Αποτίμηση φέρουσας ικανότητας υφιστάμενου κτιρίου οπλισμένου σκυροδέματος και ενισχύσεις

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας και ο ανασχεδιασμός ενός υφισταμένου κτιρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα, εφαρμόζοντας Ανελαστική Στατική Ανάλυση (Pushover) σύμφωνα με τις αντίστοιχες διατάξεις του Ευρωκώδικα 8. Πρόκειται για έναν πλαισιακό φορέα που αποτελείται από ισόγειο, δύο ορόφους και δώμα. Η αρχική μελέτη εκπονήθηκε το 1987 οπότε κατασκευάσθηκε και το κτίριο. Καταρχάς, παρουσιάζονται οι βασικές αρχές αποτίμησης και ανασχεδιασμού σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 8 και γίνεται σύντομη περιγραφή των τριών σταθμών επιτελεστικότητας. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται αναφορά στο είδος και τους τρόπους συλλογής των απαιτούμενων στοιχείων και πληροφοριών που αφορούν στο υπό μελέτη κτίριο, το εύρος και η ακρίβεια των οποίων καθορίζουν το λεγόμενο «Επίπεδο Γνώσης» (Ε.Γ.). Στη συνέχεια, παρατίθενται οι διατιθέμενες μέθοδοι ανάλυσης του δομήματος πριν και μετά την επέμβαση, ενώ η ανελαστική στατική ανάλυση, όπως προβλέπεται στον Ευρωκώδικα 8, παρουσιάζεται διεξοδικά. Τέλος, γίνεται αναφορά στην όλη λογική ελέγχου των οριακών καταστάσεων βάσει των αντίστοιχων κριτηρίων αποδοχής, όπως περιγράφονται στο Μέρος 3 του Ευρωκώδικα 8, για την αποτίμηση της επάρκειας των μελών του φορέα. Κατόπιν, γίνεται λεπτομερής περιγραφή τόσο του υφιστάμενου κτιρίου, όσο και του προσομοιώματός του στο πρόγραμμα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην προσομοίωση της ανελαστικής συμπεριφοράς των κρίσιμων διατομών των δομικών στοιχείων. Ακολουθεί η ανάλυση του εξεταζόμενου κτιρίου με την ανελαστική στατική μέθοδο του Ευρωκώδικα 8, προκειμένου να γίνει η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητάς του για τον στόχο σχεδιασμού, που αντιστοιχεί στη στάθμη επιτελεστικότητας «Σημαντικών Βλαβών», για σεισμική δράση με πιθανότητα υπέρβασης 10% σε 50 έτη. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν καταδεικνύουν απαίτηση ενίσχυσης ενός σημαντικού αριθμού των δοκών του κτιρίου, με στόχο την αύξηση της καμπτικής τους αντοχής, καθώς και ανεπάρκεια των μεγάλου αριθμού τοιχωμάτων και αρκετών υποστυλωμάτων. Για τον σκοπό αυτόν, επιλέχθηκε αφενός η ενίσχυση των δοκών με τοποθέτηση ανθρακοϋφάσματος σε όλο το μήκος τους και αφετέρου την ενίσχυση των κατακόρυφων στοιχείων με μανδύες σκυροδέματος και η κατασκευή νέων τοιχωμάτων σε ορισμένα φατνώματα του φορέα καθ’ όλο το ύψος του. Επιπλέον, απαιτήθηκε η αύξηση της φέρουσας ικανότητας της θεμελίωσης με την προσθήκη μικροπασσάλων. Στη συνέχεια ακολούθησε η ανάλυση του ενισχυμένου φορέα για την αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας για τον ίδιο στόχο σχεδιασμού με τον υφιστάμενο φορέα Τέλος, όλα τα δεδομένα, οι παραδοχές και τα αποτελέσματα της ανάλυσης τόσο κατά το στάδιο της αποτίμησης, όσο και του ανασχεδιασμού, παρουσιάζονται και σχολιάζονται λεπτομερώς για την κάθε φάση του υπό εξέταση φορέα. Επίσης, αναφέρονται και κάποια χρήσιμα συμπεράσματα που αφορούν στην Ανελαστική Στατική Ανάλυση και προέκυψαν κατά την εφαρμογή της στην πράξη.

The objective of the present dissertation is the assessment of the resistance of the building and the rehabilitation of an existing reinforced concrete building by applying non Linear Static Analysis (Pushover), as defined with the relevant provisions of Eurocode. The structural system consists of moment frames and comprises a ground floor, two floors and a roof. The initial study was made in 1987 when the building was constructed. Firstly, are presented the basic principles of valuation and rehabilitation according to Eurocode 8 and a brief description of the three Limit States. In particular, reference is made to the type and the systems collecting the required data and information relating to the building under study, the range and the accuracy of which define the so-called “Knowledge Level". Afterwards, the allotted methods of analysis of the structure before and after the procedure, while the non - linear static analysis as provided in Eurocode 8, is covered in detail. Finally, a reference is made to the entire control logic of limit states under their respective acceptance criteria as described in Part 3 of Eurocode 8, for the assessment competence of the body. Thereafter, the building and its analysis model are thoroughly described. Particular emphasis is given to simulate the inelastic behavior of critical sections of the structural elements. Furthermore, presented the analysis of the building with the non-linear static procedure of Eurocode 8, in order to make the assessment of the building resistance for the target design, which corresponds to performance Level 'Significant Harm', for seismic activity with 10% probability of exceedance in 50 years. The results indicate a need to strengthen a large number of beams of the building, in order to increase their flexural strength, and also a failure from a large number of walls and several columns. For this purpose, was chosen both the strengthening of beams with fiber wrap overlays throughout their length and also the strengthening of vertical elements with a concrete sealing and construction of new walls in some panels of the body throughout its height. Moreover, an increase of the bearing capacity of the foundation by adding piles is required. Furthermore, the analysis of the reinforced body to assess the resistance of the building for the same objective planning with the incumbent is presented. Finally, all data, assumptions and results of the analysis both at the stage of the valuation, and the rehabilitation are presented and discussed thoroughly, fully detailed for each phase of the concerned institution. Also there is a reference made to some useful conclusions relating to non-Linear Structural Analysis and arising during their implementation in practice.