Συγκριτική διερεύνηση ενισχύσεων τριώροφης κατασκευής από οπλισμέμο σκυρόδεμα προς τη βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς

Abstract

Στόχος της παρούσης εργασίας είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς ενός τριώροφου κτιρίου οπλισμένου σκυροδέματος έναντι σεισμικών δράσεων , η εκτίμηση της πραγματικής του αντοχής και η ενίσχυσή του για στάθμη επιτελεστικότητας «Προστασία Ζωής». Πρόκειται για ένα τριώροφο κτίριο κατασκευής του 1960, διαστασιολογημένο με τον Κανονισμό Ωπλισμένου Σκυροδέματος του 1954 και Αντισεισμικό Κανονισμό του 1959. Η ανελαστική ανάλυση του κτιρίου έγινε με δύο κατανομές πλευρικών ωθήσεων, η πρώτη θα είναι καθ’ ύψος συμβατή με την κατανομή των τεμνουσών ορόφων από την φασματική ανάλυση του κτιρίου και η δεύτερη θα είναι ομοιόμορφη κατανομή αποτελούμενη από οριζόντια φορτία ανάλογα προς τη μάζα κάθε στάθμης ορόφου. Το λογισμικό ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκε είναι το SAP2000. Οι έλεγχοι στα μέλη γίνεται σε όρους παραμορφώσεων (γωνία στροφής χορδής ) και σε όρους δυνάμεων (τέμνουσα). Επιπλέον αξιοποιώντας τα αποτελέσματα της ανελαστικής ανάλυσης του αρχικού φορέα ερευνάται το μέγεθος της επέμβασης. Η προτεινόμενη διαδικασία προκύπτει με βάση την εκτίμηση της διγράμμικης καμπύλης συμπεριφοράς του ενισχυμένου φορέα για αύξηση αντοχής ή αύξηση πλαστιμότητας. Η καμπύλη αυτή σε κάθε περίπτωση προκύπτει από μία διαδικασία βασισμένη στη λογική της μεθόδου σεισμικής αποτίμησης με χρήση των ανελαστικών φασμάτων απαίτησης. Στη συνέχεια από τα αποτελέσματα των ανελαστικών αναλύσεων προτείνεται ως πρώτη μέθοδος ενίσχυσης η ενίσχυση των δύο τοιχωμάτων με μονόπλευρο μανδύα και η κατασκευή 3 τοιχωμάτων πτερυγίων σε συνέχεια με υπάρχοντα υποστυλώματα της κατασκευής. Ως δεύτερη μέθοδος ενίσχυσης προτείνεται η ενίσχυση τεσσάρων φατνωμάτων με συνδέσμους δυσκαμψίας και η ενίσχυση των φατνωμάτων αυτών περιμετρικά με μεταλλικό πλαίσιο. Γίνονται ανελαστικές αναλύσεις στις ενισχυμένες κατασκευές και ελέγχεται η επάρκεια τους. Γίνεται σύγκριση των αστοχιών για τις δύο ενισχύσεις και εξάγονται συμπεράσματα. Επιπλέον γίνεται σύγκριση της εκτίμησης του μεγέθους της επέμβασης αξιοποιώντας τα αποτελέσματα της ανελαστικής ανάλυσης του αρχικού φορέα με την πραγματική επέμβαση και την επάρκεια της.

The aim of this diploma thesis is the investigation of the behavior of a three-story reinforced concrete against seismic loads, the assessment of the actual strength and the strengthening of the structure for the performance level "Limit state of significant damage ". It is a three-storey building constructed in 1960, dimensioned according to the Reinforced Concrete Code of 1954 and the Earthquake Code of 1959. The building is mainly composed of columns, a shear wall in the x direction and a L shaped shear wall.The pushover analysis of the building was carried out under conditions of constant gravity loads and monotonically increasing horizontal loads. Two distributions of the lateral loads were applied, a “uniform” pattern, based on lateral forces that are proportional to mass regardless of elevation (uniform response acceleration) and a “modal” pattern, proportional to lateral forces consistent with the lateral force distribution in the direction under consideration determined in elastic analysis. The analysis software that was used was SAP2000.The controls shall be in terms of deformation (chord rotation) and in terms of forces (shear). Furthermore, by using the results of pushover analysis we can estimate the strengthening that is required. The proposed procedure is based on the estimation of a bilinear equivalent SDOF system curve of the reinforced structure for increased strength, where it is assumed that the yield deformation is the same as it was in the existing structure. This curve is based on the logic of N2 method using inelastic spectra.Two types of strengthening were investigated. The first proposed method is the strengthening of the shear walls with one-sided jackets and the construction of fin walls in continuity with 3 existing columns of the structure.The second proposed method is the strengthening of four frames with X bracings and inverted V bracings. In order for the bracings to be better connected with the frames and for the strengthening of the latter, steel frames are connected to the existing frames.