Πρόταση ενίσχυσης κτιρίου του Α.Τ.Ε.Ι. Αθήνας επί της οδού Πειραιώς 52 στο Δήμο Μοσχάτου και οικονομοτεχνική σύγκριση με την ήδη εφαρμοζόμενη μελέτη ενίσχυσης
Proposal paper of the reinforcement in the building of A.T.E.I. Athens 52 Piraeus str. and feasibility comparinson with the existance applied study
Θεματική επικεφαλίδα
TPSH::Τεχνολογία::Δομική Μηχανική::Αντισεισμικές ΚατασκευέςΛέξεις κλειδιά
Ενίσχυση κατασκευών ; Αντισεισμικός σχεδιασμός ; Αντισεισμική τεχνολογία ; Στατική μελέτη ; Αντισεισμικός ΚανονισμόςΠερίληψη
Στη παρούσα εργασία εξετάζεται η αντισεισμική ενίσχυση κτιρίου ιδιοκτησίας του Α.Τ.Ε.Ι Αθήνας που βρίσκεται στο Δήμο Μοσχάτου Αττικής. Στην αρχική του μορφή είχε μελετηθεί για να λειτουργήσει ως τυπογραφείο - εργοστάσιο βιβλιοδεσίας και αποτελούταν από: Υπόγειο (κατά ένα μέρος) 317,05 m^2. Ισόγειο 1747,00 m^2. Ημιώροφος, (κατά ένα μέρος) 528,80 m^2. Α΄ - Β΄ όροφο 1747,00 m^2 και αποληξη κλιμακοστασιων. Το κτίριο αγοράστηκε προκειμένου να εξυπηρετήσει τις ανάγκες για στέγαση των σχολών του ιδρύματος. Γι’ αυτόν τον λόγο αλλά και για τον εκσυγχρονισμό του κτιρίου κρίθηκε απαραίτητο να γίνουν μια σειρά από επεμβάσεις – μεταρρυθμίσεις που αφορούν και τον φέροντα οργανισμό. Πέραν των παραπάνω λόγω της νέας χρήσης αλλά και της παλαιότητας της κατασκευής είναι αναγκαίο να γίνει έλεγχος του υπάρχοντος φορέα και ενισχύσεις στα ανεπαρκή φέροντα στοιχεία. Το Α.Τ.Ε.Ι Αθήνας ανέθεσε σε μελετητικό γραφείο την σύνταξη μελέτης ενισχύσεων και αυτή την στιγμή βρισκόμαστε στο στάδιο της εφαρμογής αυτής της πρότασης. Με την παρούσα εργασία θα γίνει μια προσπάθεια για μια ανάλογη πρόταση επεμβάσεων με σκοπό την διερεύνηση και σύγκριση με την λύση που ήδη εφαρμόζεται.
Είναι γνωστό ότι μεγάλο ποσοστό (33%) των κτιριακών κατασκευών της χώρας έχει κατασκευαστεί χωρίς την χρήση αντισεισμικού κανονισμού αλλά και ένα επίσης μεγάλο ποσοστό (46%) σύμφωνα με τον αντισεισμικό κανονισμό του 1959 (ΤΕΕ-ΕΠΑΝΤΥΚ 2006).
Η πληροφορία του χρόνου κατασκευής ενός κτιρίου είναι απαραίτητη, κατά τον έλεγχο του υπάρχοντος, για την σωστή εφαρμογή των κανονισμών. Κατά την διάρκεια του ελέγχου ενός κτιρίου είτε στην φάση της συλλογής των στοιχείων είτε στην φάση της μελέτης (αποτίμησης και ενίσχυσης) η ορθότητα πολλών παραμέτρων και επιλογών στηρίζονται στην εμπειρία και την κρίση του μηχανικού. Με δεδομένα τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι ο μελετητής μηχανικός προκειμένου να ενισχύσει την κρίση του θα πρέπει να έχει γνώση όχι μόνο των σύγχρονων κανονισμών αλλά και των παλαιοτέρων. Το υπό εξέταση κτίριο στην παρούσα εργασία μελετήθηκε με τον κανονισμό φορτίσεων του 1945 (κανονισμός που ισχύει και σήμερα) τον κανονισμό οπλισμένου σκυροδέματος του 1954 και τον αντισεισμικό κανονισμό του 1959. Θεωρήθηκε σημαντικό να γίνει μια σύντομη αναφορά σε βασικά άρθρα των κανονισμών αυτών ή και σε ορισμένες περιπτώσεις μια αναλυτικότερη περιγραφή των άρθρων που ελήφθησαν υπόψη κατά την αρχική μελέτη του κτιρίου.
