Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Τ.Ε.Ι. Θ εσ σ α λία ς Σχ ολ ή Τ ε χ νο λο γικ ών Αρχιτεκτονική και Δομοστατική Αποκατάσταση Ιστορικών Κτιρίων και Συνόλων (Α.ΔΟ.ΑΠ.) Ε φαρ μο γώ ν/ Σ.Τ. Ε Φ. Τμήμα Πο λι τι κώ ν Μ η χα νικ ώ ν Τ. Ε. ( Τ ρί καλ α) ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΥΜΒΑΤΙΚΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΖΩΗΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΤΟ ΚΟΣΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΝΗΜΕΙΑΚΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΑ ΚΤΙΡΙΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΓΕΩΡΓΟΥΛΑΣ ΗΛΙΑΣ ΚΑΛΛΙΑΡΑ ΦΩΤΕΙΝΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Δρ. ΜΑΝΟΥΚΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ Τρίκαλα, Φεβρουάριος 2017
Περίληψη Σύμφωνα με τη διεθνή πρακτική, τα συνήθη κτίρια σχεδιάζονται θεωρώντας ότι η διάρκεια ζωής τους είναι 50 έτη. Ωστόσο, η εμπειρία δείχνει ότι τα κτίρια κατά κανόνα επιβιώνουν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Ειδικά δε τα κτίρια μνημειακού χαρακτήρα αναμένεται - και επιδιώκεται - να παραμείνουν λειτουργικά για πολύ περισσότερα χρόνια. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι ακριβώς η διερεύνηση της επιρροής της διάρκειας ζωής σχεδιασμού στο κόστος κατασκευής συμβατικών και μνημειακού χαρακτήρα κτιρίων οπλισμένου σκυροδέματος. Για το σκοπό αυτό γίνεται διαστασιολόγηση δύο τύπων κτιρίων, ενός πλαισιακού και ενός μεικτού, για τις ζώνες σεισμικής επικινδυνότητας Ι και ΙΙ της ελληνικής επικράτειας και για διάρκεια ζωής σχεδιασμού 50, 100, 200 και 500 έτη. Συνολικά, γίνεται διαστασιολόγηση 16 κτιρίων (2 τύποι δομικού συστήματος x 2 ζώνες σεισμικής επικινδυνότητας x 4 τιμές συμβατικής διάρκειας ζωής). Με βάση τις συνολικές ποσότητες των υλικών συντάσσεται για κάθε κτίριο ο συνολικός του προϋπολογισμός σύμφωνα με τους κανόνες που διέπουν τα δημόσια έργα. Η σύγκριση μεταξύ των προϋπολογισμών των κτιρίων οδηγεί σε ενδιαφέροντα συμπεράσματα. Abstract According to the current engineering practice worldwide, the conventional buildings are designed considering that their lifetime is 50 years. However, most buildings normally "survive" for longer. Especially the monumental buildings are expected to remain functional for many more years. The objective of this work is to investigate the influence of the design lifetime to the construction cost of conventional and monumental reinforced concrete buildings. For this purpose, two types of buildings - a frame and a ductile wall system - are designed for lifetime of 50, 100, 200 and 500 years. The seismic hazard level adopted corresponds to zones I and II of the Greek territory. Thus, a total of 16 buildings are analyzed (two types of structural system x 2 seismic hazard level zones x 4 design lifetime values). Based on the total quantities of materials, the construction cost for each building is estimated in accordance with the relevant provisions governing public works. A comparison between the construction costs of the buildings leads to interesting conclusions.
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Τις ειλικρινά θερμές μας ευχαριστίες στον επιβλέποντα της διπλωματικής εργασίας Δρ. Μανούκα Γρηγόριο για την υποστήριξη, τη συνεργασία και την υπομονή.
