Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματεύεται το πεδίο της αποτίμησης υφισταμένων κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα με βάση τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. και πιο συγκεκριμένα το πολυπαραμετρικό θέμα της επέμβασης σε σεισμόπληκτο κτίριο. Το μελετηθέν, στην περιοχή της Κουνόπετρας – λίγο έξω από το Ληξούρι, χτυπήθηκε από τους δύο ισχυρότατους επιφανειακούς σεισμούς της Κεφαλλονιάς στις 26/1/2014 και 3/2/2014, μεγέθους Μ_w=6.1 και Μ_w=5.8 αντίστοιχα με επίκεντρο ΝΔ του Ληξουρίου. Τη σφοδρότητά τους αποδεικνύει η καταγραφή της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης με τιμή να ξεπερνά τα 0.6g στο Ληξούρι και η μέγιστη φασματική επιτάχυνση του σεισμού με μέγεθος 3 φορές μεγαλύτερο από την αντίστοιχη φασματική επιτάχυνση σχεδιασμού του ΕΑΚ2000.

Το μελετηθέν τριώροφο ξενοδοχείο οικοδομήθηκε τη δεκαετία του ’70 και ο φέρων οργανισμός του έχει σχεδιαστεί με τις διατάξεις του Κανονισμού Οπλισμένου Σκυροδέματος 1954 και του Αντισεισμικού Κανονισμού 1959. Το δοθέν κτίριο παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον από πολλές απόψεις. Η έντονη μη κανονικότητά του σε κάτοψη και κατανομή δυσκαμψιών, το καθιστά στρεπτικά ευαίσθητο και επομένως την συμπεριφορά του υπό σεισμική καταπόνιση αναμφίβολη. Πράγματι, υπό τη δράση του σεισμού της Κεφαλλονιάς η κατασκευή υπέστη πολύ βαριές βλάβες στα πρωτεύοντα φέροντα στοιχεία της και η άμεση επέμβαση κρίθηκε αναγκαία. Όμως, το ζήτημα της επιλογής του καταλληλότερου συστήματος επέμβασης είναι αρκετά περίπλοκο και τίθενται οι παρακάτω προβληματισμοί:  

•  Πώς θα αποφασιστεί η καταλληλότερη μέθοδος ενίσχυσης;

•  Αξίζει τον κόπο να ενισχυθεί και μέχρι ποιό σημείο;

•  Μήπως πρέπει να εξεταστεί η λύση της καταδάφισης και ανακατασκευής;  

Στα ερωτήματα αυτά απαντάει το παρόν πόνημα, διερευνώντας την επιλογή της κατασκευής αντισεισμικού αρμού, ως μέτρο επέμβασης που μπορεί να άρει την στρεπτική ευαισθησία του φορέα. Τελικά, στο κτίριο κατασκευάστηκε αντισεισμικός αρμός με αποτέλεσμα τη δημιουργία δύο υπο-κτιρίων στατικά ανεξάρτητων. Άρα, ο αρχικός ενιαίος φορέας χωρίστηκε στο Μπρόσθιο τμήμα Α και στο Οπίσθιο τμήμα Β.  

Όσον αφορά το περιεχόμενο, η διατριβή διαρθρώνεται σε τρία διακριτά μέρη.  

1.      Αξιολόγηση Συμπεριφοράς Ενιαίου Φορέα

2.      Αντισεισμικός Αρμός ως μέτρο βελτίωσης της απόκρισης

3.      Ενίσχυση Οπίσθιου τμήματος Β  

Στο Α μέρος μελετάται ο Ενιαίος φορέας και αποτιμάται η προ βλαβών φέρουσα ικανότητα του. Αρχικά, γίνεται έλεγχος της σεισμικής επάρκειας του στις απαιτήσεις του κανονισμού που είχε σχεδιαστεί και σε δεύτερη φάση υπολογίζονται οι ανεπάρκειες του έναντι των απαιτήσεων του σύγχρονου αντισεισμικού κανονισμού. Προσεγγίζονται τα ζητήματα του φαινομένου μαλακού ορόφου – pilotis, του ρόλου των τοιχοπληρώσεων (ευμενή/δυσμενή επιρροή), της ανομοιόμορφης κατανομής μάζας λόγω μη κανονική κάτοψης- μορφής «γάμμα», των επιπτώσεων της εκκεντρότητας κέντρου δυσκαμψίας και μάζας.  