Οι κανονισμοί βάση των οποίων έγιναν οι στατικοί και αντισεισμικοί υπολογισμοί του κτιρίου μπορεί να ήταν σημαντικοί γιατί έθεταν για πρώτη φορά το κανονιστικό πλαίσιο της μελέτης και της κατασκευής των δομικών έργων αλλά σε πολλά σημεία ήταν απλοποιητικοί και ασαφείς. Οι δομές που κατασκευάστηκαν μ’ αυτούς τους κανονισμούς παρουσιάζουν συγκεκριμένες αδυναμίες όπως για παράδειγμα η μη επαρκής χρήση συνδετήρων στα φέροντα στοιχεία και υποτίμηση της σεισμικής επίδρασης στον φορέα που οφείλεται στους μικρούς σεισμικούς συντελεστές που λαμβάνονταν υπ’ όψη και στην ορθογωνική κατανομή της σεισμικής φόρτισης. Ο τρόπος και οι διαδικασίες για την αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας των κατασκευών, που μελετήθηκαν με παλαιότερους κανονισμούς και υπόκεινται σε αλλαγή χρήσης ή μεταρρυθμίσεις, μέχρι και πριν την εφαρμογή του ΚΑΝ.ΕΠΕ. βασίζονταν σε έγγραφα και εγκυκλίους του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε.. Τα βασικότερα εξ’ αυτών είναι: Εγκύκλιος 3 αρ. πρ. οίκοθεν 10530/1/96 Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. Το έγγραφο 506/ΑΖ53ζ/22-1-2001 Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ.. Το έγγραφο 48810/239γ/25-6-2001 Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ. Στο κτίριο που εξετάζουμε έγινε έλεγχος επάρκειας και αντοχής των φερόντων στοιχείων και επιλέχθηκε μια σειρά από επεμβάσεων και ενισχύσεων λαμβάνοντας υπόψη τις κατευθύνσεις και τις παραδοχές των εγγράφων και των εγκυκλίων αυτών. Προκειμένου να γίνει διερεύνηση της λύσης που ήδη εφαρμόζεται ακολουθείται η αντίστοιχη πορεία εργασιών και ελέγχων και στην παρούσα εργασία. Οι στατικοί υπολογισμοί και διαστασιολόγηση του φορέα θα γίνουν με το στατικό πρόγραμμα statics της Multisoft. Αρχικά το κτίριο λύνεται με τους κανονισμός που ίσχυαν κατά τον χρόνο έκδοσης της αρχικής οικοδομικής άδειας δηλαδή του Β.Δ. 19/ 26-2-59 (ΦΕΚ 36/Α), του Β.Δ. 18/ 26-2-54 (ΦΕΚ 160/Α). Γίνεται έλεγχος επάρκειας των δοκών (απλών, προεντεταμένων ) και των υποστυλωμάτων με την μέθοδο των επιτρεπομένων τάσεων και τα αποτελέσματα του ελέγχου λαμβάνονται υπ’ όψη στα επόμενα στάδια. Τα υλικά του φέροντα οργανισμού είναι, σκυρόδεμα B 300 με χάλυβα St III για δοκούς και πλάκες ενώ B 160 με St I για τα υποστυλώματα. Ο σεισμικός συντελεστής λαμβάνεται ε =0.04, και το όριο ελέγχου Άλφα είναι 0.6. Οι επιτρεπόμενες τάσεις του σκυροδέματος και του χάλυβα προσαυξάνονται κατά 50% και 20% αντίστοιχα.
