Σεισμική συμπεριφορά κτιρίου από τοιχοποιία

Καπαρέλος, Ευάγγελος; Kaparelos, Evangelos

dc.contributor.author	Καπαρέλος, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Kaparelos, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2021-03-02T10:43:06Z
dc.date.available	2021-03-02T10:43:06Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52946
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20644
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	Ελαστική σεισμική συμπεριφορά	el
dc.subject	Τοιχοποιία	el
dc.subject	Εντός επιπέδου συμπεριφορά	el
dc.subject	Εκτός επιπέδου συμπεριφορά	el
dc.subject	Ανάλυση χρονοϊστορίας	el
dc.subject	Elastic seismic behaviour	en
dc.subject	Masonry	en
dc.subject	In plane response	en
dc.subject	Out of plane response	en
dc.subject	Time history analysis	en
dc.title	Σεισμική συμπεριφορά κτιρίου από τοιχοποιία	el
dc.title	Seismic behaviour of a masonry building	en
dc.contributor.department	ΔΟΜΟΣΤΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Σεισμική Αποτίμηση Τοιχοποιίας	el
heal.classification	Seismic Assessment of Masonry	en
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-02-22
heal.abstract	Είναι γεγονός ότι στην Ελλάδα ένα σημαντικό ποσοστό των κτιρίων σχεδόν το 50% είναι κτισμένα από φέρουσα τοιχοποιία. Τα κτίρια αυτά στην πλειοψηφία τους είναι παλαιά και ενδέχεται να έχουν χαρακτηριστεί διατηρητέα. Έτσι υπάρχει ανάγκη για την αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς τους και η ενίσχυσή τους. Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς ενός παλαιού σχολικού διώροφου κτιρίου από φέρουσα τοιχοποιία από λιθοδομή στο ισόγειο και οπτόπλινθους στον δεύτερο όροφο. Στην εργασία θα εξεταστεί η συμπεριφορά του κτιρίου λαμβάνοντας υπόψιν την παραμορφωσιμότητα των διαφραγμάτων. Το κτίριο στην οροφή του ισογείου αποτελείται από ξύλινο δάπεδο στην μια πλευρά και πλάκα οπλισμένου σκυροδέματος στην άλλη, ενώ στην οροφή του α’ ορόφου υπάρχει ξύλινη στέγη έτσι το κτίριο έχει ιδιάζουσα σεισμική απόκριση. Η ανάλυση του κτιρίου θα πραγματοποιηθεί με ελαστικές αναλύσεις χρονοιστορίας συμβατές με τον Ευρωκώδικα 8. Η αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς έγινε σύμφωνα με τις διατάξεις του σχεδίου του νέου αναθεωρημένου Ευρωκώδικα 8 μέρος 3 ( final draft version EC8-3). Η μοντελοποίηση και ανάλυση του κτιρίου έγινε στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων ETABS 2016. Στο κεφάλαιο 1 περιγράφηκε η σημασία της αποτίμησης και ενίσχυσης κτιρίων από τοιχοποιία αφού συνήθως είναι διατηρητέα ή μνημεία, αναλύθηκε ο τρόπος συμπεριφοράς σε σεισμό και περιγράφηκε η παθολογία τους σε σεισμό με την ερμηνεία των ρωγμών που δημιουργούνται. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται περιγραφή του φορέα,της γεωμετρίας, των υλικών,και των δομικών στοιχείων. Επίσης γίνεται υπολογισμός των φορτίων που ασκούνται στα διάφορα δομικά στοιχεία και περιγράφεται η ανάπτυξη του αριθμητικού προσομοιώματος της κατασκευής με πεπερασμένα στοιχεία. Στο κεφάλαιο 3 περιγράφονται οι στάθμες επιτελεστικότητας της κατασκευής και οι επτά σεισμοί αποτίμησης με τις τρείς συνιστώσες κατά x, y και z του καθενός, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν για την ελαστική ανάλυση χρονοιστορίας. Περιγράφεται επίσης η έννοια του μέσου σεισμού και των δυο προσεγγίσεων που θα εξεταστούν στην μεταπτυχιακή εργασία. Στο κεφάλαιο 4 δίνονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης για την ιδιομορφική ανάλυση και την ελαστική ανάλυση χρονοιστoρίας. Επίσης γίνονται έλεγχοι για την εντός επιπέδου συμπεριφορά και για τους επτά σεισμούς για τις στάθμες επιτελεστικότητας SD και NC, με την διαδικασία που ορίζεται από το νέο σχέδιο του Ευρωκώδικα 8 μέρος 3 draft version. Στο κεφάλαιο 5 γίνονται έλεγχοι για την εκτός επιπέδου συμπεριφορά με γραμμική κινηματική ανάλυση (Linear Kinematic Analysis) των τοπικών μηχανισμών, όπως περιγράφεται στον Ευρωκώδικα 8 μέρος 3 draft version. Στο κεφάλαιο 6 αναλύονται τα συμπεράσματα της μεταπτυχιακής εργασίας και δίνονται κάποιες προτάσεις για περαιτέρω διερεύνηση.	el
heal.abstract	In Greece, around 50 percent of current buildings comprise of some form of masonry. The majority of these buildings are old while many can be characterised as historical monuments or preserved structures of cultural significance. Masonry is one of the oldest building materials still in use, commonly found in the construction of castles and fortifications, monasteries and churches, and bridges. As such, it is important to assess its seismic behaviour in order to strengthen and preserve the structural integrity of the buildings. Every intervention should aim to make the building more durable and resistant to seismic activity, but respect its historical authenticity by not altering it. Today in Greece masonry is commonly used as infills in reinforced concrete or steel framed buildings. To that end, recent and improved regulations, such as Eurocode 6, and advanced technology in materials are enabling the construction of new masonry buildings around the world. The purpose of this Master’s thesis is an assessment of the seismic behaviour of an old two-storey school building located in the Petralona area of Athens. Built in 1920, the first floor is largely made of stone masonry while the second floor comprises of solid brick masonry. This study assesses the seismic behaviour of the building by taking into account the deformation of the diaphragms of the floor. Of particular note is the composition of the two floors: the first being part wooden and part concrete slab, the second comprising of a wooden roof with wooden trusses and ceramic tiles. These design and material characteristics result in the structure not performing well in an earthquake. The assessment of the building is made with linear modal time history analysis of seven earthquakes for the limit state of significant damage (SD) and seven earthquakes for the limit state or near collapse (NC), as described in Eurocode 8. These earthquakes have to be compatible with the seismic spectrum derived from the equations given in Eurocode 8. Assessment of the building and the verifications for the in plane and the out of plane behavior of the masonry elements piers and spandels are made according to the new final draft version of Eurocode 8 Part 3. The simulation and analysis of the building is conducted using the finite element programme ETABS 2016. The general outline of this master thesis is as follows: Chapter One highlights the importance of assessment and the retrofitting of existing masonry buildings, many characterised as preserved structures or historical monuments. This chapter states the overall aims of the study, presents the advantages and disadvantages of masonry buildings, and analyses their seismic behaviour. The pathology of structural cracks caused by earthquakes and their interpretation is also described. Chapter Two describes the building case study in terms of its structural geometry and provides comprehensive descriptions of each element, including materials and resisting elements. Architectural drawings of the entire building are presented in AutoCAD 2019. The loads acting on each element are calculated according to Eurocode 1, and a detailed description of the numerical simulation of the structure is presented in ETABS 2016. The simulation of the masonry walls and concrete slab on the first floor of the building is done with thick shell elements, and beams as beam elements. The walls themselves are divided into two types of masonry elements: piers and spandrels. Chapter Three defines the three limits of state: limit state of damage limitation (DL), limit states of significant damage (SD) and near collapse (NC), and illustrates the concept of seismic assessment as defined in Eurocode 8. The seven earthquakes each for the assessment of SD and NC are described, each one consisting of three accelerograms i.e. in the directions of x, y and z of the building acting simultaneously. The earthquakes are used for the linear modal time history analysis for the seismic assessment of the building. A modal analysis is conducted and the parameters established in ETABS 2016 are compared. A description of the mean earthquake and the two procedures are also given. Chapter Four presents the results given in ETABS 2016 for the modal and linear modal time history analyses for each earthquake. The selection of linear modal time history is noted as being a more realistic analysis because masonry buildings usually do not have concrete slabs (diaphragms) incorporated into their structure – the assumption being that the masses are concentrated there. Furthermore, walls are plane elements and their masses are distributed, thus the assumption that seismic forces are distributed on each floor, as in the case of concrete structures, is not the case for masonry buildings without concrete slabs on each floor. Non-linear time history analysis is the most realistic form of analysis but it is difficult to model the non linear behaviour of masonry walls, especially old ones. For the modal analysis, an investigation is conducted for the finite elements modelling (FEM) of the shell elements, including its mesh. The investigation therefore takes into account the fact that a refined mesh provides a level of computational accuracy at the expense of increased processing time by the programme, while the opposite results are anticipated with a less refined mesh. This is an important aspect of the assessment for the civil engineer to consider, especially when taking into account the more realistic seismic behaviour of the building. The chapter also discusses the ‘in plane’ behaviour of masonry walls for each of the seven earthquakes resulting in SD and NC accordingly; processes that are defined in the new final draft version of Eurocode 8 Part 3. As instructed in this new regulation there are three types of failures that have to be considered: flexure, shear sliding and diagonal cracking. Figures of the force deformation relationship for a pier and a spandrel are given for each earthquake. The results of two procedures are presented in the context of the mean earthquake, and a proposal is put forward for a different approach to the procedure of the in plane verification using the linear modal time history analysis by reducing the amount of calculating time. Chapter Five presents the verifications of the ‘out of plane’ of local mechanisms using Linear Kinematic Analysis, as defined in the final draft of Eurocode 8 Part 3. The verification was made for the limit of state significant damage (SD) using the q - factor approach. The numerical simulation of the 3-D model of the overall building is made with the assumption that the walls are well connected and no local mechanisms occur. As such, in order to make a correct assessment of the masonry building, out of plane mechanisms should be verified. If not, following proper retrofitting the simulation of the whole masonry structure should be done with its verifications according to Eurocode 8. Chapter Six presents the overall conclusions of the study taking into account the modal and linear time history analyses, finite element modelling of masonry walls and their in plane behaviour, the two procedures for the mean earthquake as well as the out plane behaviour studied with Linear Kinematic Analysis. In conclusion, the chapter proposes topics for future research.	en
heal.advisorName	Μουζάκης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	110 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false