Ενίσχυση κτιρίου σε tsunami

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας ενός υφιστάμενου κτιρίου λιθοδομής από φέρουσα τοιχοποιία όταν σε αυτό προσκρούει ένα κύμα tsunami. Η ανάλυση έχει γίνει χρησιμοποιώντας ξένους κανονισμούς, όπως τον FEMA 55, FEMA 646, SMBTR και CCH 2000. Η εργασία αποτελείται από πέντε κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στο θεωρητικό υπόβαθρο, πάνω στο οποίο βασίστηκε η εκπόνηση της εργασίας. Παρουσιάζονται τα γενικά χαρακτηριστικά ενός κύματος tsunami ( κυματικά χαρακτηριστικά, γενεσιουργές αιτίες, κ.ά. ), γίνεται αναφορά σε όλα τα καταγεγραμμένα tsunami που έχουν συμβεί στον ελλαδικό χώρο τα τελευταία τρεις χιλιάδες χρόνια ( για τα παλιότερα περιστατικά τα δεδομένα που υπάρχουν είναι προφανώς πιο περιορισμένα και λιγότερο ακριβή ) και στη συνέχεια αναλύονται οι δυνάμεις που μπορεί να ασκηθούν σε ένα κτίριο εξαιτίας ενός tsunami. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη περιγραφή των δυνατοτήτων του προγράμματος SAP2000 v15, με το οποίο έγινε η ανάλυση του κτιρίου. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται μία λεπτομερής περιγραφή του εξεταζόμενου κτιρίου, των υλικών του και του προσομοιώματός του στον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης για τους διάφορους συνδυασμούς φορτίσεων και με βάση το δυσμενέστερο συνδυασμό κρίνεται η επάρκεια του φορέα. Παρουσιάζονται λεπτομερώς οι τοίχοι στους οποίους προσκρούει το tsunami για αστοχία σε εκτός επιπέδου κάμψη και οι εγκάρσιοι σε αυτούς για εντός επιπέδου διάτμηση και κάμψη, καθώς αυτοί είναι που καταπονούνται περισσότερο. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στα σύνθετα υλικά (FRP) και στις ιδιότητές τους. Υπολογίζονται έπειτα οι ενισχύσεις οι οποίες κρίνονται απαραίτητες για τη βελτίωση της συμπεριφοράς του εξεταζόμενου κτιρίου απέναντι στις δυνάμεις που δέχεται εξαιτίας του tsunami. Τελικά, γίνεται σχολιασμός των αποτελεσμάτων και προτάσεις για την καλύτερη δυνατή προφύλαξη των κτιρίων έναντι tsunami.

The objective of the current dissertation is to assess the resistance of an existing masonry building to impact of a tsunami wave. The analysis has been done by using various international regulations, like FEMA 55, FEMA 646, SMBTR and CCH 2000. The project consists of five chapters. In the first one, a detailed report is made around the theoretical background, on which the elaboration of this project was based. The general characteristics of a tsunami wave are presented (wave characteristics, source causes, etc.), all the tsunami events that occurred in Greece in the last three thousand years are reported (for the older events the data that exist are obviously limited and less accurate) and in the end all the potential tsunami induced forces are presented thoroughly. The second chapter presents a brief description of the possibilities of the program SAP2000 v15, which was used for the analysis of the building that was reinforced with this work. The next chapter contains a detailed description of the examined building, its materials and its simulation on the computer. In the fourth chapter the results of the analysis for the various combinations of load are presented. Then the adequacy of the building is evaluated based on the worst load combination. The walls which are hit by the tsunami wave are examined in detail under out of plane bending and the perpendiculars to them are examined in in-plane shear and bending. The fifth chapter contains a brief report in composite materials (FRP) and their properties. Then, the necessary reinforcement for the improvement of the behavior of the examined building against the tsunami-induced forces is calculated. Finally, there is commentary on the results and recommendations for the best possible protection of buildings against tsunami waves.