Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε τη σεισμική συμπεριφορά ενός νεόδμητου 7-όροφου κτιρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα που βρίσκεται στην Καλλιθέα. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της ταχείας οπτικής επιθεώρησης (πρωτοβάθμια) προκειμένου να καταταχθεί το κτίριο σε μια κατηγορία προτεραιότητας για περαιτέρω έλεγχο. Για τον προσεισμικό έλεγχο δεύτερου επιπέδου εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι που προτείνονται από τον κ. Δρίτσο, Βουγιούκα καθώς επίσης και η νέα FEMA P-2018. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μη γραμμικές στατικές αναλύσεις (τριτοβάθμιος έλεγχος) με βάση τον ελληνικό κώδικα (ΚΑΝ.ΕΠΕ.), τον Ευρωκώδικα 8 και τον ASCE/SEI 41-17. Τέλος, μελετήθηκε η σεισμική συμπεριφορά της δεξαμενής νερού οροφής και εκτιμήθηκαν οι συνολικές σεισμικές απώλειες με τη χρήση των λογισμικών SPO2FRAG και PACT.

Πιο συγκεκριμένα, αναφορικά με τον πρωτοβάθμιο προσεισμικό έλεγχο, η τελική βαθμολογία του κτιρίου ήταν ίση με 5.5, επομένως κατατάχθηκε ως «Χαμηλής Προτεραιότητας».

Αναφορικά με την μέθοδο του κ. Δρίτσου, εξετάστηκαν τα στοιχεία τρωτότητας που επηρεάζουν καθοριστικά τη σεισμική συμπεριφορά του κτιρίου τα οποία συνοψίζονται σε 13 κριτήρια. Το καθένα από αυτά λαμβάνει τιμές από το 1 έως το 5 που αντιστοιχούν στη μέγιστη και στην ελάχιστη σεισμική επιβάρυνση αντίστοιχα. Με βάση αυτά προέκυψε η διατμητική αντοχή του κτιρίου ίση με:

V_R0,x = 3534.67 kN, V_R0,y = 2555.16 kN, V_Rx = 2631.70 kN, V_Ry = 2091.50 kN

Επομένως, στην συνέχεια προσδιορίστηκε ο δείκτης προτεραιότητας ελέγχου λ και ο τελικός συντελεστής δ ίσος με:  

λ_x = 0.65, λ_y = 0.74 →  λ = 74, δ = min(1/λ_x, l/λ_y) = 1.361 

 Έχοντας υπολογίσει τους παραπάνω συντελεστές το κτίριο κατατάχθηκε στην σεισμική κατηγορία Κ1⁺, δηλαδή ο στόχος αποτίμησης που εξασφαλίζει για την στάθμη επιτελεστικότητας «Σημαντικές Βλάβες» αντιστοιχεί σε ένα σεισμό με πιθανότητα υπέρβασης 5% στα 50 χρόνια, δηλαδή πιο πάνω από τον σεισμό σχεδιασμού που είναι ένα πολύ καλό αποτέλεσμα για ένα νεόδμητο κτίριο.

 Η μέθοδος του κ. Βουγιούκα προσδιορίζει την διατμητική αντοχή του κτιρίου με βάση τις σχέσεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ. όπως και η μέθοδος του κ. Δρίτσου με την διαφορά ότι δεν υπάρχουν αυτοί οι συντελεστές επιβάρυνσης. Επομένως, τα αποτελέσματα αυτά δεν μας δίνουν κάποια ποιοτικά συμπεράσματα. Γι’ αυτό τον λόγο διαιρέθηκε αρχικά η δύναμη αυτή με το βάρος της κατασκευής προκειμένου να προσδιοριστεί η επιτάχυνση που την προκαλεί (οριακή επιτάχυνση) και στην συνέχεια υπολογίστηκε το πηλίκο της φασματικής επιτάχυνσης που αντιστοιχεί στην θεμελιώδη ιδιοπερίοδο με αυτήν την οριακή επιτάχυνση (λόγος απαίτηση προς αντοχή). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν είναι τα ακόλουθα:  

a_x = S_a,d/S_a,c,x = 0.34, a_y = S_a,d/S_a,c,y = 0.48 < 1 → ΟΚ

Όπως φαίνεται ο λόγος αυτός είναι μικρότερος της μονάδας, επομένως η κατασκευή δεν έχει πρόβλημα. Γενικά με βάση αυτήν την μέθοδο, μπορούμε να κατατάξουμε τα κτίρια ανάλογα με αυτόν τον λόγο για να δούμε ποια είναι τα κρίσιμα ώστε να γίνει στην συνέχεια πιο αναλυτικός έλεγχος με χρήση λογισμικού.