Στο Β μέρος εξετάζεται η επιλογή του αντισεισμικού αρμού ως μέτρο αναγκαίο για την αύξηση της στρεπτικής δυσκαμψίας της κατασκευής. Συγκρίνεται η συμπεριφορά του ενιαίου φορέα έναντι των δύο υποφορέων (Τμήμα Α και Τμήμα Β). Τα κριτήρια της σύγκρισης είναι η κανονικότητα, η ιδιομορφική απόκριση και οι παραμορφώσεις των κρίσιμων διατομών των δομικών στοιχείων.  

Στο Γ μέρος παρουσιάζεται η επιλογή συστήματος ενίσχυσης για το Οπίσθιο τμήμα Β. Ο φορέας ενισχύεται σε 2 φάσεις. Σε 1^η φάση έγινε η αποκατάσταση του βάσει του ΦΕΚ455/’14 για τον σεισμό σχεδιασμού του Α.Κ. 1959. Σε 2^η φάση ο φορέας αναβαθμίστηκε σύμφωνα με τον ΕΚ8. Τέλος, ελέγχθηκε η απόδοση της ενίσχυσης με την ικανοποίηση του στόχου επιτελεστικότητας βάσει ΚΑΝ.ΕΠΕ. αλλά και με την αξιολόγηση των δυνητικών βλαβών υπό δεδομένο σεισμικό σενάριο μέσω της μεθοδολογίας Hazus. Επίσης προσεγγίστηκε ο νέος δείκτης συμπεριφοράς q της κατασκευής από την καμπύλη ικανότητας.  

Όσον αφορά τις μεθόδους ανάλυσης και το κανονιστικό πλαίσιο, πραγματοποιήσαμε:  

• §  Πλήρη έλεγχο επάρκειας του σεισμόπληκτου σύμφωνα με τις διατάξεις του ΦΕΚ455 (25/Φεβ/2014).  

• §  Ολοκληρωμένη Μελέτη Αποτίμησης της Φέρουσας Ικανότητας του  

• §  Πραγματοποίηση Ελαστικής Στατικής Ανάλυσης για πρώτη εκτίμηση των δεικτών ανεπάρκειας λ με ΚΑΝ.ΕΠΕ.  

• §  Εκτίμηση διαθέσιμου δείκτη συμπεριφοράς q  

• §  Διεξαγωγή Φασματικών Ιδιομορφικών Αναλύσεων – Ελαστικών Δυναμικών Αναλύσεων  

• §  Σεισμικές Φορτίσεις Αντισεισμικού Καν. ‘59 & ΕC8  

• §  Μελέτη Ανελαστικής συμπεριφοράς του κτιρίου με Pushover αναλύσεις (ομοιόμορφη & ιδιομορφική κατανομή)  

• §  Εκτίμηση σεισμικών απωλειών με την μεθοδολογία Ηazus  

Όσον αφορά το αντικείμενο κάθε κεφαλαίου:  

Στο κεφάλαιο 1, αναλύονται τα στάδια της αποτίμησης και δίνονται όλα τα στοιχεία του ιστορικού του υφιστάμενου δομήματος. Γίνεται διάκριση της διαδικασίας της εκτίμησης της διαθέσιμης φέρουσας ικανότητας ανάλογα με την ύπαρξη ή μη βλαβών και αναλύονται οι φάσεις της διερεύνησης και τεκμηρίωσης. Αποτυπώνεται ο φέρων οργανισμός και προσδιορίζονται τα μηχανικά χαρακτηριστικά των υλικών. Καταγράφονται οι πραγματικές βλάβες από τον σεισμό της Κεφαλλονιάς. Επιπλέον, έμφαση δίδεται στον καθορισμό της στάθμης αξιοπιστίας των δεδομένων, στην επιλογή των κατάλληλων συντελεστών ασφαλείας ανάλογα με το προσομοίωμα και στον ορισμό των ελέγχων με βάση την επιτελεστικότητα.

Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται τα στοιχεία, τα υλικά και οι παράμετροι του κτιρίου και των φορτίσεων που υπεισέρχονται στο προσομοίωμα, καθώς και ο τρόπος μοντελοποίησής τους στο λογισμικό SAP2000v.15.1. Δηλαδή, περιλαμβάνονται όλα τα δεδομένα και οι παραδοχές της μελέτης και προσομοίωσης του φορέα. Επίσης, γίνεται διερεύνηση της συνεισφοράς των τοιχοπληρώσεων στην αντισεισμική συμπεριφορά της κατασκευής με βάση τους ελέγχους που ορίζει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ.