Στην επόμενη φάση γίνεται έλεγχος του κτιρίου όπως προβλέπεται από την εγκ. 3 αρ. πρ. οίκοθεν 10530/1/96 Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. με την μέθοδο της συνολικής αντοχής. Οι κανονισμοί με τους οποίου γίνεται ο έλεγχος είναι ο Ε.Κ.Ω.Σ.: ΦΕΚ 1329B/6-11-2000, ΦΕΚ 447/5-3-2004, ΦΕΚ 649/Β/24-5-06, ΦΕΚ 1881/Β/29-12-06 και ο Ε.Α.Κ.: ΦΕΚ 2184Β/1999, ΦΕΚ 781Β/18-6-2003, ΦΕΚ 1153,1154/12-8-2003. Οι ποιότητες των υλικών της φέρουσας κατασκευής αντιστοιχούνται σε σημερινές ώστε για το σκυρόδεμα έχουμε C12/15 και C20/25 ενώ για τον χάλυβα S220 και S400. Ο συντελεστής σεισμικής συμπεριφοράς λαμβάνεται ίσος με q= 1,5 και ο συντελεστής σπουδαιότητας γ=1,15 ενώ η σεισμική επιτάχυνση Α=0,16g. Εξάγονται τα αποτελέσματα με τις ανεπάρκειες των φερόντων στοιχείων. Έχοντας υπ’ όψη τα αποτελέσματα από τις προηγούμενες επιλύσεις γίνεται ο ανασχεδιασμός του δομήματος ώστε να επιτύχουμε την ελαχιστοποίηση των κινδύνων από την σεισμική δράση. Επιλέγονται επεμβάσεις τέτοιες που να εξασφαλίζουν την απλότητα και την κανονικότητα της κατασκευής. Τα δομικά στοιχεία ενισχύονται με σκοπό την βελτίωση της πλαστιμότητας τους και της ικανότητας απορρόφησης ενέργειας με ταυτόχρονη αύξηση της αντοχής και της ακαμψίας τους. Ο βασικός περιορισμός στις επεμβάσεις είναι ότι θα πρέπει να ειναι τέτοιες ώστε να είναι δυνατή η σύγκριση - διερεύνηση με την λύση που ήδη εφαρμόζεται. Ο έλεγχος του ενισχυμένου φορέα γίνεται με τις ιδίες παραδοχές της προηγούμενης φάσης με την διαφορά ότι ο συντελεστής σεισμικής συμπεριφοράς λαμβάνεται ίσος με q= 2,5. Οι Συντελεστές μονολιθικότητας των ενισχυμένων στοιχείων είναι : σε ακαμψία = 0.90 σε αντοχή = 0.80. Τελικά γίνεται επιμέτρηση του όγκου σκυροδέματος και του βάρους του σίδηρου οπλισμού που απαιτείται για την ενίσχυση των στοιχείων του φορέα τόσο στην λύση που ήδη εφαρμόζεται όσο και με στην λύση της παρούσας μελέτης. Με τα στοιχεία των επιμετρήσεων γίνεται διερεύνηση και σύγκριση μεταξύ των δυο λύσεων και εξάγονται συμπεράσματα με την πιθανά διαφορετική προσέγγιση των απαιτούμενων επεμβάσεων.
Περίληψη
The purpose of the present dissertation is to examine the antiseismic enhancement of a building ,owned by the Higher Technological Educational Institute of Athens, located in the Municipality of Moschato, Attica. In its initial form it was meant and designed to run as a bookbinding factory and a print house and it consisted of: Basement (partly) ) 317,05 m^2. Ground floor 1747,00 m^2. Semi-basement (partly) 528,80 m^2. 1st-2nd floor 1747,00 m^2 and stairway termination. The building was purchased in order to meet the Institute’s housing needs. For this specific reason but also due to the modernization of the building, a series of interventions-reforms concerning the load-bearing structure were considered necessary. Beyond these, and owing to the conversion and the age of the building it is crucial to carry out an inspection of the existing structure and implement reinforcement to deficient load-bearing structures. The H. T. E.I. of Athens has assigned the reinforcement study to a design firm and at this moment we are in the stage of the implementation of this proposal. This paper is an attempt to introduce an equivalent proposal on interventions with the aim to investigate and evaluate the solution already implemented. It is known that a large percentage (33%) of the buildings in Greece have been constructed in the absence of an antiseismic regulation and, furthermore, a 46% in accordance with the antiseismic regulation of 1959. (ΤΕΕ-ΕΠΑΝΤΥΚ 2006). The information about the construction year of a structure is indispensable, during the inspection of the existing one, so as to ensure the correct implementation of the regulations. During a building inspection, whether it concerns the stage of data collection or the study(evaluation and reinforcement) stage, the accuracy of many parameters relies on the engineer’s experience and judgement. Taking into account all the above, it is inferred that the engineers carrying out the study should be knowledgeable not only about contemporary but also about older regulations since this enables accurate judgement. The building under examination in the present paper was designed in accordance with the loading regulation of 1945 (a regulation still valid today), the reinforced concrete regulation of 1954 as well as with the antiseismic regulation of 1959. A brief mention or even, in some cases, a more detailed description of fundamental articles of these regulations, taken into consideration during the initial structure design, were also considered to be of great importance. The regulations which static and antiseismic calculations were based on could have been crucial since they laid, for perhaps the first time, the regulatory framework for the design study, yet in many instances, they proved simplifying or ambiguous. The structures built under these regulations exhibit specific inadequacies, for instance, the insufficient use of connectors in structural elements and the underestimation of the seismic effect, resulting from reduced seismic rates and the square distribution of seismic load. The means and the procedures for evaluating the loadbearing capacity of buildings, designed under older regulations and subject to conversion or reforms up until the implementation of Repairs and Reinforcement Regulation, were based on documents and circulars issued by the Ministry for Environment, Town and Country Planning and Public Works. The basic ones are: -Circular 3,protocol no. home 10530/1/96 - Document 506/ΑΖ53ζ/22-1-2001 - Document 48810/239γ/25-6-2001 In the building under examination there was an inspection of the loadbearing elements’ competence and resistance and, afterwards, a series of interventions and reinforcements were carried out, taking into consideration the above-mentioned directives. In order to investigate the solution already being implemented, the course of action and inspection in this study corresponds to the one currently used. The static calculations and the sizing of the structure are made with the static software “Multisoft statics”. Initially, the building is solved using the valid regulations during the issue of its first planning permission, namely Β.Δ. 19/ 26-2-59 (ΦΕΚ 36/Α), του Β.Δ. 18/ 26-2-54 (ΦΕΚ 160/Α). A beam (simple and prestressed) and pillar competence inspection is carried out through the use of permissible stress method and these results are considered during future stages. The materials of the loadbearing structure comprise concrete B300 with steel St III for beams and plates and as for pillars, B160 with St.I. the seismic coefficient is ε=0,04 and the alfa control threshold 0,6. The permissible stresses for concrete and steel are increased by 50% and 20% respectively. During the next stage, there is the building inspection adhering to instructions from Circular 3,protocol no. home 10530/1/96 using the method of overall resistance. The regulations in operation during the inspection are Ε.Κ.Ω.Σ.: ΦΕΚ 1329B/6-11-2000, ΦΕΚ 447/5-3-2004, ΦΕΚ 649/Β/24-5-06, ΦΕΚ 1881/Β/29-12-06 and Ε.Α.Κ.: ΦΕΚ 2184Β/1999, ΦΕΚ 781Β/18-6-2003, ΦΕΚ 1153,1154/12-8-2003. The qualities of the materials which the loadbearing structure is made up of are converted to current ones, thus, for concrete it is C12/15 and C20/25 whereas for steel ,S220 and S400. The seismic behavior coefficient equals q=1,5 , the importance coefficient γ=1,15 while the seismic acceleration is Α=0,16g. The results regarding the insufficiency of the loadbearing elements are subsequently exported. Bearing in mind the results from previous solutions, we proceed to the redesign of the structure so as to minimize any dangers in the occurrence of seismic action. We opt for such interventions so as to ensure the simplicity and normality of the structure. The building elements are reinforced in order to enhance their plasticity, enable energy absorption while simultaneously increase their resistance and stiffness. The basic limitation concerning these interventions is that they have to be carried out in a way so as to enable investigation and comparison alongside the currently implemented solution. Any checks on the reinforced structure are carried out under the same assumptions during the previous stage, the only difference being that the seismic behavior coefficient is q= 2,5. The monolithic coefficients of the reinforced elements are as such: in stiffness = 0.90 and under stress = 0.80. Finally, concrete volume and iron reinforcement weight, required for the strengthening of the elements in both studies, are measured. With the aid of the relevant data, a comparative investigation concerning both solutions ensues, and pertinent conclusions are drawn in relation to the plausibly different approach of the required interventions.
Αριθμός σελίδων
153Τίτλος Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών
Αντισεισμική και Ενεργειακή Αναβάθμιση Κατασκευών και Αειφόρος ΑνάπτυξηΓλώσσα
ΕλληνικάΟι παρακάτω άδειες σχετίζονται με αυτό το τεκμήριο:
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα