεριφοράς της κατασκευής για τη φασµατική επιτάχυνση : κατακόρυφη θλιπτική τάση σχεδιασµού : διατµητική τάση : ιδιοπερίοδος κτηρίου : συντελεστής που δίνεται µε βάση τον τύπο του εδάφους : πάχος του λιθοσώµατος : πάχος του αρµού : τέµνουσα δύναµη : όγκος που καταλαµβάνουν οι εξωτερικές στρώσεις της τρίστωτης τοιχοποιίας : όγκος που καταλαµβάνει η εσωτερική στρώση της τρίστωτης τοιχοποιίας : συνολικός όγκος τρίστωτης τοιχοποιίας : βάρος πεσσού : καµπυλότητα Φ d (Τ) : φασµατική επιτάχυνση κτηρίου x : ύψος της θλιβόµενης ζώνης ω : εµπειρικός συντελεστής που λαµβάνει υπόψη την αποτελεσµατικότητα του αρµολογήµατος

11 xi ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 2.1 Κρουσίµετρο ή Σφύρα Schmidt, (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 2.2 οκίµιο τοποθετηµένο στη µηχανή φόρτισης, για την εφαρµογή της µεθόδου των θραυσµάτων (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 2.3 Εφαρµογή της µεθόδου των επίπεδων γρύλλων (Βέρρας κ.ά., 2004).. 13 Εικόνα 2.4 ιαφορετικοί τύποι τρίστρωτης τοιχοποιίας Εικόνα 2.5 Τάσεις και παραµορφώσεις στις εξωτερικές και την εσωτερική στρώση τρίστρωτης τοιχοποιίας υπό θλίψη (Vintzileou, 2007) Εικόνα 2.6 Τρίστρωτη τοιχοποιία µε πυρήνα σκυροδέµατος και τρίστρωτη τοιχοποιία σε εσωτερική στρώση από ασθενές κονίαµα Εικόνα 3.1 Χαρακτηριστικά παραδείγµατα ανεπιτυχούς µόρφωσης του φέροντος οργανισµού σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 3.2 Λοξές ή χιαστί ρωγµές σε πεσσούς και υπέρθυρα (Τάσιος, 1992) Εικόνα 3.3 ιαδροµή λοξών ρωγµών µέσω της τοιχοποιίας ανάλογα τη σχέση αντοχής των υλικών (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 3.4 Οριζόντια καµπτική ρωγµή (Τάσιος, 1992) Εικόνα 3.5 Ρωγµή περί το µέσον του τοίχου, λόγω κάµψης εκτός του επιπέδου του (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 3.6 Κατακόρυφες ρωγµές στη συνάντηση τοίχων (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 3.7 Τυπικές µορφές ρηγµατώσεων σε τυπικό όροφο από φέρουσα τοιχοποιία (Ο.Α.Σ.Π., 2001) Εικόνα 4.1 Η µέθοδος του αρµολογήµατος σε όψη και τοµή (Ο.Α.Σ.Π., 2001) Εικόνα 4.2 Οπλισµένο επίχρισµα τοποθετηµένο µονόπλευρα (Ο.Α.Σ.Π., 2001) Εικόνα 4.3 Η τεχνική των ενεµάτων σε τοµή και όψη (Καραντώνη, 1999) Εικόνα 4.4 Τυπικό παράδειγµα µονολιθικών, έγχυτων πλακών από Οπλισµένο Σκυρόδεµα (Tomazevic, 2004) Εικόνα 4.5 Μεταλλικό διάζωµα και διάζωµα οπλισµένου σκυροδέµατος (Βέρρας κ.ά., 2004) Εικόνα 4.6 Μονόπλευρος και αµφίπλευρος µανδύας (Ο.Α.Σ.Π., 2001) Εικόνα 5.1 Κείµενο οικοδοµικής αδείας του υπό µελέτη κτηρίου Εικόνα 5.2 Σχέδιο κύριας όψης από την άδεια του υπό µελέτη κτηρίου Εικόνα 5.3 Φωτογραφία της κύριας όψης του κτηρίου Εικόνα 5.4 Ψευδοροφή από σανίδωµα µιας όψης επιχρισµένο Εικόνα 5.5 Κατασκευαστικές και µορφολογικές λεπτοµέριες της κατασκευής Εικόνα 5.6 Κάτοψη Υπογείου... 45

12 xii Εικόνα 5.7 Κάτοψη ισογείου και ενδεικτική κάτοψη ορόφου Εικόνα 5.8 Κάτοψη υποστέγης Εικόνα 5.9 Χαρακτηριστική Τοµή Κτηρίου ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2.1 ίνονται οι τιµές του Κ (Eurocode 6, 2005)... 4 Πίνακας 2.2 ίνονται οι τιµές των f vko και των f vk,lim (Eurocode 6, 2005)... 7 Πίνακας 3.1 Κατηγορίες ρωγµών, η µορφολογία τους και τα αίτια πρόκλησής τους (Εικ.3.7) Πίνακας 5.1 Πλήθος και ιαστάσεις (σε m) Ανοιγµάτων και Εξωστών για τις όψεις Α και ΑΒ Πίνακας 5.2 Πλήθος και ιαστάσεις Ανοιγµάτων και Εξωστών (σε m) για την όψη ΒΓ Πίνακας 5.3 Πάχη φερόντων Τοίχων καθ' ύψος του κτηρίου (σε cm) Πίνακας 5.4 Επιλογή θλιπτικής αντοχής των δοµικών στοιχείων της τοιχοποιίας Πίνακας 5.5 Υπολογισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών της Τρίστρωτης Αργολιθοδοµής Πίνακας 5.6 Υπολογισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών της Οπτοπλινθοδοµής Πίνακας 5.7 Επιλογή Φορτίων της Κατασκευής Πίνακας 5.8 Μηχανικά Χαρακτηριστικά Ξυλείας Κατηγορίας C Πίνακας 5.9 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου Χωρίς ιαφράγµατα Πίνακας 5.10 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου µε Ξύλινη ιαδοκίδωση Πίνακας 5.11 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου µε Ξύλινη ιαδοκίδωση Πίνακας 5.12 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου µε Ξύλινη ιαδοκίδωση Πίνακας 5.13 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πίνακας 5.14 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πίνακας 5.15 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey... 93

13 xiii Πίνακας 5.16 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πίνακας 5.17 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πίνακας 5.18 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πίνακας 5.19 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πίνακας 5.20 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πίνακας 5.21 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πίνακας 5.22 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πίνακας 5.23 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πίνακας 5.24 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πίνακας 6.1 Μηχανικά Χαρακτηριστικά υπό µελέτη τοίχου Πίνακας 6.2 Υπολογισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών της Τρίστρωτης Αργολιθοδοµής Πίνακας 6.3 είκτες Βλάβης λ στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±Ex±0.3Ey Πίνακας 6.4 είκτες Βλάβης λ στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±0.3Ex±Ey Πίνακας 6.5 είκτες Βλάβης λ στο υφιστάµενο κτήριο µε βάση τον απαιτούµενο οπλισµό Πίνακας 6.6 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±Ex±0.3Ey Πίνακας 6.7 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±0.3Ex±Ey Πίνακας 6.8 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο µε βάση τον απαιτούµενο οπλισµό Πίνακας 6.9 Μηχανικά Χαρακτηριστικά πεσσών που θα ενισχυθούν στο υπό µελέτη κτήριο Πίνακας 6.10 είκτες Βλάβης λ µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±Ex±0.3Ey

14 xiv Πίνακας 6.11 είκτες Βλάβης λ µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±0.3Ex±Ey Πίνακας 6.12 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο µε βάση τον απαιτούµενο οπλισµό ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήµα 2.1 Εφελκυστική αντοχή συναρτήσει της γωνίας θ... 9 Σχήµα 2.2 Προσοµοίωµα τρίστρωτης τοιχοποιίας (α), (β) µε τρείς και (γ) µε µια στρώση Σχήµα 5.1 ιαγράµµατα (maps) κυρίων τάσεων για τις δύο εξωτερικές και για την εσωτερική στρώση της τοιχοποιίας Σχήµα 5.2 ιάγραµµα (map) κυρίων τάσεων για την ισοδύναµη µονόστρωτη τοιχοποιία Σχήµα 5.3 Μόνιµα φορτία στέγης, πατωµάτων, διαχωριστικών τοίχων και κλιµακοστασίου Σχήµα 5.4 Κινητά Φορτία Πατωµάτων Σχήµα 5.5 Προσοµοίωµα υπό µελέτη κτηρίου χωρίς διαφράγµατα Σχήµα 5.6 Προσοµοίωµα υπό µελέτη κτηρίου µε ξύλινη διαδοκίδωση Σχήµα 5.7 Προσοµοίωµα υπό µελέτη κτηρίου µε πλάκες από οπλισµένο σκυρόδεµα Σχήµα 5.8 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 5.9 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 5.10 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 5.11 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 5.12 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 5.13 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 5.14 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey... 71

15 xv Σχήµα 5.15 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 5.16 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 5.17 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 5.18 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 5.19 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 5.20 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 5.21 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 5.22 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 5.23 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 5.24 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 5.25 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 5.26 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 5.27 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 5.28 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 5.29 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 5.30 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 5.31 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 5.32 Κρίσιµες περιοχές του κτηρίου για τις οποίες λαµβάνονται δείκτες βλάβης λ Σχήµα 6.1 Κάτοψη ισογείου και ορόφου του υπό µελέτη κτηρίου... 99

16 xvi Σχήµα 6.2 Τοµή του υπό µελέτη κτηρίου Σχήµα 6.3 Προσοµοίωµα πεπερασµένων στοιχείων υφιστάµενου κτηρίου Σχήµα 6.4 ιαγράµµατα κυρίων τάσεων για προσοµοιώµατα τοιχοποιίας (α), (β) µε τρείς στρώσεις και (γ) µε µια ισοδύναµη στρώση Σχήµα 6.5 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 6.6 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 6.7 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 6.8 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 6.9 Υφιστάµενος οπλισµός της ενδιάµεσης στρώσης από σκυρόδεµα Σχήµα 6.10 Χαρακτηριστική τοµή του κτηρίου µετά την αγνόηση των εξωτερικών οπτοπλινθοδοµών Σχήµα 6.11 Μέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού στο υφιστάµενο κτήριο Σχήµα 6.12 Μέγιστο ποσοστό οριζόντιου οπλισµού στο υφιστάµενο κτήριο Σχήµα 6.13 Κάτοψη ισογείου του υπό µελέτη κτηρίου µετά την επέµβαση για αλλαγή χρήσης Σχήµα 6.14 Προσοµοίωµα πεπερασµένων στοιχείων υφιστάµενου κτηρίου µετά την επέµβαση για αλλαγή χρήσης Σχήµα 6.15 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 6.16 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 6.17 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 6.18 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 6.19 Μέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο Σχήµα 6.20 Μέγιστο ποσοστό οριζόντιου οπλισµού µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο Σχήµα 6.21 Σχέδιο ενίσχυσης κτηρίου για προσοµοίωµα ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας Σχήµα 6.22 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

17 xvii Σχήµα 6.23 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Σχήµα 6.24 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 6.25 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Σχήµα 6.26 Σχέδιο ενίσχυσης κτηρίου για προσοµοίωµα συνεκτίµησης µόνο των τοιχείων σκυροδέµατος Σχήµα 6.27 Μέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών Σχήµα 6.28 Μέγιστο ποσοστό οριζόντιου οπλισµού µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών

18 1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πλειονότητα των υφιστάµενων κατασκευών στη χώρα µας περιλαµβάνει κτήρια από φυσικούς ή τεχνητούς λίθους, πολλά από τα οποία ανήκουν στην κατηγορία των µνηµειακών κατασκευών. Ως µνηµειακό µπορεί να χαρακτηριστεί οποιοδήποτε αρχιτεκτονικό έργο το οποίο αποτελεί ιδιαίτερη µαρτυρία για τον πολιτισµό ή είναι ενδεικτικό της ιστορικής εξέλιξης ή ενός ιστορικού γεγονότος (Χάρτης της Βενετίας, 1964 ICOMOS, 2002). Έτσι, η συντήρηση και αποκατάσταση των κατασκευών αυτών είναι ζωτικής σηµασίας για τη διατήρησή τους ανά τους αιώνες. Η κύρια αιτία βλαβών ή αστοχίας των κατασκευών στην Ελλάδα είναι η σεισµική δράση, η οποία για το λόγο αυτό αποτελεί και την κύρια φόρτιση κατά το σχεδιασµό µιας κατασκευής. Η σεισµική αποτίµηση κατασκευών από φέρουσα τοιχοποιία και ιδιαίτερα τριών στρώσεων προκαλεί ειδικούς προβληµατισµούς λόγω της ανοµοιογένειας του υλικού και την περίπλοκη δοµική γεωµετρία του. Πολλά από τα κτήρια αυτά λόγω της παλαιότητας της κατασκευής έχουν υποστεί ήδη µείωση της αντοχής τους, είτε λόγω περιβαλλοντικών ή σεισµικών δράσεων, είτε εξαιτίας νεώτερων παρεµβάσεων που επέβαλαν οι σύγχρονες συνθήκες διαβίωσης. Έτσι, για να µπορούν να συνεχίσουν να είναι σε χρήση κρίνεται αναγκαία η αποκατάσταση ή η ενίσχυσή τους. Η περιοχή των Ιονίων Νήσων αποτελεί µια ιδιαίτερα ενεργή, σεισµικά, περιοχή, στην οποία όµως απαντάται πληθώρα κατασκευών από τρίστρωτη τοιχοποιία µε υψηλό µνηµειακό ενδιαφέρον. Πιο συγκεκριµένα, το ιστορικό κέντρο της Κέρκυρας απαρτίζεται κυρίως από πολυώροφα κτήρια, έως και 6 ορόφων, οι κατώτερες στάθµες των οποίων αποτελούνται από την πιο συνηθισµένη µορφή τοιχοποιίας τριών στρώσεων. Ο τύπος αυτός τρίστρωτης τοιχοποιίας περιλαµβάνει δύο εξωτερικές στρώσεις από ισχυρή αργολιθοδοµή, ενώ η ενδιάµεση στρώση αποτελείται από ασθενέστερο συνδετικό κονίαµα. Τα κτήρια αυτά έχουν κατασκευαστεί πριν το 1850 και η ιστορική τους σηµασία είναι αδιαµφισβήτητη. Μετά τον καταστροφικό σεισµό του 1953 που προκάλεσε µαζικές καταρρεύσεις κτηρίων σε Ζάκυνθο και Κεφαλονιά, εµφανίστηκε µια νέα τυπολογία κτηρίων µε την καθοδήγηση και αρωγή της πολιτείας, η οποία είχε σαν στόχο την αναβαθµισµένη συµπεριφορά τους σε µελλοντικό σεισµό. Αυτός ο τύπος τρίστρωτης τοιχοποιίας, σε αντίθεση µε τις συνήθεις µνηµειακές κατασκευές, αποτελείται από δύο εξωτερικές στρώσεις ασθενούς οπτοπλινθοδοµής και από έναν ισχυρό πυρήνα οπλισµένου σκυροδέµατος.

19 2 Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η αποτίµηση κτηρίων που ανήκουν στις παραπάνω τυπολογίες για διάφορους συνδυασµούς σεισµικών δράσεων (Ε.Α.Κ., 2000). Επιλέγεται ένα χαρακτηριστικό πολυώροφο κτήριο από το ιστορικό κέντρο της Κέρκυρας, καθώς και ένα τυπικό κτήριο της Ζακύνθου τα οποία αποτελούνται είτε εξολοκλήρου, είτε τµηµατικά από τα είδη τοιχοποιίας τριών στρώσεων που προαναφέρθηκαν. Στο κτήριο της Κέρκυρας θα αξιολογηθεί και η συνεισφορά των οριζόντιων διαφραγµάτων µέσω σχετικής παραµετρικής διερεύνησης. Ενώ, στο κτήριο της Ζακύνθου θα διερευνηθεί η επίδραση υποθετικών καθαιρέσεων φερόντων τοίχων για λόγους χρήσης στη σεισµική ικανότητα της κατασκευής. Και για τα δύο κτήρια θα προταθούν µέθοδοι ενίσχυσης των κρίσιµων περιοχών τους. Η ανάλυση κατασκευών από φέρουσα τοιχοποιία µπορεί να γίνει µε θεώρηση πεσσών και υπερθύρων είτε ως ανεξάρτητα µεγαλοστοιχεία, είτε ως πλαισιωτές κατασκευές από ισοδύναµα γραµµικά στοιχεία. Ένας ακόµα τρόπος προσοµοίωσής τους, ο οποίος και θα χρησιµοποιηθεί στην παρούσα διατριβή, είναι µε τη µέθοδο των πεπερασµένων στοιχείων, όπου πεσσοί και υπέρθυρα ορίζονται ως στοιχεία κελύφους. Για την απλοποίηση της διαδικασίας προσοµοίωσης της τρίστρωτης τοιχοποιίας κρίνεται σκόπιµη η εισαγωγή ενός προσοµοιώµατος µιας ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας που θα έχει συµπεριφορά αντίστοιχη µε αυτή των τριών (Egermann, 1993 Binda et al., 2006 Da Porto et al., 2004 ΚΑΝ.ΕΠΕ., 2009).

20 3 2. ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ 2.1 ΜΕ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίας (f wc,k ) Οι τοιχοποιίες υποβάλλονται µονίµως σε θλίψη εποµένως ο προσδιορισµός της θλιπτικής αντοχής τους έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας εξαρτάται από την θλιπτική αντοχή του λιθοσώµατος και του κονιάµατος, τον τύπο και το ύψος των λιθοσωµάτων, καθώς και από το πάχος των αρµών (Τάσιος, 1992 Βέρρας κ.ά., 2004 Eurocode 6, 2005). Εξισώσεις που δίνουν τη θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας είναι οι εξής: Ευροκώδικας 6 (EC6) : f wc, k α b β mc = K f f (MPa) για κονίαµα γενικής χρήσης (2.1) f wc, k α b = K f για κονίαµα λεπτής στρώσης (2.2) όπου : f b : θλιπτική αντοχή των λιθοσωµάτων f mc : θλιπτική αντοχή του κονιάµατος α : 0,70 για κονίαµα γενικής χρήσης και 0,85 για κονίαµα λεπτής στρώσης β : 0,30 Κ : σταθερά που εξαρτάται από την οµάδα του τεχνητού λιθοσώµατος, του κονιάµατος και του τρόπου δόµησης της τοιχοποιίας. Οι τιµές του Κ δίνονται στον πίνακα 1.2. Οι συντελεστές α, β και Κ έχουν προκύψει από την αξιολόγηση πειραµατικών δεδοµένων.

21 4 Πίνακας 2.1 ίνονται οι τιµές του Κ (Eurocode 6, 2005) ΤΟΙΧΟΣΩΜΑ Κονίαµα Γενικής Χρήσης Κονίαµα Λεπτής στρώσης Ελαφροβαρές Κονίαµα Με πυκνότητες : 600 ρ 700 Kg/m³ 700 ρ 1500 Kg/m³ ΛΑΞΕΜΕΝΗ ΟΜΑ Α ΠΕΤΡΑ 1 0, ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΟΜΑ Α ΠΕΤΡΑ 1 0,45 0, ΑΥΤΟΚΛΕΙΣΤΟ ΟΜΑ Α ΚΥΨΕΛΩΤΟ 1 ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ 0,55 0,80 0,45 0,45 ΟΜΑ Α 1 0,55 0,75 0,30 0,40 ΑΡΓΙΛΙΚΟ ΟΜΑ Α 2 0,45 0,70 0,25 0,30 ΟΜΑ Α 3 0,35 0,50 0,20 0,25 ΟΜΑ Α 4 0,30 0,35 0,20 0,25 ΟΜΑ Α ΠΥΡΙΤΙΚΟΥ 0,55 0, ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΟΜΑ Α 0,45 0, ΟΜΑ Α 1 0,55 0,80 0,45 0,45 ΟΜΑ Α 0,45 0,65 0,45 0,45 2 ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ ΟΜΑ Α 0,40 0, ΟΜΑ Α 4 0, Σηµείωση: Εάν υπάρχει κατακόρυφος αρµός κατά το πάχος της τοιχοποιίας, οι τιµές του πίνακα πολλαπλασιάζονται µε 0,80. Τάσιος : (Tassios and Chronopoulos, 1986), 2 i. fwc = ξ fbc α + β fmc (MPa) (2.3) 3 όπου: α : συντελεστής που εκφράζει την επιρροή της µορφής του λιθοσώµατος (και του τρόπου δόµησης) α = 0 για τεχνητούς ή λαξεµένους φυσικούς λίθους, α =1,5 για ηµιλαξευτούς φυσικούς λίθους (µέτρια ακανονικότητα),

22 5 α = 2,5 για αργούς φυσικούς λίθους, κροκάλες (µεγάλη ακανονικότητα) β : συντελεστής που εκφράζει την επιρροή της ποιότητας του κονιάµατος β = 0,5 για λιθοδοµή, β = 0,1 για οπτοπλινθοδοµή ξ : συντελεστής που εκφράζει την επιρροή του πάχους των αρµών και του όγκου του κονιάµατος 1 ξ = 1 0,8( κ κ ) 3 o ή 1 ξ = (2.4) [ 1+ 3,5( κ )] κ o Όπου κ = όγκος κονιάµατος/όγκος τοιχοποιίας και κ ο 0,10 για ηµιλαξευτούς λίθους 0,20 για λαξευτούς λίθους 0,30 για αργούς λίθους 0,25 για πλινθοδοµές 0,30 για πλινθοδοµές µε συµπαγείς οπτόπλινθους 0,20 για πλινθοδοµές µε διάτρητους οπτόπλινθους ii. f f fbc f bc mc fmc = + 1,4 (MPa) (2.5) wc + Hendry: i. f = wc fbc (MPa) (2.6) ii. f wc 0,778 b 0,234 m = 0,334 f f (MPa) (2.7) (Βασίζεται σε στατική επεξεργασία των αποτελεσµάτων µερικών εκατοντάδων µικρών τοίχων από οπτοπλινθοδοµή) iii. f 4 wc mc wc = mc = 3 f ή f f (MPa) (2.8)

23 6 Mann: 0,66 0,33 fwc = 0,83fb fm (MPa) (2.9) (Βασίζεται σε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσµάτων από πειράµατα που διενεργήθηκαν σε 925 µικρούς τοίχους, οι οποίοι κατασκευάστηκαν από διαφόρων τύπων λιθοσώµατα και µε µεγάλο εύρος τιµών αντοχής κονιάµατος) ιατµητική αντοχή τοιχοποιίας (f vk ) Η διατµητική αντοχή της τοιχοποιίας εξαρτάται κυρίως από την διατµητική αντοχή που αναπτύσσεται ανάµεσα στα λιθοσώµατα και στο κονίαµα f vko καθώς και από την επιβαλλόµενη θλιπτική τάση σχεδιασµού που επιβάλλεται σ d (Βέρρας κ.ά., 2004 Τάσιος, 1992 Eurocode 6, 2005). Σύµφωνα µε τον EC6 για τοιχοποιίες µε κονίαµα γενικής στρώσης και για πλήρως γεµισµένους αρµούς η χαρακτηριστική διατµητική αντοχή της τοιχοποιίας δίνεται από την εξίσωση : vk [ 0,4σ, max( 0,065f,f ), f ] f = 0,7min f + (2.10) vko d b vko vk,lim Όπου: f vko : διατµητική αντοχή για µηδενική θλιπτική τάση f b : ανηγµένη θλιπτική αντοχή λιθοσωµάτων για διεύθυνση εφαρµογής του φορτίου κατακόρυφα στους αρµούς f vk.lim : οριακή τιµή διατµητική αντοχής σ d : κατακόρυφη θλιπτική τάση σχεδιασµού Για τοιχοποιίες µε µερικώς γεµισµένους αρµούς και γειτονικές όψεις λιθοσωµάτων σε επαφή η διατµητική αντοχή δίνεται από την Εξ. 2.11, σύµφωνα µε τον EC6. Οι τιµές της διατµητικής αντοχής για µηδενική θλιπτική τάση (f vko ) και η οριακή τιµή διατµητικής αντοχής (f vk.lim ) δίνονται στον Πίνακα 2.2: vk [ 0,4σ, max( 0,045f,f ),0,7f ] f = 0,7min 0,5f + (2.11) vko d b vko vk,lim

24 7 Πίνακας 2.2 ίνονται οι τιµές των f vko και των f vk,lim (Eurocode 6, 2005) ΛΙΘΟΣΩΜΑ ΚΟΝΙΑΜΑ f vko (MPa) f vk,lim (MPa) ΟΠΤΟΠΛΙΝΘΟΙ Μ10-Μ20 0,3 1,7 ΟΜΑ ΑΣ 1 (πλην οπτόπλινθων Μ2,5-Μ9 0,2 1,5 και φυσικών λίθων) Μ1-Μ2 0,1 1,2 ΛΙΘΟΣΩΜΑΤΑ Μ10-Μ20 0,2 1,7 ΟΜΑ ΑΣ 1 (πλην οπτόπλινθων Μ2,5-Μ9 0,15 1,5 και φυσικών λίθων) Μ1-Μ2 0,1 1,2 ΦΥΣΙΚΟΙ ΛΙΘΟΙ ΟΜΑ ΑΣ 1 Μ2,5-Μ9 0,15 1,0 Μ1-Μ2 0,1 1, Εφελκυστική αντοχή τοιχοποιίας (f wt ) Η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας εξαρτάται κυρίως από την εφελκυστική αντοχή των λιθοσωµάτων και του κονιάµατος. Επίσης εξαρτάται από τη συνάφεια που αναπτύσσεται ανάµεσα σε λιθοσώµατα και κονίαµα. Τέλος, εξαρτάται από τη διατµητική αντοχή της τοιχοποιίας f vk, από τον τύπο και το ύψος των λιθοσωµάτων καθώς και από το πάχος των αρµών (Τάσιος, 1992 Βέρρας κ.ά., 2004 Eurocode 6, 2005) Για Οριζόντιο Εφελκυσµό (θ=0º) i. Όταν η ρωγµή λόγω εφελκυσµού διαπερνά µόνο τους αρµούς, τότε η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας δίνεται από την εξίσωση : f 0 wt 1 γ Rd [ λ fmt( 2t b + t m) + fwv lb] ( 2t + t ) b m 2λ f mt (2.12) ii. Όταν η ρωγµή λόγω εφελκυσµού διαπερνά και τα λιθοσώµατα, εκτός από το κονίαµα, τότε η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας δίνεται από την εξίσωση : f 0 wt 1 γ Rd [ λ fmt( tb + 2t m) + t b fbt] ( 2t + 2t ) b m 2λ f mt (2.13)

25 8 όπου: f wv : η διατµητική αντοχή της τοιχοποιίας 1/γ Rd ~0,80 : ο συντελεστής µέσω του οποίου λαµβάνονται υπόψη οι αβεβαιότητες κατά την εκτίµηση της εφελκυστικής αντοχής του κονιάµατος και της διατµητικής αντοχής της τοιχοποιίας. λ=0,70-0,90 : Συντελεστής, οι τιµές του οποίου κυµαίνονται ανάλογα µε τις συνθήκες συντήρησης της τοιχοποιίας. f bt : η εφελκυστική αντοχή των λιθοσωµάτων f mt : η εφελκυστική αντοχή του κονιάµατος, που δίνεται από την Εξίσωση 2.14 (Τάσιος, 1992 Βέρρας κ.ά., 2004): 1 f = 4 mt f mc (2.14) Για Κατακόρυφο Εφελκυσµό (θ=90º) Όταν πρόκειται για κατακόρυφο εφελκυσµό, τότε η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας δίνεται από την εξίσωση : f 90 wt = λ f mt (2.15) όπου: λ = 0,70-0,90 : ανάλογα µε τις συνθήκες συντήρησης της τοιχοποιίας Μέσα από αυτή την εξίσωση ουσιαστικά εκφράζεται το µέγεθος της αντοχής συνάφειας ανάµεσα στο κονίαµα και στα λιθοσώµατα. Έτσι η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας δίνεται σαν συνάρτηση της εφελκυστικής αντοχής του κονιάµατος Για Εφελκυσµό υπό τυχαία γωνία Η Εφελκυστική αντοχή δεν αποτελεί σταθερά της τοιχοποιίας, αφού εξαρτάται από τη γωνία υπό την οποία ασκείται ο εφελκυσµός. Εποµένως για να υπολογιστεί η εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας υπό τυχαία γωνία, πρέπει: i. Υπολογισµός της τιµής του οριζόντιου εφελκυσµού, µέγιστη εφελκυστική αντοχή f 0 wt.

