Αποτίμηση των Διατηρητέων Κτηρίων από Φέρουσα Τοιχοποιία: “Προσφυγικά” και Μελέτη Σεισμικής Απόκρισης Αρχαίας Ελληνικής Οχυρωματικής Κατασκευής από Τοιχοποιία              

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Πατσουμαδάκης Γεώργιος       
Επιβλέπων Καθηγητής: Σπυράκος Κ., Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2016

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εξετάζονται δύο διαφορετικά είδη κατασκευών. Η εργασία επομένως, χωρίζεται σε δύο κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο μελετάται η σεισμική συμπεριφορά μίας τριώροφης κτηριακής κατασκευής από φέρουσα τοιχοποιία ενώ στο δεύτερο κεφάλαιο μελετάται η σεισμική συμπεριφορά μίας αρχαίας ελληνικής οχυρωματικής κατασκευής από τοιχοποιία.  

Στο πρώτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, διερευνάται η σεισμική απόκριση ενός κτηρίου από τοιχοποιία και συγκεκριμένα του συγκροτήματος των προσφυγικών κατοικιών της Λεωφόρου Αλεξάνδρας στην Αθήνα. Το συγκρότημα αυτό αποτελείται από οκτώ πανομοιότυπες τριώροφες κατασκευές από φέρουσα τοιχοποιία. Για μία από τις κατασκευές αυτές, λεπτομέρειες για την οποία δίνονται στις παραγράφους του 1ου κεφαλαίου, ελέγχεται η επάρκεια των φερόντων τοίχων σύμφωνα με τις διατάξεις των ισχυόντων κανονισμών και συγκεκριμένα του Ευρωκώδικα 6 ,του Ευρωκώδικα 8 (Μέρος 3) και του υπό ανάπτυξη ελληνικού κανονισμού δομητικών επεμβάσεων σε κτήρια από τοιχοποιία (ΚΑΔΕΤ).  

Πιο αναλυτικά, στις δύο πρώτες παραγράφους του 1ου κεφαλαίου (§1.1 και §1.2), παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθείται γενικά για την αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας κτηρίων από τοιχοποιία. Αρχικά, παρουσιάζεται η ιστορική εξέλιξη της τοιχοποιίας ενώ αναλύονται και τα διάφορα είδη αυτής. Επιπλεόν, επισημαίνονται οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ των διαφορετικών αυτών ειδών τοιχοποιίας. Στη συνέχεια, αναλύονται οι διαθέσιμες μέθοδοι επί τόπου δοκιμών και ελέγχων που πραγματοποιούνται σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, οι μέθοδοι υπολογισμού των αντοχών της τοιχοποιίας (με βάση τα αποτελέσματα των παραπάνω δοκιμών και ελέγχων) αλλά και οι διατάξεις των ισχυόντων κανονισμών που αφορούν στην αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας αυτού του είδους κτηρίων. Τέλος, πραγματοποιείται μία σύγκριση μεταξύ των διατάξεων των κανονισμών αυτών, και συγκεκριμένα μεταξύ των Ευρωκωδίκων (6 και 8) και του υπό ανάπτυξη ελληνικού κανονισμού δομητικών επεμβάσεων σε κτήρια από τοιχοποιία (ΚΑΔΕΤ).  

Στη συνέχεια του 1ου κεφαλαίου της εργασίας, και συγκεκριμένα στην §1.3, αναλύεται η διαδικασία αποτίμησης της φέρουσας ικανότητας ενός υφιστάμενου κτηρίου από φέρουσα τοιχοποιία. Το κτήριο αυτό, όπως έχει ήδη αναφερθεί, αποτελεί μέρος του συγκροτήματος των προσφυγικών κατοικιών της Λεωφόρου Αλεξάνδρας στην Αθήνα. Αρχικά, παρουσιάζονται ορισμένα στοιχεία για το κτήριο αυτό, όπως για παράδειγμα η ιστορική εξέλιξή του, φωτογραφίες από την αρχική αλλά και τη σημερινή του μορφή και αναφορές στην τωρινή του κατάσταση. Στη συνέχεια, παρατίθενται τα αποτελέσματα από δοκιμές και επί τόπου μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση εξειδικευμένων οργάνων, με βάση τα οποία υπολογίζονται οι μηχανικές ιδιότητες της τοιχοποιίας, σύμφωνα με τις διατάξεις των Ευρωκωδίκων και του ΚΑΔΕΤ.  