Το κεφάλαιο 3 περιέχει τις αναλύσεις του υφιστάμενου κτιρίου με ελαστικές μεθόδους. Αρχικά, αναλύονται οι προϋποθέσεις εφαρμογής και τα κριτήρια επιλογής ελαστικής μεθόδου ανάλυσης όπως περιγράφονται στον Ελληνικό Κανονισμό Επεμβάσεων. Έπειτα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ιδιομορφικής και έλεγχος της επίδρασης των ανωτέρων ιδιομορφών. Αξιολογούνται τα εξαγώμενα από τον προέλεγχο. Στη συνέχεια πραγματοποιούνται ελαστική δυναμική ανάλυση με φάσμα απόκρισης του ΕΚ8 και βάσει ΦΕΚ455.  

Στο κεφάλαιο 4 τίθεται το θεωρητικό υπόβαθρο της ανελαστικής απόκρισης. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη Στατική Ανελαστική Ανάλυση που αποτελεί το ισχυρότερο μέσο στην κατανόηση της ανελαστικής συμπεριφοράς των δομικών στοιχείων και του συνόλου της κατασκευής. Περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος προσδιορισμού των μετελαστικών χαρακτηριστικών των μελών για την εύρεση της τοπικής πλαστιμότητας.

Στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των στατικών ανελαστικών αναλύσεων στο κτίριο και τεκμηριώνονται οι λόγοι ανάγκης λήψης μέτρων ενίσχυσης της φέρουσας ικανοτητάς του. Δίνονται λεπτομερώς όλες οι παράμετροι και οι υπολογισμοί σύμφωνα με τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. για την προσομοίωση της ανελαστικής συμπεριφοράς των δομικών μελών, ορισμός κόμβου ελέγχου, καθορισμός πλαστικών αρθρώσεων στις κρίσιμες διατομές, εισαγωγή των διαγραμμάτων αλληλεπίδρασης στο SAP μετά τον υπολογισμό τους στο πρόγραμμα mybiaxial, καθορισμός της κατανομής των οριζόντιων σεισμικών φορτίων εξώθησης, υπολογισμός της στοχευόμενης μετακίνησης και τελικά την εξαγωγή των καμπύλων αντίστασης της κατασκευής.

Στο κεφάλαιο 6, γίνεται αξιολόγιση των βλαβών με τη μεθοδολογία Hazus και εξαγωγή των καμπύλων δυσθραυστότητας του φορέα. Αναλύεται όλη η μεθοδολογία βήμα προς βήμα για τον καθορισμό των σταθμών επιτελεστικότητας και με χρήση του εργαλείου της πιθανολογικής προσέγγισης καταλήγουμε σε συγκεκριμένα συμπεράσματα για τη συμπεριφορά της κατασκευής υπό το εκάστοτε δεδομένο σεισμικό σενάριο. Επιπλέον, συγκρίνουμε τα αποτελέσματα με τις πραγματικές βλάβες της κατασκευής και αναδεικνύεται η αναγκαιότητα σωστής διάγνωσης των ζημιών σε ένα κτίριο μετά το σεισμό για τον καθορισμό των προτεραιοτήτων της ενίσχυσης και τον σωστό σχεδιασμό τους. Επίσης δίνονται και οι καμπύλες τρωτότητας του ενισχυμένου φορέα.

 Στο κεφάλαιο 7 διατυπώνονται οι μέθοδοι επισκευής και ενίσχυσης των κατασκευών. Αναλύονται διεξοδικά οι παραδοσιακές μέθοδοι ενίσχυσης στα υποστυλώματα και τα δοκάρια κι αναπτύσσονται και οι τεχνολογίες ενίσχυσης με σύνθετα υλικά.

Το κεφάλαιο 8 περιλαμβάνει την εφαρμογή της ενίσχυσης στο τμήμα Β. Γίνεται η επιλογή και διαστασιολόγηση των μανδύων εκτοξευόμενου σκυροδέματος και των ανθρακουφασμάτων. Χρησιμοποιείται προσομοίωμα με τις νέες ισχυρές τοιχοπληρώσεις και εξετάζεται η επιρροή τους στην συνολική απόκριση του φορέα. Επίσης, έχει αναλυτικό διατμητικό έλεγχο και ενίσχυση των δοκών και των στύλων.

Το κεφάλαιο 9 είναι το τελευταίο και συγκεντρώνει τα συμπεράσματα του παρόντος έργου και φωτογραφική αποτύπωση της ενισχυμένης κατασκευής. Τέλος ακολουθούν παράρτημα από τους εκτενείς υπολογισμούς που απαιτήθηκαν και οι βιβλιογραφικές αναφορές.