26 9 ii. iii. Υπολογισµός της τιµής του κατακόρυφου εφελκυσµού, ελάχιστη εφελκυστική αντοχή f 90 wt. ηµιουργία µιας καµπύλης συσχετισµού τους. Η καµπύλη αυτή είναι έλλειψη (Σχ. 2.1) και µέσω αυτής υπολογίζεται η εφελκυστική αντοχή υπό οποιαδήποτε γωνία θ. f wt 1 f wt θ θ f wt = Σχήµα 2.1 Εφελκυστική αντοχή συναρτήσει της γωνίας θ Μέτρο ελαστικότητας (Ε), Μέτρο διάτµησης (G) και Λόγος Poisson (ν) Με βάση την θλιπτική αντοχή που υπολογίζεται από τις παραπάνω σχέσεις προκύπτει το µέτρο ελαστικότητας της τοιχοποιίας και ο λόγος Poisson, µεγέθη τα οποία δηλώνουν την παραµόρφωση που µπορεί να υποστεί ένα υλικό. Η τοιχοποιία ως ψαθυρό υλικό δεν µπορεί να υποστεί µεγάλες παραµορφώσεις και έτσι το µέτρο ελαστικότητας της έχει χαµηλές τιµές και προκύπτει µε βάση την παρακάτω εξίσωση (Τάσιος, 1992 CIB, 1958): E= α f wc (2.16) όπου: α: συντελεστής που παίρνει τιµές από 600 έως Ενώ ο λόγος Poisson δίνεται από την εµπειρική σχέση (Tassios and Chronopoulos, 1986): ν= 0,5 0,1 4 f wc (2.17) Το µέτρο διάτµησης της τοιχοποιίας είναι συνάρτηση των δύο παραπάνω µεγεθών και δίνεται από τη σχέση (Τάσιος, 1992 CIB, 1958): E G= 2 ( 1+ ν) (2.18)

27 ΜΕ ΑΛΛΕΣ ΜΕΘΟ ΟΥΣ Για τον προσδιορισµό της αντοχής των τοιχοσωµάτων i. Μέθοδος της κρουσιµέτρησης: Αυτή η µέθοδος είναι µη καταστρεπτική και µπορεί να εφαρµοστεί για την εκτίµηση της αντοχής των λίθων, κατά συνέπεια και για την εκτίµηση της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας, καθώς και για τον έλεγχο οµοιοµορφίας των χαρακτηριστικών µιας οπτοπλινθοδοµής. Μέσω της µεθόδου κρούεται µια χαλύβδινη µάζα στην επιφάνεια της τοιχοποιίας (Εικ. 2.1). Ανάλογα µε το ύψος αναπήδησης αυτής της µάζας προσδιορίζεται το µέτρο ελαστικότητας του υλικού και στη συνέχεια η αντοχή του (Βέρρας κ.ά., 2004 Καραντώνη, 1999). Εικόνα 2.1 Κρουσίµετρο ή Σφύρα Schmidt, (Βέρρας κ.ά., 2004) ii. Πυρηνοληψία: Πρόκειται για µια ελάχιστα καταστρεπτική µέθοδο. Αφορά την λήψη πυρήνων από την υπό µελέτη τοιχοποιία για τη µελέτη του τρόπου δόµησής της και τον προσδιορισµό των µηχανικών χαρακτηριστικών των υλικών από τα οποία αποτελείται, κυρίως όµως για τον προσδιορισµό της αντοχής των τοιχοσωµάτων. Γίνεται µε τη βοήθεια αδαµαντοτρύπανου και η διάµετρος των πυρήνων κυµαίνεται από 50 έως 150 mm. Στη συνέχεια τα δοκίµια υποβάλλονται σε θλίψη και καταγράφεται το πλήρες διάγραµµα θλιπτικών τάσεων θλιπτικών παραµορφώσεων καθώς και οι εγκάρσιες θλιπτικές παραµορφώσεις. Με αυτό τον τρόπο παίρνουµε πληροφορίες για τη θλιπτική αντοχή του λιθοσώµατος, για το µέτρο ελαστικότητας του και για το λόγο του Poisson. Ακόµα, εάν πρόκειται για κάποιο µεγάλο λιθόσωµα

28 11 µπορούµε µέσω δοκιµών να εκτιµήσουµε και την εφελκυστική αντοχή των λιθοσωµάτων λόγω διάρρηξης (Βέρρας κ.ά., 2004) Για τον προσδιορισµό της αντοχής του κονιάµατος i. Η µέθοδος των θραυσµάτων: Αυτή η µέθοδος µας δίνει τη δυνατότητα να προσδιορίσουµε την εφελκυστική αντοχή του κονιάµατος (Βέρρας κ.ά., 2004). Θραύσµατα µερικών µόλις εκατοστών ενσωµατώνονται µε τη βοήθεια εποξειδικής ρητίνης σε ένα δοκίµιο πρισµατικής µορφής από ισχυρό κονίαµα, του οποίου η αντοχή είναι πολύ µεγαλύτερη από αυτή του κονιάµατος που µελετάµε. Στη συνέχεια το δοκίµιο υποβάλλεται σε άµεσο εφελκυσµό, όπου θα επέλθει, όπως είναι λογικό, και αστοχία του κονιάµατος της τοιχοποιίας λόγω εφελκυσµού (Εικ. 2.2). Έπειτα από εµβαδοµέτρηση µπορούµε να προσδιορίσουµε την εφελκυστική αντοχή του κονιάµατος. Όµως επειδή το βασικό χαρακτηριστικό του κονιάµατος είναι η θλιπτική αντοχή του, χρησιµοποιούµε τον παρακάτω τύπο για να µετατρέψουµε την εφελκυστική σε θλιπτική αντοχή: 1 f mt,fr = f mc (2.19) 4 όπου: f mt,fr : η εφελκυστική αντοχή των θραυσµάτων f mc : η θλιπτική αντοχή του κονιάµατος Εικόνα 2.2 οκίµιο τοποθετηµένο στη µηχανή φόρτισης, για την εφαρµογή της µεθόδου των θραυσµάτων (Βέρρας κ.ά., 2004)

29 12 ii. Η µέθοδος της χάραξης: Είναι µια επιτόπου, µη καταστρεπτική µέθοδος και συχνά εφαρµόζεται σε συνδυασµό µε την µέθοδο των θραυσµάτων. Εφαρµόζεται µε µια µεταλλική ακίδα, η οποία σύρεται κατά µήκος του αρµού κονιάµατος, µε δεδοµένη πίεση και δηµιουργεί µια χαραγή. Ανάλογα µε την αντοχή του κονιάµατος κυµαίνεται και το εύρος της χαραγής. Για να µπορέσει να γίνει σωστός συνδυασµός µεταξύ του εύρους της χαραγής και της αντοχής του κονιάµατος, θα πρέπει να έχει γίνει µια προσεκτική εργαστηριακή βαθµονόµηση, η οποία είναι πολύ σηµαντική για την εγκυρότητα της µεθόδου. ηλαδή, έχει προηγηθεί χάραξη δοκιµίων που έχουν κατασκευαστεί στο εργαστήριο από διαφορετικής αντοχής κονιάµατα. Έτσι προκύπτουν διαγράµµατα συσχετισµού των δύο παραµέτρων, τα οποία παρουσιάζουν σηµαντική διασπορά. Επειδή όµως, η συµβολή της θλιπτικής αντοχής του κονιάµατος είναι πολύ µικρή στη διαµόρφωση της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας η σηµασία αυτής της διασποράς ελαττώνεται (Βέρρας κ.ά., 2004) Για τον προσδιορισµό της αντοχής της τοιχοποιίας i. Η µέθοδος των επίπεδων γρύλων: Είναι και αυτή µια ελάχιστα καταστρεπτική µέθοδος. Συνίσταται στη διάνοιξη οριζόντιων σχισµών και την εισαγωγή επίπεδων γρύλων πολύ µικρού πάχους (Εικ. 2.3). Αυξάνεται η πίεση στο εσωτερικό του επίπεδου γρύλου και έτσι επιτυγχάνεται η επιβολή τάσεων στην τοιχοποιία µε σκοπό την εκτίµηση των µηχανικών χαρακτηριστικών της (Βέρρας κ.ά., 2004 Καραντώνη, 1999). Πιο συγκεκριµένα: γίνεται εκτίµηση της κατακόρυφης θλιπτικής τάσης στην τοιχοποιία µε µετρήσεις σε περισσότερες από µία σχισµές γίνεται προσδιορισµός των χαρακτηριστικών παραµόρφωσης και αντοχής της τοιχοποιίας µε τη χρήση δύο επίπεδων γρύλων ταυτόχρονα. ηλαδή µπορεί να προσδιοριστεί η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας, το µέτρο ελαστικότητας και ο λόγος του Poisson. γίνεται µέτρηση της διατµητικής αντοχής της τοιχοποιίας. Χρησιµοποιούνται δύο επίπεδοι γρύλοι και µας δίνουν αποτελέσµατα όχι µόνο για την αντοχή της τοιχοποιίας σε διάτµηση, αλλά και για τη συνάφεια µεταξύ των λιθοσωµάτων και του κονιάµατος για διάφορες τιµές κατακόρυφης θλίψης.

30 13 Εικόνα 2.3 Εφαρµογή της µεθόδου των επίπεδων γρύλλων (Βέρρας κ.ά., 2004) ii. Προσεγγιστική µέθοδος: Πολλές φορές, η σπουδαιότητα του µνηµείου είναι τέτοια που δεν µας επιτρέπει να γίνει λήψη υλικών από την τοιχοποιία. Όµως για να µπορέσει να γίνει καλύτερη διερεύνηση της συµπεριφοράς της τοιχοποιίας, ακολουθούµε µια προσεγγιστική µέθοδο. Κατασκευάζουµε στο εργαστήριο µικρούς τοίχους µε υλικά όµοια µε εκείνα της τοιχοποιίας που µελετάµε. Όπως είναι φυσικό θα πρέπει να έχει προηγηθεί ο εντοπισµός της προέλευσης των υλικών και η ανάλυση των κονιαµάτων, για να γίνει γνωστή η σύνθεσή τους. Οι τοιχίσκοι θα πρέπει να είναι δοµηµένοι µε τον ίδιο τρόπο µε τον οποίο είναι δοµηµένη και η υπό µελέτη τοιχοποιία. Στη συνέχεια µπορούν να υποβληθούν σε διαφόρων ειδών δοκιµές, για να προσδιοριστούν τα µηχανικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας µε µεγαλύτερη ακρίβεια (Βέρρας κ.ά., 2004). 2.3 ΤΡΙΣΤΡΩΤΗ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ Η τρίστρωτη τοιχοποιία είναι µια τυπολογία που απαντάται κυρίως σε κτίρια ιστορικής σηµασίας ανά τον κόσµο (Εικ. 2.4). Τέτοια µνηµεία συχνά βρίσκονται σε περιοχές µέτριας ή υψηλής σεισµικότητας, γεγονός που αποκαλύπτει

31 14 κατασκευαστικές αδυναµίες όπως την απουσία συνδέσεων µεταξύ των στρώσεων και την ενδεχόµενη παρουσία κενών κατά το πάχος της τοιχοποιίας, παράγοντες που προκαλούν ψαθυρούς µηχανισµούς αστοχίας. Για να κατανοηθεί η συµπεριφορά της τρίστρωτης τοιχοποιίας και να µπορέσει να γίνει σωστή ανάλυση, κατάλληλος σχεδιασµός στρατηγικών αποκατάστασης και τελικά να επιλεγεί η αποδοτικότερη επέµβαση, πρέπει να υπάρχει το υπόβαθρο που περιλαµβάνει τα τυπικά και µορφολογικά χαρακτηριστικά της. Η πιο συνηθισµένη µορφή της αποτελείται από δυο εξωτερικές στρώσεις λιθοδοµής και από µία εσωτερική στρώση χαµηλής ποιότητας κονιάµατος και ανδρανών. Η διαδικασία δόµησης µιας συνήθους λιθοδοµής περιλάµβανε το χτίσιµο δύο στρώσεων από δύο διαφορετικούς κτίστες, οι οποίοι εργάζονται στην απόσταση που επιβάλει το επιθυµητό πάχος τοίχου. Ο ένας έχτιζε από την εσωτερική και ο άλλος από την εξωτερική µεριά του τοίχου και γέµιζαν το ενδιάµεσο κενό των δύο στρώσεων µε το κονίαµα και τις µικρές πέτρες που περίσσευαν. Κάθε µέρα µπορούσαν να χτίσουν µέχρι ένα συγκεκριµένο ύψος γύρω στα 70 εκατοστά έτσι ώστε να προλαβαίνει να σταθεροποιηθεί το κονίαµα (Καραντώνη, 1999 Βέρρας κ.ά., 2004). Εικόνα 2.4 ιαφορετικοί τύποι τρίστρωτης τοιχοποιίας Λόγω της ύπαρξης των διαφορετικών στρώσεων, οι οποίες εµφανίζουν µεγάλη ανοµοιογένεια όσον αφορά στην εφελκυστική αντοχή τους, παρουσιάζεται δυσκολία στον προσδιορισµό της συνεισφοράς κάθε στρώσης στη συνολική φέρουσα ικανότητα ενός τέτοιου τοίχου. Αναφορές στη βιβλιογραφία προτείνουν

32 15 αναλυτικές σχέσεις για τον υπολογισµό της φέρουσας ικανότητας της τρίστρωτης τοιχοποιίας (Da Porto et al., 2004 ΚΑΝ.ΕΠΕ., 2009) µε βάση επί τόπου έρευνα, καθώς και πειραµατικές εφαρµογές στο εργαστήριο Προσδιορισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών Τρίστρωτης Τοιχοποιίας Ο προσδιορισµός των µηχανικών χαρακτηριστικών της τρίστρωτης τοιχοποιίας είναι αρκετά σύνθετη διαδικασία, καθώς η κατανοµή των τάσεων εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από τα µηχανικά χαρακτηριστικά της κάθε στρώσης, από τις διαστάσεις τους, αλλά και από τον τρόπο που είναι συνδεδεµένες µεταξύ τους (Εικ. 2.5). Για τον προσδιορισµό της φέρουσας ικανότητας τρίστρωτης τοιχοποιίας υπάρχουν µερικοί αναλυτικοί τύποι διαθέσιµοι στη βιβλιογραφία. Οι τύποι αυτοί βασίζονται σε απλοποιηµένες σχέσεις, οι οποίες εξαρτώνται από παραµέτρους που µπορούν εύκολα να προσδιοριστούν µέσω επιτόπου δοκιµών στην τοιχοποιία ή µέσω πειραµατικών δοκιµών στο εργαστήριο. Εικόνα 2.5 Τάσεις και παραµορφώσεις στις εξωτερικές και την εσωτερική στρώση τρίστρωτης τοιχοποιίας υπό θλίψη (Vintzileou, 2007)

33 16 Σύµφωνα µε διάφορες µελέτες διαθέσιµες στη βιβλιογραφία (Egermann, 1993 Binda et al., 2006 Da Porto et al., 2004), η θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας µπορεί να υπολογιστεί µε βάση τις παρακάτω εξισώσεις, όπου κάθε µια περιγράφει και µια διαφορετική υπόθεση: α) το εξωτερικό φορτίο φέρεται εξολοκλήρου από τα πιο δύσκαµπτα στοιχεία, π.χ. η εσωτερική στρώση: f = wc V V e w f e (2.20) β) το εξωτερικό φορτίο φέρεται από κάθε στρώση ανάλογα µε το εµβαδό της διατοµής της: V e f wc = fe + Vw Vi V w f i (2.21) γ) το εξωτερικό φορτίο φέρεται από κάθε στρώση ανάλογα µε το εµβαδό της διατοµής της, η οποία προσαρµόζεται από ένα διορθωτικό συντελεστή: f wc V = V e w Θ e f e Vi + V w Θ f i i (2.22) Όπου: V e /V w : λόγος που εκφράζει το ποσοστό όγκου που καταλαµβάνουν οι εξωτερικές στρώσεις ως προς τον συνολικό όγκο της τοιχοποιίας V i /V w : λόγος που εκφράζει το ποσοστό όγκου που καταλαµβάνει η εσωτερική στρώση ως προς τον συνολικό όγκο της τοιχοποιίας f wc : θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας f e : θλιπτική αντοχή των εξωτερικών στρώσεων f i : θλιπτική αντοχή της εσωτερικής στρώσης Θ i και Θ e : εµπειρικοί συντελεστές που λαµβάνουν υπόψη τη «συνεργασία» των εξωτερικών στρώσεων µε το υλικό πλήρωσης. Με πειραµατικές δοκιµές που έχουν γίνει σε τρίστρωτες τοιχοποιίες µε ασθενή εσωτερική στρώση, προέκυψε ότι οι ισχυρές εξωτερικές στρώσεις προσφέρουν µια

34 17 δράση περίσφιγξης στον πυρήνα. Για την υπό µελέτη τοιχοποιία αυτή η δράση περίσφιγξης είναι περιορισµένη αφού η αντοχή των εξωτερικών στρώσεων είναι πολύ µικρότερη από αυτή του πυρήνα. Αυτό θα ληφθεί υπόψη στην επιλογή του Θ i. Παρόµοια σχέση υπολογισµού της τρίστρωτης τοιχοποιίας δίνεται και από τον Κανονισµό Επεµβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ., 2009): f wc t = οπτ. a c f t οπτ. wall + t inf f cc (2.23) Όπου: f wc : θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας f οπτ : θλιπτική αντοχή οπτοπλινθοδοµής f cc : θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος Και στην περίπτωση αυτή (Εξ. 2.23) οι ίδιες περίπου παράµετροι λαµβάνονται υπόψη, µόνο που αντί για λόγο όγκου χρησιµοποιείται λόγος πάχους κάθε στρώσης. Ο συντελεστής a c είναι µειωτικός και πολλαπλασιάζεται µε τη θλιπτική αντοχή της ασθενέστερης στρώσης. Οι παραπάνω σχέσεις (Εξ. 2.22) και (Εξ. 2.23) δίνουν παρόµοια αποτελέσµατα, µόνο που ο τύπος του ΚΑΝ.ΕΠΕ. θα µπορούσε να χαρακτηριστεί περισσότερο συντηριτικός ιαδικασία Προσοµοίωσης Τρίστρωτης Τοιχοποιίας Όπως προαναφέρθηκε, υπάρχουν διάφοροι τύποι τρίστωτης τοιχοποιίας και τα µηχανικά χαρακτηριστικά τους διαφέρουν αρκετά ανάλογα µε τα υλικά που χρησιµοποιούνται σε κάθε στρώση. υο χαρακτηριστικοί τύποι που απαντώνται σε κτήρια των Ιονίων Νήσων θα µελετηθούν στην παρούσα διατριβή. Ο πρώτος αφορά µια χαρακτηριστική τρίστρωτη τοιχοποιία που αποτελείται από δύο εξωτερικές στρώσεις αργολιθοδοµής και µια ενδιάµεση στρώση ασθενούς συνδετικού κονιάµατος, η οποία απαντάται συχνά σε µνηµειακές κατασκευές. Αντίθετα ο δεύτερος τύπος αφορά µια τρίστρωτη τοιχοποιία δύο εξωτερικών στρώσεων ασθενούς οπτοπλινθοδοµής και εσωτερικής στρώσης οπλισµένου σκυροδέµατος (Εικ. 2.6). Στην ουσία πρόκειται για µια παραδοχή της τοιχοποιίας αυτής ως τρίστρωτης, αφού η ενδιάµεση στρώση είναι πολύ ισχυρότερη από τις άλλες δύο και θα µπορούσε να φέρει τις σεισµικές δράσεις µόνο αυτή. Η θεωρούµενη αυτή τρίστρωτη τοιχοποιία θα ονοµάζεται τρίστρωτη τοιχοποιία µε πυρήνα σκυροδέµατος.

35 18 Εικόνα 2.6 Τρίστρωτη τοιχοποιία µε πυρήνα σκυροδέµατος και τρίστρωτη τοιχοποιία σε εσωτερική στρώση από ασθενές κονίαµα Η ανάλυση ενός κτηρίου από τρίστρωτη τοιχοποιία µε τη µέθοδο των πεπερασµένων στοιχείων είναι µια χρονοβόρα και επίπονη διαδικασία, εάν πρόκειται να γίνει προσοµοίωση του κάθε τοίχου µε τρείς στρώσεις συνδεδεµένες µεταξύ τους. Για το λόγο αυτό κρίνεται σκόπιµη η εισαγωγή ενός προσοµοιώµατος µίας ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας που θα έχει συµπεριφορά αντίστοιχη µε αυτή των τριών. Για την εκτίµηση των µηχανικών χαρακτηριστικών της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία: 1. Προσοµοίωση τοίχου τριών στρώσεων µε τη βοήθεια προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων. Κάθε στρώση έχει διαφορετικά µηχανικά χαρακτηριστικά ανάλογα µε το αν πρόκειται για την εσωτερική ή για µια από τις εξωτερικές στρώσεις. Τα µηχανικά χαρακτηριστικά των εξωτερικών στρώσεων που είναι είτε από άοπλη οπτοπλινθοδοµή, είτε από αργολιθοδοµή υπολογίζονται µε συνήθεις τύπους θλιπτικής αντοχής που υπάρχουν στη βιβλιογραφία (Εξ. 2.1 και 2.3) (Eurocode 6, 2005 Tassios and Chronopoulos, 1986),. Τα πεπερασµένα στοιχεία είναι διαστάσεων 0,5 X 0,5 m και η προσοµοίωση της σύνδεσης των διαφορετικών στρώσεων επιτυγχάνεται µε την εισαγωγή διαφράγµατος το οποίο δεσµεύει τους κόµβους δύο γειτονικών στρώσεων καθόλο το ύψος του τοίχου (Σχ. 2.2(α)). 2. Προσδιορισµός του µέγιστου οριζόντιου φορτίου Η max που δρα στην κορυφή του τοίχου, θεωρούµενου ως προβόλου πακτωµένου στη βάση του, για το οποίο

36 19 παρατηρείται υπέρβαση της εφελκυστικής αντοχής του τοίχου έστω και σ ένα πεπερασµένο στοιχείο οποιασδήποτε στρώσης του (Σχ. 2.2(β)). 3. ίνονται αρχικές κατ εκτίµηση τιµές των διορθωτικών συντελεστών Θ i και Θ e µε βάση τις οποίες εκτιµάται µια αρχική θλιπτική αντοχή (και κατά συνέπεια ένα αντίστοιχο µέτρο ελαστικότητας και µια αντίστοιχη εφελκυστική αντοχή) της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας (Da Porto et al., 2004). 4. Προσδιορίζεται η µέγιστη κύρια εφελκυστική τάση που αναπτύσσεται στην ισοδύναµη µονόστρωτη τοιχοποιία για οριζόντια φόρτιση Η max εφαρµοζόµενη κατά τον ίδιο τρόπο όπως και στην τρίστρωτη.(σχ. 5.1(γ)). 5. Ελέγχεται αν η τιµή της µέγιστης κύριας εφελκυστικής τάσης που προσδιορίστηκε στο Βήµα 4 είναι ίση µε την αντίστοιχη εφελκυστική που προσδιορίστηκε από το Βήµα 3. Στην περίπτωση που είναι ίσες, οι επιλεγείσες τιµές Θ i και Θ e θεωρούνται σωστές. ιαφορετικά, η διαδικασία επαναλαµβάνεται εκτιµώντας νέες τιµές των συντελεστών Θ i και Θ e που να ικανοποιούν την ισότητα της µέγιστης κύριας εφελκυστικής τάσης της µονόστρωτης µε την ισοδύναµη εφελκυστική αντοχή της τρίστρωτης. 6. Η διαδικασία επαναλαµβάνεται µέχρι να επιτευχθεί η σύγκλιση που περιγράφηκε στο Βήµα 5. (α)

37 20 (α) (β) Σχήµα 2.2 Προσοµοίωµα τρίστρωτης τοιχοποιίας (α), (β) µε τρείς και (γ) µε µια στρώση 3. ΠΑΘΟΛΟΓΙΑ ΚΤΗΡΙΩΝ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ 3.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΙΤΙΕΣ ΒΛΑΒΩΝ ΛΟΓΩ ΣΕΙΣΜΟΥ Ακατάλληλη Μόρφωση Φέροντος Οργανισµού Αυτός είναι ο πιο βασικός λόγος πρόκλησης βλαβών στα κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία κατά τη διάρκεια ενός σεισµού. Το πόσο καλά είναι διαµορφωµένος ο φέρων οργανισµός έχει να κάνει µε την ικανότητα του να παραλάβει τα φορτία του σεισµού και να τα µεταφέρει µε ασφάλεια στο έδαφος (Βέρρας κ.ά., 2004). Μερικά από τα λάθη που γίνονται κατά τη µόρφωσή του και προκαλούν σοβαρά προβλήµατα στην κατασκευή είναι τα εξής:

38 Ύπαρξη Μεγάλων και Μη Συµµετρικών Ανοιγµάτων Στα κτήρια από τοιχοποιία η ανάληψη της σεισµικής δύναµης έχει ανατεθεί στα κατακόρυφα τµήµατα της τοιχοποιίας ανάµεσα σε δυο ανοίγµατα, τα οποία ονοµάζονται πεσσοί και στην οριζόντια ζώνη τοιχοποιίας ανάµεσα σε δύο σειρές ανοιγµάτων, τα οποία ονοµάζονται υπέρθυρα. Εποµένως όσο µεγαλύτερα είναι αυτά τα στοιχεία, τόσο µεγαλύτερη είναι και η ικανότητά τους να φέρουν το σεισµικό φορτίο. Τα µεγάλα ανοίγµατα κατά συνέπεια µειώνουν τη διατοµή των πεσσών και των υπερθύρων και προκαλούν σηµαντική µείωση στη δυσκαµψία του τοίχου. Έτσι κατά τη διάρκεια του σεισµού οι παραµορφώσεις που υφίσταται ο διάτρητος τοίχος είναι τόσο αυξηµένες ώστε να προκαλούν βλάβες στα υπέρθυρα. Όταν πάλι τα ανοίγµατα δεν έχουν συµµετρία σε κάτοψη τότε και τα στοιχεία δυσκαµψίας του τοίχου είναι ασύµµετρα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα την ανάπτυξη έντονων φαινοµένων στρέψης κατά τη σεισµική φόρτιση και έτσι επιβαρύνονται υπερβολικά µερικά µόνο από τα στοιχεία δυσκαµψίας, τα οποία τελικά υφίστανται σοβαρές βλάβες (Εικ. 3.1). Εικόνα 3.1 Χαρακτηριστικά παραδείγµατα ανεπιτυχούς µόρφωσης του φέροντος οργανισµού σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία (Βέρρας κ.ά., 2004) Ασυνέχειες Πεσσών και Υπερθύρων Κατά τη διάρκεια κατασκευής ενός κτηρίου κάθε όροφος είναι πιθανό να προορίζεται για διαφορετική χρήση και αυτό έχει σαν αντίκτυπο την ύπαρξη ανοιγµάτων διαφορετικής θέσης και µεγέθους σε κάθε όροφο. Η διάταξη όµως που

39 22 προαναφέρθηκε είναι ιδιαίτερα δυσµενής έναντι σεισµού, αφού διακόπτει την οµαλή µεταφορά φορτίων από στοιχείο σε στοιχείο και προκαλεί απότοµες µεταβολές εντατικών µεγεθών στις θέσεις ασυνεχειών Έντονη Ακανονικότητα του Φέροντος Οργανισµού Μέσα στο Οριζόντιο Επίπεδο ή καθ Ύψος του Κτηρίου Κατά τη διάρκεια του σεισµού σοβαρές βλάβες µπορούν να προκληθούν λόγω της µόρφωσης κατόψεων πολύπλοκου σχήµατος µε µεγάλες εσοχές και εξοχές, καθώς επίσης και λόγω των έντονων ασυνεχειών αντοχών και ακαµψιών καθ ύψος ενός κτηρίου Χαµηλής Ποιότητας Υλικά και Τρόποι όµησης Όταν τα υλικά που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή ενός κτηρίου είναι χαµηλής ποιότητας τότε µπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρές βλάβες (Βέρρας κ.ά., 2004). Τέτοια υλικά είναι: - τα τοιχοσώµατα που παρουσιάζουν χαµηλή αντοχή σε θλίψη και σε εφελκυσµό και άρα δεν ανταποκρίνονται ικανοποιητικά σε διάφορες εξωτερικές φορτίσεις. - τα τοιχοσώµατα που έχουν µεγάλο πορώδες, δηλαδή έχουν την ικανότητα να συγκρατούν στο εσωτερικό τους µεγάλη ποσότητα ύδατος. Εποµένως όταν οι κλιµατολογικές συνθήκες στην περιοχή όπου βρίσκεται η κατασκευή είναι τέτοιες ώστε η τοιχοποιία να υποβάλλεται σε κυκλικές διαδικασίες πήξης-τήξης, τότε τα τοιχοσώµατα ρηγµατώνονται και σπάζουν µε αποτέλεσµα τη µείωση της διατοµής του τοιχοσώµατος. Συµπερασµατικά µπορούµε να πούµε ότι όταν χρησιµοποιούµε υλικά χαµηλής ποιότητας τότε προκύπτουν κατασκευές οι οποίες (α) έχουν χαµηλές τιµές µηχανικών χαρακτηριστικών και (β) υφίστανται ταχύτερη γήρανση µε αποτέλεσµα την αύξηση της τρωτότητας της κατασκευής έναντι σεισµού Πληµµελείς Συνδέσεις µεταξύ των Κρίσιµων Φερόντων Στοιχείων της Κατασκευής Για να µπορέσει το κτήριο να λειτουργήσει σαν συνολική κατασκευή πρέπει τα κύρια φέροντα στοιχεία του να είναι πολύ καλά συνδεδεµένα µεταξύ τους. Οι παραµορφώσεις µιας τέτοιας κατασκευής είναι πολύ µικρότερες σε σχέση µε µια

40 23 κατασκευή της οποίας τα φέροντα στοιχεία βρίσκονται απλώς σε επαφή. Έτσι η πληµµελής σύνδεση µεταξύ δοµικών στοιχείων προκαλεί έντονα δυσµενή εντατική κατάσταση, η οποία οδηγεί σε εµφάνιση βλαβών (Βέρρας κ.ά., 2004) Πληµµελής Σύνδεση Εσωτερικών και Εξωτερικών Φερόντων Τοίχων Συνήθως η κατασκευή των εξωτερικών τοίχων προηγείται αυτής των εσωτερικών και έτσι η σύνδεση µεταξύ τους δεν γίνεται µε αλληλεµπλοκή λιθοσωµάτων, αλλά µε απλή πλήρωση του µεταξύ τους αρµού µε συνδετικό κονίαµα. Η χαµηλή εφελκυστική αντοχή του κονιάµατος δεν είναι ικανή να αποτρέψει τη ρηγµάτωση όχι µόνο κατά τη διάρκεια του σεισµού, αλλά και λόγω κλιµατολογικών συνθηκών. Αυτές οι ρηγµατώσεις οδηγούν συνήθως σε αποκόλληση του εσωτερικού από τον εξωτερικό τοίχο και καθιστά την κατασκευή ευάλωτη σε σεισµό Σύνδεση µεταξύ Κατακόρυφων και Οριζόντιων Φερόντων Στοιχείων. ιαφραγµατική Λειτουργία Τα οριζόντια στοιχεία της κατασκευής, δηλαδή τα πατώµατα και οι στέγες κατασκευάζονταν στο παρελθόν κυρίως από ξύλο και αυτό τα καθιστούσε ιδιαιτέρως εύκαµπτα εντός του επιπέδου τους. Η σύνδεση τους µε τα κατακόρυφα φέροντα στοιχεία ήταν σηµειακή ανά αποστάσεις, γεγονός που δεν εξασφαλίζει τη διαφραγµατική λειτουργία του πατώµατος. Εποµένως η κατασκευή είναι χαλαρότερη και στερείται της δυνατότητας ανακατανοµής των εντάσεων, όταν κάποιο από τα φέροντα στοιχεία υποστεί σοβαρή βλάβη Σηµειακή ανά Αποστάσεις Σύνδεση Οριζοντίων Φερόντων Στοιχείων και Τοιχοποιίας Τα ξύλινα πατώµατα των παλαιών κτηρίων εδράζονται σηµειακά ανά αποστάσεις στην τοιχοποιία και αυτός ο τρόπος σύνδεσης µεταξύ δαπέδου και τοίχου δεν µπορεί να αποτελέσει ενδιάµεση στήριξη για τον τοίχο κατά τη δράση του κάθετα στο επίπεδό του. Εάν η στέγη έχει διαφραγµατική λειτουργία τότε ένας τοίχος δρα σαν κατακόρυφη πλάκα µε άνοιγµα δύο ορόφων. Εάν πάλι η στέγη έχει συνθήκες στήριξης παρόµοιες µε εκείνες των πατωµάτων τότε ο τοίχος θα συµπεριφέρεται σαν πρόβολος ύψους δύο ορόφων. Είναι προφανές ότι η απουσία

41 24 των ενδιάµεσων συνδέσεων προκαλεί την ανάπτυξη µεγαλύτερων εντατικών µεγεθών, τα οποία δεν είναι σε θέση να αναλάβει η τοιχοποιία. 3.2 ΕΙ Η ΒΛΑΒΩΝ ΠΟΥ ΑΠΑΝΤΩΝΤΑΙ ΣΥΧΝΑ ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ιαγώνιες και ισδιαγώνιες Ρωγµές Σε συµπαγείς τοίχους Οι διαγώνιες λοξές ρωγµές είναι από τους πιο χαρακτηριστικούς τύπους ρωγµών που απαντώνται σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία. Αυτού του είδους οι ρωγµές εµφανίζονται κυρίως κατά το µήκος της διαγωνίου του τοίχου και µπορεί να εκτίνονται είτε σε όλο το µήκος της, είτε σε ένα µόνο τµήµα της. Αρκετά συχνά αυτές οι ρωγµές µπορεί να είναι δισδιαγώνιες, δηλαδή να εµφανίζονται κατά µήκος και των δύο διαγωνίων του τοίχου σχηµατίζοντας ένα «χ» ή µπορεί να είναι και διαµπερείς, δηλαδή να εκτείνονται και καθ όλο το πάχος του τοίχου (Βέρρας κ.ά., 2004 Καραντώνη, 1999 Τάσιος, 1992). Οι ρωγµές αυτές προκαλούνται, γιατί κατά τη διάρκεια ενός σεισµού, που έχει παράλληλη διεύθυνση προς το διαµήκη άξονα του τοίχου, αναπτύσσεται µια οριζόντια τέµνουσα δύναµη «V», η οποία επιβάλει µια µετακίνηση «δ» στη βάση του τοίχου. Ταυτόχρονα µε αυτή την τέµνουσα δύναµη αναπτύσσεται, για λόγους ισορροπίας, στη στέψη του τοίχου η ίση αλλά αντίθετή της. Αυτές οι δυο τέµνουσες συνδυάζονται και προσπαθούν να παραµορφώσουν τον τοίχο προκαλώντας εφελκυσµό στη µια και θλίψη στη άλλη διαγώνιο του τοίχου. Όταν η εφελκυόµενη διαγώνιος αποκτήσει εφελκυστική παραµόρφωση µεγαλύτερη από την εφελκυστική αντοχή της τοιχοποιίας, τότε οδηγείται σε ρηγµάτωση. Για να προκύψουν οι δισδιαγώνιες ρωγµές θα πρέπει το πρόσηµο της αναπτυσσόµενης τέµνουσας στη βάση του τοίχου να αλλάξει. Έτσι το ζεύγος των τεµνουσών θα προκαλέσει εφελκυσµό στη διαγώνιο του τοίχου που, στην προηγούµενη περίπτωση, ήταν υπό θλίψη. Οι λοξές ρωγµές εµφανίζονται κυρίως στο µέσον του τοίχου και στη συνέχεια επεκτείνονται προς τα άκρα της διαγωνίου. Αυτό αποδεικνύεται σχεδιάζοντας τους κύκλους Mohr σε δυο σηµεία του τοίχου, στο σηµείο Α που βρίσκεται στο κέντρο του τοίχου και στο σηµείο Β που βρίσκεται σε ακραία περιοχή του τοίχου. Στο σηµείο Α

42 25 παρατηρείται η ύπαρξη της µέγιστης διατµητικής τάσης, η οποία συνδυάζεται µε µία κατακόρυφη θλιπτική τάση. Στο σηµείο Β παρατηρείται ορθή θλιπτική τάση µεγαλύτερη από αυτή στο Α, η οποία συνδυάζεται µε µια διατµητική τάση µικρότερη από αυτή του σηµείου Α. Σύµφωνα µε τη Μηχανική καταλήγουµε στο συµπέρασµα ότι ο συνδυασµός µεγάλης διατµητικής τάσης µε µια ορθή θλιπτική τάση (σηµείο Α) οδηγεί σε µεγαλύτερη τιµή της κύριας εφελκυστικής τάσης, απ ότι ο συνδυασµός µικρής διατµητικής τάσης µε µεγάλη ορθή θλιπτική τάση (σηµείο Β). Έτσι η εµφάνιση αυτών των ρωγµών ξεκινά από το µέσον του τοίχου Σε τοίχους µε ανοίγµατα Μία ακόµα µορφή λοξών διαγώνιων ρωγµών απαντάται όταν ο τοίχος έχει ανοίγµατα. Σε αυτή την περίπτωση παρατηρούνται διαγώνιες ρωγµές στις γωνίες των θυρών και των παραθύρων, η διεύθυνση των οποίων είναι παράλληλη προς τη µία ή και τις δύο διαγωνίους του τοίχου (Εικ. 3.2). Εικόνα 3.2 Λοξές ή χιαστί ρωγµές σε πεσσούς και υπέρθυρα (Τάσιος, 1992) Οι απλές οι δισδιαγώνιες ρωγµές σε τοίχους µε ανοίγµατα εµφανίζονται για τους ίδιους λόγους που αναφέρθηκαν παραπάνω και αφορούσαν τους συµπαγείς τοίχους. Έτσι σε έναν τοίχο µε ανοίγµατα, η αύξηση του µήκους της διαγωνίου οδηγεί

43 26 στη δηµιουργία λοξών ρωγµών στις ασθενέστερες περιοχές του τοίχου, οι οποίες; στην προκειµένη περίπτωση είναι οι γωνίες των ανοιγµάτων. Ανεξάρτητα µε το αν ο τοίχος είναι συµπαγής ή όχι και ανάλογα µε τη σχέση αντοχών των υλικών της τοιχοποιίας, οι λοξές ρωγµές ακολουθούν διαφορετική διαδροµή κατά µήκος της διαγωνίου του τοίχου (Εικ. 3.3): Όταν το κονίαµα που έχει χρησιµοποιηθεί έχει αντοχή πολύ χαµηλότερη από αυτή των λιθοσωµάτων, τότε οι ρωγµές µπορεί να έχουν βαθµιδωτή µορφή και να διασχίζουν τους αρµούς του κονιάµατος αφήνοντας άθικτα τα λιθοσώµατα. Όταν τα λιθοσώµατα που χρησιµοποιήθηκαν έχουν πολύ χαµηλότερη αντοχή από αυτή του κονιάµατος, τότε οι ρωγµές µπορεί να διαπερνούν τα λιθοσώµατα και να ακολουθούν µια διαδροµή που να θυµίζει περισσότερο ευθεία γραµµή. Όταν όµως η αντοχή κονιάµατος και λιθοσωµάτων είναι περίπου ίδια, τότε οι ρωγµές ακολουθούν µια διαδροµή κατά την οποία διαπερνούν και αρµούς κονιάµατος αλλά και λιθοσώµατα. Εικόνα 3.3 ιαδροµή λοξών ρωγµών µέσω της τοιχοποιίας ανάλογα τη σχέση αντοχής των υλικών (Βέρρας κ.ά., 2004)

44 Καµπτικές Ρωγµές Στα άκρα των πεσσών Όταν ο πεσσός ενός τοίχου είναι µικρού µήκους σε σχέση µε το ύψος του, τότε στην κορυφή ή/και στη βάση του παρατηρούνται οριζόντιες ρωγµές (Εικ. 3.4). Αυτού του είδους οι ρωγµές προκαλούνται από τις ροπές κάµψης που αναπτύσσονται στον πεσσό ο οποίος στην προκειµένη περίπτωση αποτελεί ένα εύκαµπτο στοιχείο. Ένας πεσσός που βρίσκεται ανάµεσα σε δύο ανοίγµατα ίδιου ύψους παρατηρείται να έχει ορθή ένταση στις ακραίες ίνες των διατοµών του κατά το ύψος του (σε αυτές τις θέσεις οι διατµητικές τάσεις είναι πρακτικώς µηδενικές). Έτσι οι οριζόντιες καµπτικές ρωγµές λόγω κατακόρυφου εφελκυσµού αναπτύσσονται περί την κορυφή ή τη βάση του πεσσού, περιοχές στις οποίες οι ροπές κάµψης λαµβάνουν τη µέγιστη τιµή τους. Σε µερικές περιπτώσεις και παράλληλα µε τις καµπτικές ρωγµές εµφανίζεται και τοπική αστοχία από θλίψη. Αυτό συµβαίνει όταν το αξονικό φορτίου του πεσσού είναι µεγάλο, όταν η ροπή στα άκρα του καµπτόµενου στοιχείου είναι µεγάλη ή όταν η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας είναι πολύ µικρή. Εικόνα 3.4 Οριζόντια καµπτική ρωγµή (Τάσιος, 1992)

45 Στα άκρα των υπερθύρων Μια αντίστοιχη περίπτωση εµφάνισης καµπτικών ρωγµών παρατηρείται στα υπέρθυρα των ανοιγµάτων του τοίχου. Οι ρωγµές αυτές στα υπέρθυρα είναι κατακόρυφες και εµφανίζονται λόγω µικρού ύψους, και κατά συνέπεια µικρής δυσκαµψίας, του υπερθύρου. Γενικά για τις καµπτικές ρωγµές είτε αυτές βρίσκονται στους πεσσούς, είτε στα υπέρθυρα µπορούν να γίνουν οι εξής παρατηρήσεις: I. Παρόλο που οι καµπτικές και οι διαγώνιες διατµητικές ρωγµές οφείλονται σε εξάντληση της εφελκυστικής αντοχής της τοιχοποιίας, οι καµπτικές ρωγµές σε πεσσούς και υπέρθυρα εµφανίζονται πριν από τις διαγώνιες διατµητικές ρωγµές. Αυτό εξηγείται γιατί για την τοιχοποιία, σε αντίθεση µε άλλα δοµικά υλικά όπως ο χάλυβας και το σκυρόδεµα, η εφελκυστική αντοχή δεν αποτελεί µια σταθερά. Έτσι η ελάχιστη τιµή της εφελκυστικής αντοχής αντιστοιχεί σε κατακόρυφο εφελκυσµό, ο οποίος προκαλεί τις καµπτικές ρωγµές, ενώ η µέγιστη τιµή της αντιστοιχεί σε οριζόντιο εφελκυσµό, ο οποίος προκαλεί τις διαγώνιες διατµητικές ρωγµές. II. Όταν έχουµε έναν γωνιακό πεσσό σε κάµψη, η οριζόντια καµπτική ρωγµή, η οποία βρίσκεται στην γωνία στέψης των δύο τοίχων και στο ύψος του ανοίγµατος, δεν εµφανίζεται συχνά και αυτό συµβαίνει γιατί: 1 ον ) Ο υπό µελέτη πεσσός δεν έχει ορθογωνική διατοµή, αλλά µορφής L αφού η συνεργασία του µε τον εγκάρσιο πεσσό είναι εξασφαλισµένη λόγω της καλής σύνδεσης ανάµεσα στους δύο πεσσούς. Έτσι οι εφελκυστικές τάσεις που αναπτύσσονται στην ακραία ίνα του τοίχου, από την πλευρά της γωνίας, είναι πολύ µικρότερες από αυτές που αναπτύσσονται στην ακραία ίνα από τη µεριά του ανοίγµατος. Εποµένως, όταν η φορά της ροπής προκαλεί εφελκυσµό στο πέλµα, η εµφάνιση της καµπτικής ρωγµής είναι δυσχερέστερη. 2 ον ). Όταν ο σεισµός έχει φορά κατά την οποία εφελκύεται το πέλµα του πεσσού, η εντατική κατάστασή του είναι πολύ διαφορετική απ ότι για φορά σεισµού κατά την οποία προκαλείται εφελκυσµός του κορµού. Ένας βασικός λόγος είναι το ενεργό ύψος του πεσσού σε καθεµία από τις παραπάνω περιπτώσεις. Για ροπή που εφελκύει τον κορµό, το ύψος του πεσσού ισούται µε αυτό του ανοίγµατος. Όταν πρόκειται για ροπή που εφελκύει το πέλµα, το ύψος του πεσσού είναι µεγαλύτερο και άρα ο πεσσός σε αυτή την περίπτωση είναι πιο εύκαµπτος. Κατά συνέπεια ο πεσσός αναπτύσσει µικρότερη ροπή και άρα η πιθανότητα εµφάνισης της οριζόντιας

46 29 καµπτικής ρωγµής µειώνεται. Κάτι αντίστοιχο συµβαίνει και σε πεσσούς που βρίσκονται ανάµεσα σε ανισοϋψή ανοίγµατα (δηλαδή µειώνεται η πιθανότητα εµφάνισης της καµπτικής ρωγµής στην ακραία ίνα του πεσσού από τη µεριά του υψηλότερου ανοίγµατος) καθώς και για τα υπέρθυρα του ανώτατου ορόφου ενός κτηρίου. III. Ακόµα, πρέπει να σηµειωθεί το γεγονός ότι τα στοιχεία από τοιχοποιία δεν αστοχούν λόγω των οριζόντιων καµπτικών ρωγµών. Σοβαρές βλάβες προκύπτουν όταν παρατηρείται αποδιοργάνωση λόγω θλίψης κάποιων περιοχών της τοιχοποιίας, αφού ταυτόχρονα µειώνεται η φέρουσα ικανότητα του στοιχείου και η δυνατότητα επισκευής αυτών των βλαβών είναι πολύ µικρή Κατακόρυφες Ρωγµές Περί το µέσον του µήκους ενός τοίχου Τέτοιου είδους ρωγµές εµφανίζονται περί το µέσον του µήκους ενός τοίχου και ξεκινούν από τη στέψη του τοίχου και επεκτείνονται προς τα κάτω, γι αυτό παρατηρούνται κυρίως κάτω από τη στέγη, στον τελευταίο όροφο του κτηρίου (Εικ. 3.5). Επίσης, ανάλογα µε την αντοχή των δοµικών υλικών της τοιχοποιίας µπορεί να επεκταθούν µόνο κατά µήκος των αρµών ή να διαπεράσουν κάποια λιθοσώµατα. Ακόµα, οι ρωγµές αυτές µπορεί να επεκτείνονται καθ όλο το πάχος του τοίχου, δηλαδή να είναι διαµπερείς, ή µπορεί απλά να εµφανίζονται µόνο στην εξωτερική παρειά του τοίχου (Βέρρας κ.ά., 2004 Τάσιος, 1992). Αυτού του είδους οι ρωγµές εµφανίζονται λόγω καµπτικής λειτουργίας του τοίχου εκτός του επιπέδου του, δηλαδή όταν η διεύθυνση του σεισµού είναι περίπου κάθετη προς το επίπεδο του υπό εξέταση τοίχου. Έτσι ο τοίχος συµπεριφέρεται σαν µία τριέρειστη (η ασυνέχεια του τοίχου µε το υπερκείµενο πάτωµα ή τη στέγη είναι δεδοµένη), κατακόρυφη πλάκα στην οποία εφαρµόζεται ένα οµοιόµορφα κατανεµηµένο φορτίο. Ανάλογα µε το πόσο επιµεληµένες είναι οι συνδέσεις στις γωνίες των τοίχων και ανάλογα µε το πόσο καλή είναι η σύνδεση του υποκείµενου πατώµατος µε τον τοίχο, τα διαγράµµατα καµπτικών ροπών λαµβάνουν διάφορες µορφές. Γνωρίζουµε ότι σε µια τριέρειστη πλάκα η µέγιστη ροπή ανοίγµατος εµφανίζεται στο µέσον του ανοίγµατος, κοντά στην ελεύθερη παρειά και µειώνεται κατά την κατακόρυφο καθώς αποµακρυνόµαστε από αυτή.