Η τελευταία μέθοδος δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου είναι η FEMA P-2018. Σύμφωνα με την αυτήν, υπολογίζεται αρχικά ο κρίσιμος μηχανισμός αστοχίας, όπου στην δική μας περίπτωση ήταν ο επιθυμητός, δηλαδή σχηματισμός πλαστικών αρθρώσεων στις δοκούς (ασθενής δοκός-ισχυρό υποστύλωμα). Έχοντας λοιπόν υπολογίσει την διατμητική αντοχή του κτιρίου με βάση τον κρίσιμο μηχανισμό, στην συνέχεια προσδιορίστηκε η φασματική επιτάχυνση που αντιστοιχεί στην θεμελιώδη ιδιοπερίοδο για ένα σεισμό με πιθανότητα υπέρβασης 5% στα 50 χρόνια, διότι αυτή η μέθοδος αναφέρεται για στάθμη επιτελεστικότητας «Οιονεί Κατάρρευση». Στο τελικό βήμα, υπολογίστηκε πάλι ο λόγος απαίτηση προς ικανότητα, όπως και στην μέθοδο του κ. Βουγιούκα. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν είναι τα ακόλουθα:

  μ_strength,x = 0.61, μ_strength,y = 0.64  < 1.5 → ΟΚ

Η κατασκευή επομένως δεν παρουσιάζει πρόβλημα και κατατάχθηκε ως «Χαμηλού Σεισμικού Κινδύνου» χωρίς να χρειάζεται να γίνει περαιτέρω έλεγχος. Άρα, όλες οι δευτεροβάθμιες μέθοδοι έδειξαν πρακτικά το ίδιο αποτέλεσμα.

Αναφορικά με τον τριτοβάθμιο προσεισμικό έλεγχο που έγινε με την χρήση του λογισμικού Seismobuild, εκτελέστηκε αρχικά μια ιδιομορφική ανάλυση χρησιμοποιώντας δύο μοντέλα.

• Μοντέλο ινών χωρίς την ύπαρξη τοιχοπλήρωσης

•  Μοντέλο ινών με τοιχοπλήρωση

Αξίζει να σημειωθεί ότι και για τα δύο μοντέλα, η ανάλυση έγινε με την θεώρηση ρηγματωμένων και αρηγμάτωτων διατομών για να βρεθούν οι διαφορές (Πίνακας 1.1).

Πίνακας 1.1. Σύγκριση ιδιομορφών ανάλογα με το μοντέλο

Μοντέλο	T1 (sec)	T2 (sec)	T3 (sec)
Χωρίς Τοιχοπλήρωση – Αρηγμάτωτες διατομές	0.53	0.51	0.45
Χωρίς Τοιχοπλήρωση – Ρηγματωμένες διατομές	0.93	0.90	0.79
Με Τοιχοπλήρωση – Αρηγμάτωτες διατομές	0.44	0.42	0.38
Με Τοιχοπλήρωση – Ρηγματωμένες διατομές	0.75	0.72	0.67

Στην συνέχεια, εκτελέστηκαν μη γραμμικές αναλύσεις με βάση τους τρείς κανονισμούς και πραγματοποιήθηκε έλεγχος στροφής χορδής και τέμνουσας δύναμης για τις τρείς στάθμες επιτελεστικότητας που ορίστηκαν. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν συγκρίνοντας όλες τις μεθόδους είναι τα ακόλουθα.

•  Ο ΚΑΝ.ΕΠΕ. δίνει αρκετά συντηρητικά αποτελέσματα αναφορικά με την τέμνουσα δύναμη, καθ’ ότι δεν πληρούνται οι έλεγχοι σε καμία στάθμη σε αντίθεση με τον Ευρωκώδικα 8 όπου δεν υπάρχει πρόβλημα, ενώ το φάσμα που χρησιμοποιήθηκε είναι το ίδιο για κάθε στάθμη.

•  Επιπλέον, η πρώτη διατμητική αστοχία τοιχίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. συμβαίνει στην διεύθυνση x για επιτάχυνση PGA = 0.070g και στην διεύθυνση y για επιτάχυνση PGA = 0.055g, ενώ με βάση τον Ευρωκώδικα 8 οι αντίστοιχες τιμές είναι 0.220g και 0.170g, επομένως η διαφορά είναι πολύ μεγάλη.

• Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα του τριτοβάθμιου ελέγχου με του δευτεροβάθμιου, προκύπτει ότι η τιμή της διατμητικής αντοχής του κτιρίου με βάση τον Ευρωκώδικα 8 είναι πολύ κοντά στην τιμή που προέκυψε από την μέθοδο του κ. Δρίτσου, ενώ όπως αναφέρθηκε και παραπάνω η μέθοδος του κ. Βουγιούκα δίνει υψηλές τιμές και χρησιμοποιείται κυρίως για σύγκριση κτιρίων (Σχ. 1.1).

•  Τέλος, επειδή η ισχύουσα νομοθεσία αναγνωρίζει μόνο τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. για την αποτίμηση κτιρίων, η ελάχιστη σεισμική κλάση για την στάθμη επιτελεστικότητας «Σημαντικές Βλάβες» με βάση την χρονολογία κατασκευής ώστε να μην θέλει ενίσχυση ο φορέας είναι η Β2⁺, που αντιστοιχεί σε σεισμό με πιθανότητα υπέρβασης 20% στα 50 χρόνια. Χρησιμοποιώντας το φάσμα του EFEHR προέκυψε ότι το κτίριο περνάει όλους του ελέγχους, επομένως δεν χρειάζεται καμία ενίσχυση.