Στην ακαμψία (όχι ως όρο της μηχανικής). Ηλίας Γεωργούλας Αφιερώνω τη διπλωματική εργασία στην μητέρα μου Ευαγγελία και στην κόρη μου Βαΐα Δήμητρα. Φωτεινή Καλλιάρα
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή σελ. 8 2. Τρέχουσα φιλοσοφία αντισεισμικού σχεδιασμού σελ. 9 2.1 Η τυχηματικότητα της σεισμικής διέγερσης και οι συνέπειές της σελ. 9 2.2 Κριτική της επικρατούσας φιλοσοφίας αντισεισμικού σχεδιασμού σελ. 10 2.3 Σύνδεση θέσης διπλωματικής με φιλοσοφία αντισεισμικού σχεδιασμού σελ. 12 3. Δεδομένα και διαδικασία ανάλυσης σελ. 13 3.1 Εισαγωγή σελ. 13 3.2 Αρχιτεκτονικά σχέδια- φωτογραφίες σελ. 14 3.3 Ανάλυση και διαστασιολόγηση σελ. 19 3.3.1 Ταυτότητα Μελέτης σελ. 19 3.3.2 Παράμετροι υλικών σελ. 22 3.3.3 Φορτία σελ. 22 3.3.4 Εκτίμηση κατηγορίας σπουδαιότητας και φέρουσας ικανότητας εδάφους σελ. 23 3.3.5 Ζώνες Σεισμικής Επικινδυνότητας σελ. 23 3.3.6 Φάσμα σχεδιασμού του ΕΑΚ σελ. 24 3.3.7 Δεδομένα ανάλυσης σελ. 28 3.3.8 Υπολογισμοί εδαφικών επιταχύνσεων σελ. 28 3.3.8.1 Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας Ι σελ. 29 3.3.8.2 Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας ΙΙ σελ. 31 3.3.9 Αποτελέσματα ανάλυσης σελ. 33 4. Ανάλυση πλαισιακών συστημάτων στη Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας Ι σελ. 37 4.1 Κτίριο ΠΙ50 σελ. 37 4.1.1 Ξυλότυποι σελ. 37 4.1.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 42 4.1.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 43 4.2 Κτίριο ΠΙ100 σελ. 44 4.2.1 Ξυλότυποι σελ. 44 4.2.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 49 4.2.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 50 4.3 Κτίριο ΠΙ200 σελ. 51 4.3.1 Ξυλότυποι σελ. 51 4.3.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 56 4.3.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 57
4.4 Κτίριο ΠΙ500 σελ. 58 4.4.1 Ξυλότυποι σελ. 58 4.4.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 63 4.4.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 64 4.5 Συγκριτικά αποτελέσματα σελ. 65 5. Ανάλυση πλαισιακών συστημάτων στη Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας ΙI σελ. 68 5.1 Κτίριο ΠΙI50 σελ. 68 5.1.1 Ξυλότυποι σελ. 68 5.1.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 73 5.1.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 74 5.2 Κτίριο ΠIΙ100 σελ. 75 5.2.1 Ξυλότυποι σελ. 75 5.2.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 80 5.2.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 81 5.3 Κτίριο ΠIΙ200 σελ. 82 5.3.1 Ξυλότυποι σελ. 82 5.3.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 87 5.3.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 88 5.4 Κτίριο ΠIΙ500 σελ. 89 5.4.1 Ξυλότυποι σελ. 89 5.4.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 94 5.4.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 95 5.5 Συγκριτικά αποτελέσματα σελ. 96 6. Ανάλυση μεικτών συστημάτων στη Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας Ι σελ. 99 6.1 Κτίριο ΜΙ50 σελ. 99 6.1.1 Ξυλότυποι σελ. 99 6.1.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 104 6.1.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 105 6.2 Κτίριο ΜΙ100 σελ. 106 6.2.1 Ξυλότυποι σελ. 106 6.2.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 111 6.2.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 112 6.3 Κτίριο ΜΙ200 σελ. 113 6.3.1 Ξυλότυποι σελ. 113 6.3.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 118
6.3.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 119 6.4 Κτίριο ΜΙ500 σελ. 120 6.4.1 Ξυλότυποι σελ. 120 6.4.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 125 6.4.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 126 6.5 Συγκριτικά αποτελέσματα σελ. 127 7. Ανάλυση μεικτών συστημάτων στη Ζώνη Σεισμικής Επικινδυνότητας ΙI σελ. 130 7.1 Κτίριο ΜΙI50 σελ. 130 7.1.1 Ξυλότυποι σελ. 130 7.1.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 135 7.1.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 136 7.2 Κτίριο ΜIΙ100 σελ. 137 7.2.1 Ξυλότυποι σελ. 137 7.2.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 142 7.2.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 143 7.3 Κτίριο ΜIΙ200 σελ. 144 7.3.1 Ξυλότυποι σελ. 144 7.3.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 149 7.3.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 150 7.4 Κτίριο ΜIΙ500 σελ. 151 7.4.1 Ξυλότυποι σελ. 151 7.4.2 Προμέτρηση σκυροδέματος οπλισμού ξυλοτύπων σελ. 156 7.4.3 Προϋπολογισμός κτιρίου σελ. 157 7.5 Συγκριτικά αποτελέσματα σελ. 158 8. Συμπεράσματα σελ. 161 9. Βιβλιογραφία σελ. 163