47 30 Εικόνα 3.5 Ρωγµή περί το µέσον του τοίχου, λόγω κάµψης εκτός του επιπέδου του (Βέρρας κ.ά., 2004) Έτσι η κατακόρυφη ρωγµή εµφανίζεται όταν η ροπή κάµψης που αναπτύσσεται στον τοίχο κατά τη διάρκεια του σεισµού εξαντλεί την αντοχή του εφελκυόµενου πέλµατος της τοιχοποιίας. Κατά το ύψος του τοίχου το εύρος της ρωγµής θα µειώνεται καθώς κατεβαίνουµε από τη στέψη του τοίχου προς τα κάτω. Κάτι αντίστοιχο συµβαίνει και κατά το πάχος του τοίχου, αφού το εύρος της ρωγµής µειώνεται καθώς προχωράµε από την πλέον εφελκυόµενη ίνα της διατοµής προς την πλέον θλιβόµενη. Όταν πάλι το πρόσηµο της επιβαλλόµενης λόγω σεισµού µετατόπιση αλλάξει. τότε αλλάζει και το πρόσηµο των ροπών κάµψης του τοίχου. Αυτό συνεπάγεται την αλλαγή της προηγουµένως θλιβόµενης ίνας σε εφελκυόµενη και εποµένως και τη ρηγµάτωσή της. Η καµπτική λειτουργία των τοίχων εκτός του επιπέδου τους µπορεί, εκτός από κατακόρυφες ρωγµές στο µέσον του τοίχου, να οδηγήσει και σε άλλες πολύ σοβαρότερες βλάβες, οι οποίες προκύπτουν κυρίως λόγω της ανακυκλιζόµενης δράσης του σεισµού. Μερικές από αυτές είναι: (α) η αποδιοργάνωση της τοιχοποιίας στην περιοχή της ρωγµής που οδηγεί σε µερική κατάρρευση του τοίχου, (β) το τοπικό «φούσκωµα» του τοίχου στο µέσον του και ακόµα (γ) όταν πρόκειται για τοιχοποιία

48 31 περισσοτέρων της µιας στρώσεων, οι οποίες είναι πληµµελώς συνδεδεµένες µεταξύ τους, παρατηρείται µερική κατάρρευση της εξωτερικής στρώσης. Προφανώς είχε προηγηθεί αποκόλληση των δύο στρώσεων, είτε λόγω της πληµµελούς σύνδεση η οποία προαναφέρθηκε, είτε λόγω του σεισµού που προκάλεσε και την κατάρρευση Στη θέση συνάντησης δύο τοίχων Είναι µια µορφή βλάβης κατά την οποία εµφανίζονται κατακόρυφες ρωγµές στη θέση συνάντησης δύο τοίχων (Εικ. 3.6). Οι ρωγµές αυτές ξεκινούν από τη στέψη του τοίχου, κάτω από τη στέγη, και επεκτείνονται προς τα κάτω. Μπορούν να εκδηλωθούν είτε ταυτόχρονα σε εγκάρσιους και διαµήκεις τοίχους, είτε µεµονωµένα αµέσως µετά τη γωνία. Και αυτού του είδους οι ρωγµές προκαλούνται λόγω κάµψης των τοίχων κάθετα στο επίπεδό τους, όταν η σύνδεση µεταξύ του τοίχου και της στέγης δεν είναι ιδιαίτερα επιµεληµένη (Βέρρας κ.ά., 2004 Τάσιος, 1992). Εικόνα 3.6 Κατακόρυφες ρωγµές στη συνάντηση τοίχων (Βέρρας κ.ά., 2004) Από τα διαγράµµατα ροπών κάµψης βλέπουµε ότι η µέγιστη ροπή ανοίγµατος αναπτύσσεται σε περιοχές κοντά στην ελεύθερη παρειά του τοίχου και καθώς

49 32 αποµακρυνόµαστε από αυτή η ροπή µειώνεται. Είναι λοιπόν αναµενόµενο να παρουσιαστούν οι κατακόρυφες ρωγµές στην περιοχή σύνδεσης µεταξύ των δύο τοίχων, κοντά στη στέψη τους και αµέσως µετά τη γωνία, αφού η περιοχή της γωνίας είναι δύσκολο να διασπαστεί λόγω του επιµεληµένου τρόπου δόµησής της. Όπως συµβαίνει και µε τις κατακόρυφες ρωγµές στο µέσον του τοίχου, έτσι κι εδώ η ανακύκλιση της δράσης του σεισµού µπορεί να προκαλέσει σοβαρότερες βλάβες από την απλή εµφάνιση κατακόρυφης ρωγµής στη θέση συνάντησης δυο τοίχων. Τέτοιες βλάβες είναι: (α) η επέκταση της ρωγµής προς τα κάτω σε τέτοιο βαθµό ώστε να προκαλέσει την αποκόλληση του τοίχου από τον εγκάρσιό του και στη συνέχεια την κατάρρευση του τοίχου, (β) η κατάρρευση ολόκληρης της γωνίας στο ύψος του ορόφου, αφού έχουν προηγηθεί ταυτόχρονες κατακόρυφες ρωγµές και στους δύο τοίχους που αποτελούν αυτή τη γωνία. (γ) Εάν µάλιστα το πάτωµα δεν είναι επαρκώς συνδεδεµένο µε τους τοίχους του υποκείµενου ορόφου, τότε η αποκόλληση και κατάρρευση της γωνίας µπορεί να συνεχιστεί και στον κατώτερο όροφο. (δ) Η απόκλιση των τοίχων από την κατακόρυφο µπορεί να έχει συνέπειες και για τη στέγη. Για παράδειγµα, όταν η στέγη εδράζεται πάνω στους τοίχους µια τέτοια απόκλιση µπορεί να οδηγήσει ακόµα και σε κατάρρευση της στέγης. Εικόνα 3.7 Τυπικές µορφές ρηγµατώσεων σε τυπικό όροφο από φέρουσα τοιχοποιία (Ο.Α.Σ.Π., 2001)

50 33 Πίνακας 3.1 Κατηγορίες ρωγµών, η µορφολογία τους και τα αίτια πρόκλησής τους (Εικ.3.7) ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΡΩΓΜΩΝ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΙΤΙΑ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ ΙΑΓΩΝΙΕΣ Η ΙΣ ΙΑΓΩΝΙΕΣ ΚΑΜΠΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΕΣ Συµπαγείς τοίχοι Τοίχοι µε Ανοίγµατα Στα άκρα των πεσσών Στα άκρα των υπερθύρων Περί το µέσον του τοίχου Στη θέση συνάντησης δυο τοίχων Εµφανίζονται κατά τη διαγώνιο του τοίχου, είτε σε όλο το µήκος, είτε σε ένα τµήµα της Εµφανίζονται στις γωνίες θυρών ή παραθύρων και είναι παράλληλες προς τη µία ή και τις δύο διαγωνίους του τοίχου Είναι οριζόντιες ρωγµές που εµφανίζονται στην κορυφή ή/και στη βάση των πεσσών. Είναι κατακόρυφες ρωγµές που εµφανίζονται στα άκρα των ανοιγµάτων και συγκεκριµένα στα υπέρθυρα. Εµφανίζονται σε τοίχους περί το µέσον του µήκους τους και ξεκινούν από τη στέψη του τοίχου µε επέκτασή τους προς τα κάτω. Εµφανίζονται στη θέση συνάντησης δυο τοίχων αµέσως µετά τη γωνία. Ξεκινούν από τη στέψη του τοίχου και επεκτείνονται προς τα κάτω. Προκαλούνται λόγω δράσης σεισµού παράλληλη στον διαµήκη άξονα του τοίχου. Μέσω αυτής της δράσης εφελκύεται η διαγώνιος του τοίχου, η οποία ρηγµατώνεται όταν η εφελκυστική παραµόρφωσή της ξεπεράσει την εφελκυστική αντοχή του τοίχου. Οφείλονται σε ροπές κάµψης που αναπτύσσονται στα άκρα των εύκαµπτων στοιχείων, αφού οι πεσσοί και τα υπέρθυρα στα οποία εκδηλώνονται τέτοιου είδους ρωγµές έχουν µικρό µήκος σε σχέση µε το ύψος τους. Οφείλονται σε καµπτική λειτουργία του τοίχου εκτός του επιπέδου του. ηλαδή η διεύθυνση του σεισµού είναι κάθετη στο επίπεδο του τοίχου και ο τοίχος συµπεριφέρεται σαν µια τριέρειστη πλάκα, στην οποία εφαρµόζεται οµοιόµορφα κατανεµηµένο φορτίο.

51 34 4. ΜΕΘΟ ΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ 4.1 ΒΑΘΥ ΑΡΜΟΛΟΓΗΜΑ Πρόκειται για µια µέθοδο η οποία συνήθως εφαρµόζεται και στις δύο όψεις της τοιχοποιίας σε πάχος που µπορεί συνολικά να φτάσει τα 40 cm, αναλογικά πάντα µε το πάχος της τοιχοποιίας που θα αρµολογηθεί (Βέρρας κ.ά., 2004 Καραντώνη, 1999 Ο.Α.Σ.Π., 2001). Η τεχνική αυτή (Εικ. 4.1) περιλαµβάνει τα εξής στάδια: 1ο. Αφαίρεση του επιχρίσµατος, αν υπάρχει. 2ο. Βαθύ ξύσιµο των αρµών σε βάθος τουλάχιστον ίσο µε το πάχος τους. 3ο. ιεύρυνση των αρµών µε τοπικό ξύσιµο των λιθοσωµάτων, όπου αυτό κριθεί αναγκαίο. 4ο. Πλύσιµο µε νερό υπό πίεση. 5ο. Εισαγωγή κονιάµατος µε µυστρί βαθιά στους αρµούς. 6ο. Εξωτερικό αρµολόγηµα και τελικό επίχρισµα, αν είναι επιθυµητό ή απαραίτητο. Εικόνα 4.1 Η µέθοδος του αρµολογήµατος σε όψη και τοµή (Ο.Α.Σ.Π., 2001) Εάν δεν υπάρχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις συµβατότητας των νέων κονιαµάτων µε τα παλιά, τότε συνιστάται η χρήση ισχυρών τσιµεντοκονιαµάτων. Σε κάθε άλλη περίπτωση θα πρέπει το νέο κονίαµα να σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι µηχανικά, χηµικά, φυσικά και αισθητά συµβατό µε το παλαιό κονίαµα. Η παρασκευή τέτοιων κονιαµάτων αποτελεί πρόβληµα, καθώς είναι δύσκολο να βρεθούν υλικά ίδιας προέλευσης µε εκείνα των αρχικών κονιαµάτων. Τέτοια υλικά είναι ο ασβέστης, οι φυσικές ποζολάνες, η θηραϊκή, η σκυδραϊκή και η µηλαϊκή γη, η φυσική άµµος, καθώς και θραύσµατα τούβλων και κεραµάλευρο.

52 ΟΠΛΙΣΜΕΝΑ ΕΠΙΧΡΙΣΜΑΤΑ Αυτή η τεχνική επέµβασης µπορεί να εφαρµοστεί είτε στη µία, είτε και στις δύο πλευρές της τοιχοποιίας και βρίσκει εφαρµογή κυρίως σε τοίχους µικρού πάχους, δηλαδή µέχρι 400 mm περίπου, και µε σχετικά µικρού βαθµού βλάβες (Βέρρας κ.ά., 2004 Καραντώνη, 1999 Ο.Α.Σ.Π., 2001). Η τεχνική αυτή περιλαµβάνει τα εξής στάδια (Εικ. 4.2) : 1ο. Αποµάκρυνση σπασµένων λίθων και ξύσιµο σε αρκετό βάθος. 2ο. Πλύσιµο µε νερό υπό πίεση. 3ο. Τοποθέτηση οπλισµού, όπως ελαφρύ δοµικό πλέγµα ή καλά τεντωµένο και πυκνό κοτετσόσυρµα. 4ο. Στερέωση ή αγκύρωση του οπλισµού βαθιά στους αρµούς και σε τυχόν υπάρχοντα διαζώµατα µε τη βοήθεια καρφιών ή φουρκετών. 5ο. Εφαρµογή ισχυρού τσιµεντοκονιάµατος πεταχτό ή πατητό, ή εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος σε πάχος mm. Εικόνα 4.2 Οπλισµένο επίχρισµα τοποθετηµένο µονόπλευρα (Ο.Α.Σ.Π., 2001) Σηµαντικός παράγοντας για την επιτυχία της µεθόδου αποτελεί η σωστή και µε επιµέλεια συντήρηση της νέας επένδυσης, η οποία περιλαµβάνει συνεχή διαβροχή για περίπου δύο εβδοµάδες. Επίσης, σηµαντική είναι η ύπαρξη επαρκούς αγκύρωσης µέσω κατάλληλων «φωλιών» για την επίτευξη συνεργασίας της νέας επένδυσης µε το παλαιό σώµα της τοιχοποιίας. Η ύπαρξη τέτοιων «φωλιών» είναι απαραίτητη και σε περίπτωση µονόπλευρης επένδυσης, αλλά και όταν πρόκειται για αµφίπλευρη επένδυση και κατά συνέπεια για διαµπερείς συνδέσεις.

53 36 Το υλικό που χρησιµοποιείται κυρίως για τον οπλισµό επιχρισµάτων είναι κυρίως χάλυβας. Σπανιότερα, χρησιµοποιούνται πλέγµατα από µη µεταλλικά υλικά, όπως τα ινοπλισµένα ή τα άοπλα πολυµερή. Αυτή η µέθοδος των οπλισµένων επιχρισµάτων µπορεί να εφαρµοστεί είτε ανεξάρτητα, είτε σε συνδυασµό µε άλλες τεχνικές, όπως το σφράγισµα ροπών ή η συρραφή ρωγµών. 4.3 ΕΝΕΜΑΤΑ Πρόκειται για µια µέθοδο, η οποία έχει σαν στόχο την εξάλειψη του ποσοστού των κενών της τοιχοποιίας και κατά συνέπεια την αύξηση της αντοχής της. Χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή κατά την εφαρµογή της µεθόδου και είναι προτιµότερο να εφαρµοστεί από κάποιον έµπειρο τεχνίτη (Βέρρας κ.ά., 2004 Καραντώνη, 1999). Εικόνα 4.3 Η τεχνική των ενεµάτων σε τοµή και όψη (Καραντώνη, 1999) Τα βήµατα που ακολουθούνται είναι τα εξής (Εικ. 4.3) : 1ο. Καθαίρεση του επιχρίσµατος στα σηµεία όπου πρόκειται να ενισχυθούν. 2ο. ιεύρυνση των ρωγµών, εάν υπάρχουν. 3ο. ιάνοιξη οπών κάθετα στον τοίχο ανά 0,30 µε 0,60 m και εγκατάσταση σωληνίσκων µέσα στις οπές. 4ο. Καθάρισµα των ρωγµών µε άφθονο νερό υπό πίεση.

54 37 5ο. Προσωρινό σφράγισµα της ρωγµής µε τσιµεντοκονίαµα ή εποξειδική ρητίνη ταχείας σκλήρυνσης. 6ο. Εφαρµογή του ενέµατος µε ειδική συσκευή από κάτω προς τα πάνω, έτσι ώστε όταν το ένεµα υπερχειλίζει από τον αµέσως υψηλότερα ευρισκόµενο σωληνίσκο, να σφραγίζεται ο αµέσως προηγούµενος. Όταν η τσιµεντένεση προχωρεί κατακόρυφα, είναι βασικό να µην αναπτύσσεται µεγάλη υδροστατική πίεση στο ένεµα, γι αυτό και το ύψος εφαρµογής του ενέµατος δεν πρέπει να ξεπερνά το 1 m την ηµέρα. 4.4 ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΥΚΑΜΠΤΩΝ ΠΑΤΩΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΠΛΑΚΕΣ Ο.Σ. Ένα από τα βασικά κατασκευαστικά στοιχεία του κτηρίου για τη σωστή κατακόρυφη λειτουργία του είναι τα πατώµατα, τα οποία έχουν το ρόλο του διαχωρισµού των ορόφων. Ένας εξίσου σηµαντικός ρόλος είναι αυτός που προσφέρουν στη στατική συµπεριφορά του κτηρίου, καθώς δρουν σαν οριζόντια διαφράγµατα όταν έχουν επαρκείς συνδέσεις µε τις περιµετρικές τοιχοποιίες. Εποµένως τα πατώµατα όταν δρουν σαν διαφράγµατα αποτελούν µια ενδιάµεση στήριξη για τον κατακόρυφο τοίχο µειώνοντας σηµαντικά τα εντατικά µεγέθη που αναπτύσσονται σε αυτόν και καθιστώντας τον περισσότερο ανθεκτικό έναντι εξωτερικών οριζόντιων φορτίσεων (Tomazevic, 2004 Βέρρας κ.ά., 2004). Από αναλύσεις που έγιναν σε προσοµοιώµατα κτηρίων µε πεπερασµένα στοιχεία προκύπτει ότι η αντικατάσταση των ξύλινων πατωµάτων από πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος προκαλεί µείωση των κυρίων εφελκυστικών τάσεων ως και 30%. Η µείωση αυτή παρατηρείται στους ορόφους που βρίσκονται ανάµεσα σε πλάκες Ο.Σ. και είναι µεγαλύτερη σε τοίχους οι οποίοι δέχονται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου τους (Καραντώνη, 1991). Ο συνήθης τρόπος κατασκευής αυτών των πλακών γίνεται επιτόπου από έγχυτο σκυρόδεµα και αποτελούν την απλούστερη λύση για την εξασφάλιση της διαφραγµατικής λειτουργίας (Εικ. 4.4). Η σύνδεση µεταξύ πατωµάτων και τοίχων επιτυγχάνεται είτε µέσω µεταλλικών συνδέσµων, είτε µε τη βοήθεια οριζόντιων διαζωµάτων από οπλισµένο σκυρόδεµα. Ακόµα, για να µπορέσει να εξασφαλιστεί η φέρουσα ικανότητα της πλάκας και να µπορέσει το δοµικό αυτό στοιχείο να µεταφέρει τις διατµητικές δυνάµεις, θα πρέπει να υπάρχει ένα ελάχιστο, επαρκές µήκος έδρασης της πλάκας, το οποίο ισούται µε 65 mm.

55 38 Εικόνα 4.4 Τυπικό παράδειγµα µονολιθικών, έγχυτων πλακών από Οπλισµένο Σκυρόδεµα (Tomazevic, 2004) 4.5 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ Ή ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΙΑΖΩΜΑΤΩΝ Η ύπαρξη διαζωµάτων είναι ζωτικής σηµασίας για τη σωστή σεισµική συµπεριφορά ενός κτηρίου, αφού µέσω των διαζωµάτων γίνεται η µεταφορά των σεισµικών δυνάµεων στα κατακόρυφα στοιχεία και η οµοιόµορφη κατανοµή των φορτίων της στέγης στους πεσσούς. Επίσης, µέσω των διαζωµάτων γίνεται σωστή σύνδεση µεταξύ των τοίχων και επιτυγχάνεται σηµαντική αύξηση της δυσκαµψίας τους. Εικόνα 4.5 Μεταλλικό διάζωµα και διάζωµα οπλισµένου σκυροδέµατος (Βέρρας κ.ά., 2004)

56 39 Οι επεµβάσεις σε υφιστάµενα διαζώµατα ή η κατασκευή νέων διαζωµάτων στο ύψος της στέγης απαιτεί την ανάσυρση ή υποστύλωση της. Όταν πρόκειται για επεµβάσεις σε χαµηλότερες στάθµες, τότε η κατασκευή λαµβάνει χώρα σε δύο στάδια, δηλαδή κατασκευάζεται πρώτα το ένα µισό του διαζώµατος, κατά την έννοια του πάχους και στη συνέχεια κατασκευάζεται το δεύτερο µισό (Βέρρας κ.ά., 2004 Tomazevic, 2004 Καραντώνη, 1999). Τα διαζώµατα αυτά µπορεί να είναι είτε από µεταλλικές δοκούς, είτε από οπλισµένο σκυρόδεµα, όπου η συνεργασία των οπλισµών των δύο τµηµάτων του διαζώµατος επιτυγχάνεται µέσω ηλεκτροσυγκόλησης (Εικ. 4.7). 4.6 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΑΝ ΥΑ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Η τεχνική των αµφίπλευρων µανδυών εφαρµόζεται σε τοίχους, οι οποίοι έχουν περιοχές µε εκτεταµένες και σηµαντικές βλάβες. Το οπλισµένο σκυρόδεµα που χρησιµοποιείται για τους µανδύες µπορεί να είναι είτε εκτοξευόµενο, όταν πρόκειται για πάχος µανδύα mm, είτε έγχυτο, όταν πρόκειται για πάχος τουλάχιστον ίσο µε 100 mm (Εικ. 4.8). Σε περιπτώσεις µικρών ή λεπτών τοίχων οι µανδύες µπορεί να είναι και µονόπλευρες, γεγονός που συµβάλει στην ευκολία, αλλά και την οικονοµία των εργασιών κατασκευής. Η κατασκευή ενός µανδύα περιλαµβάνει τα ακόλουθα στάδια: 1ο. Προσεκτική και συστηµατική καθαίρεση όλων των επιχρισµάτων 2ο. Αφαίρεση του κονιάµατος σε όσο το δυνατόν µεγαλύτερο βάθος µέσα στους αρµούς. 3ο. ηµιουργία µονόπλευρων ή διαµπερών φωλιών σποραδικά στην επιφάνεια του τοίχου. 4ο. Πλύσιµο του τοίχου µε νερό υπό πίεση. 5ο. Οπλισµός της επιφάνειας του τοίχου µε δοµικό πλέγµα Φ8/250 και οπλισµός των φωλιών. 6ο. Εφαρµογή του σκυροδέµατος, το οποίο περιλαµβάνει διαφορετική διαδικασία ανάλογα µε το αν είναι εκτοξευόµενο ή έγχυτο. Η δίοδος του µανδύα από ξύλινα πατώµατα δε θα πρέπει να διαταράσσει τις ξυλοδοκούς. Επίσης, εάν έχει αποφασιστεί η αντικατάσταση του πατώµατος, λόγω έλλειψης της διαφραγµατικής λειτουργίας του, η κατασκευή του µανδύα διευκολύνει αυτή την επέµβαση προσφέροντας έδραση στο δάπεδο και µειώνοντας την απαίτηση για δηµιουργία εσοχής µέσα στην τοιχοποιία.

57 40 Το πάχος των µανδύων µπορεί να αυξηθεί σε σηµεία όπου υπάρχει πρόβληµα, όπως σε κάποιους πεσσούς ή υπέρθυρα τα οποία µπορεί να µην εµπνέουν εµπιστοσύνη. Ακόµα, πρέπει να αναφερθεί ότι οι µανδύες µπορεί να είναι µόνο τοπικοί, όπως σε γωνίες τοίχων, σε υπέρθυρα ανοιγµάτων ή στο µέσον κάποιου υπερβολικά επιµήκους τοίχου. Παρά όλες τις ευκολίες που µας παρέχει η εφαρµογή των µανδυών σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, έχει και τα εξής µειονεκτήµατα: 1ο. Αλλοίωση της φυσιογνωµίας των κτηρίων µε ταυτόχρονη αύξηση του πάχους τους. 2ο. Προσθήκη βάρους και ενδεχοµένως ανεπιθύµητης δυσκαµψίας, τα οποία µπορεί να έχουν σαν συνέπεια και επεµβάσεις στη θεµελίωση. 3ο. ιακοπή των λειτουργιών στην υπό ενίσχυση κατασκευή, ώστε να διευκολυνθούν οι εργασίες αφαίρεσης των επιχρισµάτων και εφαρµογής του σκυροδέµατος (Βέρρας κ.ά., 2004 ρίτσος, 2006 Ο.Α.Σ.Π., 2001). Εικόνα 4.6 Μονόπλευρος και αµφίπλευρος µανδύας (Ο.Α.Σ.Π., 2001)

58 41 5. ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΠΟΛΥΩΡΟΦΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΑΠΟ ΦΕΡΟΥΣΑ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ ΣΤΗΝ ΚΕΡΚΥΡΑ ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ Όπως αναφέρθηκε ήδη, στην παρούσα διατριβή θα µελετηθούν δύο χαρακτηριστικοί τύποι τρίστρωτης τοιχοποιίας που απαντώνται στα Ιόνια Νησιά (Βλ ). Στην παράγραφο αυτή θα εξεταστεί ο πρώτος τύπος τρίστρωτης τοιχοποιίας µε ενδιάµεση στρώση από ασθενές κονίαµα (Εικ. 2.6). Έτσι, επιλέγεται πολυώροφο κτήριο στην Κέρκυρα για να αποτιµηθεί η συµπεριφορά του για δράση σεισµού πριν και µετά από ενισχυτικές παρεµβάσεις. 5.1 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Το κτήριο που µελετάται στην παρούσα εργασία βρίσκεται στην οδό ονζελότ, αριθµός 7, στο παλαιό λιµάνι της πόλης της Κέρκυρας. Κατασκευάστηκε την περίοδο της αγγλικής "προστασίας" των Επτανήσων ( ) µε ηµεροµηνία έκδοσης οικοδοµικής αδείας την 20 η Ιουνίου Ιδιοκτήτης του κτηρίου ήταν ο Μιχαήλ Παραµυθιώτης, αρχιτέκτων µηχανικός ο J. Balsamo και πολιτικός µηχανικός ο P. Gironci. Το κείµενο της οικοδοµικής άδειας, η κάτοψη ισογείου καθώς και η κύρια όψη του κτηρίου παρατίθεται στις Εικόνες 5.1 και 5.2. Εικόνα 5.1 Κείµενο οικοδοµικής αδείας του υπό µελέτη κτηρίου

59 42 Η παραπάνω άδεια αναφέρεται σε νεόδµητη πενταόροφη κατασκευή µε υπόγειο και ξύλινη κεραµοσκεπή (Εικ. 5.2 και 5.3). Τα υλικά και οι τεχνικές οικοδόµησης είναι χαρακτηριστικές της περιόδου στην ευρύτερη περιοχή του νησιού (Αγοροπούλου-Μπιρµπίλη Α., 1985). Πιο συγκεκριµένα, οι κάτω όροφοι, δηλαδή το υπόγειο και το ισόγειο, αποτελούνταν από τρίστρωτη αργολιθοδοµή, συνήθως δύο ακραίων στρώσεων ντόπιας Σινιώτικης πέτρας µε ενδιάµεσο ασθενέστερο υλικό πλήρωσης ή λιθοσύντριµµα. Οι όροφοι άνωθεν του ισογείου ή και του πρώτου ορόφου κατασκευάστηκαν από συµπαγή οπτοπλινθοδοµή µειούµενου πάχους. Τα υλικά που χρησιµοποιούνταν για την κατασκευή των οπτόπλινθων ήταν άργιλος, άµµος και γύψος, τα οποία βρίσκονταν σε αφθονία στο νησί. Στις γωνίες τοποθετήθηκαν γωνιόλιθοι (Εικ. 5.5 Α) και όλοι οι εξωτερικοί τοίχοι φέρουν επίχρισµα, το οποίο σε τµήµατα του έχει εµφανή λιθανάγλυφα και διακοσµήσεις. Ένα ακόµα σηµαντικό στοιχείο που αφορά τους φέροντες τοίχους είναι ότι σε πολλές κατακόρυφες πλευρές είναι «κούφιοι» λόγω καµινάδων ή αποχετεύσεων, χρησιµοποιώντας πήλινα δοχεία εν σειρά ως σωλήνωση. Εικόνα 5.2 Σχέδιο κύριας όψης από την άδεια του υπό µελέτη κτηρίου

60 43 Εικόνα 5.3 Φωτογραφία της κύριας όψης του κτηρίου Τα πατώµατα είναι ξύλινα και στηρίζονται σε ξύλινες δοκούς (διατοµής 20x18 cm) σε απόσταση cm, επί των οποίων τοποθετείται το σανίδωµα (πάχους 1,5 cm). Σε κάποια σηµεία οι δοκοί είναι εµφανείς, ενώ σε άλλα δηµιουργείται ψευδοροφή από σανίδωµα µιας όψης (Εικ. 5.4). Οι διαχωριστικοί τοίχοι (που στην περιοχή ονοµάζονται µοροφίντα) αποτελούνται από σανιδωτή ξυλεία περιβεβληµένη µε συνδετικό υλικό (ξηλόπηκτος τοίχος) και επίχρισµα. Η στέγη αποτελείται και αυτή από ξύλινα ζευκτά και επικαλύπτεται µε κεραµίδια. Όλα τα παραπάνω κατασκευάστηκαν από ξύλο κυπαρισσιού µε το οποίο η Κέρκυρα είναι κατάφυτη. Τα εξώφυλλα των παραθύρων είναι Γερµανικού τύπου, απλά, καρφωτά µε κινητές περσίδες (Εικ. 5.5 Β) και τα µπαλκόνια από τον 1 ο έως τον 4 ο όροφο στηρίζονται σε πέτρινα φουρούσια και σιδερένιο στηθαίο (Εικ. 5.5 Γ).

61 44 Εικόνα 5.4 Ψευδοροφή από σανίδωµα µιας όψης επιχρισµένο Γ Β Α Εικόνα 5.5 Κατασκευαστικές και µορφολογικές λεπτοµέριες της κατασκευής

62 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Για να µπορέσει να γίνει η αποτίµηση και κατά συνέπεια και η ενίσχυση του κτηρίου είναι πολύ σηµαντικό να αποτυπωθεί η υφιστάµενη κατάστασή του, όπου θα απεικονίζονται οι θέσεις και τα πάχη των εσωτερικών και εξωτερικών φερόντων τοίχων. Στη συνέχεια, πρέπει να προσδιοριστούν οι ακριβείς θέσεις και η γεωµετρία των ανοιγµάτων, οι στάθµες των πατωµάτων και η θέση του κλιµακοστασίου. Στο υπό µελέτη κτήριο όλα να προαναφερθέντα προσδιορίζονται µέσω µιας σειράς σχεδίων αποτύπωσης. Η αποτύπωση αυτή έγινε από µια οµάδα εργασίας αποτελούµενη από µηχανικούς και αρχιτέκτονες του Τµήµατος Τ.Ε.Ε. Κέρκυρας (Ζερβόπουλος κ.ά., 2010). Πιο αναλυτικά, αποτυπώνεται η κάτοψη υπογείου, ισογείου, καθώς και οι κατόψεις όλων των ορόφων και της υποστέγης (Εικ. 5.6, 5.7 και 5.8). Για τον προσδιορισµό των σταθµών των ορόφων παρατίθεται και µια χαρακτηριστική τοµή του κτηρίου (Εικ. 5.9). Γ Β Α Εικόνα 5.6 Κάτοψη Υπογείου

63 46 Γ Β Α Γ Β Α Εικόνα 5.7 Κάτοψη ισογείου και ενδεικτική κάτοψη ορόφου

64 47 Γ Β Α Εικόνα 5.8 Κάτοψη υποστέγης Συγκεντρωτικά, το πλήθος και οι διαστάσεις των ανοιγµάτων και των εξωστών δίνονται σε µορφή πίνακα για κάθε µια από τις 4 όψεις του κτηρίου (Πίν. 5.1 και 5.2). Παρατηρείται από τα σχέδια των κατόψεων ότι τα ανοίγµατα των παραθύρων διαφέρουν εσωτερικά και εξωτερικά. Στα κτήρια από τοιχοποιία µεγάλου πάχους είναι απαραίτητος αυτός ο τρόπος δόµησης των ανοιγµάτων για να µπορούν ευκολότερα να χρησιµοποιούνται τα παράθυρα. Γι αυτό και η διαφορά αυτή είναι εντονότερη στους χαµηλότερους ορόφους όπου το πάχος των τοίχων είναι µεγαλύτερο. Η δυσµενέστερη περίπτωση θα ήταν να ληφθούν υπόψη οι εσωτερικές διαστάσεις των ανοιγµάτων, αλλά λόγω του µεγάλου πλήθους τους οι πεσσοί που προκύπτουν είναι υπερβολικά µικροί. Έτσι, οι τιµές που δίνονται στους πίνακες είναι ενδιάµεσες τιµές των εσωτερικών και εξωτερικών διαστάσεων.

65 Εικόνα 5.9 Χαρακτηριστική Τοµή Κτηρίου 48

66 49 Πίνακας 5.1 Πλήθος και ιαστάσεις (σε m) Ανοιγµάτων και Εξωστών για τις όψεις Α και ΑΒ Κύρια Όψη Α Πλάγια Όψη ΑΒ Πόρτες Παράθυρα Εξώστες Πόρτες Παράθυρα Εξώστες Ισ 1(1.75x3.18) 3(1.20x2.06) - 1(2.00x3.30) - - Α - 4(1.15x2.20) - 1(1.00x3.15) - - Β 2(0.98x3.15) 2(0.98x2.20) 1 (0.85x6.0) 1(1.00x3.15) - - Γ 2(1.10x3.15) 2(1.05x1.85) 1(0.76x8.4) - 1(1.10x1.85) - 2(1.10x3.15) 2(1.05x1.75) 1(0.76x6.0) 1(1.00x3.15) - - Ε - 4(1.10x1.10) - - 1(1.10x1.10) - Στ Πίνακας 5.2 Πλήθος και ιαστάσεις Ανοιγµάτων και Εξωστών (σε m) για την όψη ΒΓ Πίσω Όψη ΒΓ Πόρτες Παράθυρα Εξώστες Ισ - 1(1.10x1.10) - Α - 4(0.95x2.20) - Β - 4(0.95x2.20) - Γ - 4(0.98x1.90) - - 4(0.93x1.70) - Ε - 4(1.00x1.10) - Στ - 1(0.80x0.80) - Ένα ακόµα σηµαντικό στοιχείο είναι το πάχος των φερόντων τοίχων και πόσο αυτό µειώνεται καθ ύψος του κτηρίου. Στον Πίνακα 5.3 παρατίθενται τα διαφορετικά πάχη σε κάθε πλευρά και όροφο του κτηρίου. Οι τιµές αυτές έχουν ελάχιστα µειωθεί έτσι ώστε να µην λαµβάνεται υπόψη το επίχρισµα, το οποίο δεν συµβάλει στη φέρουσα ικανότητα του τοίχου. Είναι εµφανές ότι οι τοίχοι ισογείου, Α και Β ορόφου που αποτελούνται από τρίστρωτη τοιχοποιία έχουν µεγαλύτερο πάχος από τους υπόλοιπους τοίχους που είναι από συµπαγή οπτοπλινθοδοµή.

67 50 Πίνακας 5.3 Πάχη φερόντων Τοίχων καθ' ύψος του κτηρίου (σε cm) Όψη Α Όψη ΑΒ Όψη ΒΓ Όψη Γ Ισ Α Β Γ Ε ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΩΝ ΤΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ Επιλογή Μηχανικών Χαρακτηριστικών Για να µπορέσει να γίνει αποτίµηση των µηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας είναι απαραίτητο να διεξαχθούν µια σειρά από δοκιµές στην τοιχοποιία και στα επιµέρους υλικά από τα οποία δοµείται, στο λίθο και το κονίαµα. Για την εκτίµηση της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας εφαρµόζονται είτε επί τόπου τεχνικές, όπως η µέθοδος των επίπεδων γρύλλων, είτε δοκιµές στο εργαστήριο, αφού πρώτα έχουν ληφθεί δοκίµια των λιθοσωµάτων και του κονιάµατος από επιλεγµένες θέσεις των φερόντων τοίχων. Κατά την εκτέλεση των επί τόπου δοκιµών είναι σκόπιµο να χρησιµοποιείται και η µέθοδος της ενδοσκόπησης µε την οποία είναι δυνατή η φωτογράφηση των ενδεχόµενων κοιλοτήτων, κενών και ρωγµών στο εσωτερικό των δοµικών στοιχείων. Για τη διεξαγωγή και αυτών των δοκιµών πρέπει να γίνει επιλογή των κατάλληλων θέσεων στην εξωτερική λιθοδοµή έτσι ώστε να µην επηρεάζεται η στατικότητα της κατασκευής. Στο υπό µελέτη κτήριο δεν έγινε διεξαγωγή δοκιµών ή η λήψη δοκιµίων, εποµένως έπρεπε να γίνει κατάλληλη επιλογή των µηχανικών χαρακτηριστικών και για τα δύο είδη τοιχοποιίας από τα οποία αποτελείται. Επιλέγονται αντιπροσωπευτικές τιµές για τη θλιπτική αντοχή του κονιάµατος και των λιθοσωµάτων µε βάση τιµές που απαντώνται στη βιβλιογραφία (Πίν. 5.4). Επιλέγεται επίσης και τιµή για τη θλιπτική αντοχή του κονιάµατος της ενδιάµεσης στρώσης της τρίστρωτης τοιχοποιίας των κατώτερων ορόφων. Με βάση τις τιµές αυτές της

68 51 θλιπτικής αντοχής των επιµέρους υλικών µπορεί να προκύψει ένα ευρύ φάσµα τιµών της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας. Έτσι, µε βάση µια βιβλιογραφική ανασκόπηση (Retech, 2009) επιλέγονται να χρησιµοποιηθούν δύο εξισώσεις που δίνουν τις ακραίες του φάσµατος που προαναφέρθηκε. Πίνακας 5.4 Επιλογή θλιπτικής αντοχής των δοµικών στοιχείων της τοιχοποιίας Υλικό Θλιπτική Αντοχή (MPa) Φυσική Πέτρα 75 Οπτόπλινθοι 17 Κονίαµα 2 Κονίαµα Εσωτερικής Στρώσης 1,5 Όπως προαναφέρθηκε το ισόγειο και οι δυο κατώτεροι όροφοι αποτελούνται από τρίστρωτη τοιχοποιία µε δύο εξωτερικές στρώσεις αργολιθοδοµής και ενδιάµεσης ασθενούς στρώσης συνδετικού κονιάµατος. Αρχικά, χρησιµοποιείται η ηµιεµπειρική σχέση (Εξ. 2.3) των Τάσσιου και Χρονόπουλου (Tassios and Chronopoulos, 1986), όπου δίνει τιµές πολύ κοντινές σε αυτές που θα προέκυπταν από τις δοκιµές επίπεδων γρύλλων. Αυτό επιβεβαιώνεται και µέσω τεχνικών εκθέσεων που αφορούν τέτοιες δοκιµές σε κτήρια από τοιχοποιία (Rehab, 2009). Έπειτα, χρησιµοποιείται η εξίσωση που δίνει τη θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας µε βάση των Ευροκώδικα 6 (Εξ. 2.1) (Eurocode 6, 2005). Με αυτές τις σχέσεις λοιπόν λαµβάνεται υπόψη η περισσότερο και η λιγότερο συντηρητική τιµή της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας, αντίστοιχα. Όσον αφορά την τρίστρωτη τοιχοποιία οι παραπάνω εξισώσεις εφαρµόζονται στις εξωτερικές αργολιθοδοµές. Η θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας υπολογίζεται µε βάση την Εξίσωση Οι τιµές των Θ i και Θ e επιλέγονται µε βάση τη βιβλιογραφία και επιβεβαιώνεται η ισχύ τους µέσω της διαδικασίας που περιγράφηκε στην και είναι ίσες µε 1,2 και 0,9, αντίστοιχα. Η διαδικασία αυτή παρατίθεται αναλυτικά παρακάτω (Βλ ). Για την οπτοπλινθοδοµή τα πράγµατα είναι πιο απλά. Χρησιµοποιούνται οι Εξ. 2.3 και 2.1 και δίνουν απευθείας την τιµή της θλιπτικής αντοχής της οπτοπλινθοδοµής. Στη συνέχεια παρατίθενται αναλυτικά οι υπολογισµοί προσδιορισµού της θλιπτικής αντοχής της τρίστρωτης αργολιθοδοµής και της οπτοπλινθοδοµής.

69 52 α) Με βάση την Εξ. 2.3 (Tassios and Chronopoulos, 1986) Τρίστρωτη Τοιχοποιία 2 2 fwc, e = ξ fbc α + β fmc = 0, ,5 + 0,5 2,00 fwc, e = 2,93 MPa 3 3 Εποµένως, από Εξ η θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης ισούται µε: Ve Vi fwc = Θ e fe + Θi fi = 0, ,93 + 0,29 1,2 1,5 fwc = V V w w 2,39 MPa Οπτοπλινθοδοµή 2 2 fwc = ξ fbc α + β fmc = 0, ,5 + 0,5 2,00 fwc = 0,855MPa 3 3 Οι τιµές για τους συντελεστές α, β και ξ επιλέγηκαν σύµφωνα µε τα όσα αναλύθηκαν στην 2.1 β) Με βάση την Εξ. 2.1 (Eurocode 6, 2005) Τρίστρωτη Τοιχοποιία 0,7 0,3 0,7 0,3 fwc, e = 0,8 K fb fmc = 0,8 0, f = 16,18 MPa wc, e Η τιµή του συντελεστή Κ λαµβάνεται από τον Πίν. 2.1 και πολλαπλασιάζεται µε 0,8 αφού υπάρχει κατακόρυφος αρµός κατά το πάχος της τοιχοποιίας. Εποµένως, από Εξ η θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης ισούται µε: Ve Vi fwc = Θe fe + Θi fi = 0, ,18+ 0,29 1,2 1,5 fwc = 10,86 MPa V V w w Οπτοπλινθοδοµή 0,7 0,3 0,7 0,3 fwc = K fb fmc = 0, f = 4,47 MPa wc Και πάλι η τιµή του Κ δίνεται από τον Πίν. 2.1.

70 53 Πίνακας 5.5 Υπολογισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών της Τρίστρωτης Αργολιθοδοµής Τάσιος, Χρονόπουλος, 1986 (MPa) (Εξ. 2.3) Ευροκώδικας Νο 6 (MPa) (Εξ. 2.1) Θλιπτική Αντοχή (f wc ) 2,39 10,86 Εφελκυστική Αντοχή (f wt 0 ) (Eξ. 2.12) 0,32 0,32 Εφελκυστική Αντοχή (f wt 90 ) (Eξ. 2.15) 0,16 0,16 Μέτρο Ελαστικότητας (Ε) (Eξ. 2.16) Λόγος Poisson (v) (Eξ. 2.17) 0,38 0,32 Μέτρο ιάτµησης (G) (Eξ. 2.18) Πίνακας 5.6 Υπολογισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών της Οπτοπλινθοδοµής Τάσιος, Χρονόπουλος, 1986 (MPa) (Εξ. 2.3) Ευροκώδικας Νο 6 (MPa) (Εξ. 2.1) Θλιπτική Αντοχή (f wc ) 0,855 4,47 Εφελκυστική Αντοχή (f wt 0 ) (Eξ. 2.12) 0,32 0,32 Εφελκυστική Αντοχή (f wt 90 ) (Eξ. 2.15) 0,16 0,16 Μέτρο Ελαστικότητας (Ε) (Eξ. 2.16) Λόγος Poisson (v) (Eξ. 2.17) 0,404 0,35 Μέτρο ιάτµησης (G) (Eξ. 2.18) 304,5 1031,5 Εποµένως, µε βάση τις δύο παραπάνω εξισώσεις, αλλά και µια σειρά εξισώσεων που παρατίθενται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 2, προκύπτουν τα µηχανικά χαρακτηριστικά κάθε µιας από τα δύο είδη λιθοδοµών που απαντώνται στο υπό µελέτη κτήριο. Ο Πίνακας 5.5 περιέχει τα µηχανικά χαρακτηριστικά της τρίστωτης τοιχοποιίας, που απαντάται στους κατώτερους ορόφους του κτηρίου, ενώ ο Πίνακας

71 περιέχει τα αντίστοιχα µηχανικά χαρακτηριστικά της οπτοπλινθοδοµής που απαντάται στους ανώτερους ορόφους. Παρατηρώντας τα αποτελέσµατα των εξισώσεων που παρατίθενται στους παραπάνω πίνακες, οι τιµές που αφορούν τη θλιπτική αντοχή είναι αυτές µε τη µεγαλύτερη απόκλιση. Η Εξ. 2.1 του Ευροκώδικα 6 δίνει υψηλές τιµές αντοχών της τοιχοποιίας, επειδή αφορά το σχεδιασµό νέων κτηρίων. Ενώ, η Εξ. 2.2 λαµβάνοντας υπόψη πολλούς µειωτικούς συντελεστές δίνει πολύ συντηρητικότερες τιµές. Όσον αφορά το µέτρο ελαστικότητας της τοιχοποιίας λαµβάνεται διαφορετική τιµή του συντελεστή α την Εξ για να µπορέσει να υπάρξει µια κάποια σύγκλιση. Στην περίπτωση του Ευροκώδικα λαµβάνεται συντελεστής α ίσος µε 600, ενώ στην περίπτωση της ηµιεµπειρικής σχέσης λαµβάνεται συντελεστής α ίσος µε Ένα ακόµα χαρακτηριστικό που πρέπει να επιλεγεί για τα δύο είδη τοιχοποιίας είναι το ειδικό βάρος (γ). Αυτό εξαρτάται από το είδος του λιθοσώµατος από το οποίο αποτελείται η λιθοδοµή. Με βάση τη βιβλιογραφία, επιλέγεται ειδικό βάρος για την αργολιθοδοµή γ = 21 kn/m 3 και για την οπτοπλινθοδοµή γ = 18 kn/m 3 (Τάσιος, 1992) Εφαρµογή της ιαδικασίας Προσοµοίωσης Τρίστρωτης Τοιχοποιίας σε Συγκεκριµένο Τοίχο του Κτηρίου Όπως έχει ήδη αναλυθεί εκτενώς στη κρίνεται σκόπιµη η εισαγωγή ενός προσοµοιώµατος της τρίστρωτης τοιχοποιίας µε µία ισοδύναµη µονόστρωτη. Η διαδικασία αυτή που περιγράφηκε παραπάνω πραγµατοποιήθηκε για ένα τοίχο διαστάσεων: 1m X 1m X 0,70m. Θα πρέπει να γίνει δύο φορές, µια για κάθε οµάδα µηχανικών χαρακτηριστικών. Εδώ παρατίθεται µόνο η διαδικασία για ασθενέστερη αργολιθοδοµή, αφού η διαδικασία είναι ίδια και για τη δεύτερη οµάδα χαρακτηριστικών. Ακολουθώντας λοιπόν τα βήµατα της διαδικασίας προσοµοίωσης που έχει προταθεί ορίζουµε αρχικά τρεις ξεχωριστές στρώσεις µε τα αντίστοιχα µηχανικά χαρακτηριστικά τους (Βήµα 1 ο ). Οι στρώσεις είναι δεσµευµένες µεταξύ τους µε εισαγωγή διαφραγµάτων που δεσµεύουν τους κόµβους δύο γειτονικών στρώσεων καθόλο το ύψος του κτηρίου. (Σχ. 2.2 (α)). Στη συνέχεια προσδιορίζεται το µέγιστο οριζόντιο φορτίο H max που δρα στην κορυφή του τοίχου εντός του επιπέδου του, για το οποίο παρατηρείται υπέρβαση της εφελκυστικής αντοχής των εξωτερικών αργολιθοδοµών, η οποία ισούται µε 0,29 (1/10 της θλιπτικής αντοχής που υπολογίστηκε νωρίτερα). Το φορτίο αυτό ισούται µε 45 ΚΝ (Σχ. 5.1) (Βήµα 2 ο ).

72 55 Με βάση τη βιβλιογραφία επιλέγονται τιµές για τα Θ i και Θ e, τα οποία παίρνουν τιµές ίσες µε 1,2 και 0,9, αντίστοιχα. Έτσι, µε βάση την Εξ η θλιπτική αντοχή της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας ισούται µε 2,39 MPa ( Βήµα 3 ο ). Με βάση αυτή λοιπόν προκύπτουν τα µηχανικά χαρακτηριστικά της ισοδύναµης µονόστρωτης. Εφαρµόζεται και σ αυτή η οριζόντια φόρτιση H max και προσδιορίζεται η µέγιστη κύρια εφελκυστική τάση (Σχ. 5.2) (Βήµα 4). Σχήµα 5.1 ιαγράµµατα (maps) κυρίων τάσεων για τις δύο εξωτερικές και για την εσωτερική στρώση της τοιχοποιίας Στη συνέχεια λαµβάνοντας υπόψη τις τιµές που προκύπτουν σε κάθε στρώση από το 2 ο Βήµα καθώς και τις τιµές που επιλέγηκαν για τα Θ i και Θ e στο 3 ο Βήµα χρησιµοποιείται η Εξ. 2.22, η οποία δίνει το παρακάτω αποτέλεσµα: Ve Vi σ = Θe σ1,e + Θi σ1,i = 0,71 0,90 0,29+ 0,29 1,20 0,23 σ1 V V 1 = w w 0,265MPa Παρατηρείται ότι η τιµή που έδωσε η Εξ είναι ίδια µε αυτή που προέκυψε και µέσω του προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων (Σχ. 5.2).

73 56 Εποµένως, οι τιµές των Θ i και Θ e είναι αποδεκτές και οι τρεις στρώσεις µπορούν να αντικατασταθούν από µία µε τα µηχανικά χαρακτηριστικά που προέκυψαν στον Πίν Εποµένως µπορούµε να προχωρήσουµε στη δηµιουργία ενός µοντέλου ολόκληρου του κτηρίου που να έχει τοίχους µε τα παραπάνω χαρακτηριστικά της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας. Σχήµα 5.2 ιάγραµµα (map) κυρίων τάσεων για την ισοδύναµη µονόστρωτη τοιχοποιία Επιλογή Φορτίων Για να µπορέσει να δηµιουργηθεί το προσοµοίωµα του κτηρίου αυτού πρέπει να γίνει επιλογή των µόνιµων και κινητών φορτίων της κατασκευής. Το υπό µελέτη κτήριο έχει ξύλινα πατώµατα και στέγη, τα οποία δεν προσφέρουν σηµαντική διαφραγµατική λειτουργία. Έτσι, επιλέγεται να αγνοηθούν σαν διαφράγµατα και να ληφθούν υπόψη στην κατασκευή µόνο τα φορτία ιδίου βάρους τους, καθώς και τα προβλεπόµενα από τον κανονισµό κινητά φορτία (Σχ. 5.3 και 5.4). Η ίδια παραδοχή θα γίνει και για τους εσωτερικούς, µη φέροντες, διαχωριστικούς τοίχους και για το κλιµακοστάσιο (Σχ. 5.3). Όπως παρατηρείται από τα σχέδια των κατόψεων (Εικ ), οι διαχωριστικοί τοίχοι είναι ιδιαίτερα λεπτοί (πάχος 10 cm) και όπως έχει ήδη αναφερθεί στην 5.1 είναι από ξύλο. Το ίδιο ισχύει

74 57 και για το κλιµακοστάσιο. Λαµβάνοντας υπόψη τα παραπάνω δεδοµένα και ανατρέχοντας στη βιβλιογραφία επιλέγονται οι παρακάτω τιµές φορτίων της κατασκευής (Πιν. 5.7) Πίνακας 5.7 Επιλογή Φορτίων της Κατασκευής οµικό Στοιχείο Μόνιµα Φορτία Κινητά Φορτία(Q) Ίδιο Βάρος (G) (KPa) (KPa) Στέγη 1,30 - Πατώµατα και Κλιµακοστάσιο 1,20 2,20 ιαχωριστικοί Τοίχοι 0,80 - Σχήµα 5.3 Μόνιµα φορτία στέγης, πατωµάτων, διαχωριστικών τοίχων και κλιµακοστασίου Αξίζει να σηµειωθεί ότι στο πρόγραµµα που χρησιµοποιήθηκε για την προσοµοίωση του κτηρίου υπολογίζονται αυτόµατα τα φορτία ιδίου βάρους της εξωτερικής φέρουσας τοιχοποιίας. Εφόσον έχουν εισαχθεί στο πρόγραµµα όλα τα

75 58 µηχανικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας που προαναφέρθηκαν (Πιν. 5.5 και 5.6), καθώς και το ειδικό βάρος κάθε τοιχοδοµής, το πρόγραµµα κάνει τους απαραίτητους υπολογισµούς και λαµβάνει υπόψη του αυτόµατα τα φορτία αυτά. Σχήµα 5.4 Κινητά Φορτία Πατωµάτων 5.4 ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Για την προσοµοίωση του κτηρίου χρησιµοποιείται το πρόγραµµα πεπερασµένων στοιχείων Robot Millennium. Οι τοίχοι και οι πλάκες από οπλισµένο σκυρόδεµα ορίζονται σαν κελύφη και οι παραδοχές που λήφθηκαν κατά την προσοµοίωση του κτηρίου είναι οι εξής: Το κτήριο θεωρείται αρθρωµένο στη στάθµη θεµελίωσης του. Λόγω του µεγάλου πάχους των τοίχων δεν είναι δυνατή η πάκτωσή τους από το έδαφος. Επιλέγεται φασµατική, ιδιοµορφική ανάλυση (modal), µε τον αριθµό των ιδιοµορφών να ποικίλει. Χαρακτηριστική και τελευταία ιδιοµορφή θεωρείται

76 59 αυτή κατά την οποία το ποσοστό της συνεργαζόµενης µάζας είναι ίσο µε το 90% της συνολικής µάζας της κατασκευής. Το κτήριο ελέγχεται για σεισµικές φορτίσεις σύµφωνα µε τον Ε.Α.Κ. 2000, για το συνδυασµό κινητών και µόνιµων φορτίων 1.35G+1.50Q και τους σεισµικούς συνδυασµούς G+0.3Q±Ex±0.3Ey και G+0.3Q±0.3Ex±Ey. Το υπό µελέτη κτήριο βρίσκεται στην Κέρκυρα, εποµένως ανήκει σε ζώνη σεισµικής επικινδυνότητας ΙΙ. Επιλέγεται συντελεστής σπουδαιότητας Σ2, αφού πρόκειται για σύνηθες κτήριο κατοικιών και γραφείων. Η κατηγορία εδάφους είναι Γ. Ο συντελεστής συµπεριφοράς q λαµβάνεται ίσος µε 1.5 και ο συντελεστής θεµελίωσης ίσος µε µονάδα. Όπως προαναφέρθηκε, ιδιαίτερα σηµαντική είναι η συµβολή των πατωµάτων στη διαφραγµατική λειτουργία της κατασκευής. Αρχικά τα ξύλινα πατώµατα αγνοούνται εντελώς ως διαφράγµατα. Η ορθότητα όµως αυτής της παραδοχής οφείλει να διερευνηθεί µέσω µιας παραµετρικής ανάλυσης, η οποία συνέχεια θα λαµβάνει υπόψη η συµβολή των δοκών που αποτελούν τη διαδοκίδωση του ξύλινου πατώµατος. Στην περίπτωση αυτή θα εισαχθούν στο προσοµοίωµα αµφιαρθρωτές δοκοί διατοµής 20x18 cm, ανά απόσταση περίπου 55cm, όπως περιγράφηκε και στην 1 η παράγραφο του παρόντος κεφαλαίου. Το ξύλο που θα χρησιµοποιηθεί είναι κωνοφόρο κατηγορίας C16 και τα µηχανικά χαρακτηριστικά του παρατίθενται στον Πίνακα 5.8 (Κατσαραγάκης, 2000). Πίνακας 5.8 Μηχανικά Χαρακτηριστικά Ξυλείας Κατηγορίας C16 f m,k 16 MPa E 0, mean 8 GPa f t,0,k 10 MPa E 0,05 5,4 GPa f t,90,k 0,30 MPa E 90, mean 0,27 GPa f c,0,k 17 MPa G mean 0,50 GPa f c,90,k 4,6 MPa f v,k 1,8 MPa ρ k 310 kg/m 3

77 60 Σχήµα 5.5 Προσοµοίωµα υπό µελέτη κτηρίου χωρίς διαφράγµατα Σχήµα 5.6 Προσοµοίωµα υπό µελέτη κτηρίου µε ξύλινη διαδοκίδωση Το τελευταίο σκέλος αυτής της παραµετρικής ανάλυσης θα περιλαµβάνει την αντικατάσταση των ξύλινων πατωµάτων από πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος κατηγορίας C20/25. Μέσω αυτού του σκέλους της παραµετρικής ανάλυσης θα

78 61 αξιολογηθεί και η σπουδαιότητα ύπαρξης ισχυρών διαφραγµάτων καθ ύψος του κτηρίου. Όπως αναφέρθηκε και στο Κεφάλαιο 3 της παρούσας εργασίας, η απουσία τέτοιων διαφραγµάτων είναι η κύρια αιτία δηµιουργίας καµπτικών ρωγµών περί τα µέσον του µήκους ενός τοίχου (Βλ και 3.2.3). Σχήµα 5.7 Προσοµοίωµα υπό µελέτη κτηρίου µε πλάκες από οπλισµένο σκυρόδεµα Εποµένως, προκύπτουν τρείς σειρές προσοµοιωµάτων, µε δυο µοντέλα ανά σειρά, τα οποία µε τη βοήθεια του προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων απεικονίζονται ως εξής (Σχ. 5.5, 5.6 και 5.7): Μέσα από την ανάλυση των 6 αυτών προσοµοιωµάτων θα εξεταστεί η επιρροή των µηχανικών χαρακτηριστικών κάθε είδους τοιχοποιίας, ενώ στη συνέχεια θα αξιολογηθεί η συµβολή της διαδοκίδωσης και των πλακών οπλισµένου σκυροδέµατος ως διαφράγµατα. Και στις δύο περιπτώσεις θα αξιολογηθούν οι συνολικές µετακινήσεις των ορόφων µετά τη σεισµική φόρτιση και κατά τις δύο διευθύνσεις Χ και Υ, καθώς και οι κύριες τάσεις που αναπτύσσονται στο κτήριο. 5.5 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσµατα των τάσεων που λαµβάνονται είναι µε τη µορφή πινάκων ή διαγραµµάτων. Από τους πίνακες λαµβάνονται οι µέγιστες τάσεις για οριζόντιο (σ y )

79 62 και κατακόρυφο εφελκυσµό (σ X ), καθώς και οι κύριες εφελκυστικές τάσεις (σ 1 ) µε την γωνία στην οποία εµφανίζονται (θº). Στη συνέχεια, για την καλύτερη αξιολόγηση των αποτελεσµάτων δίνονται τα διαγράµµατα που απεικονίζουν τις συνολικές µετακινήσεις του κτηρίου ανάλογα µε τη διεύθυνση δράσης του σεισµού. Επίσης, δίνεται έµφαση στα διαγράµµατα κυρίων εφελκυστικών τάσεων, έτσι ώστε να εντοπιστούν οι περιοχές του κτηρίου όπου αναπτύσσονται τάσεις υψηλότερες από την εφελκυστική ή θλιπτική αντοχή της εκάστοτε τοιχοποιίας. Όπως αναφέρθηκε στη προηγούµενη παράγραφο τα φέροντα στοιχεία της κατασκευής ορίζονται ως κελύφη. Το πρόγραµµα δίνει τη δυνατότητα επιλογής στρώσεων (µεσαία, ανώτερη, κατώτερη, κλπ.) κατά το πάχος κάθε στοιχείου. Η επιλογή στρώσης δεν έχει καµία επίδραση στις διατµητικές δυνάµεις ή µετατοπίσεις, οι οποίες καθορίζονται για τη µέση επιφάνεια και είναι σταθερές καθ όλο το ύψος της διατοµής του πεπερασµένου στοιχείου. Αυτή η επιλογή στρώσεως είναι σηµαντική κατά την παρουσίαση των τάσεων. Λόγω της δράσης του σεισµού προς δύο διευθύνσεις Χ και Υ, οι µέγιστες τάσεις εµφανίζονται στην ανώτερη ή στην κατώτερη στρώση των στοιχείων και ποτέ στη µεσαία. Εποµένως, κατά την απεικόνιση των διαγραµµάτων των κυρίων τάσεων θα παρουσιάζονται µόνο τα αποτελέσµατα για µία στρώση, για εκείνη στην οποία αναπτύσσονται οι µέγιστες τάσεις ανάλογα µε τη διεύθυνση δράσης του σεισµού. Πριν παρουσιαστεί οποιοδήποτε αποτέλεσµα που προέκυψε από την ανάλυση, αξίζει να γίνει µια πρώτη εκτίµηση της αναµενόµενης συµπεριφοράς του κτηρίου σε µελλοντικό σεισµό µε βάση τα στοιχεία που δόθηκαν στο Κεφάλαιο 3. Το κτήριο αναµένεται να µην έχει την ιδανική συµπεριφορά εξαιτίας της συγκέντρωσης σε αυτό όλων των παρακάτω χαρακτηριστικών: Το κτήριο παρουσιάζει ακανονικότητα κάτοψης. Αυτό οφείλεται στη µεγάλη διαφοράς µήκους ανάµεσα στις πλευρές ΑΒ και Γ και στο σχηµατισµό της διαγώνιας πλευράς ΒΓ. Το εµβαδό των ανοιγµάτων σε σχέση µε το συνολικό εµβαδό των τοίχων είναι µεγάλο και δεν υπάρχει καµία συµµετρία. Η µη ύπαρξη ανοιγµάτων στην πλευρά Γ καθώς και η θέση του κλιµακοστασίου δίπλα σε αυτόν, προκαλούν ανοµοιόµορφη συγκέντρωση µάζας και δυσκαµψίας. Απουσιάζουν ισχυρά διαφράγµατα και διαζώµατα καθ ύψος του κτηρίου. Αβεβαιότητα για την ποιότητα των υλικών δόµησης του κτηρίου, λόγω της ηλικίας, αλλά και λόγω της απουσίας δοκιµών προσδιορισµού των µηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας.

80 ιαγράµµατα Συνολικών Μετακινήσεων Το υπό µελέτη κτήριο αναλύεται για δράση σεισµού κατά τις διευθύνσεις Χ και Υ. Τα πρώτα αποτελέσµατα που θα αξιολογηθούν είναι αυτά που αφορούν τις συνολικές µετακινήσεις του κτηρίου. Κρίσιµα είναι τα αποτελέσµατα που προκύπτουν για τους σεισµικούς συνδυασµούς G+0.3Q±Ex±0.3Ey και G+0.3Q±0.3Ex±Ey. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, θα γίνει αξιολόγηση των αποτελεσµάτων 1 ον µε βάση τα µηχανικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας που επιλέχθηκαν και 2 ον µε βάση την ύπαρξη ή όχι διαφράγµατος καθ ύψος του κτηρίου. Αρχικά, θα γίνει παράθεση των αποτελεσµάτων που προκύπτουν µε βάση την Εξ. 2.3 του Τάσιου (Πίν. 5.5 και 5.6, 1 η στήλη) και δίπλα αυτά που προκύπτουν µε βάση την Εξ. 2.1 του Ευροκώδικα 6 (Πίν. 5.5 και 5.6, 2 η στήλη). Κάθε οµάδα διαγραµµάτων που θα παρουσιάζεται θα περιλαµβάνει προσοµοίωµα χωρίς καθόλου διάφραγµα, µε ξύλινη διαδοκίδωση και µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος. Με τον τρόπο αυτό θα µπορούν ευκολότερα να συγκριθούν τα αποτελέσµατα που αφορούν κτήρια δοµηµένα από ασθενή υλικά, µε αυτά που αφορούν κτήρια ισχυρών υλικών δόµησης για τους δύο τύπους τοιχοποιίας που αποτελούν το εκάστοτε κτήριο Χωρίς ιαφράγµατα Από τις οµάδες διαγραµµάτων που απεικονίζονται στα Σχ. 5.8 έως 5.11 είναι εµφανές ότι οι µεγαλύτερες µετακινήσεις παρατηρούνται στο µέσον το µήκους του διαγώνιου τοίχου ΒΓ και για τις δύο διευθύνσεις σεισµικής δράσης, αφού ο τοίχος αυτός και στις δύο περιπτώσεις δέχεται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου του. Οι µέγιστες µετακινήσεις που προκύπτουν φαίνονται συγκεντρωτικά στον Πιν Παρατηρείται ότι οι µετακινήσεις είναι µεγαλύτερες για κύρια δράση σεισµού κατά τη διεύθυνση Υ σε σχέση µε τη διεύθυνση Χ. Αυτό σεισµός κατά τη διεύθυνση αυτή δρα εκτός επιπέδου των τοίχων ΒΓ και Α, οι οποίοι έχουν το µεγαλύτερο µήκος. Πίνακας 5.9 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου Χωρίς ιαφράγµατα Τάσιος, 1986 EC6, 2005 G+0.3Q±Ex±0.3Ey 34,5 cm 15,4 cm G+0.3Q±0.3Ex±Ey 41,6 cm 19,4 cm

81 64 Αξιολογώντας τα αποτελέσµατα των συνολικών µετακινήσεων του κτηρίου είναι εµφανές ότι και µόνο λόγω διαφοράς των µηχανικών χαρακτηριστικών του υλικού οι µετακινήσεις µειώνονται ουσιαστικά. Η µείωση είναι της τάξης του 40% για σεισµό κατά Χ και 52% για σεισµό κατά Υ. Τάσιος EC6 Σχήµα 5.8 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

82 65 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.9 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

83 66 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.10 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey

84 67 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.11 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος χωρίς ύπαρξη διαφραγµάτων για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

85 Με Ξύλινη ιαδοκίδωση Στα διαγράµµατα που ακολουθούν (Σχ έως 5.15) παρουσιάζονται οι συνολικές µετακινήσεις για προσοµοιώµατα κτηρίων µε ξύλινη διαδοκίδωση. Στα προηγούµενα προσοµοιώµατα εισάγεται ξύλινη διαδοκίδωση παράλληλα προς τη διεύθυνση Υ. Οι συνολικές µετακινήσεις και για αυτή την οµάδα προσοµοιωµάτων δίνονται στον Πίν Πίνακας 5.10 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου µε Ξύλινη ιαδοκίδωση Τάσιος, 1986 EC6, 2005 G+0.3Q±Ex±0.3Ey 24,9 cm 9,1 cm G+0.3Q±0.3Ex±Ey 35,7 cm 16,4 cm Παρατηρείται ελαφρώς βελτιωµένη συµπεριφορά του κτηρίου σε σχέση µε την προηγούµενη οµάδα προσοµοιωµάτων. Ο διαγώνιος τοίχος ΒΓ, που εµφάνιζε τις µεγαλύτερες µετακινήσεις στην προηγούµενη περίπτωση ανεξαρτήτως της διεύθυνσης του σεισµού, συγκρατείται από τις ξύλινες δοκούς. Έτσι, οι περιοχές που εµφανίζονται τώρα οι µέγιστες µετακινήσεις είναι στο µέσον του ανοίγµατος των τοίχων που δέχονται εκτός επιπέδου φόρτιση. Ο τοίχος Γ που δέχεται σεισµική δράση εκτός του επιπέδου του ανέπτυξε την ίδια ακριβώς µετακίνηση στην κορυφή του. Η διαδοκίδωση είναι παράλληλη προς τον τοίχο αυτό, άρα δεν τον συγκρατεί, και έτσι δεν επηρεάζει καθόλου τις µετακινήσεις στην κορυφή του. Παρατηρείται όµως ότι όταν ο τοίχος Γ δέχεται δράση σεισµού εντός του επιπέδου του αναπτύσσει αρχικά µετακίνηση στην κορυφή του ίση µε 24.5 cm, ενώ µετά την εισαγωγή διαδοκίδωσης η µετακίνηση αυτή ισούται µε 12 cm. Συγκεντρωτικά, λοιπόν, ο τύπος αυτός της διαδοκίδωσης προκαλεί µειώσεις 40 και 15% στις µέγιστες µετακινήσεις για σεισµό κατά Χ και Υ αντίστοιχα. Οι µετακινήσεις των τοίχων όπου ο σεισµός δρα εκτός του επιπέδου τους δεν µειώνονται ουσιαστικά µετά την εισαγωγή της διαδοκίδωσης. Παρόλα αυτά η συµβολή αυτού του τύπου της διαδοκίδωσης είναι σηµαντική για τους τοίχους που δέχονται δράση σεισµού εντός του επιπέδου τους, αφού µειώνει τις µετακινήσεις τους στο µισό. Από τη διαφορά των µηχανικών χαρακτηριστικών των υλικών, οι µετακινήσεις µειώνονται ουσιαστικά και γι αυτή την οµάδα προσοµοιωµάτων. Η µείωση είναι της

86 69 τάξης του 60% για σεισµό κατά Χ και 56% για σεισµό κατά Υ. Έτσι, είναι πολύ σηµαντικό να είναι γνωστές οι ιδιότητες των υλικών, µέσω των δοκιµών που προαναφέρθηκαν, επειδή επηρεάζουν σηµαντικά τα αποτελέσµατα. Τάσιος EC6 Σχήµα 5.12 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

87 70 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.13 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

88 71 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.14 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey

89 72 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.15 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

90 Με Πλάκες Οπλισµένου Σκυροδέµατος Στην τελευταία οµάδα προσοµοιωµάτων (Σχ έως 5.19) εισάγονται ισχυρά διαφράγµατα από οπλισµένο σκυρόδεµα καθ όλο το ύψος του κτηρίου. Έτσι είναι αναµενόµενο οι µετακινήσεις να περιοριστούν ουσιαστικά. Οι τιµές των συνολικών µετακινήσεων για τα κτήρια αυτά δίνονται στον Πίν Πίνακας 5.11 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου µε Ξύλινη ιαδοκίδωση Τάσιος, 1986 EC6, 2005 G+0.3Q±Ex±0.3Ey 7,2 cm 2,6 cm G+0.3Q±0.3Ex±Ey 8,0 cm 2,8 cm Οι περιοχές που αναπτύσσουν τις µέγιστες µετακινήσεις είναι εντελώς διαφορετικές σε σχέση µε τις δύο προηγούµενες περιπτώσεις. Η ύπαρξη των πλακών Ο.Σ. προκαλεί στρέψη στο κτήριο και οι µέγιστες µετακινήσεις εµφανίζονται στον τοίχο ΑΒ, ο οποίος απέχει περισσότερο από το κέντρο δυσκαµψίας του κτηρίου. Εποµένως, παρατηρείται ότι σε κάθε µία στάθµη του κτηρίου οι µικρότερες µετακινήσεις παρατηρούνται κοντά στο σηµείο Γ, ενώ οι µεγαλύτερες κοντά στο σηµείο Α. Η αποδοτικότητα αυτής της µεθόδου ενίσχυσης είναι θεµατική, καθώς οι µέγιστες µετακινήσεις µειώνονται µέχρι και 80% µε 85% και ως προς τις δύο διευθύνσεις δράσης σεισµού. Ειδικά όσον αφορά την περίπτωση των ισχυρότερων υλικών δόµησης (µε βάση τον EC6) οι µετακινήσεις εξαλείφονται. Παρατηρείται ακόµα ότι, ενώ στις δύο προηγούµενες περιπτώσεις οι µετακινήσεις για σεισµό κατά Υ ήταν πολύ µεγαλύτερες, στην περίπτωση των πλακών από Ο.Σ. αναπτύσσονται σχεδόν ίσες µετακινήσεις και ως προς τις δύο διευθύνσεις δράσης σεισµού. Συµπερασµατικά, λοιπόν, οι κατασκευές µε υλικά υψηλής αντοχής και ισχυρά διαφράγµατα εµφανίζουν µετακινήσεις σχεδόν µηδενικές.

91 74 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.16 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

92 75 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.17 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

93 76 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.18 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey

94 77 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.19 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος µε πλάκες οπλισµένου σκυροδέµατος για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

95 ιαγράµµατα Κύριων Τάσεων (σ 1 και σ 2 ) Στη συνέχεια θα παρουσιαστούν τα διαγράµµατα κυρίων τάσεων, έτσι ώστε να εντοπιστούν οι περιοχές του κτηρίου όπου αναπτύσσονται τάσεις υψηλότερες από την εφελκυστική ή θλιπτική αντοχή της εκάστοτε τοιχοποιίας. Όπως έχει ήδη αναφερθεί το µέγεθος της εφελκυστικής αντοχής της τοιχοποιίας υπαγορεύεται κυρίως από την εφελκυστική αντοχή του συνδετικού κονιάµατος (Εξ έως 2.15). Στην προκειµένη περίπτωση όµως έχει χρησιµοποιηθεί ο ίδιος τύπος κονιάµατος και για δύο είδη τοιχοποιίας και οι τιµές της εφελκυστικής αντοχής που προέκυψαν είναι ίδιες (Πίν 5.5 και 5.6). Έτσι, θα χρησιµοποιηθεί η εµπειρική παραδοχή που λέει ότι η εφελκυστική αντοχή ισούται µε το 1/10 της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας. Οι τιµές της εφελκυστικής αντοχής που θα ληφθούν υπόψη στην αξιολόγηση της συµπεριφοράς του κτηρίου δίνονται στον Πίν και αντιστοιχούν στο 1/10 της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας που δίνονται στους Πίν 5.5 και 5.6: Πίνακας 5.12 Συνολικές Μετακινήσεις Προσοµοιώµατος Κτηρίου µε Ξύλινη ιαδοκίδωση Τάσιος, 1986 EC6, 2005 Τρίστρωτη Τοιχοποιία 0,24 MPa 1,09 MPa Οπτοπλινθοδοµή 0,086 MPa 0,45 MPa Χωρίς ιαφράγµατα Οι µέγιστες κύριες εφελκυστικές τάσεις εµφανίζονται στον τελευταίο όροφο του κτηρίου στις θέσεις συνάντησης δυο τοίχων. Αυτές οι υψηλές τάσεις οφείλονται σε κάµψη του τοίχου Γ εκτός του επιπέδου του και είναι αναµενόµενο στο σηµείο αυτό να εµφανιστούν κατακόρυφες καµπτικές ρωγµές (Σχ και 5.22). Παρόλα αυτά ολόκληρο σχεδόν το κτήριο αναπτύσσει τάσεις µεγαλύτερες από την αντοχή είτε της οπτοπλινθοδοµής, είτε της αργολιθοδοµής. Όπως είναι γνωστό η ανακύκλιση της δράσης του σεισµού είναι αυτή που µπορεί να προκαλέσει τις σοβαρότερες βλάβες. Έτσι κι εδώ, ενώ για σεισµό +Εx, +Εy οι δύο τελευταίοι όροφοι είχαν πρόβληµα µόνο σε εφελκυσµό, τώρα για σεισµό Εx, -Εy παρουσιάζουν πρόβληµα και σε θλίψη (Σχ και 5.23).

96 79 Από το σύνολο των διαγραµµάτων παρατηρείται ότι οι υψηλότερες τάσεις αναπτύσσονται στους τοίχους που δέχονται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου τους και πιο συγκεκριµένα στους δύο ανώτερους ορόφους του κτηρίου. Παρατηρείται ακόµα ότι οι µέγιστες κύριες τάσεις, εφελκυστικές και θλιπτικές, συγκεντρώνονται στις γωνίες του κτηρίου, είτε στην κορυφή, είτε στη βάση του. Αυτό οφείλεται κυρίως στο µη κανονικό σχήµα της κάτοψης της κατασκευής. Τάσιος EC6 Σχήµα 5.20 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

97 80 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.21 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

98 81 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.22 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey

99 82 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.23 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

100 Με Ξύλινη ιαδοκίδωση Με την εισαγωγή της ξύλινης διαδοκίδωσης παρατηρείται γενική αύξηση των κύριων εφελκυστικών τάσεων. Πιο συγκεκριµένα, οι πλευρές της διεύθυνσης Υ που δεν συνδέονται µέσω της διαδοκίδωσης, και κυρίως η πλευρά Γ, παρουσιάζουν αύξηση τάσεων και φαίνεται αυτός ο τρόπος προσοµοίωσης της διαδοκίδωσης να εντείνει το ήδη υπάρχον πρόβληµα στην περιοχή (Σχ έως 5.27). Τάσιος EC6 Σχήµα 5.24 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

101 84 Οι πλευρές της διεύθυνσης Χ, οι οποίες συνδέονται µέσω της διαδοκίδωσης, σε γενικές γραµµές εµφανίζουν µειωµένες τάσεις, αλλά και σε αυτή τη διεύθυνση εντείνεται το πρόβληµα συγκέντρωσης των τάσεων στις γωνίες συνάντησης των τοίχων (Σχ έως 5.27). Τάσιος EC6 Σχήµα 5.25 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

102 85 Ιδίως στην περίπτωση των προσοµοιωµάτων µε ισχυρότερα υλικά δόµησης όχι µόνο δεν προσφέρουν διαφραγµατική λειτουργία, αλλά προκαλούν αύξηση στις µέγιστες τιµές των εφελκυστικών και των θλιπτικών κυρίων τάσεων. Τάσιος EC6 Σχήµα 5.26 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey

103 86 Σε γενικές γραµµές αυτός ο τρόπος προσοµοίωσης της διαδοκίδωσης εµφανίζει παρόµοια διαγράµµατα µε αυτά του κτηρίου χωρίς καθόλου διαδοκίδωση. Το πρόβληµα παραµένει στο άνω τµήµα του κτηρίου, και κυρίως στους δύο τελευταίους ορόφους, που είναι από ασθενέστερη οπτοπλινθοδοµή. Εποµένως, ο τρόπος αυτός προσοµοίωσης της διαδοκίδωσης θα µπορούσε να αποφευχθεί, αφού φαίνεται να δυσχεραίνει τις ήδη εντεταµένες περιοχές του κτηρίου. Τάσιος EC6 Σχήµα 5.27 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

104 Με Πλάκες Οπλισµένου Σκυροδέµατος Παρατηρώντας αυτή την οµάδα προσοµοιωµάτων είναι έντονα αντιληπτό ότι η εισαγωγή πλακών από Ο.Σ. προκαλεί γενική βελτίωση στη σεισµική συµπεριφορά του κτηρίου. Οι µέγιστες κύριες εφελκυστικές τάσεις έχουν παραµείνει σχεδόν ίδιες, αλλά η προβληµατική περιοχή έχει µεταφερθεί από τη στάθµη της στέγης στη στάθµη θεµελίωσης (Σχ έως 5.31). Το γεγονός αυτό είναι ιδιαίτερα ευεργετικό, αφού οι κατώτερες στάθµες αποτελούνται από τοιχοποιία µεγαλύτερης αντοχής. Τάσιος EC6 Σχήµα 5.28 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey

105 88 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.29 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

106 89 Συµπερασµατικά λοιπόν, η εισαγωγή πλακών από Ο.Σ. δρα ευεργετικά στην κατασκευή και κρίνεται απαραίτητη. Προκαλεί µικρή µείωση των κυρίων τάσεων, άλλα το σηµαντικότερο είναι ότι η αδύναµη περιοχή του κτηρίου µεταφέρεται στη βάση του και περιορίζεται ουσιαστικά η έκτασή της. Τάσιος Σχήµα 5.30 EC6 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey

107 90 Τάσιος EC6 Σχήµα 5.31 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µε πλάκα Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

108 Προσδιορισµός εικτών Βλάβης λ Μετά την παρουσίαση όλων των παραπάνω διαγραµµάτων των κύριων τάσεων, οι κρίσιµες περιοχές του κτηρίου εντοπίζονται είτε στην κορυφή, είτε στη βάση του κτηρίου. Για να γίνει καλύτερα αντιληπτό το πόσο επηρεάζεται κάθε οµάδα προσοµοιωµάτων από τη σεισµική δράση εισάγονται δείκτες βλάβης λ. Έτσι, στις κρίσιµες περιοχές των κυρίων εφελκυστικών τάσεων θα λαµβάνονται οι λόγοι λ = σ 1 /f wt και για τις κύριες θλιπτικές τάσεις λόγοι λ = σ 1 /f wc. Στο Σχήµα 5.32 αριθµούνται τα πάνελ του κτηρίου για τα οποία θα υπολογίζονται οι δείκτες βλάβης λ. Τα πάνελ αυτά είναι τµήµατα και από τις τέσσερις πλευρές του κτηρίου και λαµβάνονται στη βάση και στην κορυφή του κτηρίου. Μέσω των πάνελ αυτών αξιολογείται η συµπεριφορά όλων των τοίχων για δράση σεισµού εντός, αλλά και εκτός του επιπέδου τους. Έτσι, έχουµε για τις πλευρές της διεύθυνσης Χ (ΒΓ και Α ) τα πάνελ 3 4 και 7 8, ενώ για τις πλευρές της διεύθυνσης Υ (ΑΒ και Γ ) τα πάνελ 1 2 και 3 4 στην κορυφή και τη βάση του κτηρίου αντίστοιχα Σχήµα 5.32 Κρίσιµες περιοχές του κτηρίου για τις οποίες λαµβάνονται δείκτες βλάβης λ

109 Χωρίς ιαφράγµατα Από τους Πίνακες 5.13 και 5.15 παρατηρείται ότι οι δείκτες βλάβης που προκύπτουν στην κορυφή του κτηρίου είναι ιδιαίτερα υψηλοί και δείχνουν ότι εκεί εστιάζεται το πρόβληµα είτε για κύρια σεισµική δράση +Εx, είτε για +Εy. Είναι αξιοσηµείωτο ότι ενώ οι τιµές των µεγίστων τάσεων που αναπτύσσονται είναι σχεδόν ίδιες, οι λόγοι ανεπάρκειας για το κτήριο µε τα ασθενέστερα υλικά δόµησης είναι απαγορευτικοί. Καθ όλο το ύψος του κτηρίου οι λόγοι αυτοί είναι 3 µε 5 φορές µεγαλύτεροι απ αυτούς που αντιστοιχούν στα προσοµοιώµατα µε ισχυρότερα υλικά. Πίνακας 5.13 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 5,03 0,086 58,50 6,50 0,45 14,44 2 3,82 0,086 44,40 4,95 0,45 11,00 3 3,82 0,086 44,40 4,95 0,45 11,00 4 2,55 0,086 29,65 3,30 0,45 7,33 5 0,85 0,24 3,50 1,10 1,09 1,00 6 2,13 0,24 8,88 2,75 1,09 2,52 7 1,70 0,24 7,10 2,20 1,09 2,00 8 0,85 0,24 3,50 1,10 1,09 1,00 Πίνακας 5.14 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 4,92 0,855 5,75 6,04 2,39 2,50 2 3,00 0,855 3,50 4,00 2,39 1,67 3 3,75 0,855 4,36 5,00 2,39 2,10 4 2,63 0,855 3,10 3,50 2,39 1,45 5 2,25 4,47 0,50 3,00 10,86 0,28 6 3,00 4,47 0,67 4,00 10,86 0,37 7 3,00 4,47 0,67 4,00 10,86 0,37 8 3,00 4,47 0,67 4,00 10,86 0,37

110 93 Οι δείκτες βλάβης για θλίψη έχουν αµελητέες τιµές αν συγκριθούν µε αυτούς για εφελκυσµό, αφού είναι 10 µε 15 φορές µικρότεροι (Πίν και 5.16). Μια ακόµα παρατήρηση που θα µπορούσε να γίνει αφορά το συσχετισµό των δεικτών βλάβης στην κορυφή µε αυτούς στη βάση του κτηρίου. Κάνοντας τη σύγκριση αυτή, οι δείκτες βλάβης στην κορυφή προκύπτουν περίπου 6 φορές µεγαλύτεροι. Οι τοίχοι που δέχονται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου τους έχουν δείκτη βλάβης έως και 50% µεγαλύτερο. Όπως ήταν εµφανές και από τα διαγράµµατα κυρίων τάσεων, η αδυναµία του κτηρίου είναι ουσιαστική όσον αφορά τον εφελκυσµό και ιδίως στους δύο τελευταίους ορόφους. Πίνακας 5.15 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 5,77 0,086 67,10 6,03 0,45 13,40 2 6,12 0,086 70,93 8,20 0,45 18,22 3 4,72 0,086 54,88 6,30 0,45 14,00 4 3,67 0,086 42,80 4,90 0,45 10,90 5 1,05 0,24 4,38 1,40 1,09 1,28 6 3,15 0,24 13,13 4,20 1,09 3,85 7 2,10 0,24 8,75 2,80 1,09 2,57 8 2,10 0,24 8,75 2,80 1,09 2,57 Πίνακας 5.16 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος χωρίς διαφράγµατα για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 4,05 0,855 4,74 5,60 2,39 2,34 2 3,60 0,855 4,21 4,90 2,39 2,05 3 4,95 0,855 5,80 7,00 2,39 2,93 4 3,15 0,855 3,68 4,20 2,39 1,76 5 2,25 4,47 0,50 1,40 10,86 0,13 6 3,60 4,47 0,80 4,20 10,86 0,39 7 3,60 4,47 0,80 2,80 10,86 0,26 8 3,60 4,47 0,80 2,80 10,86 0,26

111 Με Ξύλινη ιαδοκίδωση Η εισαγωγή της ξύλινης διαδοκίδωσης αναµένεται να δράσει ως διάφραγµα και να δράσει ευεργετικά στην κατασκευή. Αντίθετα όµως, οι δείκτες βλάβης για τα πάνελ 1 και 2 που δεν συνδέονται µέσω της διαδοκίδωσης αυξάνονται έως και 40%, ενώ για τα πάνελ 3 και 4 έως και 20% (Πίν έως 5.20). Για αυτή την οµάδα προσοµοιωµάτων οι δείκτες βλάβης για ασθενέστερα υλικά δόµησης είναι 2 µε 3 φορές µεγαλύτεροι, άρα οι αντοχές των υλικών δόµησης επηρεάζουν λιγότερο τα αποτελέσµατα. Πίνακας 5.17 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 6,74 0,086 78,37 9,35 0,45 20,78 2 3,60 0,086 41,86 4,80 0,45 10,67 3 5,40 0,086 62,79 4,80 0,45 10,67 4 3,60 0,086 41,86 4,80 0,45 10,67 5 1,20 0,24 5,00 1,60 1,09 1,47 6 2,40 0,24 10,00 3,20 1,09 1,68 7 1,80 0,24 7,50 2,40 1,09 2,20 8 1,80 0,24 7,50 2,40 1,09 2,20 Πίνακας 5.18 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 6,81 0,855 8,00 9,25 2,39 3,87 2 2,40 0,855 2,81 3,20 2,39 1,34 3 4,20 0,855 4,90 5,60 2,39 2,34 4 3,00 0,855 3,50 4,00 2,39 1,67 5 1,80 4,47 0,40 1,60 10,86 0,15 6 2,40 4,47 0,54 3,20 10,86 0,30 7 2,40 4,47 0,54 3,20 10,86 0,30 8 2,40 4,47 0,54 3,20 10,86 0,30

112 95 Οι δείκτες βλάβης για θλίψη είναι και πάλι 10 µε 15 φορές µικρότεροι απ ότι για εφελκυσµό, ενώ στην κορυφή του κτηρίου είναι 8 µε 10 φορές µεγαλύτεροι απ ότι στη βάση. Έτσι, και από τους δείκτες βλάβης προκύπτει ότι η εισαγωγή της ξύλινης διαδοκίδωσης εντείνει τις βλάβες στις κρίσιµες περιοχές και µπορεί να αποφευχθεί. Πίνακας 5.19 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 5,13 0,086 59,65 6,90 0,45 15,33 2 3,82 0,086 44,42 5,40 0,45 12,00 3 3,82 0,086 44,42 5,40 0,45 12,00 4 3,82 0,086 44,42 5,40 0,45 12,00 5 1,27 0,24 5,30 1,80 1,09 1,65 6 3,82 0,24 15,92 5,40 1,09 4,95 7 2,13 0,24 8,88 3,00 1,09 2,75 8 2,13 0,24 8,88 3,00 1,09 2,75 Πίνακας 5.20 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε ξύλινη διαδοκίδωση για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 4,20 0,855 4,91 6,30 2,39 2,64 2 2,10 0,855 2,46 3,50 2,39 1,46 3 3,67 0,855 4,30 4,90 2,39 2,05 4 3,67 0,855 4,30 5,60 2,39 2,34 5 2,10 4,47 0,47 2,10 10,86 0,19 6 4,20 4,47 0,94 4,20 10,86 0,39 7 5,77 4,47 1,30 6,30 10,86 0,58 8 5,77 4,47 1,30 6,30 10,86 0,58

113 Με Πλάκες Οπλισµένου Σκυροδέµατος Η εισαγωγή πλακών από Ο.Σ. προκαλεί ουσιαστική µείωση των δεικτών βλάβης. Οι δείκτες βλάβης για εφελκυσµό έχουν µειωθεί 6 µε 8 φορές σε σχέση µε αυτούς των κτηρίων χωρίς διαφράγµατα ή µε ξύλινη διαδοκίδωση (Πίν έως 5.24). Και εδώ οι δείκτες βλάβης για ασθενέστερα υλικά δόµησης είναι 2 µε 3 φορές µεγαλύτεροι, όµως στην περίπτωση των ισχυρότερων υλικών δόµησης οι τιµές για τα περισσότερα πάνελ είναι µικρότερες τις µονάδας, άρα δεν έχουν υποστεί καθόλου βλάβη. Πίνακας 5.21 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 0,85 0,086 9,90 1,27 0,45 2,82 2 0,85 0,086 9,90 1,27 0,45 2,82 3 0,85 0,086 9,90 1,27 0,45 2,82 4 0,85 0,086 9,90 1,27 0,45 2,82 5 4,25 0,24 17,70 4,25 1,09 3,90 6 2,55 0,24 10,63 2,55 1,09 2,34 7 2,55 0,24 10,63 2,55 1,09 2,34 8 2,55 0,24 10,63 2,55 1,09 2,34 Πίνακας 5.22 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 1,20 0,855 1,40 1,20 2,39 0,50 2 1,20 0,855 1,40 1,20 2,39 0,50 3 0,60 0,855 0,70 0,60 2,39 0,25 4 0,60 0,855 0,70 0,60 2,39 0,25 5 6,00 4,47 1,34 6,00 10,86 0,55 6 3,60 4,47 0,80 3,60 10,86 0,33 7 5,40 4,47 1,21 5,40 10,86 0,50 8 5,40 4,47 1,21 5,40 10,86 0,50

114 97 Πίνακας 5.23 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 0,95 0,086 59,65 1,43 0,45 3,18 2 0,95 0,086 44,42 1,43 0,45 3,18 3 0,95 0,086 44,42 0,95 0,45 2,11 4 0,95 0,086 44,42 1,43 0,45 3,18 5 4,75 0,24 5,30 4,75 1,09 4,36 6 2,85 0,24 15,92 2,85 1,09 2,61 7 4,75 0,24 8,88 4,75 1,09 4,36 8 2,85 0,24 8,88 2,85 1,09 2,61 Πίνακας 5.24 είκτες βλάβης λ προσοµοιώµατος µε πλάκες Ο.Σ. για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πάνελ Τάσιος, 1986 EC6, 2005 σ 1 f wt λ σ 1 f wt λ 1 1,30 0,855 1,52 1,30 2,39 0,54 2 1,30 0,855 1,52 1,30 2,39 0,54 3 1,30 0,855 1,52 1,30 2,39 0,54 4 1,30 0,855 1,52 1,30 2,39 0,54 5 6,50 4,47 1,45 6,50 10,86 0,60 6 3,90 4,47 0,87 3,90 10,86 0,36 7 6,50 4,47 1,45 6,50 10,86 0,60 8 3,90 4,47 0,87 3,90 10,86 0,36 Από τους πίνακες είναι εµφανές ότι η εισαγωγή πλάκας από Ο.Σ. προκαλεί οµοιογένεια ανά όροφο. Οι τοίχοι που είναι ανάµεσα σε δύο πλάκες εµφανίζουν σχεδόν τις ίδιες τάσεις παντού και αυτό είναι δείγµα της γενικότερης βελτίωσης της συµπεριφοράς του κτηρίου έναντι σεισµικών δράσεων.

115 98 6. ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΤΥΠΙΚΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΣΤΗ ΖΑΚΥΝΘΟ ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ Στην παράγραφο αυτή θα εξεταστεί ο δεύτερος τύπος τρίστρωτης τοιχοποιίας µε πυρήνα σκυροδέµατος (Εικ. 2.6). Επιλέγεται διώροφο κτήριο στην Ζάκυνθο που αποτελείται από τοιχοποιία µε δύο εξωτερικές στρώσεις οπτοπλινθοδοµής και µία εσωτερική οπλισµένου σκυροδέµατος. Αρχικά, γίνεται παραδοχή αυτής της τοιχοποιίας ως τρίστρωτης, ενώ στη συνέχεια αγνοούνται οι εξωτερικές οπτοπλινθοδοµές και το υφιστάµενο κτήριο επιλύεται ως φορέας από οπλισµένο σκυρόδεµα. Το κτήριο θα αναλυθεί αρχικά ως έχει, έπειτα γίνονται καθαιρέσεις φερόντων τοίχων της κατασκευής για αλλαγή χρήσης του ισογείου και τέλος προτείνονται ενισχυτικές παρεµβάσεις. 6.1 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Το υπό µελέτη κτήριο βρίσκεται στη Ζάκυνθο και κατασκευάστηκε µετά τον καταστροφικό σεισµό του 1953 που έγινε στα Ιόνια Νησιά. Αποτελεί χαρακτηριστικό δείγµα µιας νέας τυπολογίας κτηρίων που εµφανίστηκε µε την καθοδήγηση και αρωγή της πολιτείας και είχε ως στόχο την αναβαθµισµένη συµπεριφορά τους σε µελλοντικό σεισµό. Αυτός ο τύπος τρίστρωτης τοιχοποιίας είχε ισχυρή ενδιάµεση στρώση και ασθενείς εξωτερικές στρώσεις, και σε αντίθεση µε τις συνήθεις µνηµειακές τρίστρωτες τοιχοποιίες, αποτελεί έναν τύπο τρίστρωτης τοιχοποιίας µε πυρήνα οπλισµένου σκυροδέµατος. Πρόκειται για µια διώροφη κατασκευή, η οποία αποτελείται από ισόγειο και πρώτο όροφο 73 m 2 ο καθένας. Σε κάθε όροφο υπάρχει πλάκα οπλισµένου σκυροδέµατος πάχους 15 cm. Η κάτοψη ισογείου και ορόφου του κτηρίου συµπίπτουν λόγω του υλικού κατασκευής τους που είναι φέρουσα τοιχοποιία και απεικονίζεται στο Σχήµα 6.1. Παρατηρείται επίσης η ύπαρξη κάποιων δροµικών διαχωριστικών τοίχων, οι οποίοι έχουν καθαρά λειτουργική - χρηστική σηµασία και η συµβολή τους στην ανάληψη φορτίων (µόνιµων ή σεισµικών) θα αγνοηθεί. Ο τρόπος δόµησης της τοιχοποιίας αυτής περιλάµβανε δύο σειρές δροµικής οπτοπλινθοδοµής, οι οποίες συνδέονταν µεταξύ τους µε µεγάλης αντοχής οπλισµένο σκυρόδεµα. Το συνολικό πάχος της περιµετρικής τοιχοποιίας ήταν ίσο µε 28 cm, καθώς χρησιµοποιήθηκαν οπτόπλινθοι µε οπές, πλάτους 8 cm και το πάχος της ενδιάµεσης στρώσης σκυροδέµατος ήταν πάχους 12 cm. Σηµειώνεται η ύπαρξη

116 99 οριζόντιου διαζώµατος (σενάζ) στο µέσο του ύψους του τοίχου και στη στέψη του τοίχου µε πλάκα από οπλισµένο σκυρόδεµα (Σχ. 6.2). Σχήµα 6.1 Κάτοψη ισογείου και ορόφου του υπό µελέτη κτηρίου

117 Σχήµα 6.2 Τοµή του υπό µελέτη κτηρίου 100

118 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Στο υπό µελέτη κτήριο δεν έγινε διεξαγωγή δοκιµών ή η λήψη δοκιµίων, εποµένως έπρεπε να γίνει κατάλληλη επιλογή των µηχανικών χαρακτηριστικών για τα δοµικά υλικά που την αποτελούν. Επιλέγονται αντιπροσωπευτικές τιµές για τη θλιπτική αντοχή του κονιάµατος, των λιθοσωµάτων και του σκυροδέµατος µε βάση τιµές που απαντώνται στη βιβλιογραφία (Πίν. 6.1). Η θλιπτική αντοχή των εξωτερικών οπτοπλινθοδοµών υπολογίζεται µε βάση την Εξ. 2.1 (EC6, 2005). Το µέτρο ελαστικότητας των οπτοπλινθοδοµών που υπολογίστηκε στην 3η στήλη του Πίνακα 6.1 δίνεται από την Εξ. 2.16, όπου ο συντελεστής α λαµβάνει τιµή ίση µε 1000 (Τάσιος, 1992), (CIB, 1958). Η εφελκυστική αντοχή της οπτοπλινθοδοµής θα υποτεθεί ίση µε την εφελκυστική αντοχή για κατακόρυφο εφελκυσµό (f 90 wt ), για λ=0,7 (Τάσιος, 1992 CIB, 1958). Εποµένως, από τις Εξ και 2.15 προκύπτουν τα εξής: f 1 = λ fmt = 0.28 MPa) όπου fmt = fmc = 0.4 ( MPa) 4 90 wt ( Πίνακας 6.1 Μηχανικά Χαρακτηριστικά υπό µελέτη τοίχου Υλικό Θλιπτική Αντοχή Μέτρο Ελαστικότητας (MPa) (MPa) Τοιχοσωµάτων (f bc ) Κονιάµατος (f mc ) Εξωτερικές Στρώσεις (οπτοπλινθοδοµή) (f wc,οπτ. ) (Εξ. 2.1) Εσωτερική Στρώση (C16) (f cc ) Η θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας υπολογίζεται µε βάση την Εξίσωση Οι τιµές των Θ i και Θ e επιλέγονται µε βάση τη βιβλιογραφία και επιβεβαιώνεται η ισχύ τους µέσω της διαδικασίας που περιγράφηκε στην και είναι ίσες µε 1,1 και 0,8, αντίστοιχα. Η διαδικασία αυτή παρατίθεται αναλυτικά στη συνέχεια για ένα συγκεκριµένο πεσσό του υπό µελέτη κτηρίου (Βλ ). Με βάση τις παραπάνω τιµές, η Εξ δίνει την ακόλουθη τιµή για τη θλιπτική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας:

119 102 Ve Vi fwc = Θ e fe + Θi fi = 0,57 0,80 1,87 + 0,43 1,10 16 fwc = V V w w 8,42 MPa Εποµένως, η εφελκυστική αντοχή της τρίστρωτης τοιχοποιίας θα λαµβάνεται ως το 1/10 της θλιπτικής αντοχής και θα ισούται µε 0,84 MPa. 6.3 ΑΝΑΛΥΣΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ Και το κτήριο αυτό θα προσοµοιωθεί µε τη χρήση προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων, όπου οι τοίχοι του κτηρίου καθώς και οι πλάκες από οπλισµένο σκυρόδεµα ορίζονται ως κελύφη. Oι παραδοχές που ελήφθησαν κατά την προσοµοίωση του κτηρίου είναι οι εξής: Το κτήριο θεωρείται πακτωµένο στη στάθµη θεµελίωσης του. Επιλέγεται φασµατική, ιδιοµορφική ανάλυση (modal), µε τον αριθµό των ιδιοµορφών να ποικίλει. Χαρακτηριστική και τελευταία ιδιοµορφή θεωρείται αυτή κατά την οποία το ποσοστό της συνεργαζόµενης µάζας είναι ίσο µε το 90% της συνολικής µάζας της κατασκευής. Το κτήριο ελέγχεται για σεισµικές φορτίσεις σύµφωνα µε τον Ε.Α.Κ. 2000, για τους συνδυασµούς δράσεων 1.35G+1.5Q, G+0.3Q±Ex±0.3Ey και G+0.3Q±0.3Ex±Ey. Η ζώνη σεισµικής επικινδυνότητας για την περιοχή της Ζακύνθου είναι ΙΙΙ, ο συντελεστής σπουδαιότητας λαµβάνεται Σ2 και η κατηγορία εδάφους Γ. Ο συντελεστής συµπεριφοράς q λαµβάνεται ίσος µε µονάδα, το ίδιο και ο συντελεστής θεµελίωσης. Οι παραπάνω τιµές των συντελεστών είναι συντηρητικές και τα αποτελέσµατα που θα προκύψουν θα είναι δυσµενέστερα και υπέρ της ασφάλειας. Η ανάλυση του κτηρίου αυτού µε τη χρήση του παραπάνω προσοµοιώµατος πεπερασµένων στοιχείων (Σχ. 6.3) θα γίνει µε δύο διαφορετικές παραδοχές για τους φέροντες τοίχους. Αρχικά θα προσοµοιωθούν οι τοίχοι µε ισοδύναµη µονόστρωτη τοιχοποιία µέσω της διαδικασίας προσοµοίωσης που περιγράφηκε στην 2.3.2, ενώ στη συνέχεια θα γίνει συνεκτίµηση µόνο των τοιχείων σκυροδέµατος και θα αγνοηθεί εντελώς η συνεισφορά των εξωτερικών στρώσεων από οπτοπλινθοδοµή.

120 103 Σχήµα 6.3 Προσοµοίωµα πεπερασµένων στοιχείων υφιστάµενου κτηρίου Παραδοχή Ισοδύναµης Μονόστρωτης Τοιχοποιίας Εφαρµογή της ιαδικασίας Προσοµοίωσης Τρίστρωτης Τοιχοποιίας σε Συγκεκριµένο Τοίχο του Κτηρίου Η διαδικασία προσοµοίωσης της τρίστρωτης τοιχοποιίας µε µία ισοδύναµη µονόστρωτη (Βλ ) πραγµατοποιήθηκε για ένα τοίχο διαστάσεων: 2m X 3m X 0,28m. Μετά την εισαγωγή και µελέτη των παραπάνω δεδοµένων (Πίν. 6.1), το οριζόντιο φορτίο, που εφαρµόστηκε εντός του επιπέδου του τοίχου, για το οποίο παρατηρήθηκε τιµή της κύριας εφελκυστικής τάσης ίση µε την εφελκυστική αντοχή ( f wt,οπτ. 90 = 0,28 MPa) σε δύο πεπερασµένα στοιχεία στη βάση της ασθενούς οπτοπλινθοδοµής προέκυψε ίσο µε Η max = 54 ΚΝ (Σχ. 6.4 (α) και (β)). Η αντίστοιχη µέγιστη κύρια εφελκυστική τάση στην εκ σκυροδέµατος εσωτερική στρώση προέκυψε ίση µε 1,57 MPa (Σχ. 6.4 (γ)). Μετά από δοκιµές που ακολουθούν τη διαδικασία του βήµατος 3, 4 και 5 της διαδικασίας προσοµοίωσης, επιλέγονται τιµές των διορθωτικών συντελεστών Θ i = 1,1 και Θ e = 0,8. Με βάση τις τιµές αυτές των συντελεστών και τις τιµές που προκύπτουν σε κάθε στρώση χρησιµοποιείται η Εξ. 2.22, η οποία δίνει το παρακάτω αποτέλεσµα:

121 104 Ve Vi σ1 = Θe σ1,e + Θi σ1, i = 0,57 0,80 0,286+ 0,43 1,10 1,57= 0,87 MPa V V w w Παρατηρείται ότι η τιµή που έδωσε η Εξ για τις κύριες εφελκυστικές τάσεις είναι ίδια µε αυτή που προέκυψε και µέσω του προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων (Σχ. 6.4 (γ)). (α) (β) (γ) Σχήµα 6.4 ιαγράµµατα κυρίων τάσεων για προσοµοιώµατα τοιχοποιίας (α), (β) µε τρείς στρώσεις και (γ) µε µια ισοδύναµη στρώση

122 105 Άρα, οι τιµές των Θ i και Θ e είναι αποδεκτές και οι τρεις στρώσεις µπορούν να αντικατασταθούν από µία µε τα µηχανικά χαρακτηριστικά που προκύπτουν στον Πίν Εποµένως µπορούµε να προχωρήσουµε στη δηµιουργία ενός µοντέλου ολόκληρου του κτηρίου που να έχει τοίχους µε τα παραπάνω χαρακτηριστικά της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας. Πίνακας 6.2 Υπολογισµός Μηχανικών Χαρακτηριστικών της Τρίστρωτης Αργολιθοδοµής Θλιπτική Αντοχή (f wc ) (Εξ. 2.22) Εφελκυστική αντοχή (f wt ) (1/10 f wc ) Μέτρο Ελαστικότητας (Ε) (Eξ. 2.16) 8,42 MPa 0,84 MPa 6736 MPa Λόγος Poisson (v) (Eξ. 2.17) 0,33 Μέτρο ιάτµησης (G) (Eξ. 2.18) 2532 MPa Ειδικό Βάρος (γ) 18 KN/m Αποτελέσµατα Για ευκολότερη κατανόηση και απεικόνιση των αποτελεσµάτων θα παρουσιαστούν διαγράµµατα κύριων τάσεων (maps), έτσι ώστε να εντοπιστούν οι περιοχές του κτηρίου όπου αναπτύσσονται τάσεις υψηλότερες από την εφελκυστική θλιπτική αντοχή της εκάστοτε τοιχοποιίας. Από τα Σχήµατα 6.5 έως 6.8, οι µέγιστες κύριες τάσεις είτε για εφελκυσµό είτε για θλίψη παρατηρούνται στους τοίχους οι οποίοι δέχονται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου τους. Οι περιοχές που αποτελούνται από οπλισµένο σκυρόδεµα εµφανίζουν ιδιαίτερα χαµηλές τάσεις. Οι κρίσιµες περιοχές λοιπόν αφορούν τους πεσσούς του κτηρίου που αποτελούνται από τρίστρωτη τοιχοποιία. Σε γενικές γραµµές παρατηρείται πολύ καλή συµπεριφορά του κτηρίου αυτού για δράση σεισµού και ως προς τις δυο διευθύνσεις. Οι τάσεις για δράση σεισµού κατά Υ είναι µικρότερες απ ότι κατά Χ, αφού οι τοίχοι που δέχονται δράση εκτός του επιπέδου τους υποστηρίζονται και από έναν εσωτερικό φέροντα τοίχο. Αυτή η συµπεριφορά της συγκεκριµένης κατασκευής οφείλεται στην καλή διαφραγµατική λειτουργία των πλακών, των διαζωµάτων στο ύψος του παραθύρου, αλλά και των

123 106 µεγάλων διαζωµάτων από οπλισµένο σκυρόδεµα που έχουν κατασκευαστεί στη στέψη του τοίχου µε την πλάκα. 1 2 Σχήµα 6.5 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 6.6 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

124 107 Σχήµα 6.7 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 6.8 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος υφισταµένου κτηρίου για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

125 108 Για να µπορέσει να αξιολογηθεί και ποσοτικά η αποδοτικότητα αυτού του τρόπου δόµησης θα πρέπει να υπολογιστούν δείκτες βλάβης για τους κρίσιµους πεσσούς 1 και 2 στους οποίους αναπτύσσονται οι µέγιστες κύριες τάσεις (Σχ. 6.5). Όπως έχει ήδη αναφερθεί και για το προηγούµενο κτήριο θα λαµβάνονται δείκτες βλάβης λ t = σ 1 /f wt και λ c = σ 1 /f wc για εφελκυσµό και θλίψη αντίστοιχα. Πίνακας 6.3 είκτες Βλάβης λ στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±Ex±0.3Ey G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πάνελ σ 1 f wt λ t 1 0,76 0,84 0,90 2 0,39 0,84 0,46 G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πάνελ σ 1 f wc λ c 1 0,75 8,42 0,09 2 0,38 8,42 0,045 Πίνακας 6.4 είκτες Βλάβης λ στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±0.3Ex±Ey G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πάνελ σ 1 f wt λ t 1 0,35 0,84 0,42 2 0,60 0,84 0,71 G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πάνελ σ 1 f wc λ c 1 0,39 8,42 0, ,71 8,42 0,084 Όπως φάνηκε και από τα διαγράµµατα τάσεων, µεγαλύτερους δείκτες βλάβης έχουν τα πάνελ σε εφελκυσµό όταν δέχονται δράση σεισµού εκτός του επιπέδου τους. Όλοι οι δείκτες βλάβης είναι µικρότεροι της µονάδας (Πίν 6.2 και 6.3) και έτσι επιβεβαιώνεται η αποδοτικότητα αυτού του τρόπου δόµησης σε περιοχές µε υψηλή σεισµικότητα. Επισηµαίνεται ότι οι δείκτες βλάβης για θλίψη είναι σχεδόν µηδενικοί.

126 Συνεκτίµηση µόνο Τοιχείων Οπλισµένου Σκυροδέµατος Το υπό µελέτη κτήριο, όπως έχει ήδη αναφερθεί, αποτελείται από µια µη συµβατική τρίστρωτη τοιχοποιία. Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος είναι 8,5 φορές µεγαλύτερη από αυτή των εξωτερικών στρώσεων και 2πλάσια από την αντοχή που υπολογίστηκε για την ισοδύναµη µονόστρωτη τοιχοποιία. Για το λόγο αυτό, θα µπορούσε να αγνοηθεί εξ αρχής η συνεισφορά των εξωτερικών οπτοπλινθοδοµών, ως αµελητέα, και να ληφθούν υπόψη για την ανάληψη των σεισµικών δράσεων µόνο τα εσωτερικά τοιχεία από σκυρόδεµα. Έτσι, στην παράγραφο αυτή ελέγχεται το υφιστάµενο κτήριο σαν να ήταν φορέας µόνο από Ο.Σ. c=3 cm Φ12/20 cm Φ12/20 cm Σχήµα 6.9 Υφιστάµενος οπλισµός της ενδιάµεσης στρώσης από σκυρόδεµα Σχήµα 6.10 Χαρακτηριστική τοµή του κτηρίου µετά την αγνόηση των εξωτερικών οπτοπλινθοδοµών

127 110 Η ενδιάµεση στρώση της τοιχοποιίας αποτελείται από σκυρόδεµα C16/20 (Πίν. 6.1) και διαθέτει οριζόντιο και κατακόρυφο οπλισµό Φ12/20cm, µε επικάλυψη οπλισµού 3 cm σε κάθε πλευρά (Σχ. 6.9). Μετά την αγνόηση των εξωτερικών οπτοπλινθοδοµών, το πάχος που θα πρέπει να δοθεί σε κάθε πεσσό θα είναι 12 cm, ενώ µόνο τα υπέρθυρα που αποτελούσαν ήδη οριζόντια διαζώµατα διατηρούν το αρχικό πάχος των 28 cm (Σχ. 6.10). Το προσοµοίωµα που χρησιµοποιείται και σε αυτή την περίπτωση είναι της µορφής του Σχήµατος 6.3, αλλάζοντας τα µηχανικά και γεωµετρικά χαρακτηριστικά των πεσσών που πριν περιβάλλονταν από αµφίπλευρη οπτοπλινθοδοµή. Οι παραδοχές προσοµοίωσης και σεισµικών συνδυασµών είναι αυτές που ισχύουν και για το προσοµοίωµα της ισοδύναµης µονόστρωτης. Για την ευκολότερη αξιολόγηση των αποτελεσµάτων παρουσιάζονται για το σύνολο των σεισµικών συνδυασµών περιβάλλουσες του απαιτούµενου οριζόντιου και κατακόρυφου οπλισµού. Από τα Σχήµατα 6.11 και 6.12 παρατηρείται ότι το µέγιστο ποσοστό οπλισµού απαιτείται στα οριζόντια διαζώµατα, αφού έχουν µεγαλύτερο πάχος από τους υπόλοιπους πεσσούς της κατασκευής. 1 2 Σχήµα 6.11 Μέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού στο υφιστάµενο κτήριο

128 111 Σχήµα 6.12 Μέγιστο ποσοστό οριζόντιου οπλισµού στο υφιστάµενο κτήριο Το ποσοστό του υφιστάµενου οπλισµού ανά πλευρά ισούται µε 5,65 cm/m 2. Οπότε, µπορούν να υπολογιστούν οι λόγοι του απαιτούµενου προς το υφιστάµενο ποσοστό οπλισµού και να προσδιοριστούν οι δείκτες βλάβης στις κρίσιµες περιοχές της κατασκευής. Με βάση τα παραπάνω διαγράµµατα οι περιοχές αυτές είναι τα υπέρθυρα 1 και 2. Στο Πίνακα 6.5 παρατίθενται οι δείκτες βλάβης για κατακόρυφο και οριζόντιο οπλισµό στα πάνελ αυτά. Πίνακας 6.5 είκτες Βλάβης λ στο υφιστάµενο κτήριο µε βάση τον απαιτούµενο οπλισµό Πάνελ Κατακόρυφος οπλισµός Οριζόντιος οπλισµός Α s, απ. Α s, υφ. (cm 2 /m) (cm 2 /m) λ κ Α s, απ. Α s, υφ. (cm 2 /m) (cm 2 /m) 1 3,69 5,65 0,65 4,92 5,65 0,87 2 4,03 5,65 0,71 3,57 5,65 0,63 λ ο Οι δείκτες βλάβης που προκύπτουν είναι µικρότεροι της µονάδας, που σηµαίνει ότι ο υφιστάµενος οπλισµός επαρκεί. Είτε αγνοώντας, είτε λαµβάνοντας υπόψη τη συµβολή των εξωτερικών οπτοπλινθοδοµών καταλήγουµε σε παρόµοια συµπεράσµατα για τη σεισµική συµπεριφορά του κτηρίου, η οποία είναι

129 112 ικανοποιητική για δράση σεισµού και ως προς τις δύο διευθύνσεις. Αξίζει να σηµειωθεί για τη θεώρηση της τοιχοποιίας ως τρίστρωτης, τα αποτελέσµατα είναι συντηρητικά, καθώς στην περίπτωση αυτή η αστοχία χαρακτηρίζεται από την εµφάνιση της πρώτης ρηγµάτωσης. Στην περίπτωση συνυπολογισµού µόνο των τοιχείων σκυροδέµατος, η αστοχία χαρακτηρίζεται από τη διαρροή του οπλισµού. 6.4 ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΣΤΗΝ ΚΑΤΟΨΗ ΓΙΑ ΑΛΛΑΓΗ ΧΡΗΣΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ Αυτή η τυπολογία κτηρίων κατασκευάστηκε εδώ και περίπου 40 χρόνια, γι αυτό κρίνεται σκόπιµη η εξέταση της περίπτωσης πιθανής καθαίρεσης µερικών από τους περιµετρικούς, αλλά και τους εσωτερικούς, φέροντες τοίχους του ισογείου για αλλαγή χρήσης. Με την πάροδο των χρόνων είναι πολύ λογικό να δηµιουργηθεί η απαίτηση αλλαγής χρήσης ενός κτηρίου και στην περίπτωση που θα εξεταστεί θα υποτεθεί αλλαγή χρήσης του ισογείου από οικία σε κατάστηµα. Μετά την καθαίρεση των γραµµοσκιασµένων τοίχων η κάτοψη του ισογείου απεικονίζεται στο Σχήµα Χ Υ Σχήµα 6.13 Κάτοψη ισογείου του υπό µελέτη κτηρίου µετά την επέµβαση για αλλαγή χρήσης

130 113 Για τους λειτουργικούς σκοπούς ενός καταστήµατος απαιτούνται µεγάλα ανοίγµατα που λειτουργούν ως βιτρίνες, αλλά και µεγαλύτεροι δίοδοι για την ευκολότερη µεταφορά των εµπορευµάτων. Έτσι, κρίνεται αναγκαία η καθαίρεση του µεγαλύτερου µέρους ενός από τους δυο τοίχους της διεύθυνσης Χ, καθώς και µεγάλου τµήµατος του εσωτερικού φέροντος τοίχου, για καλύτερη αξιοποίηση του χώρου. Τέλος, θα καθαιρεθούν και οι περισσότεροι από τους διαχωριστικούς δροµικούς τοίχους, για λειτουργικούς καθαρά λόγους χωρίς η καθαίρεση αυτή να επηρεάζει τη στατική συµπεριφορά του κτηρίου. Και πάλι, η προσοµοίωση του κτηρίου θα γίνει µε πρόγραµµα πεπερασµένων στοιχείων, χρησιµοποιώντας τα ίδια στοιχεία κελύφους και κάνοντας ακριβώς τις ίδιες παραδοχές, όπως και πριν την επέµβαση (Σχ. 6.14). Για την αξιολόγηση των αποτελεσµάτων θα χρησιµοποιηθούν και πάλι τα διαγράµµατα κύριων τάσεων για όλους τους συνδυασµούς σεισµικών δράσεων κατά Ε.Α.Κ. στην περίπτωση της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας. Για το συνυπολογισµό µόνο των τοιχείων σκυροδέµατος λαµβάνονται οι περιβάλλουσες απαιτούµενου, οριζόντιου και κατακόρυφου οπλισµού σε κάθε πάνελ. Σχήµα 6.14 Προσοµοίωµα πεπερασµένων στοιχείων υφιστάµενου κτηρίου µετά την επέµβαση για αλλαγή χρήσης

131 Παραδοχή Ισοδύναµης Μονόστρωτης Τοιχοποιίας Παρατηρώντας τα Σχήµατα 6.15 έως 6.18, οι µέγιστες κύριες εφελκυστικές και θλιπτικές τάσεις αναπτύσσονται στα εναποµείναντα τµήµατα του εξωτερικού φέροντα τοίχου της διεύθυνσης Χ, στον οποίο έγινε η καθαίρεση. Οι πεσσοί αυτοί είτε δέχονται δράση σεισµού εντός, είτε εκτός του επιπέδου τους εµφανίζουν τάσεις πολύ µεγαλύτερες από την εφελκυστική αντοχή τους. 4 3 Σχήµα 6.15 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 6.16 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

132 115 Αυτό οφείλεται στην πολύ µικρή επιφάνεια τοιχοποιίας σε σχέση µε τα ανοίγµατα, η οποία καθιστά τους πεσσούς αυτούς ανίκανους να παραλάβουν τη σεισµική δράση που αναπτύσσεται. Σχήµα 6.17 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Σχήµα 6.18 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey

133 116 Και πάλι για να ποσοτικοποιηθεί η ανεπάρκεια της κατασκευής µετά την καθαίρεση των τµηµάτων που προαναφέρθηκαν, θα υπολογιστούν δείκτες βλάβης για τους κρίσιµους πεσσούς 3 και 4 στους οποίους αναπτύσσονται οι µέγιστες κύριες τάσεις (Σχ. 6.13). Όπως παρατηρήθηκε και στα διαγράµµατα κυρίων εφελκυστικών τάσεων, ο πεσσός 3 καθώς και οι άλλοι δύο πεσσοί του τοίχου της διεύθυνσης Χ που υπέστη καθαίρεση φαίνεται να έχουν πρόβληµα σε εφελκυσµό. Ο αντίστοιχος δείκτης βλάβης δείχνει ότι ο πεσσός 3 και οι γειτονικοί του έχουν ξεπεράσει την εφελκυστική αντοχή τους κατά 1,8 φορές και µάλιστα για δράση σεισµού εντός του επιπέδου τους. Πίνακας 6.6 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±Ex±0.3Ey G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πάνελ σ 1 f wt λ t 3 1,50 0,84 1,79 4 0,56 0,84 0,67 G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πάνελ σ 1 f wc λ c 3 1,80 8,42 0,21 4 0,75 8,42 0,09 Πίνακας 6.7 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±0.3Ex±Ey G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πάνελ σ 1 f wt λ t 3 0,60 0,84 0,71 4 0,71 0,84 0,85 G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πάνελ σ 1 f wc λ c 3 1,14 8,42 0,14 4 0,76 8,42 0,09

134 Συνεκτίµηση µόνο Τοιχείων Οπλισµένου Σκυροδέµατος Από τα Σχήµατα 6.19 και 6.20 παρατηρείται ότι το µέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού απαιτείται στους τρεις εναποµείναντες πεσσούς του τοίχου της διεύθυνσης Χ που υπέστη την καθαίρεση. Επίσης, αυξηµένη απαίτηση σε οριζόντιο οπλισµό εµφάνισε το υπέρθυρο του τοίχου που έχει καθαιρεθεί. Οι απαιτήσεις αυτές είναι απολύτως αλληλένδετες µεταξύ τους, αλλά και µε το γεγονός της καθαίρεσης του τοίχου στα σηµεία αυτά Σχήµα 6.19 Μέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο Οι κρίσιµες περιοχές του κτηρίου στη περίπτωση αυτή είναι οι τρεις πεσσοί και το υπέρθυρο στις οποίες εµφανίζονται οι αυξηµένες απαιτήσεις οπλισµού (Σχ. 6.19). Έτσι, για τα τέσσερα αυτά στοιχεία υπολογίζονται οι λόγοι ανεπάρκειας της κατασκευής. Συγκρίνοντας τους λόγους αυτούς µε του αντίστοιχους µέγιστους που προέκυψαν για την ισοδύναµη µονόστρωτη, παρατηρείται µια διαφορά της τάξης του 40%. Στην δεύτερη περίπτωση προσοµοίωσης, το κτήριο φαίνεται να έχει υποστεί βλάβες, αλλά σε µικρότερο βαθµό από ότι στην πρώτη περίπτωση.

135 118 Σχήµα 6.20 Μέγιστο ποσοστό οριζόντιου οπλισµού µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο Πίνακας 6.8 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο µε βάση τον απαιτούµενο οπλισµό Πάνελ Κατακόρυφος οπλισµός Οριζόντιος οπλισµός Α s, απ. Α s, υφ. (cm 2 /m) (cm 2 /m) λ κ Α s, απ. Α s, υφ. (cm 2 /m) (cm 2 /m) 3 7,26 5,65 1,28 4,86 5,65 0,86 4 3,69 5,65 0,65 6,29 5,65 1,11 5 5,65 5,65 1,00 3,17 5,65 0,56 6 7,12 5,65 1,27 3,85 5,65 0,68 λ ο Μετά από τις παραπάνω αναλύσεις καταλήγει κανείς στο συµπέρασµα ότι σε περιπτώσεις κτηρίων µε µεγάλο εµβαδόν ανοιγµάτων σε σχέση µε το συνολικό εµβαδόν της τοιχοποιίας αρχίζουν να εµφανίζονται υψηλοί δείκτες βλάβης, οι οποίοι παρατηρούνται στους πεσσούς που έχουν το µικρότερο εµβαδόν. Εποµένως, παρόλο που αυτός ο τύπος τρίστρωτης τοιχοποιίας είναι προτιµότερος σε σχέση µε µια απλή αργολιθοδοµή, έχει ανάγκη ενίσχυσης όταν πρόκειται για κτίρια µε µεγάλο εµβαδόν ανοιγµάτων, χωρίς συµµετρία.

136 119 Για την αντιµετώπιση αυτού του φαινοµένου θα πρέπει να επιλεγεί µια κατάλληλη στρατηγική ενίσχυσης του κτηρίου που θα εξασφαλίζει τη θωράκιση του από ένα µελλοντικό σεισµό. 6.5 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΟΥ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΜΕ ΜΑΝ ΥΕΣ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Οι διάφορες µέθοδοι ενίσχυσης κτηρίων από τοιχοποιία περιγράφηκαν στο Κεφάλαιο 4. Μια από τις πιο διαδεδοµένες µεθόδους ενίσχυσης κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία είναι η εφαρµογή µανδυών από εκτοξευόµενο σκυρόδεµα και στις δύο πλευρές του υπό ενίσχυση τοίχου ( ρίτσος, 2006). Η µέθοδος αυτή εφαρµόζεται από εξειδικευµένο συνεργείο και αυξάνει αποτελεσµατικά την αντοχή της τοιχοποιίας. Το πάχος κάθε µανδύα εξαρτάται από το αρχικό πάχος του τοίχου πριν την επέµβαση. Στην περίπτωση που µελετάται, το πάχος της τρίστρωτης τοιχοποιίας είναι 28 cm και έτσι το πάχος του µανδύα σε κάθε πλευρά θα επιλεγεί ίσο µε 8cm. Η αντοχή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος θα είναι C Παραδοχή Ισοδύναµης Μονόστρωτης Τοιχοποιίας Στην περίπτωση αυτή, το σχέδιο ενίσχυσης περιλαµβάνει τους τρείς εναποµείναντες πεσσούς του εξωτερικού φέροντος τοίχου 1, καθώς και τους δύο µικρότερους πεσσούς του εσωτερικού φέροντος τοίχου 2 (Σχ. 6.21). Μέσω ανάλυσης πεπερασµένων στοιχείων θα ενισχυθούν οι παραπάνω πεσσοί που φαίνεται να αστοχούν, αλλάζοντας τα µηχανικά χαρακτηριστικά τους. Τα νέα µηχανικά χαρακτηριστικά των πεσσών αυτών δίνονται στον Πίνακα 6.9. Πίνακας 6.9 Μηχανικά Χαρακτηριστικά πεσσών που θα ενισχυθούν στο υπό µελέτη κτήριο Θ i 1.2 Θ e 0.9 Νέα Θλιπτική Αντοχή (f wc,µαν. ) (Εξ. 2.22) MPa Νέο Μέτρο Ελαστικότητας (Ε w,µαν. ) (Εξ. 2.16) MPa

137 120 Ο προσδιορισµός των δύο εµπειρικών συντελεστών που λαµβάνουν υπόψη τη συνεργασία των εξωτερικών στρώσεων µε το υλικό έγινε ακολουθώντας τη διαδικασία προσοµοίωσης που περιγράφηκε στην Στην περίπτωση της ενίσχυσης όµως οι εξωτερικές στρώσεις είναι οι µανδύες από οπλισµένο σκυρόδεµα, ενώ ο πυρήνας είναι η τρίστρωτη τοιχοποιία. Εποµένως, οι εξωτερικές στρώσεις προσφέρουν µεγαλύτερη περίσφιγξη στον πυρήνα, γι αυτό και επιλέχθηκε µεγαλύτερη τιµή για το Θ i. Σχήµα 6.21 Σχέδιο ενίσχυσης κτηρίου για προσοµοίωµα ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας Μετά την ανάλυση προκύπτουν τα διαγράµµατα κυρίων τάσεων για δράση σεισµού κατά τις διευθύνσεις Χ και Υ. Στο διάγραµµα 6.22 οι µέγιστες κύριες εφελκυστικές τάσεις παρατηρούνται στους τρεις πεσσούς του τοίχου 1 της διεύθυνσης Χ, όπως και πριν την ενίσχυση. Μπορεί η τιµή που προκύπτει από την ανάλυση να είναι πολύ κοντά στην εφελκυστική αντοχή της ενισχυµένης τρίστρωτης τοιχοποιίας, όµως µε βάση τις παραδοχές της ανάλυσης οι τιµές που προκύπτουν είναι υπέρ της ασφάλειας. Άρα, έπειτα από ενίσχυση των προβληµατικών πεσσών του ισογείου στο υπό µελέτη κτήριο µε τη µέθοδο των αµφίπλευρων µανδυών παρατηρείται µικρή µείωση των κυρίων εφελκυστικών τάσεων, της τάξης του 12%, και γενικότερη βελτιωµένη συµπεριφορά του κτηρίου για δράση σεισµού κατά τη διεύθυνση Χ.

138 Σχήµα 6.22 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+Ex+0.3Ey Σχήµα 6.23 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ2 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-Ex-0.3Ey

139 122 Από το Σχήµα 6.24 οι µέγιστες κύριες εφελκυστικές τάσεις για δράση σεισµού κατά τη διεύθυνση Υ αναπτύσσονται στους τοίχους της διεύθυνσης Χ οι οποίοι φορτίζονται εκτός του επιπέδου τους. Πιο συγκεκριµένα, εµφανίζονται στους δύο άκρη δεξιά πεσσούς του ορόφου, οι οποίοι δεν έχουν ενισχυθεί. Η εφελκυστική αντοχή τους είναι λίγο µεγαλύτερη από τις τάσεις που προκύπτουν από την ανάλυση. Εποµένως συµπεραίνεται ότι µε την εφαρµογή του σχεδίου ενίσχυσης η αδύναµη περιοχή µεταφέρεται από το ισόγειο στον όροφο για δράση σεισµού κατά τη διεύθυνση Υ. Σχήµα 6.24 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q+0.3Ex+Ey Οι µέγιστες τιµές των κύριων θλιπτικών τάσεων εµφανίζονται και αυτές στους τρεις πεσσούς της διεύθυνσης Χ µε το µικρότερο εµβαδό, ανεξαρτήτως της διεύθυνσης δράσης του σεισµού (Σχ και 6.25). Λόγω της µείωσης του συνολικού εµβαδού του τοίχου στη διεύθυνση Χ είναι αναµενόµενο να αναπτύσσονται µεγαλύτερες θλιπτικές φορτίσεις. Παρόλα αυτά οι τιµές που προκύπτουν από την ανάλυση είναι πολύ µικρές σε σχέση µε τη θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας είτε πριν είτε µετά την ενίσχυση.

140 123 Σχήµα 6.25 Μέγιστες Κύριες Τάσεις σ1 προσοµοιώµατος µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµό φόρτισης G+0.3Q-0.3Ex-Ey Οι κρίσιµες περιοχές του κτηρίου µετά την ενίσχυση φαίνονται στο Σχ Για τις περιοχές αυτές µε τις µέγιστες κύριες τάσεις θα υπολογιστούν οι δείκτες βλάβης. Οι τιµές όλων των δεικτών είναι µικρότεροι της µονάδας γεγονός που επιβεβαιώνει τη αποδοτικότητα αυτού του σχεδίου ενίσχυσης. Πίνακας 6.10 είκτες Βλάβης λ µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±Ex±0.3Ey G+0.3Q+Ex+0.3Ey Πάνελ σ 1 f wt λ t 1 1,32 1,38 0,96 2 0,66 0,84 0,76 3 0,66 0,84 0,76 G+0.3Q-Ex-0.3Ey Πάνελ σ 1 f wc λ c 1 1,62 13,78 0,12 2 0,70 8,42 0, ,70 8,42 0,083

141 124 Πίνακας 6.11 είκτες Βλάβης λ µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών για συνδυασµούς φόρτισης G+0.3Q±0.3Ex±Ey G+0.3Q+0.3Ex+Ey Πάνελ σ 1 f wt λ t 1 0,79 1,38 0,57 2 0,71 0,84 0,85 3 0,33 0,84 0,39 G+0.3Q-0.3Ex-Ey Πάνελ σ 1 f wc λ c 1 1,25 13,78 0,09 2 0,73 8,42 0, ,53 8,42 0, Συνεκτίµηση µόνο Τοιχείων Οπλισµένου Σκυροδέµατος Από την ανάλυση του κτηρίου µετά την επέµβαση κρίνεται σκόπιµο να ενισχυθούν οι κρίσιµες περιοχές που προέκυψαν (Σχ. 6.19). Έτσι, το νέο σχέδιο ενίσχυσης περιλαµβάνει το σύνολο του τοίχου της διεύθυνσης Χ που υπέστη µείωση εµβαδού (Σχ 6.26). Λόγω της διαφοράς πάχους καθ ύψος του τοίχου (Σχ. 6.10) πρέπει να επιλεγεί ενιαίο πάχος για κάθε πλευρά µανδύα εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που θα εφαρµοστεί. Πριν εφαρµοστεί αυτή η µέθοδος ενίσχυσης θα πρέπει να καθαιρεθούν οι αµφίπλευρες οπτοπλινθοδοµές στους πεσσούς που περιλαµβάνονται στο σχέδιο ενίσχυσης. Στα τµήµατα των πεσσών µε πάχος 12 cm θα εφαρµοστούν µανδύες πάχους 16 cm, ενώ στο υπέρθυρο που έχει αρχικό πάχος 28 cm θα εφαρµοστούν µανδύες πάχους 8 cm. Εποµένως, το συνολικό πάχος του τοίχου µετά την ενίσχυση µε αµφίπλευρους µανδύες εκτοξευόµενου σκυροδέµατος θα είναι ίσο µε 44 cm, όπως και οι πεσσοί που ενισχύθηκαν πριν στην περίπτωση της ισοδύναµης µονόστρωτης τοιχοποιίας. Από τα Σχήµατα 6.27 και 6.28 παρατηρείται η µέγιστη απαίτηση κατακόρυφου, αλλά και οριζόντιου οπλισµού συγκεντρώνεται στους τρεις εναποµείναντες πεσσούς του τοίχου της διεύθυνσης Χ που ενισχύθηκαν. Το πάχος των πεσσών αυτών σχεδόν διπλασιάστηκε, οπότε και το ποσοστό του οπλισµού που απαιτείται είναι λογικό να αυξηθεί. Ο υφιστάµενος οπλισµός Φ12/20cm που υπήρχε

142 125 και στις δύο διευθύνσεις θα αγνοηθεί, αφού από τα αποτελέσµατα της ανάλυσης µετά την επέµβαση φαίνεται να έχει αστοχήσει.. Σχήµα 6.26 Σχέδιο ενίσχυσης κτηρίου για προσοµοίωµα συνεκτίµησης µόνο των τοιχείων σκυροδέµατος Σχήµα 6.27 Μέγιστο ποσοστό κατακόρυφου οπλισµού µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών

143 126 Σχήµα 6.28 Μέγιστο ποσοστό οριζόντιου οπλισµού µετά την ενίσχυση κρίσιµων πεσσών Με βάση τα αποτελέσµατα της ανάλυσης που απεικονίζονται στα παραπάνω διαγράµµατα, επιλέγεται για το σχεδιασµό των αµφίπλευρων µανδυών κατακόρυφος οπλισµός Φ12/10cm και οριζόντιος Φ 10/8cm. Οι κρίσιµες περιοχές δεν άλλαξαν πριν και µετά την ενίσχυση. Οι δείκτες βλάβης των πεσσών αυτών (Σχ. 6.27) υπολογίστηκαν µε βάση τον παραπάνω οπλισµό σχεδιασµού των µανδυών και παρατίθενται στον Πίν Με εξαίρεση τον πεσσό 3 όπου η απαίτηση οπλισµού συµπίπτει µε τον υφιστάµενο, στους υπόλοιπους πεσσούς παρατηρούνται δείκτες µικρότεροι της µονάδας. Εποµένως, η αποδοτικότητα της µεθόδου επιβεβαιώνεται και µε αυτόν τον τρόπο προσοµοίωσης του κτηρίου. Πίνακας 6.12 είκτες Βλάβης λ µετά την επέµβαση στο υφιστάµενο κτήριο µε βάση τον απαιτούµενο οπλισµό Πάνελ Κατακόρυφος οπλισµός Οριζόντιος οπλισµός Α s, απ. Α s, υφ. (cm 2 /m) (cm 2 /m) λ κ Α s, απ. Α s, υφ. (cm 2 /m) (cm 2 /m) 3 11,61 11,30 1,03 8,71 9,81 0,89 4 6,03 11,30 0,53 8,47 9,81 0, ,79 11,30 0,95 5,79 9,81 0, ,00 11,30 0,97 5,79 9,81 0,59 λ ο