Σχ. 1.1 Σύγκριση της διατμητικής αντοχής του κτιρίου

Μετά απ’ αυτό εξετάστηκε η σεισμική συμπεριφορά της δεξαμενής νερού οροφής, απ’ όπου διαπιστώθηκε ότι υπάρχει μεγάλη ενίσχυση της εδαφικής επιτάχυνσης λόγω του ότι το υψόμετρο που βρίσκεται είναι 21.15 m πάνω από το έδαφος. Αναλύοντας την μεταλλική κατασκευή που την υποστηρίζει χρησιμοποιώντας το λογισμικό SAP2000, προέκυψε ότι η οριακή εδαφική επιτάχυνση που η συγκεκριμένη κατασκευή είναι ασφαλής είναι ίση με 0.067g, δηλαδή περίπου 40% της επιτάχυνσης σχεδιασμού, που σημαίνει ότι η πιθανότητα να καταρρεύσει προκαλώντας αρκετές λειτουργικές ζημιές είναι αρκετά μεγάλη δεδομένου ότι η συγκεκριμένη επιτάχυνση αντιστοιχεί σε ένα σεισμό με περίοδο επαναφοράς 35 έτη.

Τέλος, υπολογίστηκαν οι σεισμικές απώλειες της κατασκευής χρησιμοποιώντας τα λογισμικά SPO2FRAG και PACT αντίστοιχα. Με βάση το πρώτο, προσδιορίστηκαν οι καμπύλες τρωτότητας της κατασκευής για την στάθμη επιτελεστικότητας «Οιονεί Κατάρρευση», απ’ όπου φαίνεται ότι κρίσιμη είναι η διεύθυνση y καθώς επίσης τα αποτελέσματα που προέκυψαν με βάση τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. είναι πολύ χαμηλότερα από τα αντίστοιχα του Ευρωκώδικα 8 (Σχ. 1.2).

 Σχ. 1.2 Καμπύλες Τρωτότητας, (α) Διεύθυνση Χ, (β) Διεύθυνση Υ

Έχοντας προσδιορίσει τα παραπάνω, στην συνέχεια υπολογίστηκαν οι συνολικές απώλειες της κατασκευής με βάση το λογισμικό PACT. Υπάρχουν δομικά στοιχεία (κόμβοι δοκού-υποστυλώματος, τοιχία, τοιχοπληρώσεις) και μη δομικά στοιχεία (σωληνώσεις, καλώδια, ανελκυστήρας, δεξαμενή οροφής). Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν 6 σεισμικά σενάρια τόσο με βάση τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. όσο και τον Ευρωκώδικα 8. Τα σεισμικά σενάρια προσδιορίστηκαν από την καμπύλη σεισμικής επικινδυνότητας που πάρθηκε από το EFEHR. Το σενάριο αστοχίας κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. προέκυψε για ένα σεισμό με πιθανότητα υπέρβασης 20% στα 50 χρόνια, ενώ κατά Ευρωκώδικα 8 για σεισμό με πιθανότητα υπέρβασης 3% στα 50 χρόνια. Από το Σχ. 1.3 φαίνεται ότι και για τους δύο κανονισμούς τα κρίσιμα στοιχεία είναι οι τοιχοπληρώσεις (εσωτερική και εξωτερική), τα τοιχία και η δεξαμενή νερού οροφής. Το κόστος επισκευής για το σενάριο αστοχίας είναι ίσο με $345000 για τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. (25% του συνολικού κόστους αντικατάστασης) και $437000 για τον Ευρωκώδικα 8 (31% του συνολικού κόστους αντικατάστασης) με την σημείωση ότι αναφέρεται σε έναν πολύ πιο σπάνιο σεισμό. Τα αποτελέσματα αυτά είναι αρκετά καλά δεδομένου ότι το μέγιστο ποσοστό του κόστους αντικατάστασης πέρα από το οποίο η επισκευή του κτιρίου είναι ανέφικτη ανέρχεται στο 60%. Τέλος, υπολογίστηκε το μέσο ετήσιο κόστος επισκευής που αντιστοιχεί στο 0.66% του συνολικού κόστους αντικατάστασης του κτιρίου με βάση τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. και στο 0.16% με βάση τον Ευρωκώδικα 8 (Σχ. 1.4). Επομένως, η κατασκευή δεν αντιμετωπίζει προβλήματα, ωστόσο βλέπουμε ότι υπάρχει πολύ μεγάλη διαφορά μεταξύ των κανονισμών κάτι το οποίο είναι σημαντικό να το έχουμε υπόψη για το μέλλον.  

ΚΑΝ.ΕΠΕ.

Ευρωκώδικας 8

 Σχ. 1.3 Κατανομή κόστους επισκευής για το σενάριο αστοχίας  

Σχ. 1.4 Μέσο ετήσιο κόστος επισκευής, (α) ΚΑΝ.ΕΠΕ., (β) Ευρωκώδικας 8