Έλεγχος και πρόταση αναβάθμισης και ενίσχυσης σχολικού κτιρίου
Control and proposal for upgrading and strengthening school building
Θεματική επικεφαλίδα
TPSH::Τεχνολογία::Δομική Μηχανική::Αντισεισμικές ΚατασκευέςΛέξεις κλειδιά
Ανελαστική στατική ανάλυση ; Οπλισμένο σκυρόδεμα ; ΚΑΝΕΠΕ ; Ενισχύσεις υφισταμένων κτιρίωνΠερίληψη
Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι ο αντισεισμικός έλεγχος και η ενίσχυση υφιστάμενου σχολικού κτιρίου με φέροντα οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα, η ενίσχυση έγινε σύμφωνα με τον κανονισμό επεμβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ, 2η αναθεώρηση 2017). Το σχολικό κτίριο βρίσκεται στην Πεύκη, ανήκει στο Δήμο Λυκόβρυσης – Πεύκης, κατασκευάστηκε το 1985-1986 και σύμφωνα με τα στοιχεία που έχουμε για πανομοιότυπες κατασκευές διαπιστώθηκε ότι έχει μελετηθεί με τον κανονισμό οπλισμένου σκυροδέματος 1954 και με τον αντισεισμικό σχεδιασμό του 1959. Τα υλικά της κατασκευής, σύμφωνα με τα σχέδια των ξυλοτύπων του φέροντος οργανισμού, είναι σκυρόδεμα Β225 και χάλυβας StIIIb. Σύμφωνα με τον ΕΑΚ 2000 το κτίριο είναι κατηγορίας σπουδαιότητας ΙΙΙ.
Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία για την Ελλάδα, από άποψη σεισμικότητας, κατέχει την πρώτη θέση στη Μεσόγειο και την Ευρώπη καθώς και την έκτη θέση σε παγκόσμιο επίπεδο. Η ασφάλεια των κτιρίων και γενικότερα των κατασκευών αποτελεί αναμφίβολα καθοριστικό παράγοντα για την προστασία ζωής σε περίπτωση σεισμού. Για το λόγο αυτό συντάχθηκε και άρχισε να ισχύει το 1959 o πρώτος αντισεισμικός κανονισμός που αφορούσε όλη την επικράτεια και είναι η πρώτη φορά που προβλέπεται ο συνυπολογισμός των οριζόντιων σεισμικών δράσεων στον στατικό υπολογισμό του φορέα και οι περιοχές κατατάσσονται σε σεισμικές ζώνες. Η θέσπιση του Αντισεισμικού Κανονισμού δεν σήμαινε ότι οι κατασκευές που σχεδιάσθηκαν µε αυτόν διέθεταν ικανοποιητική αντοχή σε σεισμό. Υπάρχει μεγάλο ποσοστό κτιρίων που έχουν κτιστεί πριν το 1959 και αυτά χρήζουν αντισεισμική αναβάθμιση με υψηλή προτεραιότητα στα δημόσια κτίρια της χώρας. Με βάση τα προαναφερθέντα το 1997 ανατέθηκε στον ΟΑΣΠ (Οργανισμός Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας) να γίνει Προσεισμικός έλεγχος στα δημόσια κτίρια.Η θέσπιση των αντισεισμικών κανονισμών ήταν ένα σημαντικό βήμα. Υπάρχουν όμως πολλά κτίρια με ηλικία μεγαλύτερη των τριών δεκαετιών, τα οποία δε χτίστηκαν με βάση τους σύγχρονους κανονισμούς παρότι μέχρι και σήμερα στεγάζουν σημαντικές δημόσιες υπηρεσίες και αποτελούν χώρους συνάθροισης πολλών ατόμων, όπως σχολεία ή νοσοκομεία. Αυτή η ανάγκη οδήγησε στη σύνταξη του Κανονισμού Επεμβάσεων ( Καν.Επε ) ο οποίος είναι μια προσπάθεια για έναν πλήρη και ολοκληρωμένο κανονισμό που έχει ως στόχο την θεσμοθέτηση κριτηρίων και κανόνων εφαρμογής έτσι ώστε να γίνει η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας υφιστάμενων δομημάτων για τον αντισεισμικό ανασχεδιασμό τους, καθώς και για τις ενδεχόμενες επεμβάσεις, επισκευές ή ενισχύσεις. Το 2012 ο ΚΑΝ.ΕΠΕ έγινε υποχρεωτικός για όλες τις μελέτες ενίσχυσης και επισκευής κτιρίων.
Λόγω της αυστηροποίησης των αντισεισμικών κανονισμών, δημιουργήθηκε η ανάγκη για άμεση αξιολόγηση της σεισμικής τρωτότητας και ενίσχυσης σημαντικών κτιρίων όπως για σχολεία ή νοσοκομεία. Στα πλαίσια αυτής της προσπάθειας εντάσσεται και η παρούσα εργασία. Το κτίριο μας όπως αναφέρθηκε χτίσθηκε με βάση τον αντισεισμικό σχεδιασμό του 1959, για το λόγο αυτό χρήζει άμεση αντισεισμική θωράκιση. Το τμήμα του κτιρίου που μελετάμε αποτελείται κυρίως από αίθουσες, τουαλέτες και διαδρόμους. Αποτελείται από το ισόγειο και δύο ορόφους, το συνολικό εμβαδόν είναι 1085,10 m2 και ο κάθε όροφος είναι 361,70 m2. Η εκπόνηση της διπλωματικής μελέτης έγινε με την βοήθεια του στατικού προγράμματος Scada Pro. Σχετικά με την ανάλυση που χρησιμοποιήθηκε για την αποτίμηση της φέρουσας τοιχοποιίας ήταν η ανελαστική στατική ανάλυση (Pushover analysis). Εισάγοντας παραμέτρους στο πρόγραμμα από τον κανονισμό επεμβάσεων και εκτελώντας πρώτα μια ελαστική ανάλυση η οποία θα μας καθοδηγήσει για την εκλογή της μετέπειτα ανάλυσης δίνοντάς μας στοιχεία για τους δείκτες ανεπάρκειας της κατασκευή καθώς επίσης και στοιχεία για την μορφολογική ικανότητα, στη συνέχεια και με βάσεις την ανελαστική ανάλυση λαμβάνουμε αποτελέσματα για τη διγραμμική καμπύλη και τη στοχευόμενη μετακίνηση. Ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα που μας έδωσε η ανελαστική στατική ανάλυση γίνονται οι απαραίτητες ενισχύσεις για δοκούς και υποστυλώματα είτε με μανδύες σκυροδέματος είτε με μανδύες FRP. Στο κεφάλαιο 1 διατυπώνεται ο σκοπός και το θέμα της εργασίας καθώς και τα προβλήματα που καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε. Στη συνέχεια γίνεται μια ιστορική ανασκόπηση της εξέλιξης των αντισεισμικών κανονισμών μέχρι σήμερα.
Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται η μεθοδολογία συλλογής του ιστορικού του δομήματος, ενώ γίνεται αναφορά στο συντελεστή αξιοπιστίας δεδομένων που με βάση αυτό έγινε η αποτίμηση και εκτέλεση της ανελαστικής ανάλυσης.
Το κεφάλαιο 3 κάνει αναφορά στους συντελεστές ασφαλείας τους οποίους χρησιμοποιούμε για την καλύτερη προσομοίωση την κατασκευής. Το κεφάλαιο 4 αναφέρεται στη προσομοίωση και την ανελαστική ανάλυση όπως επίσης και τις στάθμες επιτελεστικότητας με βάσει τα όσα αναφέρει ο κανονισμός επεμβάσεων.
Το κεφάλαιο 5 αναλύει το ποιες ενισχύσεις μπορούμε να επιλέξουμε με βάση τις αστοχίες που έχουμε.
Το κεφάλαιο 6 κάνει μια παρουσίαση των χαρακτηριστικών του κτιρίου και τα αποτελέσματα του προελέγχου.
Στο κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανελαστικής ανάλυσης. Βλέπουμε την καμπύλη ικανότητας , τη στοχευόμενη μετακίνηση που μας έδωσε το κτίριο καθώς επίσης και τη διγραμμική καμπύλη.
Το κεφάλαιο 8 αναφέρει τις ενισχύσεις που έγιναν στο υπάρχον κτίριο σε υποστυλώματα και δοκάρια και τα αποτέλεσμα της νέας καμπύλης ικανότητας, της στοχευόμενης μετακίνησης και της διαγραμμικής καμπύλης ικανότητας.
Τέλος, στο κεφάλαιο 9 διατυπώνονται τα συμπεράσματα της μελέτης.
Περίληψη
The purpose of this thesis is the seismic control and reinforcement of an existing school building with a concrete bearing body in accordance with the Intervention Regulation (ΚΑΝΕΠΕ, 2nd revision 2017). The school building is located in Pefki, and it was built in 1986 and has been studied under the reinforced concrete regulation 1954 and the seismic design of 1959. The materials of the construction, according to the calculations and the drawings of the bearer body is B225 concrete and StIIIb steel.
According to statistics, Greece, in terms of seismicity, ranks first in the Mediterranean and Europe and sixth in the world. The safety of buildings and of construction in general is undoubtedly a key factor in protecting lives in the event of an earthquake. For this reason, the first anti-seismic regulation was drafted and entered into force in 1959 and this is the first time that horizontal seismic actions have been included in the static vector calculation and the areas are classified as seismic zones. The introduction of the Earthquake Regulation did not mean that the structures designed with it, in particular the reinforced concrete floors, had sufficient earthquake resistance. There is a large proportion of buildings built before 1959, and these require high priority earthquake upgrades in public buildings in the country. On the basis of the above, in 1997, OASP (Seismic Planning and Protection Organization) was commissioned to conduct pre-earthquake control on public buildings.
The introduction of anti-seismic regulations was an important step. However, there are many buildings older than three decades that were not built according to modern regulations even though they still host important public services and are a gathering place for many people, such as schools or hospitals. This need has led to the drafting of the Intervention Regulation (NEC) which is an attempt at a comprehensive and comprehensive regulation aiming at establishing criteria so as to assess the carrying capacity of existing structures and rules for anti-seismic enforcement. redesign, and any interventions, repairs or reinforcements. In 2012, (ΚΑΝΕΠΕ) became mandatory for all building reinforcement and repair studies.
Due to the tightening of seismic regulations, the need for an immediate assessment of seismic vulnerability and the enhancement of important buildings such as schools, hospitals, etc. was created in the context of this effort. According to EAC 2000, our building is of major importance III.Our building, as mentioned, was built based on the 1959 earthquake-proof design and therefore requires immediate earthquake-proof shielding. The part of the building we are studying consists of rooms, toilets, corridors etc. It consists of three floors the total area is 1085.10 m2 and each floor is 361.70 m2. The diploma study was done with the help of the static program Scada Pro. The analysis used to evaluate the bearing masonry was Pushover analysis. When performing the pushover analysis (static inelastic analysis) the simulation is subjected to horizontal loads distributed in a manner proportional to the inertial forces of the earthquake, which increase monotonically until a structural element is no longer capable of carrying its vertical loads. By introducing parameters into the program given by the regulation and first performing a resilient analysis that will give us the indicators of failure of the construction, then performing the resilient analysis we obtain results for the linear curve and the targeted displacement. Interpreting the results of the program gives us the necessary reinforcement for beams and columns with either concrete mats or FRP mats.
Αριθμός σελίδων
77Τίτλος Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών
Αντισεισμική και Ενεργειακή Αναβάθμιση Κατασκευών και Αειφόρος ΑνάπτυξηΓλώσσα
Ελληνικά
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα