Αποτίμηση & Ενίσχυση Σεισμόπληκτου κτιρίου και αξιολόγηση των σεισμικών απωλειών του (Σεισμός Κεφαλονιάς 2014)

Φασούλα, Αλίκη; Fasoula, Aliki

dc.contributor.author	Φασούλα, Αλίκη	el
dc.contributor.author	Fasoula, Aliki	en
dc.date.accessioned	2017-03-06T10:46:44Z
dc.date.issued	2017-03-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44509
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6683
dc.description
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κανονισμός Επεμβάσεων	el
dc.subject	Καμπτική ενίσχυση	el
dc.subject	Κεφαλλονιά 2014	el
dc.subject	Σεισμική βλάβη	el
dc.subject	Στρεπτική ευαισθησία	el
dc.subject	Στόχος ανασχεδιασμού	el
dc.subject	Σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Αποκατάσταση	el
dc.subject	Ανελαστική στατική ανάλυση	el
dc.subject	Αντισεισμικός αρμός	el
dc.subject	Ανελαστική στατική ανάλυση	el
dc.subject	Repair	en
dc.subject	Retrofitting	en
dc.subject	Seismic hazard	en
dc.subject	Shear reinforcement	en
dc.subject	Reinforced concrete	en
dc.subject	Μανδύες εκτοξευόμενου σκυροδέματος	el
dc.subject	Μαλακός όροφος	el
dc.subject	Pilotis	en
dc.subject	aftershock interventions	en
dc.subject	concrete jackets	en
dc.subject	performance levels	en
dc.subject	Capacity curve	en
dc.subject	Pushover	en
dc.subject	HAZUS Methodology	en
dc.subject	Sustainability	en
dc.subject	Ανεπάρκεια	el
dc.title	Αποτίμηση & Ενίσχυση Σεισμόπληκτου κτιρίου και αξιολόγηση των σεισμικών απωλειών του (Σεισμός Κεφαλονιάς 2014)	el
dc.title	Seismic Evaluation & Retrofit of a R.C. building and loss assessment with fragility curves (Kefalonia’s Earthquake 2014 )	en
dc.contributor.department	Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών	el
heal.type	masterThesis
heal.generalDescription	Το θέμα προέκυψε μετά τους καταστροφικούς σεισμούς της Κεφαλονιάς το 2014 και αντιμετωπίζει το ζήτημα της επέμβασης σε πραγματική - σεισμόπληκτη κατασκευή από Ω/Σ προ του ’85 με τη χρήση όλων των σύγχρονων εργαλείων του Μηχανικού. Είναι ένα πολυπαραμετρικό θέμα που συμβάλλει στην ερευνητική δραστηριότητα στον τομέα της αποτίμησης και ανασχεδιασμού των υφιστάμενων κατασκευών, καθώς δίνει προσεγγίσεις για την μείωση της σεισμικής διακινδύνευσης και βελτίωσης της αντισεισμικής απόκρισης μέσω της σωστής κατανόησης της συμπεριφοράς του υπάρχοντος δομήματος, της ολοκληρωμένης γνώσης της τεχνολογίας των πρόσθετων υλικών και της επιλογής της κατάλληλης προσεισμικής - μετασεισμικής επεμβάσης.	el
heal.classification	ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classification	ΕΠΙΣΚΕΥΕΣ, ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ	el
heal.classification	ΣΤΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ	el
heal.classification	REPAIR, STRENGTHENING	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b2281050858c70f51767d4b4f6e69f4ecae86ebe
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/96b76b73a03f819649876cfc113d68c9a8ed3e5d
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/2a80a2e119d24970988f906c4e19065d9d4f9dce
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/96b76b73a03f819649876cfc113d68c9a8ed3e5d
heal.dateAvailable	2018-03-05T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-31
heal.abstract	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 Μw=6.1 και Μw=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 1η φάση έγινε η αποκατάσταση του βάσει του ΦΕΚ455/’14 για τον σεισμό σχεδιασμού του Α.Κ. 1959. Σε 2η 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.	el
heal.abstract	Seismic behavior, vulnerability assessment and design of strengthening intervention for seismic retrofit of existing reinforced concrete structures are one of the most challenging topics for the structural engineer in the twenty-first century. The present master thesis deals with the evaluation of the seismic behavior and retrofitting of an existing reinforced concrete building. It’s a two – storied hotel in Kounopetra, nearby Lixouri, which suffered heavy losses after the severe earthquakes in Kefalonia (26.01.2014 and 03.02.2014). The bearing structural components were constructed of reinforced concrete under the provisions of the existing National Codes for design of concrete structure 1954 and design of earthquake resistant structures 1959. As a result, the seismic behavior is inadequate because of the general lack of strength and ductility of both a certain number of members and the structural system as a whole. Furtherer more, the abnormal floor plans, the phenomenon of pilotis – soft floor and the uneven distribution of stiffness bring on the torsional sensitivity of the building. In this thesis we examine the effect of a seismic separation joint which divides the whole initial structure into two independent sub-structures (Building A and Building B). Specifically, both elastic and inelastic methods are carried out so as to evaluate the capacity of the structure. Also, the necessary measures to strengthen the building B are indetified. Finally, we present the loss estimation of both the original bulding and the strengthened building according to Hazus methodology. The building is simulated and analyzed using the software SAP2000v15.1.0 by Computers and Structures, Inc. In the first chapter, there is an analytical description of the building and an overview of the codes used not only to evaluate the building’s seismic behavior but also to redesign it. Also, target performance levels for structural systems are specified. Chapter 2 presents the material properties, the geometry, the loads and parameters of the building involved in the model, and how exactly they are simulated in SAP2000v.15.1 software. In the chapter 3 the modal and the elastic analysis applied to the model are executed. The procedure of the dynamic spectral analysis and its results, as well as, the design spectrum in accordance with the provisions of Eurocodes 8, Part 3 is presented. In chapter 4 & 5 the inelastic analysis applied to the model, are executed. Initially, the theoretical background and the requirements for applying non-linear static method (Pushover) is developed. Subsequently, the methods for the estimation of the performance point of the structure – for two lateral load combinations, uniform and similar to the shape of modal modes – and the analysis results of the model are presents in detail. In chapter 6 , the FEMA/NIBS earthquake loss estimation methodology, known as HAZUS is represented. According to Hazus, damage is described by one of four discrete damages states: Slight, Moderate, Extensive or Complete. Also, the evaluation of the damages through the determination of building’s vulnerability curves and the development of respective damage percentages, are included. This assessment procedure is utilized to check the effectiveness of possible strengthening interventions. The chapter 7 and 8 deal with the procedure of implementing strengthening techniques, such as RC jacketing and CFRP wrapping, to those elements that have been damaged. In last chapter the overall conclusions of this research are listed.	en
heal.advisorName	Σπυράκος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Σπυράκος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικόλ Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	415 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true