Πλαισιακοί φορείς από οπλισµένο σκυρόδεµα, κατασκευασµένοι προ του 1984: Αποτίµηση της φέρουσας ικανότητάς τους και προτάσεις για την αναβάθµισή της

Πλαισιακοί φορείς από οπλισµένο σκυρόδεµα, κατασκευασµένοι προ του 1984: Αποτίµηση της φέρουσας ικανότητάς τους και προτάσεις για την αναβάθµισή της Ε. Βουγιούκας Ερευνητικός Συνεργάτης, Εργ. Οπλ. Σκυροδέµατος ΕΜΠ Γ. Κωτσοβός Υπ. ιδάκτορας, Εργ. Οπλ. Σκυροδέµατος ΕΜΠ Μ. Κωτσοβός Καθηγητής, ιευθυντής, Εργ. Οπλ. Σκυροδέµατος ΕΜΠ Λέξεις κλειδιά: αποτίµηση, αναβάθµιση φέρουσας ικανότητας ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Η εργασία αναφέρεται στη διαδικασία αποτίµησης της φέρουσας ικανότητας (και σε προτάσεις για την αναβάθµισή της) συγκροτήµατος από στατικά ανεξάρτητους φορείς από οπλισµένο σκυρόδεµα, κατασκευασµένους περί το 197. Περιλαµβάνει τα στάδια: (1) Αποτίµηση αποµείωσης έναντι αρχικά διατιθέµενης αντοχής, (2) Αποτίµηση φέρουσας ικανότητας χαρακτηριστικών υποφορέων (πλαισίων) και (3) Προτάσεις για επεµβάσεις. 1 ΓΕΝΙΚΑ Σχ.1 Ποσοστά υφισταµένων κτιρίων της χώρας, ανά αντισεισµικό κανονισµό εφαρµογής, τον Ιούλιο 24. (Πηγή: ΕΠΑΝΤΥΚ-ΤΕΕ). Το έτος 1984 θεωρείται ορόσηµο για τα κτίρια από οπλισµένο σκυρόδεµα στην Ελλάδα, καθώς από τότε ίσχυσαν αυστηρότερες κατασκευαστικές διατάξεις, οι οποίες επέδρασαν δραστικά στην αύξηση των διαστάσεων των δοµικών µελών και του ποσοστού οπλισµού αυτών. Από στοιχεία της ΕΣΥΕ (βλ. Σχ.1), έχει προκύψει ότι τα προ του 1984 κατασκευασµένα κτίρια (µε αντισεισµικό του 1959 και χωρίς αντισεισµικό) αποτελούν την µεγάλη πλειοψηφία (46% και 32% αντίστοιχα) των υφισταµένων σήµερα κτιρίων της χώρας, έναντι αυτών που έχουν οικοδοµηθεί µε τις «πρόσθετες» διατάξεις και τους νέους κανονισµούς (13% και 9% αντίστοιχα). Έτσι, έχει µεγάλη σηµασία το ερώτηµα περί της φέρουσας ικανότητας της κατηγορίας αυτής των κτιρίων, πολλά από τα οποία είναι µεγάλης οικονοµικής και λειτουργικής σηµασίας. Η αποτίµηση της φέρουσας ικανότητας είναι µια ιδιαίτερα σηµαντική εργασία, είτε αυτοδυνάµως, είτε ως το πρώτο στάδιο µελέτης ανασχεδιασµού υφισταµένου κτιρίου. Ένα ολόκληρο κεφάλαιο (Κεφ.2) αφιερώνεται από τον, υπό εκπόνηση, Κανονισµό Επεµβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ., Σχέδιο 1, 25), στη συλλογή στοιχείων, τεκµηρίωση και αποτίµηση υφιστάµενου φέροντος οργανισµού. Ανεξάρτητα από κανονιστικό πλαίσιο, η αποτίµηση είναι απαραίτητη για όλα τα υφιστάµενα 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 1

κτίρια, κατά προτεραιότητα δε για κτίρια δηµοσίου συµφέροντος (όπως αυτό που παρουσιάζεται εδώ) ή και µεγάλης σπουδαιότητας. 2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Το 1955 που θεσπίστηκε ο πρώτος Κανονισµός για κατασκευές από οπλισµένο σκυρόδεµα, συµπεριέλαβε τις σηµαντικότερες από τις διεθνώς κρατούσες τότε απόψεις, κυρίως σε επίπεδο υλικού και ελέγχου διατοµών. Το 1959 που θεσπίστηκε ο πρώτος Αντισεισµικός Κανονισµός πανελλαδικής ισχύος (Β.. 19/26-2-1959), αυτός περιέλαβε κυρίως άρθρα για κτίρια από Οπλισµένο Σκυρόδεµα (και κάποια για κτίρια από παραδοσιακή τοιχοποιία). Ο τελευταίος, υπό µορφή κυρίως συστάσεων, έθιγε αρκετές από τις και σήµερα θεωρούµενες βασικές αρχές αντισεισµικού σχεδιασµού (πχ τοποθέτηση τοιχωµάτων καθόλο το ύψος των κτιρίων, κατά προτίµηση εγγύτερα στην περιφέρεια της κάτοψης, σχολαστικοί έλεγχοι -αλλά και προτροπές για αποφυγή- των φυτευτών υποστυλωµάτων κτλ). Ωστόσο, η εφαρµογή του κανονισµού αυτού συνδέθηκε µε την αποκαλούµενη «ακριβή ελληνική µέθοδο», σύµφωνα µε την οποία τα κατακόρυφα στοιχεία της κάθε στάθµης αποτελούσαν τους ελαστικούς συνδέσµους µε την προηγούµενη στάθµη, ανεξάρτητα από τις διαστάσεις τους. Έτσι το κάθε πολυώροφο κτίριο αντιµετωπιζόταν ως «επαλληλία µονωρόφων» και η ασυνέχεια κατακόρυφων στοιχείων (δεν υπήρχε διάκριση υποστυλωµάτων-τοιχίων) καθύψος, τόσο σε µέγεθος όσο και σε θέση, δεν έπαιζε κάποιο ρόλο στα «σεισµικά» εντατικά µεγέθη (πλην του αξονικού φορτίου ένεκα «φυτευτών» υποστυλωµάτων). Η "ακριβής ελληνική µέθοδος", η οποία είχε ταυτιστεί σχεδόν µονοσήµαντα µε τον κανονισµό, εισήγαγε ροπές ένεκα σεισµού στα κατακόρυφα φέροντα στοιχεία (τύπου "αµφιπάκτου στύλου"), στα θεµέλια και στις «περιµετρικές» δοκούς. Εν γένει (ένεκα εφαρµογής της "µεθόδου" και όχι λόγω του κανονισµού) δεν υπολογίζονταν αξονικά φορτία στα µέλη (κατακόρυφα και οριζόντια), ένεκα του σεισµού, ούτε σεισµική τέµνουσα και ροπή στις δοκούς (µε εξαίρεση τις «περιµετρικές»). Ειδικά για τα κτίρια που µελετούνταν µε πλαισιακή λειτουργία (τέτοια ήταν κυρίως όσα περιελάµβαναν πλαίσια σχετικά µεγάλων ανοιγµάτων, τουλάχιστον για τη διεύθυνση των κυρίων πλαισίων), πολλά από τα συνήθως εφαρµοζόµενα παλαιότερα εξαιτίας της «ακριβούς ελληνικής µεθόδου» δεν είχαν εφαρµογή, µε αποτέλεσµα τον ορθολογικότερο σχεδιασµό τους.ένα χαρακτηριστικό συγκρότηµα, το οποίο εµπίπτει στην ως άνω κατηγορία είναι αυτό το οποίο στεγάζει σήµερα αποθήκες ανταλλακτικών της Εταιρίας Θερµικών Λεωφορείων (ΕΘΕΛ), στου Ρέντη, και το οποίο εξετάζεται διεξοδικά στη συνέχεια. 3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Πρόκειται για κτίριο βιοµηχανικού τύπου, αποτελούµενο από εννέα στατικώς ανεξάρτητους πλαισιακούς φορείς από οπλισµένο σκυρόδεµα. Οι φορείς είναι µονώροφοι, ελεύθερου ύψους της τάξεως των πέντε µέτρων, και αποτελούνται από πλάκες, δοκούς και στύλους. Ένα σκαρίφηµα των εν λόγω φορέων απεικονίζεται στο Σχ.2, ενώ στην Φωτ.1 απεικονίζεται άποψη της χαρακτηριστικής κυρίως πτέρυγας. Οι συνολικοί φορείς του κτιρίου διακρίνονται σε τρείς χαρακτηριστικούς τύπους («Κυρίως Πτέρυγα», «Πτέρυγα Α» και «Πτέρυγα Β»). «Κυρίως Πτέρυγα» είναι αυτή µε την ανισοσταθµία στην οροφή. Αποτελείται από τέσσερα στατικώς ανεξάρτητα κτίρια. Καθένα από αυτά απαρτίζεται από τρία έως τέσσερα τετράστυλα πλαίσια κατα την (τοπική) διεύθυνση Χ. Το µεσαίο άνοιγµα είναι υπερυψωµένο έναντι των πλευρικών και η πλάκα της οροφής του είναι δίρριχτη. Η διαφορά αυτή του ύψους σχηµατίζει «κοντά 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 2

υποστυλώµατα» στην οροφή. Τα πλαίσια αυτά συνδεόµενα µεταξύ τους κατά Υ, σχηµατίζουν τρίστυλα ή τετράστυλα πλαίσια αντιστοίχως. «Πτέρυγα Α» είναι η παρακείµενη της προηγούµενης, βορείως αυτής. Αποτελείται από τέσσερα στατικώς ανεξάρτητα κτίρια. Καθένα από αυτά απαρτίζεται από τρία έως πέντε δίστυλα πλαίσια κατα την (τοπική) διεύθυνση Χ (η οποία είναι παράλληλη της αντίστοιχης τοπικής της κυρίως πτέρυγας). Το ύψος της πτέρυγας είναι το ίδιο µε των πλευρικών ανοιγµάτων της κυρίως πτέρυγας.«πτέρυγα Β» είναι η παρακείµενη της κυρίως πτέρυγας, ανατολικώς αυτής. Απαρτίζεται από δώδεκα δίστυλα πλαίσια κατα την (τοπική) διεύθυνση Χ (η οποία είναι κάθετη της αντίστοιχης τοπικής της κυρίως πτέρυγας). Το ύψος της πτέρυγας είναι το ίδιο µε των πλευρικών ανοιγµάτων της κυρίως πτέρυγας.στο κεντρικό τµήµα, ανισοσταθµία της οροφής δηµιουργεί «κοντά» υποστυλώµατα µεταξύ παρακειµένων σταθµών (βλ. Σχ.3 και Φωτ.1). Η πρώτη εντύπωση είναι ότι πρόκειται για φορείς που κατασκευάστηκαν όλοι κατά την ίδια χρονική περίοδο, γύρω στο 197, και πρόκειται για καλής ποιότητας κατασκευή για την εποχή εκείνη. Ωστόσο η φθορά του χρόνου, η αλλαγή της σεισµικότητας της περιοχής και η αλλαγή των τρεχουσών αντιλήψεων περί κατασκευαστικών διατάξεων επιβάλλει την αποτίµηση της τρέχουσας φέρουσας ικανότητας του κτιρίου. Φωτ. 1 (άνω) Άποψη της κεντρικής πτέρυγας Σχ. 3 (άνω) Σκαρίφηµα των εννέα στατικώς ανεξαρτήτων φορέων που απαρτίζουν το κτίριο της ΕΘΕΛ στου Ρέντη Σχ. 4 (κάτω) Τοµή ενός των 14 πλαισίων της κεντρικής πτέρυγας, τα οποία ανα 3άδες ή 4άδες αποτελούν στατικώς ανεξάρτητους φορείς 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 3

4 ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΦΕΡΟΥΣΑΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ Η αποτίµηση αποτελείται από την τεκµηρίωση και την ανάλυση. Η τεκµηρίωση περιλαµβάνει αποτύπωση, λήψη δοκιµίων (σκυροδέµατος και οπλισµού) και εφαρµογή εµµέσων µεθόδων. Στη συνέχεια, η ανάλυση περιλαµβάνει την εκτίµηση της φέρουσας ικανότητας των υποφορέων, έναντι σεισµικών συνδυασµών. 4.1 ΤΕΚΜΗΡΙΩΣΗ Για την τεκµηρίωση, πρώτα αποτύπωση των γεωµετρικών διαστάσεων των µελών και ανίχνευση του οπλισµού τους σε χαρακτηριστικές θέσεις. Έγιναν κρουσιµετρήσεις σε πληθώρα θέσεων, ενώ σε δώδεκα από αυτές τις θέσεις έγινε εξόρυξη πυρήνων. Επίσης, έγιναν λήψεις δοκιµίων ράβδων σιδηροπλισµού. Οι οπές των πυρήνων πληρώθηκαν µε µή συρρικνούµενο κονίαµα υψηλής αντοχής, ενώ τα τεµάχια ράβδων οπλισµών που αφαιρέθηκαν ως δοκίµια αντικαταστάθηκαν µε νέα τεµάχια που κολλήθηκαν επί των παλαιών. Όπου η λήψη πυρήνα συνδυάστηκε µε έµµεση µέθοδο, ο αριθµός του δείγµατος ήταν ο ίδιος και στις δύο περιπτώσεις, προκειµένου να γίνει βαθµονόµηση των εµµέσων µεθόδων. Τα καρότα δοκιµάστηκαν στην µηχανή θλίψεως του Εργαστηρίου Οπλισµένου Σκυροδέµατος ΕΜΠ και προσδιορίστηκε το φορτίο αστοχίας ενός εκάστου. Στη συνέχεια έγινε αναγωγή του φορτίου σε δοκίµια µήκους 3/15 cm, βάσει τυπολογίου της διεθνούς βιβλιογραφίας. Ο Πίνακας 1 δίνει όλα τα σχετικά στοιχεία. Αποκλειοµένων των ακραίων τιµών, προσδιορίστηκε η µέση αντοχή του σκυροδέµατος στα 13.68 ΜΡα, µε τυπική απόκλιση.6 ΜΡα, από τα οποία προκύπτει χαρακτηριστική αντοχή f c =12.51 MPa. οκίµιο Μάζα ύψος διάµετρος Φορτίο Τάση σ u * h/d ιορ.συντ. ιορ.συντ. Aνηγµ.Τάση M (g) h (mm) d (mm) P u (kn) (MPa) f 1 (h/d) f 2 (h/15) σ u =σu*/f 1 f 2 K1 89 51 1 11.6 14.1.5 1.8 1.8 7.25 K2 145 8 1 151.2 19.3.8 1.28 1.5 14.33 K3 156 9 1 138.6 17.7.9 1.2 1.4 14.15 K4 133 77 1 143.1 18.2.8 1.28 1.5 13.56 K5 137 79 1 164.4 2.9.8 1.28 1.5 15.58 K6 1 55 1 167.7 21.4.6 1.6 1.8 12.36 K7 112 65 1 182.8 23.3.7 1.4 1.7 15.55 K8 875 5 1 194.3 24.8.5 1.8 1.8 12.73 K9 1335 8 1 139. 17.7.8 1.28 1.5 13.17 K1 295 161 1 9.1 11.5 1.6 1.3.99 11.26 K11 2265 13 1 126.8 16.2 1.3 1.8 1.1 14.81 K12 2735 156 1 16.5 13.6 1.6 1.3 1. 13.17 K13 295 161 1 15.1 13.4 1.6 1.3 1. 13. K14 32 17 1 9.7 11.6 1.7 1.2.98 11.56 K15 2815 159 1 125.8 16. 1.6 1.3 1. 15.56 Πίνακας 1. Αποτελέσµατα δοκιµών θλίψης πυρήνων σκυροδέµατος και αναγωγή της θλιπτική αντοχής σε αντοχή κυλίνδρου (3Χ15) Φωτ. 2 (αριστερά) οκίµια στο εργαστήριο, µετά τη θραύση 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 4

Όσον αφορά τις κρουσιµετρήσεις, αρχή της µεθόδου των κρουσιµετρήσεων είναι ότι η αναπήδηση του οργάνου εξαρτάται από τη σκληρότητα της επιφάνειας επί της οποίας γίνεται η κρούση. Το έµβολο του κρουσίµετρου αναπήδησης, πιεζόµενο προς το σκυρόδεµα προκαλεί αναπήδηση της µάζας που είναι στο εσωτερικό του, µέσω ελατηρίου. Η κρούση γίνεται κάθετα στην επιφάνεια του σκυροδέµατος. Επειδή η αναπήδηση εξαρτάται και από την παρουσία αδρανών ή κενών στην περιοχή της κρούσης, γίνονται αρκετές κρουσιµετρήσεις στην ίδια περιοχή και λαµβάνεται ο µέσος όρος. Στη συνέχεια χρησιµοποιούνται συνήθως πειραµατικές καµπύλες συσχετισµού του συντελεστή αναπήδησης µε την αντοχή σε θλίψη. Οι καµπύλες αυτές δίνουν κυρίως συγκριτικά αποτελέσµατα, για τον λόγο αυτόν τα αποτελέσµατα των κρουσιµετρήσεων συσχετίζονται εδώ µε τις θλιπτικές αντοχές πυρήνων σκυροδέµατος που έχουν ληφθεί από παρακείµενες περιοχές. Κρουσιµετρήσεις είχαν ληφθεί στις περισσότερες τις θέσεις από τις οποίες στη συνέχεια ελήφθησαν πυρήνες, όπως επίσης και σε αρκετές άλλες. Σε κάθε θέση ελήφθη αριθµός κρουσιµετρήσεων άνω των 15 και προσδιορίστηκε ο µέσος όρος και η διασπορά των τιµών αυτών. Με βάση τη συσχέτιση των κρουσιµετρήσεων µε την αντοχή των πυρήνων, έγινε βαθµονόµηση της µεθόδου για το συγκεκριµένο κτίριο (βλ. Πίνακα 2 και Σχ. 5) Fcu (MPa) 2 15 y =.2735x + 4.967 1 5 25 3 35 4 45 ΑΝΑΠΗ ΗΣΗ (Μ.Ο.) Αναπήδηση Αντοχή (M.O.) (MPa) 34.95 14.33 36.56 14.15 39.36 15.58 36.89 12.36 36.44 15.55 33.15 12.73 36. 13.17 39.71 14.81 29.93 13.17 31.86 13. 3.35 11.56 Σχ.5 Βαθµονόµηση του κρουσιµέτρου για το συγκεκριµένο κτίριο Πιν.2 Αριθµητικές τιµές Από κάθε θέση κρουσιµετρήσεως από την οποία δεν είχε ληφθεί πυρήνας, υπολογίστηκε ο µέσος όρος και η διασπορά των τιµών κρουσιµετρήσεως και, βάσει της βαθµονόµησης της προηγούµενης παραγράφου, προσδιορίστηκε το εύρος των πιθανών τιµών αντοχής (άνω και κάτω πιθανό όριο) για την υπόψη θέση. Να επισηµανθεί ότι σε ορισµένες περιοχές δοµικών µελών που θεωρήθηκαν αυξηµένης σπουδαιότητας δεν κατέστη δυνατή η εφαρµογή της µεθόδου: στο µεν κάτω µέρος των µεσαίων υποστυλωµάτων διότι η επιφάνειά τους ήταν καλυµµένη µε επιφανειακή στρώση χρώµατος που ήταν εξαιρετικά δύσκολο να αφαιρεθεί και της οποίας η παρουσία αλλοίωνε σηµαντικά τις τιµές της κρουσιµέτρησης, στα δε «κοντά» υποστυλώµατα του µεσαίου τµήµατος υπήρχε σηµαντική αλλοίωση της επιφάνειας του σκυροδέµατος. Από τις κρουσιµετρήσεις προέκυψε ότι υπάρχει σχετική οµοιογένεια αντοχών σκυροδέµατος στα δοµικά µέλη και τις πτέρυγες του κτιρίου, όπου κατέστη δυνατόν να εφαρµοσθεί η µέθοδος (πλήν των «κοντών» υποστυλωµάτων του µεσαίου τµήµατος και των µεσαίων υποστυλωµάτων στο κάτω µέρος τους). 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 5

Οι δοκιµές υπερήχων βασίζονται στο ό,τι η ταχύτητα του ήχου που διαδίδεται µέσω στερεού σώµατος εξαρτάται από την πυκνότητα του στερεού. Στην περίπτωση του σκυροδέµατος έχει παρατηρηθεί συσχέτιση της πυκνότητάς του µε την αντοχή του. Μετρείται η ταχύτητα µέσω συστήµατος ποµπού-δέκτη, και στη συνέχεια χρησιµοποιούνται πειραµατικές καµπύλες συσχετισµού της ταχύτητας των υπερήχων µε την αντοχή σε θλίψη. Οι καµπύλες αυτές δίνουν κυρίως συγκριτικά αποτελέσµατα, για τον λόγο αυτόν τα αποτελέσµατα των της ταχύτητας των υπερήχων συσχετίζονται εδώ µε τις θλιπτικές αντοχές πυρήνων σκυροδέµατος που έχουν ληφθεί από παρακείµενες περιοχές. Υπέρηχοι είχαν ληφθεί σε ορισµένες θέσεις από τις οποίες στη συνέχεια ελήφθησαν πυρήνες, όπως επίσης και σε αρκετές άλλες. Σε κάθε θέση ελήφθησαν τρείς µετρήσεις και προσδιορίστηκε ο µέσος όρος και η διασπορά των τιµών αυτών. Με βάση τη συσχέτιση των υπερήχων µε την αντοχή των πυρήνων, έγινε βαθµονόµηση της µεθόδου για το συγκεκριµένο κτίριο (βλ. Πίν. 3 και Σχ. 6). Από το Σχ.6 γίνεται φανερό ότι από τη βαθµονόµηση προκύπτουν δύο σχέσεις συσχέτισης, µια για το άνω όριο και µια για το κάτω όριο της πιθανής αντοχής. Ας αναφερθεί εδώ ότι σε περιοχές που είχαν µακροσκοπικά διαπιστωθεί διαβρώσεις («κοντά» υποστυλώµατα υπερυψωµένου µεσαίου τµήµατος) δεν ήταν δυνατή η εφαρµογή της µεθόδου, λόγω του µεγάλου «θορύβου» του καταγραφόµενου σήµατος. fc (MPa) 18. y =.67x - 12.363 16. y =.52x - 7.375 14. 12. y =.36x - 2.387 1. 8. 37. 38. 39. 4. 41. 42. 43. 44. 45. v (m/sec) Ταχύτητα Αντοχή (M.O.) m/sec (MPa) 4 14.33 3913 14.15 385 13.56 4158 15.58 463 14.81 477 15.56 4231 12.36 4211 13.17 3833 11.26 415 13.17 4351 13. 3953 11.56 Σχ.6 Βαθµονόµηση των κρουσιµετρήσεων για το συγκεκριµένο κτίριο Πιν.3 Αριθµητικές τιµές Από κάθε θέση λήψεως υπερήχων, από την οποία δεν είχε ληφθεί πυρήνας, υπολογίστηκε ο µέσος όρος και η διασπορά των πειραµατικών τιµών και, βάσει των ευθειών βαθµονόµησης της προηγούµενης παραγράφου, προσδιορίστηκε το εύρος των πιθανών τιµών αντοχής (άνω και κάτω πιθανό όριο) για την υπόψη θέση. Από τους υπερήχους προέκυψε ότι υπάρχει σχετική οµοιογένεια αντοχών σκυροδέµατος στα δοµικά µέλη και τις πτέρυγες του κτιρίου, όπου κατέστη δυνατόν να εφαρµοσθεί η µέθοδος (πλήν των «κοντών» υποστυλωµάτων του µεσαίου τµήµατος, όπου υπήρχε σηµαντικός «θόρυβος» στην καταγραφή του σήµατος). 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 6

Για τον υπολογισµό της ενανθράκωσης, οι πυρήνες εµβαπτίσθηκαν σε διάλυµα φαινολοφθαλεϊνης και, από την αλλαγή του χρώµατος, προσδιορίστηκε το βάθος ενανθράκωσης. Αυτό ήταν σε όλες τις περιπτώσεις µεγαλύτερο από το πλάτος της επικάλυψης των οπλισµών. Ιδιαίτερο πρόβληµα εντοπίστηκε στα δοκίµια τα οποία είχαν ληφθεί από την εξωτερική πλευρά του κεντρικού τµήµατος του κτιρίου (τα δύο πρώτα από πλάκες και τα δύο δεύτερα από «κοντά» υποστυλώµατα), όπου η ενανθράκωση ήταν σχεδόν καθολική. Η µέθοδος της εξόλκευσης ήλου στηρίζεται στην έµπηξη ενός ήλου µε καθορισµένες διαστάσεις και δύναµη έµπηξης στη µάζα του σκυροδέµατος, και στη µέτρηση της δύναµης που χρειάζεται για την εξόλκευσή του. Η τελευταία δίνει ένα µέτρο της τριβής που αναπτύσσεται µεταξύ ήλου και σκυροδέµατος, µέγεθος που εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της αντοχής του σκυροδέµατος. Η συσχέτιση γίνεται µέσω θλιπτικών αντοχών σκυροδέµατος που έχουν ληφθεί από παρακείµενες περιοχές. Λόγω του σχετικά µικρού βάθους επί του οποίου γίνεται η έµπηξη, τα αποτελέσµατα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις επιφανειακές αλλοιώσεις και χαρακτηρίζονται από µεγάλη διασπορά. Στη συγκεκριµένη περίπτωση έγινε προσπάθεια να εφαρµοσθεί η µέθοδος στα «κοντά» υποστυλώµατα που σχηµατίζονται στην οροφή του κτιρίου, ένεκα της ανισοσταθµίας παρακειµένων πλακών. Λόγω των προβληµάτων που διαπιστώθηκαν στην εξωτερική πλευρά του κεντρικού τµήµατος του κτιρίου, όπου και υπάρχουν τα, ούτως ή άλλως ευπαθή σε σεισµό, «κοντά» υποστυλώµατα, αποφασίστηκε η εφαρµογή της µεθόδου να γίνει επικουρικά, µε στόχο τη συλλογή λεπτοµερέστερων στοιχείων. Ωστόσο, το µήκος του ήλου (4mm) που έφερε το διατιθέµενο όργανο αποδείχτηκε πολύ µικρό για την συγκεκριµένη περίπτωση, καθώς η αποδιοργάνωση του σκυροδέµατος είχε προχωρήσει µε µεγαλύτερο βάθος, κάτι που επαληθεύει τα αποτελέσµατα και των υπόλοιπων µεθόδων. Έγινε επίσης χρήση της µεθόδου του δυναµικού οξειδοαναγωγής. Στην περιοχή «κοντών» υποστυλωµάτων µεσαίου τµήµατος, όπου και είχαν ήδη επισηµανθεί προβλήµατα στο σκυρόδεµα από τις άλλες µεθόδους, προσδιορίστηκε η διαφορά δυναµικού µεταξύ χάλυβα και σκυροδέµατος. Στις περιπτώσεις αυτές η διαφορά ξεπερνούσε τα 1 µv, κάτι το οποίο σηµαίνει προχωρηµένη διάβρωση. Για τον υπολογισµός ποιότητος χάλυβα οπλισµών, ελήφθησαν τµήµατα ράβδων, ως δοκίµια. Αυτά ελέγχθηκαν στη µηχανή εφελκυσµού του εργαστηρίου οπλισµένου σκυροδέµατος του ΕΜΠ. Προσδιορίστηκε η τάση διαρροής και η τάση θραύσεως κάθε ράβδου (βλ. Πίν.4 και Σχ.7). οκίµια διάµετρος σ διαρροής σ θραύσης (αα) (mm) MPa MPa 1 8 221 36 2α 8 241 348 2b 8 241 328 3 1 284 494 5 6 191 241 D1 16 385 483 D2 16 411 657 D3 2 271 376 D4 25 469 637 Πιν.7 Πειραµατικές τιµές διαρροής και θραύσης ράβδων χάλυβα 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 7

2 2 2 15 15 15 1 1 1 5 5 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 2 15 1 5 12 1 8 6 4 2 16 14 12 1 8 6 4 2 14 12 1 8 6 4 2 35 3 25 2 15 1 5 Σχ.7 Αποτελεσµατα τάνυσης ραβδών - 1 η σειρά: οκίµια 1, 2(α), 2(β) 2 η σειρά: οκίµια 3, 5, 6-3 η σειρά: οκίµια D2, D3, D4 Η ποιότητα του χάλυβα σιδηροπλισµών του κτιρίου είναι St-I. Η διασπορά στις τιµές διαρροής και θραύσεως µεταξύ των ράβδων που δοκιµάστηκαν στο εργαστήριο µπορεί να αποδοθεί (α) σε διαφορετικές «παρτίδες» ράβδων, (β) σε διαφορές κατά την «τάνυσή» τους στο στάδιο της διαµόρφωσής τους ως σισδηροπλισµών και (γ) στην οξείδωση κάποιων από αυτές. 4.2 ΑΝΑΛΥΣΗ Οπως προαναφέρθηκε, οι συνολικοί φορείς του κτιρίου διακρίνονται σε τρείς χαρακτηριστικούς τύπους («Κυρίως Πτέρυγα», «Πτέρυγα Α» και «Πτέρυγα Β»). Αποτυπώθηκαν και επιλύθηκαν συνολικά επτά πλήρη πλαίσια (ένα ανά οριζόντια διεύθυνση από τις τρείς πτέρυγες και ένα ακόµη κατά Υ στην κυρίως πτέρυγα).για να προσδιορισθεί το σεισµικό φορτίο που µπορεί να φέρει σήµερα το κτίριο µε ασφάλεια, επιλύθηκαν τα πλαίσια αυτά υπό τις εξής φορτίσεις: Φ.1 Μόνιµα φορτία ανωδοµής Φ.2 Κινητά φορτία ανωδοµής Φ.3 Οριζόντιο φορτίο κατά Χ, που αντιστοιχεί σε Φd(T) ίσο µε.15 g Φ.4 Οριζόντιο φορτίο κατά Υ, που αντιστοιχεί σε Φd(T) ίσο µε.15 g Στη συνέχεια ελέγχονται τα κατακόρυφα µέλη των φορέων σε κάµψη και διάτµηση και υπολογίζεται αν αντέχουν το Φd(T) το οποίο επιβλήθηκε, ενώ υπολογίζεται για το καθένα ποιό Φd(T) αντέχει. Το ελάχιστο Φd(T) του κάθε µέλους δίνει την σεισµική αντοχή του, ενώ από τα 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 8

ελάχιστα Φd(T) όλων των κατακόρυφων µελών προκύπτει η σεισµική αντοχή του κτιρίου «ως έχει». Πιο κάτω παρατίθεται το εξαγόµενο της ανάλυσης σε εξαιρετικά συµπυκνωµένη µορφή. 4.2.1 Κυρίως Πτερυγα Τα κτίρια της πτέρυγας αυτής έχουν την µεγαλύτερη φέρουσα ικανότητα από όλες τις πτέρυγες του κτιρίου. Επίσης, η ακαµψία τους ως προς τις δύο διευθύνσεις (ιδίως κατά Χ) είναι ικανοποιητική. (Tx=.514, Ty=.75). Το ασθενές σηµείο που εντοπίσθηκε, τόσο σε αυτή τη φάση όσο και στην προηγούµενη που διαπιστώθηκε φθορά τους, είναι τα σχηµατιζόµενα «κοντά» υποστυλώµατα, τα οποία πρέπει οπωσδήποτε να ενισχυθούν. Μετά την αποκατάσταση-ενίσχυση των «κοντών» υποστυλωµάτων, η φέρουσα ικανότητα του κτιρίου έναντι σεισµού προκύπτει: Α) Έναντι διάτµησης Είδος στοιχείου Αναλαµβ.σεισµ.δράση κατά Χ κατά Υ (ακρ/µεσ.πλαίσιο) Μεσαίο υποστύλωµα,32g,32g/,29g Aκραίο υποστύλωµα,21g,27g/,29g Β) Έναντι κάµψης Είδος στοιχείου Αναλαµβ.σεισµ.δράση κατά Χ κατά Υ Μεσαίο υποστύλωµα,3g,18g Aκραίο υποστύλωµα,29g >,18g Εποµένως η φέρουσα ικανότητα του κτιρίου είναι κατά Χ: Φdx =,21 g κατα Υ: Φdy =,18 g Η απαίτηση για δείκτη συµπεριφοράς ανά διεύθυνση είναι: (Για τον Αγ. Ιωάννη Ρέντη, κατά ΕΑΚ-23, η σεισµικότητα είναι Ι, άρα στο πλαφόν του φάσµατος θεώρηση συντηρητική: Φd=2,5*,16q! q(απαιτ)=,4 /Φd) Για Φd=,21! qx (απαιτ)=,4 /Φd = 1.9 Για Φd=,19! qy (απαιτ)=,4 /Φd = 2.2 Επειδή οι τιµές της απαιτούµενης πλαστιµότητας εκτιµάται ότι είναι της τάξεως της διατιθέµενης, συνάγεται ότι (µετά την αποκατάσταση-ενίσχυση των «κοντών» υποστυλωµάτων) η κυρίως πτέρυγα έχει φέρουσα ικανότητα που υπερκαλύπτει αυτήν των «Προσθέτων διατάξεων» του 1984 (ελάχιστη σύµφωνα µε την από 25/8/24 εγκύκλιο της ΟΚΚ προς τους αποδέκτες των πολεοδοµικών εγκυκλίων που κοινοποιεί απόφαση της «Μόνιµης επιστηµονικής επιτροπής για την επίλυση θεµάτων εφαρµογής και συµβατότητας των κανονισµών και οδηγιών για τον αντισεισµικό σχεδιασµό των κατασκευών») και φθάνει στα όρια των τρεχουσών απαιτήσεων. 4.2.2 Πτερυγα Α H πτέρυγα Α είναι η πλέον προβληµατική του κτιρίου, καθώς το µεγάλο άνοιγµα του πλαισίου κατά Χ και η ασθενής πλαισιακή λειτουργία κατά Y (που εκφράζεται µε υψηλή αντίστοιχη τιµή της ιδιοπεριόδου), καταδεικνύουν την ανάγκη βελτιστοποίησης της συµπεριφοράς του φορέα µε επεµβάσεις στα κρίσιµα µήκη των µελών του φορέα και στην ακαµψία/αντοχή κατά τη διεύθυνση Υ. Οι ιδιοπερίοδοι που προκύπτουν (Tx=.443, Ty=1.118) κρίνονται ικανοποιητικές µόνο κατά τη διεύθυνση Χ. Η φέρουσα ικανότητα του κτιρίου έναντι σεισµού προκύπτει: Α) Έναντι διάτµησης Είδος στοιχείου Αναλαµβ.σεισµ.δράση κατά Χ κατά Υ Τυπικό υποστύλωµα αµελητέα,4 g Β) Έναντι κάµψης Είδος στοιχείου Αναλαµβ.σεισµ.δράση κατά Χ κατά Υ Τυπικό υποστύλωµα αµελητέα,9 g 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 9

Εποµένως η φέρουσα ικανότητα της πτέρυγας είναι αµελητέα ένατι σεισµού. Ωστόσο, εκτιµάται ότι µε ήπιες, σχετικά, επεµβάσεις (µε σεβασµό στην αρχική σύλληψη του φέροντα οργανισµού του κτιρίου), η ικανότητα αυτή µπορεί να αυξηθεί ικανοποιητικά. 4.2.3 Πτερυγα Β H πτέρυγα Β οµοιάζει, ως προς την σύλληψη του σχεδιασµού προς την πτέρυγα Α, ωστόσο προβλήµατα φέρουσας ικανότητας δεν υφίστανται, λόγω της πυκνότερης τοποθέτησης των δίστυλων πλαισίων. Οι ιδιοπερίοδοι που προκύπτουν (Tx=.443, Ty=1.118) κρίνονται ικανοποιητικές µόνο κατά τη διεύθυνση Χ. Η φέρουσα ικανότητα του κτιρίου έναντι σεισµού προκύπτει: Α) Έναντι διάτµησης Είδος στοιχείου Αναλαµβ.σεισµ.δράση κατά Χ κατά Υ Τυπικό υποστύλωµα,32 g,23 g Β) Έναντι κάµψης Είδος στοιχείου Αναλαµβ.σεισµ.δράση κατά Χ κατά Υ Τυπικό υποστύλωµα,25 g,15 g Εποµένως η φέρουσα ικανότητα του κτιρίου είναι κατά Χ: Φdx =,23 g κατα Υ: Φdy =,15 g Η απαίτηση για δείκτη συµπεριφοράς ανά διεύθυνση είναι: (Για τον Αγ. Ιωάννη Ρέντη, κατά ΕΑΚ-23, η σεισµικότητα είναι Ι, άρα στο πλαφόν του φάσµατος θεώρηση συντηρητική: Φd=2,5*,16q!q(απαιτ)=,4 /Φd Για Φd=,23! qx (απαιτ)=,4 /Φd = 1.7 Για Φd=,15! qy (απαιτ)=,4 /Φd = 2.7 Επειδή οι τιµές της απαιτούµενης πλαστιµότητας εκτιµάται ότι είναι της τάξεως της διατιθέµενης, συνάγεται ότι (µετά την αποκατάσταση-ενίσχυση των «κοντών» υποστυλωµάτων) η κυρίως πτέρυγα έχει φέρουσα ικανότητα που υπερκαλύπτει αυτήν των «Προσθέτων διατάξεων» του 1984 (ελάχιστη σύµφωνα µε την από 25/8/24 εγκύκλιο της ΟΚΚ προς τους αποδέκτες των πολεοδοµικών εγκυκλίων που κοινοποιεί απόφαση της «Μόνιµης επιστηµονικής επιτροπής για την επίλυση θεµάτων εφαρµογής και συµβατότητας των κανονισµών και οδηγιών για τον αντισεισµικό σχεδιασµό των κατασκευών») και φθάνει (κατά τη διεύθυνση Χ) στα όρια των τρεχουσών απαιτήσεων. Εκτιµάται ότι µε εξαιρετικά ήπια επέµβαση, η φέρουσα ικανότητα µπορεί να υπερκαλύψει τις τρέχουσες απαιτήσεις και ως προς τη διεύθυνση Υ. 5 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ 5.1 ΚΥΡΙΩΣ ΠΤΕΡΥΓΑ Η κυρίως πτέρυγα µπορεί να θεωρηθεί ότι θα έχει ικανοποιητική συµπεριφορά, αν γίνει αποκατάσταση-ενίσχυση των «κοντών» υποστυλωµάτων. Εναλλακτικοί τέτοιοι τρόποι έχουν ως εξής: Καθαίρεση και επανακατασκευή σε φάσεις (ένα υποστύλωµα κάθε φορά). Προϋποτίθεται η επαρκής υποστύλωση (µε σκαλωσιές) των αντίστοιχων πλαισίων, στα οποία ανήκει το υπόψιν 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 1

υποστύλωµα, µέχρις ότου το νέο υποστύλωµα αποκτήσει την προδιαγεγραµµένη αντοχή του. Τα νέα υποστυλώµατα θα διαστασιολογηθούν µε τις ισχύουσες σήµερα διατάξεις. Η διατοµή τους µπορεί να µην µεταβληθεί, εκτιµάται ωστόσο ότι θα είναι ορθολογιστικότερη η αύξηση των διαστάσεών τους στο επίπεδο αυτών της κατώτερης στάθµης. Σύνδεση των πλακών της ανώτερης και της κατώτερης στάθµης µεταξύ τους µε κατασκευή δίσκου από οπλισµένο σκυρόδεµα, ο οποίος θα ενσωµατώνει τα υφιστάµενα υποστυλώµατα (µε συνεπακόλουθο τη δραστική µείωση, µέχρι καταργήσεως, των φεγγιτών). Προσθήκη νέας διατοµής στην υφιστάµενη, προς την έξω πλευρά του κτιρίου, ώστε η συνολική διατοµή να γίνει ίση µε αυτή της κατώτερης στάθµης, σε συνδυασµό µε χρήση συστήµατος µεταλλικών κολάρων περί τα υφιστάµενα υποστυλώµατα και µεταλλικού πλαισίου-δικτυώµατος εµφατνούµενου στους υφιστάµενους φεγγίτες. 5.2 ΠΤΕΡΥΓΑ Α H πτέρυγα Α χαρακτηρίζεται από µεγάλο άνοιγµα του πλαισίου κατά Χ και ασθενή πλαισιακή λειτουργία κατά Y (που εκφράζεται µε υψηλή αντίστοιχη τιµή της ιδιοπεριόδου). Εδώ, αντίθετα από την περίπτωση της κύριας πτέρυγας, οι απαιτούµενες επεµβάσεις δεν οφείλονται σε φθορές, αλλά προέρχονται από την ανάγκη βελτιστοποίησης της συµπεριφοράς του φορέα έναντι µελλοντικού σεισµού. Αυτό µπορεί να επιτευχθεί µε επεµβάσεις στα κρίσιµα µήκη των µελών του φορέα, κατά τη διεύθυνση Χ και στη συνολική ακαµψία κατά τη διεύθυνση Υ. Οι ιδιοπερίοδοι που έχουν υπολογισθεί καταδεικνύουν πιθανή προβληµατική σεισµική συµπεριφορά, λόγω έλλειψης δυσκαµψίας κατά τη διεύθυνση Υ (παράλληλα στα παράθυρα). Ο απλούστερος τρόπος να αποκατασταθεί η έλλειψη αυτή είναι να τοποθετηθούν µεταλλικοί χιαστί σύνδεσµοι µεταξύ υποστυλωµάτων (µε προεκτίµηση ότι ένα ζεύγος συνδέσµων ανά υποφορέα τριών ανοιγµάτων είναι αρκετό), κατά την ως άνω διεύθυνση, κάτι το οποίο δεν θα επηρεάζει την χρήση του κτιρίου. Ενδεχοµένως να απαιτηθεί περιορισµένη επέµβαση στη θεµελίωση της πτέρυγας, περί τα σηµεία στα οποία θα διενεργηθούν επεµβάσεις. 5.3 ΠΤΕΡΥΓΑ Β H πτέρυγα Β οµοιάζει, ως προς την σύλληψη του σχεδιασµού προς την πτέρυγα Α, ωστόσο προβλήµατα φέρουσας ικανότητας εκ µονίµων φορτίων στις κορυφές των στύλων δεν υφίστανται, λόγω της πυκνότερης τοποθέτησης των δίστυλων πλαισίων. Οι ιδιοπερίοδοι που προκύπτουν κρίνονται ικανοποιητικές µόνο κατά τη διεύθυνση Χ (των διστύλων πλαισίων), ενώ κατά την εγκάρσια διεύθυνση Υ απαιτείται αύξηση της ακαµψίας του φορέα. Ο απλούστερος τρόπος να αποκατασταθεί η έλλειψη αυτή είναι να τοποθετηθούν µεταλλικοί χιαστί σύνδεσµοι µεταξύ υποστυλωµάτων (µε προεκτίµηση ότι τρία ζεύγη συνδέσµων για ολόκληρο το φορέα είναι αρκετοί), κατά την ως άνω διεύθυνση, κάτι το οποίο δεν θα επηρεάζει την χρήση του κτιρίου. Ενδεχοµένως να απαιτηθεί περιορισµένη επέµβαση στη θεµελίωση των στύλων, στη βάση των οποίων θα συντρέχουν οι χιαστοί σύνδεσµοι. Με την τοποθέτηση των συνδέσµων, εκτός από την αύξηση της ακαµψίας κατά Υ, θα επιτευχθεί αύξηση της σεισµικής φέρουσας ικανότητας, τουλάχιστον στο επίπεδο της διεύθυνσης Χ, η οποία είναι του επιπέδου των τρεχουσών απαιτήσεων. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 11

6 ΑΝΑΦΟΡΕΣ ρίτσος Σ., 25. Επισκευές και ενισχύσεις κατασκευών από οπλισµένο σκυρόδεµα. ΟΑΣΠ, 22. Κανονισµός Επεµβάσεων (Καν.Επε.) Σχέδιο 1. Σπανός Χ., Σπιθάκης Μ., Τρέζος Κ., 22. Μέθοδοι για την επιτόπου αποτίµηση των χαρακτηριστικών των υλικών Σπυράκος Κ., 24. Ενίσχυση κατασκευών για σεισµικά φορτία. ΥΠΕΧΩ Ε, 1985. Εκτίµηση κατηγορίας αντοχής παλαιών κατασκευών. ACI, 1996. ATC4: Seismic evaluation and retrofit for concrete buildings FEMA, 22. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου., 26 12