Στη συνέχεια της παραγράφου 1.3 του πρώτου κεφαλαίου περιγράφεται η διαδικασία κατασκευής του τρισδιάστατου (3D) προσομοιώματος της κατασκευής. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει διάφορα στάδια όπως ο καθορισμός των υλικών της τοιχοποιίας, των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών αυτών, των συνθηκών στήριξης του κτηρίου στο έδαφος, των κατακόρυφων δράσεων που ασκούνται στο φορέα, αλλά και των σεισμικών παραμέτρων της ανάλυσης. Στη συνέχεια, αφού έχει κατασκευαστεί το τρισδιάστατο προσομοίωμα του φορέα, πραγματοποιούνται οι απαραίτητες αναλύσεις και παρουσιάζονται τα αποτελέσματά τους. Με βάση τα αποτελέσματα αυτά (εντατικά και παραμορφωσιακά μεγέθη δομικών μελών του φορέα) και σύμφωνα με τις διατάξεις των κανονισμών που αναφέθηκαν παραπάνω, πραγματοποιούνται οι έλεγχοι επάρκειας των δομικών στοιχείων του φορέα. Για καλύτερη εποπτεία, παρουσιάζονται αναλυτικά στο κεφάλαιο αυτό οι έλεγχοι επάρκειας επιλεγμένων μελών ενώ για όλα τα υπόλοιπα μέλη οι έλεγχοι παρουσιάζονται με τη μορφή πινάκων στο παράρτημα. Καταγράφονται όλες οι πιθανές αστοχίες των μελών ενώ δίνεται ιδιαίτερη σημασία στο είδος των αστοχιών που προκύπτουν.  

Λόγω του μεγάλου πλήθους αλλά και της σοβαρότητας των αστοχιών, αποφασίζεται η ενίσχυση του κτηρίου με ενεμάτωση και αρμολόγηση. Στη συνέχεια του 1ου κεφαλαίου επομένως, περιγράφονται οι μέθοδοι ενίσχυσης αυτές ενώ υπολογίζονται οι μηχανικές ιδιότητες της ενισχυμένης τοιχοποιίας. Στη συνέχεια πραγματοποιούνται οι αναλύσεις του προσομοιώματος, όπως προηγουμένως, ενώ ελέγχεται η επάρκεια των δομικών μελών του ενισχυμένου φορέα. Τέλος, καταγράφονται οι πιθανές αστοχίες των δομικών μελών του ενισχυμένου φορέα και πραγματοποιείται μία εκτίμηση της βελτίωσης της στάθμης επιτελεστικότητας του κτηρίου μετά την ενίσχυση.  

Στο 2ο κεφάλαιο της εργασίας αυτής διερευνάται η σεισμική απόκριση ενός αρχαίου ελληνικού οχυρωματικού πύργου από φέρουσα τοιχοποιία. Συγκεκριμένα, η κατασκευή αυτή είναι ο πύργος με κωδική ονομασία Π3 του αρχαίου ελληνικού φρουρίου των Αιγοσθενών που βρίσκεται στην τοποθεσία Πόρτο Γερμενό στην Αττική. Στην πραγματικότητα μελετάται η απόκριση τμήματος του πύργου που σώζεται μέχρι σήμερα έναντι σεισμικών φορτίων και ελέγχεται η ευστάθειά του.  

Πιο αναλυτικά, στην πρώτη παράγραφο του δευτέρου κεφαλαίου (§2.1) παρουσιάζονται ορισμένα στοιχεία όσον αφορά στην εξέλιξη των οχυρωματικών έργων στην αρχαία Ελλάδα. Παρουσιάζονται, επίσης, ορισμένες πληροφορίες όσον αφορά στους πύργους και τις πύλες, δύο από τα πλέον βασικά χαρακτηριστικά ενός οχυρωματικού έργου. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται μία γενική περιγραφή της περιοχής που βρίσκεται ο πύργος των Αιγοσθενών.  

Στη συνέχεια (§2.2), περιγράφεται η διαδικασία δημιουργίας του τρισδιάστατου (3D) προσομοιώματος της κατασκευής. Αρχικά, πραγματοποιείται μία γενική περιγραφή του ABAQUS, του λογισμικού το οποίο χρησιμοποιείται για την προσομοίωση του φορέα. Ακολούθως, περιγράφεται η γεωμετρία του φορέα με τη βοήθεια λεπτομερών σχεδίων και φωτογραφιών. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται, με τη μορφή πινάκων, τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένος ο φορέας αλλά και οι μηχανικές ιδιότητες αυτών. Σε αυτό το σημείο, και αφού έχει γίνει η περιγραφή της γεωμετρίας του φορέα αλλά και των υλικών κατασκευής, περιγράφεται το είδος των πεπερασμένων στοιχείων (τρισδιάστατα παραμορφώσιμα πεπερασμένα στοιχεία) που χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση των στοιχείων (λίθων) του πραγματικού φορέα. Τέλος, αναλύεται το είδος της επαφής μεταξύ των στοιχέιων αυτών.   Στη συνέχεια της παραγράφου 2.2 παρουσιάζονται οι σεισμικές καταγραφές με βάση τις οποίες πραγματοποιούνται οι αναλύσεις του προσομοιώματος. Οι καταγραφές αυτές (Bisaccia 1980, Κοζάνη 1995 και Αθήνα 1999) είναι αντιπροσωπευτικές όσον αφορά στη σεισμικότητα της περιοχής του έργου. Ωστόσο, για εξοικονόμηση υπολογιστικού χρόνου, επιλέγεται ένα μικρότερο διάστημα για κάθε καταγραφή στο οποίο η σεισμική δράση προκύπτει δυσμενέστερη. Για τα τρία διαστήματα αυτά πραγματοποιούνται οι αναλύσεις του προσομοιώματος.  

Στην παράγραφο 2.3 του δευτέρου κεφαλαίου παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα των αναλύσεων του προσομοιώματος. Αρχικά παρουσιάζεται ο παραμορφωμένος φορέας στο τέλος της κάθε σεισμικής δράσης. Με τη βοήθεια του παραμορφωμένου φορέα γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι μια συστάδα λίθων της νότιας όψης αλλά και ένας μεμονωμένος λίθος της ανατολικής όψης του πύργου αναπτύσσουν μεγάλες μετακινήσεις συνεπώς, μετά από επαναλαμβανόμενες σεισμικές διεγέρσεις το ενδεχόμενο ανατροπής τους είναι μεγάλο. Για τους λίθους αυτούς, στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι χρονοϊστορίες συνολικών μετακινήσεων αλλά και σχετικών μετακινήσεων (ως προς γειτονικούς λίθους και ως προς τη βάση του φορέα) και κατά τις δύο οριζόντιες διευθύνσεις.  

Τέλος, στην παράγραφο 2.4 πραγματοποιούνται ορισμένα σχόλια και εξάγονται συμπεράσματα κυρίως όσον αφορά στην ευστάθεια του φορέα. Πιο αναλυτικά, οι σχετικές μετακινήσεις μεταξύ των παραπάνω αναφερθέντων λίθων αλλά και ομάδων λίθων με γειτονικούς λίθους παρουσιάζουν ιδιαίτερα μεγάλες τιμές. Η επαναλαμβανόμενη έκθεση του φορέα σε σεισμικές διεγέρσεις (αρχαίο μνημείο με μεγάλη διάρκεια ζωής) θα οδηγήσει μελλοντικά σε αθροιστικά μεγάλες σχετικές μετακινήσεις και ενδεχομένως σε ανατροπή μίας ομάδας ή ενός μεμονωμένου λίθου.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