Καλώς ήλθατε

Συνδεθείτε ή εγγραφείτε ως Μέλη, προκειμένου να σχολιάσετε αναρτημένα άρθρα, slides κλπ ή/και να διατυπώσετε τις δικές σας απόψεις για οποιοδήποτε θέμα τεχνικού ενδιαφέροντος.

Τετάρτη, 20 Σεπτεμβρίου 2017

Απόσπασμα από την διατριβή του κ. Στυλιανού Ι. Παρδαλόπουλου, Δρ. Πολ. Μηχ., με αναλυτική παρουσίαση της μεθοδολογίας και παραδείγματα εφαρμογής σε υφιστάμενα κτίρια που έπαθαν διάφορες βλάβες σε ισχυρούς σεισμούς

ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΠΑΡΟΧΗΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΕΣ ΚΑΙ ΝΕΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣΣΤΥΛΙΑΝΟΣ Ι. ΠΑΡΔΑΛΟΠΟΥΛΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣΞΑΝΘΗ 2012 7 ΤΑΧΕΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. ΠΑΛΑΙΟΥ ΤΥΠΟΥ 7.1 Εισαγωγή Το παραμορφωμένο σχήμα ενός κτιρίου Ο.Σ. τη στιγμή της μέγιστης απόκρισης κορυφής και οι συμβατές με αυτό σχετικές μετακινήσεις στα σημεία προσάρτησης γενικευμένων δευτερευόντων συστημάτων, όπως στην περίπτωση των δικτύων παροχής φυσικού αερίου, μπορούν να επηρεασθούν σημαντικά από την προέχουσα μορφή αστοχίας του φέροντα οργανισμού του κτιρίου κυρίως στην περίπτωση όπου ψαθυρές αστοχίες προηγούνται της καμπτικής διαρροής. Ο ικανοτικός σχεδιασμός νέων κατασκευών Ο.Σ., που υιοθετείται σήμερα σε όλα τα σύγχρονα πρότυπα σχεδιασμού κατασκευών αποτρέπει την εκδήλωση πρώιμων αστοχιών και εξασφαλίζει κατά κανόνα, μέσω της διάταξης των οπλισμών, ικανοποιητική πλαστιμότητα μετά την διαρροή. Κτίρια Ο.Σ που έχουν κατασκευαστεί πριν από την εισαγωγή των σύγχρονων αντιλήψεων αναφέρονται στην παρούσα διατριβή ως κατασκευές παλαιού τύπου. Συνήθως δεν πληρούν τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξη καμπτικής διαρροής πριν την έλευση ανεπιθύμητων μορφών αστοχίας και για το λόγο αυτό θεωρούνται ψαθυρές. Χρονολογικά τοποθετούνται στην περίοδο δόμησης προ του 1980, εφόσον έκτοτε εδραιώθηκε η ικανοτική λογική σχεδιασμού Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουμέσω του πλέγματος των νέων ελληνικών και ευρωπαϊκών κανονισμών, αλλά και η αποκλειστική χρήση νευροχαλύβων στην κατασκευή κτιρίων Ο.Σ. Προ του 1980 χρησιμοποιείτο ακόμα ο σχεδιασμός με βάση τις επιτρεπόμενες τάσεις, ενώ δεν είχε ακόμη κατανοηθεί η καταλυτική δράση των συνδετήρων για την αποτροπή καταστροφικών μορφών αστοχίας στο οπλισμένο σκυρόδεμα. Τα παλαιού τύπου κτίρια Ο.Σ. αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του κτιριακού κεφαλαίου σε όλες τις ανεπτυγμένες χώρες επειδή η οικιστική ανάπτυξη άνθισε κατά κανόνα αμέσως μετά το Β’ Παγκόσμιο πόλεμο. Πολλά από τα κτίρια αυτά αποτελούν εν δυνάμει απειλή για την ασφάλεια των ενοίκων τους κατά τη διάρκεια ενός ισχυρού σεισμού: όπως έχει συμβεί και στο παρελθόν (π.χ. σεισμός Πάρνηθας 1999), όταν οι επιβαλλόμενες παραμορφώσεις στα κατακόρυφα στοιχεία ενός κτιρίου υπερβούν τη διαθέσιμη ικανότητα παραμόρφωσής τους, επέρχεται κατάρρευση εφόσον δεν είναι πλέον εφικτή η στήριξη των υπερκείμενων φορτίων βαρύτητας. Το φωτογραφικό υλικό από αναγνωριστικές έρευνες πεδίου σε κτίρια που κατέρρευσαν λόγω ισχυρών σεισμών υπογραμμίζει την έντονη ψαθυρότητα της αστοχίας ενώ απουσιάζουν εντελώς σημεία που να πιστοποιούν την παρουσία καμπτικής διαρροής στα δομικά στοιχεία (όπως για παράδειγμα η ύπαρξη καμπτικών ρωγμών στις θεωρούμενες κρίσιμες περιοχές.). Συνήθως απουσιάζουν επίσης παντελώς οποιεσδήποτε ενδείξεις καθολικής πλαστιμότητας πριν την κατάρρευση. Αντιθέτως, από παρατηρήσεις πεδίου φαίνεται ότι σε πολλά από τα κτίρια που κατέρρευσαν η αστοχία επήλθε από σημαντικές βλάβες εστιασμένες σε λίγες περιοχές υψηλής διατμητικής απαίτησης, όπως από αποδιοργάνωση των κόμβων του φέροντα οργανισμού, από διατμητική αστοχία στύλων που δεν είχαν ιδιαίτερη περίσφιξη και από βλάβες σε κοντά υποστυλώματα, ενώ περιστασιακά έχουν σημειωθεί και καταρρεύσεις λόγω διάτρησης πλακών σε περιοχές σύνδεσης πλάκας – υποστυλώματος που δεν διέθεταν οπλισμό διάτμησης. Για τον προσδιορισμό του παραμορφωμένου σχήματος τη στιγμή της μέγιστης απόκρισης κορυφής σε υφιστάμενα κτίρια Ο.Σ. παλαιάς τεχνολογίας απαιτείται η αποτίμηση της διαθέσιμης αντίστασης του [322] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουφέροντα οργανισμού καθώς και η αλληλουχία των μηχανισμών αστοχίας προκειμένου να προσδιορισθεί το ενδεχόμενο αυξημένου κινδύνου κατάρρευσης ή σοβαρής αστοχίας στο δομικό σύστημα. Η αποτίμηση μάλιστα αυτού του ενδεχομένου αποκτά ιδιαίτερη σημασία και ιδανικά θα έπρεπε να αποτελεί προϋπόθεση για την εκ των υστέρων εγκατάσταση δικτύων στην κατασκευή εφόσον πρόκειται αφενός για μεταφορά εύφλεκτου αερίου αλλά και για το σημαντικά μεγάλο κόστος που εκπροσωπεί το κτίριο για τους ιδιοκτήτες. Σημειώνεται ότι στην Ελλάδα ο κίνδυνος της πυρκαϊάς που συχνά ακολουθεί το σεισμό (π.χ. Σαν Φρανσίσκο, Τόκυο, Κωνσταντινούπολη) δεν είχε αποτελέσει θέμα ανησυχίας στο παρελθόν στα μεγάλα αστικά κέντρα λόγω χρήσης άλλων μορφών ενέργειας πλην του υγραερίου. Η αποτίμηση της σεισμικής απόκρισης κατασκευών Ο.Σ. παλαιού τύπου με αναλυτικές μεθόδους αποτίμησης δεν ενδείκνυται, καθώς οι τελευταίες έχουν κληρονομήσει από τον σύγχρονο αντισεισμικό σχεδιασμό (ο οποίος προορίζεται για νέες κατασκευές) ιδιαίτερη έμφαση στην πλαστιμότητα. Για παράδειγμα στη μέθοδο που θεσπίζεται στον ATC-40 (1996), το όριο επιτελεστικότητας μιας κατασκευής προσδιορίζεται από το σημείο τομής της ανελαστικής υπερωθητικής καμπύλης του κτιρίου (pushover curve) με το φάσμα απαίτησης (το φάσμα απαίτησης είναι ελαστικό φάσμα με απόσβεση συμβατή με το εμβαδόν που περικλείει ένας πλήρης κύκλος υστέρησης στην καμπύλη αντίστασης για το μέγεθος μετακίνησης του σημείου επιτελεστικότητας). Το πεδίο εφαρμογής αυτής της μεθόδου περιορίζεται από την ανάγκη υπολογισμού της υπερωθητικής καμπύλης της κατασκευής, για την οποία γενικότερα απαιτείται αναλυτική προσομοίωση του κτιρίου σε πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων. Για κατασκευές παλαιού τύπου αυτή η επίπονη διαδικασία συνήθως συνοδεύεται από τρία βασικά μειονεκτήματα: (α) για να ανταποκρίνονται τα αποτελέσματα στην πραγματικότητα οι καμπύλες ανελαστικής απόκρισης των δομικών στοιχείων πρέπει απαραίτητα να συνυπολογίζουν τις επιπτώσεις ψαθυρών μορφών αστοχίας που συνήθως κυριαρχούν σε ανεπαρκώς οπλισμένα [323] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουστοιχεία, ένα χαρακτηριστικό που οδηγεί σε ασταθείς επιλύσεις και αδυναμία σύγκλισης στους περισσότερους αλγόριθμους τύπου Newton που χρησιμοποιούνται για την διεξαγωγή ανελαστικών αναλύσεων, (β) ο συνολικός αριθμός των κατασκευών παλαιού τύπου που χρήζουν αποτίμησης στην επικράτεια καθιστά αδύνατη την γενικευμένη εφαρμογή αναλυτικών μεθόδων και (γ) η ένταση προσπάθειας που απαιτείται για την διεξαγωγή αποτιμήσεων με αναλυτικές μεθόδους, όπως αυτή που προτείνεται από τον ATC-40 (1996) είναι συνήθως δυσανάλογα μεγάλη σε σχέση με τον βαθμό αξιοπιστίας των δεδομένων που απαιτούνται για τη διεξαγωγή μιας στατικής ανελαστικής ανάλυσης, όπως για παράδειγμα στοιχεία που σχετίζονται με τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες του κτιρίου. Επισημαίνεται ότι συχνά δεν είναι διαθέσιμα αναλυτικά σχέδια ξυλοτύπων, ενώ ακόμη και εάν υπάρχουν δεν είναι εύκολο να εξακριβωθεί εάν τα σχέδια αυτά εφαρμόστηκαν πραγματικά στην κατασκευή, σε τί βαθμό έχουν διαβρωθεί τα υλικά συν τω χρόνω και ποιος είναι ο βαθμός των παρεμβάσεων από τους ενοίκους της κατασκευής καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής της. Προκειμένου να παρακαμφθούν τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα και για διευκόλυνση των προκαταρκτικών διαγνωστικών βημάτων αναπτύσσεται στο παρόν κεφάλαιο μια ταχεία μέθοδος προκαταρκτικής σεισμικής αποτίμησης συνήθων κατασκευών από Ο.Σ. Η μέθοδος επιδιώκει την ιεράρχηση των μηχανισμών αντοχής του υφιστάμενου δομήματος με στόχο τον προσδιορισμό του μηχανισμού που ιεραρχείται χαμηλότερα από την άποψη της ισοδύναμης σεισμικής τέμνουσας που θα τον ενεργοποιήσει. Για την εφαρμογή της μεθόδου χρησιμοποιούνται στοιχειώδη δεδομένα γενικής γεωμετρίας του δομήματος καθώς και ποιότητας υλικών. Παράλληλα, η μέθοδος ταχείας αποτίμησης επιτρέπει και τον εντοπισμό κτιρίων που παρουσιάζουν αυξημένη τρωτότητα σε ενδεχόμενο σεισμού και άρα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί είτε για την σύνταξη καμπυλών τρωτότητας είτε για την επιλογή προτεραιοτήτων ως προς τα κτίρια που ενδεχομένως χρήζουν άμεση ενίσχυση, είτε ακόμη για την καθοδήγηση και την στόχευση της στρατηγικής ενίσχυσης για ευνοϊκή ιεράρχηση των [324] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουμηχανισμών αντοχής και αστοχίας (π.χ. καμπτική διαρροή σε επιλεγμένες θέσεις που διασφαλίζουν πλαστιμότητα).7.2 Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των παλαιού τύπου κτιρίων Ο. Σ. Η εγκατάλειψη του αγροτικού μοντέλου οικονομίας και η ανάπτυξη της βιομηχανικής παραγωγής στην Ελλάδα και σε άλλες περιοχές της Νότιας Ευρώπης μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο, προκάλεσε την κατακόρυφη αύξηση του πληθυσμού στα μεγάλα αστικά κέντρα και την επιτακτική ανάγκη δημιουργίας χώρων στέγασής του. Η ικανοποίηση της αυξημένης ζήτησης σε χώρους κατοικίας πραγματοποιήθηκε με την ανοικοδόμηση πολυώροφων κτιρίων Ο.Σ., τα οποία επιλέχθηκαν σε σχέση με άλλες μορφές κατασκευών λόγω της ευκολίας διαμόρφωσης του στατικού τους συστήματος, της μεγάλης αξιοποίησης γης που επιτρέπουν και του σύντομου χρόνου κατασκευής τους. Καθώς όμως τα κτίρια αυτά κατασκευάσθηκαν βάσει σχεδιαστικών και κατασκευαστικών πρακτικών διαφορετικών από τις σύγχρονες αντιλήψεις περί αντισεισμικού σχεδιασμού των κατασκευών Ο.Σ., η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητάς τους προϋποθέτει τη γνώση των ιδιαίτερων τυπικών χαρακτηριστικών τους. Εξετάζοντας τα παλαιού τύπου πολυώροφα κτίρια Ο.Σ. μακροσκοπικά, το σχήμα της κάτοψής τους παρουσιάζει ευρεία διακύμανση, από πλήρη συμμετρία και ως προς τις δύο κύριες ορθογώνιες διευθύνσεις τους, έως πλήρη ασυμμετρία. Το γεγονός αυτό είναι άμεσα συνδεδεμένο με την ρυμοτομία των οικοπέδων στα οποία τα κτίρια κατασκευάστηκαν, καθώς το σχήμα της κάτοψης ενός κτιρίου ακολουθούσε το σχήμα του αντίστοιχου οικοπέδου. Έτσι, κτίρια με ακανόνιστο σχήμα κάτοψης συναντώνται συνήθως σε περιπτώσεις συνένωσης μικρών ιδιοκτησιών σε μια μεγαλύτερη, ή είναι περιπτώσεις αυθαίρετων κατασκευών. Εκτός όμως από τις ιδιαιτερότητες ως προς το σχήμα της κάτοψής τους, τα παλαιού τύπου πολυώροφα κτίρια Ο.Σ. συχνά ανήκουν στην κατηγορία τύπου Pilotis (ανοικτός πρώτος όροφος). Η επιλογή αυτή γινόταν για [325] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουχρήση του ισογείου ως χώρο στάθμευσης αυτοκινήτων (Εικ. 7.1), είτε ως χώρο στέγασης καταστημάτων. Στην πρώτη περίπτωση, το διάστημα μεταξύ των κατακόρυφων στοιχείων του κτιρίου (τα οποία συνήθως ήταν υποστυλώματα, καθώς η αξία ύπαρξης τοιχωμάτων με την σημερινή τους μορφή έχει ευρέως αναγνωρισθεί τα τελευταία μόλις χρόνια) παρέμενε τελείως κενό, ενώ στην περίπτωση ύπαρξης καταστημάτων το διάστημα κλείνει με τη χρήση υαλοπινάκων. Σε κάθε περίπτωση όμως, η απουσία τοιχοπληρώσεων στον ισόγειο όροφο αυτού του είδους των κατασκευών, τον καθιστά κρίσιμο ως προς την σεισμική απόκριση του κτιρίου λόγω της σημαντικά μειωμένης δυσκαμψίας που η μορφολογία Pilotis συνεπάγεται σε σχέση με πανομοιότυπους αλλά τοιχοπληρωμένους ορόφους. Τέλος, σύνηθες είναι το φαινόμενο βαθμιδωτής μείωσης της διάστασης των ανώτερων ορόφων καθ’ ύψος του κτιρίου (ρετιρέ).Εικόνα 7.1: Τυπικά δείγματα κτιρίων τύπου Pilotis στην Ελλάδα.Η σημαντικότερη όμως διαφοροποίηση των κτιρίων Ο.Σ. που κατασκευάστηκαν μέχρι και τη δεκαετία του 1970 σε σχέση με τα σύγχρονα κτίρια είναι η πλήρης απουσία κατασκευαστικών λεπτομερειών, καθώς η συμβολή τους στην ευρύτερη αντισεισμική συμπεριφορά μιας κατασκευής δεν είχε ακόμη κατανοηθεί και για τον λόγο αυτό η ύπαρξή τους δεν επιβάλλονταν από τους [326] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουκανονισμούς της εποχής. Καθώς έως και την δεκαετία του 1970 η επίβλεψη στα κτίρια που κατασκευάζονταν γίνονταν εμπειρικά, η υλοποίηση των κατασκευαστικών λεπτομερειών στην πράξη κατά κύριο λόγο επαφίονταν στην εμπειρία των τεχνητών, οι οποίοι συνήθως χρησιμοποιούσαν αυτοσχέδια εργαλεία για τη διαμόρφωσή τους, όπως κατά την κοπή των οπλισμών και την κάμψη των αγκίστρων. Από επιτόπου αυτοψίες που πραγματοποιήθηκαν τα τελευταία τριάντα χρόνια σε πολλές περιοχές της Νότιας Ευρώπης και της Ανατολικής Μεσογείου όπου σημειώθηκαν ισχυρές σεισμικές δονήσεις (Βουκουρέστι 1977, Θεσσαλονίκη 1978, Αλκυονίδες 1981, Καλαμάτα 1986, Erzincan 1992, Πύργος 1993, Γρεβενά & Κοζάνη 1995, Αίγιο 1995, Αθήνα 1999, Izmit 1999, Duzce 1999, L’ Aquila 2009), παρατηρήθηκε ότι στις περιοχές αυτές χρησιμοποιήθηκαν συγκεκριμένες τυπικές πρακτικές κατασκευής ως προς το σχήμα και την απόσταση των συνδετήρων καθώς και τη διάταξη των οπλισμών, ανεξάρτητα από τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες που παρουσιάζονταν στα επίσημα σχέδια της κατασκευής. Τέτοιες πρακτικές που χρησιμοποιήθηκαν στην Ελλάδα και την ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου μέχρι και τη δεκαετία του 1970 (fib Bulletin 24, 2003) ήταν: (α) Χρήση λείων συνδετήρων ορθογωνικού σχήματος (δίτμητοι), με άγκιστρο 90 στα άκρα, διαμέτρου 6 και 8 mm και απόστασης μεταξύ διαδοχικών συνδετήρων κυμαινόμενης από 250 έως 300 mm. Ποιότητα χάλυβα συνδετήρων: συνήθως StI (fyk = 220 MPa). (β) Σχετικά χαμηλά ποσοστά διαμήκους οπλισμού, ποιότητας StIII (fyk = 420 MPa). (γ) Χρήση σκυροδέματος ποιότητας Bn150 έως Bn200 (DIN 1045, 1972), οι οποίες αντιστοιχούν στις σύγχρονες κατηγορίες σκυροδέματος C12/16 έως C16/20. (δ) Απουσία συνδετήρων στις περιοχές ματίσεων των διαμηκών οπλισμών, των οποίων τα μήκη μάτισης επιλέγονταν έτσι ώστε να διευκολύνουν στην κατασκευή τους τεχνίτες, χωρίς τήρηση συγκεκριμένων προτύπων.[327] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπου(ε) Υποστυλώματα με διαστάσεις πλευρών μήκους από 250 έως 500 mm. (ζ) Δοκοί με πλάτος 200 έως 250 mm και ύψος 600 έως 700 mm. (η) Πάχος πλακών από 120 έως 160 mm, οπλισμένες συνήθως με οπλισμούς διαμέτρου 8 έως 10 mm ανά αποστάσεις 200 έως 250 mm. (θ) Διαμόρφωση κοντών υποστυλωμάτων στον πρώτο όροφο των κτιρίων, τα οποία συχνά προέκυπταν από το είδος χρήσης του κτιρίου. (ι) Συνήθης πρακτική κατά την κατασκευή κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπου ήταν η αποφυγή χρήσης συνδετήρων στους κόμβους δοκών – υποστυλωμάτων, κυρίως για λόγους ευκολίας κατά την κατασκευή. Στην απουσία συνδετήρων στην περιοχή των κόμβων δοκών – υποστυλωμάτων οφείλεται η συχνή εμφάνιση αστοχιών σε αυτού του είδους τα κτίρια υπό ισχυρές σεισμικές διεγέρσεις, κυρίως στις περιοχές των περιμετρικών κόμβων (Εικ. 7.2). (κ) Τα παλαιού τύπου κτίρια Ο.Σ. συνήθως θεμελιώνονταν πάνω σε σειρά μεμονωμένων πεδίλων κωνικού σχήματος, με πολύ μικρά ποσοστά οπλισμού. Σε κτίρια της εποχής με προσεγμένη κατασκευή, τα πέδιλα συνδέονταν μεταξύ τους με ένα πλέγμα συνδετήριων δοκών (διατομής 200 mm επί 400 έως 500 mm), που και αυτές ήταν ανεπαρκώς οπλισμένες για τα σημερινά δεδομένα αντισεισμικότητας.[328] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουΕικόνα 7.2: Βλάβες σε κοντά υποστυλώματα και σε κόμβους δοκών – υποστυλωμάτων, που σημειώθηκαν κατά τον σεισμό της Αθήνας το 1999.Βάσει των όσων αναφέρθηκαν για τον τρόπο κατασκευής των κτιρίων Ο.Σ. έως και τη δεκαετία του 1970, ο αριθμός των καταρρεύσεων που παρατηρήθηκε στην Ελλάδα κατά τους πρόσφατους ισχυρούς σεισμούς ήταν σχετικά περιορισμένος. Οι κυριότεροι παράγοντες που συνέβαλλαν στην αποτροπή μεγαλύτερου αριθμού καταρρεύσεων σε κτίρια παλαιού τύπου ήταν (α) ότι η σεισμική ενέργεια στην ευρύτερη περιοχή της επικράτειας φαίνεται να εκτονώνεται με συχνούς μικρότερης έντασης σεισμούς ενώ τα επίκεντρα συχνά είναι υποθαλάσσια, οπότε σεισμοί κοντινού πεδίου μεγέθους μεγαλύτερου των 7 Ρίχτερ (ώστε να έχουν ιδιαίτερα μεγάλο καταστροφικό δυναμικό) να είναι εξαιρετικά σπάνιοι, (β) πολλές από τις κατασκευές διαθέτουν δευτερεύοντες μηχανισμούς δυσκαμψίας (τοιχοπληρώσεις) που συμβάλουν στον περιορισμό του μεγέθους των απαιτούμενων μετακινήσεων (και άρα βλάβης στα δομικά στοιχεία, [329] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουThermou and Pantazopoulou 2011). Από μετασεισμικές μελέτες στην Ελλάδα και την ευρύτερη Ανατολική Μεσόγειο διαπιστώθηκε ότι συνήθως η κατάρρευση παλαιών κτιρίων οφείλονταν συνήθως σε πρόωρη αστοχία των κατακόρυφων στοιχείων του φέροντα ορφανισμού, πριν την εκδήλωση πλαστιμότητας. Παρά το γεγονός ότι σε ορισμένες περιπτώσεις παρατηρήθηκε οριζόντια μετατόπιση του ίχνους του κατεστραμμένου κτιρίου μετά την πτώση σε σχέση με την αρχική του θέση, μεταγενέστερες έρευνες έδειξαν ότι η μετατόπιση αυτή δεν ήταν αποτέλεσμα πλάστιμης συμπεριφοράς του φέροντα οργανισμού, αλλά επρόκειτο για οριζόντια μετάθεση των διαφραγμάτων κατά την πτώση λόγω της κινητικής ενέργειας που είχαν αποκτήσει τη στιγμή της αστοχίας των υποστυλωμάτων (Tastani and Pantazopoulou 2008).7.3 Μηχανισμοί κατάρρευσης παλαιού τύπου κτιρίων Ο.Σ. Κατάρρευση κτιρίων Ο.Σ. συντελείται όταν τα κατακόρυφα φέροντα στοιχεία του χάσουν την ικανότητά τους να μεταβιβάσουν στην υποκείμενη στάθμη τα φορτία βαρύτητας (Yavari et all 2009, 2010, Elwood and Moehle 2008). Σε σύγχρονες κατασκευές Ο.Σ., ο ικανοτικός σχεδιασμός εξασφαλίζει την αποφυγή εκδήλωσης ψαθυρών μορφών αστοχίας που οδηγούν σε απότομη κατάρρευση. Σε παλαιού τύπου κτίρια Ο/Σ όμως, όπου λόγω κατασκευής οι ψαθυρές αστοχίες ιεραρχούνται χαμηλότερα από άποψη αντοχής σε σχέση με τους πλάστιμους μηχανισμούς συμπεριφοράς, η διαδικασία της σεισμικής αποτίμησης προϋποθέτει την ανάδειξη αυτής της ιεράρχησης εν είδει ικανοτικού ελέγχου. Σε κτίρια Ο.Σ. όπου δεν εξασφαλίζεται η πλάστιμη συμπεριφορά των δομικών τους στοιχείων μέσω ικανοτικού σχεδιασμού, η απώλεια της πλευρικής αντίστασης των υποστυλωμάτων (που στη συνέχεια οδηγεί στην δημιουργία κινηματικού μηχανισμού και κατάρρευση υπό κατακόρυφα φορτία) μπορεί να προέλθει από ένα πλήθος μηχανισμών των οποίων η εμφάνιση ή μη εξαρτάται αποκλειστικά από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε κατασκευής. Οι [330] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουμηχανισμοί που μπορεί να προκαλέσουν συνθήκες οιονεί κατάρρευσης παλαιού τύπου υποστυλωμάτων Ο.Σ., (πέραν της καμπτικής διαρροής των διαμηκών οπλισμών που είναι πλάστιμη συμπεριφορά), (Σχήμα 7.1(β)) είναι, αστοχία λόγω διαγώνιου εφελκυσμού του κορμού τους (Σχήμα 7.1(γ)), αστοχία αγκυρώσεων ή/και ματίσεων του διαμήκους οπλισμού (Σχήμα 7.1(δ)) διατμητική αστοχία του πυρήνα κόμβου δοκού – υποστυλώματος (Σχήμα 7.1(ε)) και στην περίπτωση απουσίας δοκών στα οριζόντια διαφράγματα (μυκητοειδής πλάκα), διάτρηση της πλάκας περιμετρικά του υποστυλώματος (Σχήμα 7.1(ζ)). Όλες αυτές οι περιπτώσεις αποτελούν ψαθυρές μορφές αστοχίας κατά τις οποίες το δομικό στοιχείο υφίσταται απότομη απώλεια αντοχής με προϊούσα μετακίνηση του συστήματος.hbeamhcol(α)(β)(γ)(δ)(ε)(ζ)(η)Σχήμα 7.1: (α) Κατανομή ροπής λόγω σεισμικής καταπόνησης καθ’ ύψος ενός υποστυλώματος Ο.Σ. και (β) – (η) πιθανοί μηχανισμοί αστοχίας του: (β) Διαρροή κύριων οπλισμών, (γ) Διατμητική αστοχία κορμού, (δ) Αστοχία ματίσεων/αγκυρώσεων των κύριων οπλισμών, (ε) Διατμητική αστοχία κόμβων, (ζ) Διάτρηση πλακών, (η) Δημιουργία πλαστικών αρθρώσεων στις δοκούς (πλάστιμη συμπεριφορά).Η σειρά με την οποία οι προαναφερθέντες μηχανισμοί αστοχίας μπορεί να αναπτυχθούν σε ένα υποστύλωμα παλαιού τύπου εξαρτάται από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και το είδος του οπλισμού του υποστυλώματος και είναι μοναδική για κάθε περίπτωση δομικού στοιχείου παλαιού τύπου. Για τον λόγο αυτό, κατά τη διαδικασία σεισμικής αποτίμησης απαιτείται η ιεράρχηση των διαθέσιμων μηχανισμών αντοχής των υποστυλωμάτων προκειμένου να υπολογισθεί το μέγεθος της πλευρικής αντίστασης του κτιρίου και να εκτιμηθεί ο τρόπος αστοχίας του. Κοινή βάση [331] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουσύγκρισης των διαφόρων μηχανισμών αστοχίας είναι η σεισμική τέμνουσα που αναπτύσσεται σε τυχαίο υποστύλωμα κατά την υλοποίηση κάθε μηχανισμού. Το Σχήμα 7.1(α) παρουσιάζει σχηματικά την εντατική κατάσταση σε ένα τυπικό υποστύλωμα πλαισιακής κατασκευής που υποβάλλεται σε οριζόντια μετάθεση των άκρων του (όπως συμβαίνει κατά τη σεισμική δράση) με αντιστροφή του προσήμου της καμπτικής ροπής στα άκρα λόγω μεταφοράς ροπής από τα οριζόντια στα κατακόρυφα δομικά στοιχεία είτε μέσω των κόμβων δοκών – υποστυλώματος είτε μέσω των συνδέσεων πλακών – υποστυλώματος στην περίπτωση μυκητοειδών διαφραγμάτων. Η τέμνουσα δύναμη που αναπτύσσεται κατά μήκος του υποστυλώματος ισούται με Vcol = (Mtop + Mbottom) / hcol, όπου hcol είναι το παραμορφώσιμο μήκος του υποστυλώματος. Θεωρώντας προσεγγιστικά ότι το σημείο μηδενισμού της ροπής βρίσκεται στο μέσο του ελεύθερου μήκους του υποστυλώματος, καθίσταται δυνατή η εξαγωγή σχέσεων μεταξύ τέμνουσας και μεταφερόμενης ροπής που μπορεί να αναπτυχθεί στο υποστύλωμα λόγω των διαφόρων μηχανισμών αστοχίας. Επομένως, η τέμνουσα δύναμη που αναπτύσσεται σε ένα υποστύλωμα μπορεί να αποτελέσει κοινή βάση ιεράρχησης των μηχανισμών αστοχίας που συμβαίνουν κατά μήκος του άξονά του, είτε οι αστοχίες αυτές αφορούν το ίδιο το υποστύλωμα (π.χ. αστοχία μάτισης, ή κόμβου), είτε αφορούν τα στοιχεία που μεταφέρουν ροπή σε αυτό (π.χ. πλαστικοποίηση των άκρων δοκών, ή διάτρηση). Η μέγιστη τέμνουσα Vu,lim, που μπορεί να παραληφθεί από ένα υποστύλωμα Ο.Σ. ισούται με τη μικρότερη από τις διατμητικές αντιστάσεις των διαφόρων μηχανισμών αστοχίας που μπορεί να αναπτυχθούν σε αυτό, σύμφωνα με την Εξ. 7.1: Vu,lim = min{Vflex, Vv, Vα, Vlap, Vj, Vpn}(7.1)όπου, Vflex είναι η τέμνουσα που πρέπει να αναπτυχθεί στο υποστύλωμα προκειμένου να αναπτυχθεί καμπτική διαρροή στα άκρα του (αναφερόμενη εφεξής ως ικανοτική τέμνουσα),[332] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουVv είναι η αντοχή σε διάτμηση του κορμού του στοιχείου, Vα είναι η τέμνουσα που μπορεί να αναπτυχθεί στο στοιχείο όταν οι αγκυρώσεις των διαμηκών οπλισμών εξαντλήσουν τα περιθώρια αντοχής τους, Vlap είναι η αντίστοιχη τιμή τέμνουσας για εξάντληση της αντοχής των ματίσεων, Vj είναι η τέμνουσα στο υποστύλωμα που αντιστοιχεί σε μεταφορά ροπής στον κόμβο δοκού-υποστυλώματος τέτοιας ώστε να ο κόμβος να αστοχεί σε διάτμηση, και Vpn είναι τέμνουσα στο υποστύλωμα που αντιστοιχεί σε μεταφορά ροπής στην περιοχή σύνδεσης πλάκας – υποστυλώματος ίσης με την αντοχή σε διάτρηση της εν λόγω σύνδεσης. Πλήθος άλλων τιμών τέμνουσας μπορούν να συμπεριληφθούν στην ως άνω εξίσωση ιεράρχησης – για παράδειγμα η τέμνουσα στο υποστύλωμα Vby είναι η τιμή που αντιστοιχεί σε μεταφορά ροπής στον κόμβο-δοκού υποστυλώματος ίση με τη ροπή διαρροής της δοκού. Η ικανοτική τέμνουσα αποτελεί σημείο αναφοράς για όλους τους εν-δυνάμει μηχανισμούς αστοχίας που μπορούν να αναπτυχθούν κατά μήκος του άξονα ενός κατακόρυφου στοιχείου καθώς η υποστήριξη αυτού του μεγέθους δύναμης προϋποθέτει ότι έχουν αποκλεισθεί πρώιμες αστοχίες όπως διάτρηση πλάκας / διατμητική αστοχία κόμβου, αστοχίες αγκυρώσεων / ματίσεων ή και διατμητική αστοχία κορμού. Πλάστιμη μορφή αστοχίας είναι αυτή στην οποία προηγείται η διαρροή δοκών (όταν δηλ. Vu,lim = Vby).[333] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουΕικόνα 7.3: Τυπική μορφή αστοχίας υποστυλώματος οπλισμένου σκυροδέματος λόγω διαρροής του διαμήκους οπλισμού του (Pantazopoulou and Syntzirma 2010).(α) Ικανοτική τέμνουσα Vy,flex Για τον υπολογισμό της ικανοτικής τέμνουσας υπολογίζεται η ροπή διαρροής στην κρίσιμη διατομή του υποστυλώματος: από ισορροπία των εσωτερικών δυνάμεων της διατομής (Σχήμα 7.2) προκύπτει ότι,h  M y  As1  f y  1  0.4     d  N    0.4    d  2  V flex M y,top  M y,bot hcol(7.2) As,tot  f y  1  0.4     d  N  0.5  h  0.4    d hcolόπου As1, As,tot είναι ο εφελκυόμενος και ο συνολικός κύριος οπλισμός στην κρίσιμη διατομή του υποστυλώματος αντίστοιχα, fy είναι η τάση διαρροής του οπλισμού, ξ (= x / d) είναι ανηγμένο ύψος της θλιβόμενης ζώνης του υποστυλώματος και d είναι το στατικό ύψος της διατομής. N είναι το αξονικό φορτίο που ασκείται στο υποστύλωμα. Για ανάλυση με σεισμικά φορτία το Ν κυμαίνεται περί μια μέση τιμή η οποία προκύπτει από το στατικό συνδυασμό των φορτίων g + 0.3q.[334] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουεs2 MxNhd εs1(α)b(β)(γ)Σχήμα 7.2: Καταπόνηση τυπικού υποστυλώματος παλαιού τύπου υπό μονοαξονική κάμψη: (α) διατομή υποστυλώματος, (β) τομή υποστυλώματος και φορά εξωτερικών φορτίσεων, (γ) παραμόρφωση της διατομής στο άκρο του ελεύθερου μήκους του υποστυλώματος.Κατόπιν απλοποίησης όρων συνάγεται ότι: 2 fy  h  b  d  f c V flex  2  M y hcol  ,tot   1  0.4     v    0.8     fc hcol d  (7.3)όπου ρℓ,tot = As,tot / (b  d) είναι το ποσοστό του συνολικού οπλισμού του υποστυλώματος, fc είναι η μέση θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος, (Σχήμα 7.2(β)), και ν είναι το ανηγμένο αξονικό φορτίο του υποστυλώματος. (β) Διατμητική αντοχή κορμού Για τον υπολογισμό της διατμητικής αντοχής κορμού (Σχ. 7.1(γ), Εικ. 7.4) θεωρείται ισορροπία κατά μήκος κεκλιμένης εφελκυστικής ρωγμής στον κορμό του στοιχείου. Η διατμητική αντοχή προκύπτει από την συμβολή του θλιπτικού αξονικού φορτίου, την συμμετοχή του οπλισμού κορμού που τέμνει το επίπεδο διαγώνιας εφελκυστικής αστοχίας, και δευτερευόντως από τους μηχανισμούς αντίστασης που αναπτύσσονται στο σκυρόδεμα, Vc. Για την αξιόπιστη εκτίμηση της διατμητικής αντοχής είναι απαραίτητη η προσέγγιση της γωνίας κλίσης θv του επιπέδου εφελκυστικής αστοχίας προς τον διαμήκη άξονα του στοιχείου.[335] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουΕικόνα 7.4: Τυπική μορφή αστοχίας υποστυλώματος οπλισμένου σκυροδέματος λόγω διάτμησης του κορμού του (Pantazopoulou and Syntzirma 2010).Η γωνία θv που καθορίζει τον αριθμό των σκελών των συνδετήρων που ενεργοποιούνται στο επίπεδο αστοχίας, σύμφωνα με αποτελέσματα δοκιμών και αναλυτικών υπολογισμών θεωρείται ότι ισούται με 30 στις περισσότερες περιπτώσεις (Chasioti et al. 2012). Η συνεισφορά του αξονικού φορτίου υπολογίζεται από την οριζόντια συνιστώσα του διαγώνιου θλιπτήρα, ο οποίος μεταφέρει το αξονικό φορτίο του υποστυλώματος μέσω του κορμού από την άνω στην κάτω διατομή (γκρί γραμμή στην Σχήμα 7.3(α)). Η γωνία που σχηματίζει ο διαγώνιος θλιπτήρας σε σχέση με τον διαμήκη άξονα του στύλου, α, καθορίζεται από την ευθεία που ενώνει τα κέντρα των θλιβόμενων ζωνών στην κεφαλή και τον πόδα του υποστυλώματος, δηλ. tanα = (h – 2∙0.4  ξ  d )/ hst = (h / d – 0.8 ξ)  d / hst. Γενικότερα, απαιτείται α ≤ θv.[336] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουN Vhcol Ast  fsttanαAst  fst Vf Nf (α)(β)ρℓ,tot4.0% 3.5% 3.0% 2.5%v=10% v=20% v=30% v=40%2.0% 1.5% 1.0% 0.20(γ)0.250.300.350.40ξΣχήμα 7.3: (α) Μοντέλο ελαφρά οπλισμένου υποστυλώματος που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή της μεθοδολογίας, (β) Ισορροπία αναπτυσσόμενων δυνάμεων κατά μήκος του επιπέδου διάρρηξης (γ) Σχέση μεταξύ ξ, ρℓ,tot και ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν, για υποστυλώματα στο στάδιο της διαρροής των οπλισμών του.Για αμεσότητα υπολογισμών δίδεται στο Σχήμα 7.3(γ) η τιμή του ξ στην κατάσταση διαρροής των διαμηκών οπλισμών, ως συνάρτηση του ανηγμένου αξονικού φορτίου ν και του συνολικού ποσοστού του διαμήκους οπλισμού, ρℓ,tot, για συμμετρικά οπλισμένες διατομές υποστυλωμάτων. Η τιμή του ξ για υποστυλώματα με ποσοστό διαμήκους οπλισμού μικρότερο του 1.5% κυμαίνεται μεταξύ του 0.24 και του 0.31, ανάλογα με την τιμή του ν, κάτι που υποδηλώνει ότι το ξ δεν έχει ιδιαίτερη ευαισθησία στις τιμές του ν για την περιοχή τιμών που εξετάζεται (ν ≤ 0.4). Σύμφωνα με τα ανωτέρω, η τέμνουσα δύναμη που μπορεί να αναλάβει ένα υποστύλωμα περιορίζεται από την διατμητική αντοχή, η οποία δίδεται από τη σχέση: [337] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουVv  v  tan   b  d  f c  Atr  f st d  d  cot 1 s(7.4)όπου, Atr είναι το συνολικό εμβαδόν των σκελών ενός συνδετήρα που τέμνονται από το κεκλιμένο επίπεδο απόσχισης, s είναι η απόσταση των διαδοχικών σκελών των συνδετήρων στην διαμήκη κατεύθυνση και fst είναι η τάση διαρροής των συνδετήρων. (γ) Αντοχή Αγκυρώσεων Η αστοχία των αγκυρώσεων των διαμήκων οπλισμών υποστυλώματος χαρακτηρίζεται από ολίσθηση οπλισμών και συνοδεύεται από μεγάλου εύρους ρωγμή στην παρειά της στήριξης (Σχήμα 7.1(δ), Εικ. 7.5). Η δύναμη την οποία μπορεί να αναπτύξει ο οπλισμός μέσω της αγκύρωσης προσδιορίζεται από την συμβολή της συνάφειας κατά μήκος της παράπλευρης επιφάνειας της ράβδου και της δύναμης του αγκίστρου (εάν υπάρχει) λόγω αλληλεμπλοκής με το σκυρόδεμα (η δύναμη αυτή, Fhook, δίνεται ως σταθερή ποσότητα πολλαπλάσια της διατομής της ράβδου σύμφωνα με την πιο πρόσφατη έκδοση του Model Code (2010) (Σχ. 7.4).). Σε κάθε περίπτωση η αναπτυσσόμενη δύναμη δεν μπορεί να υπερβεί την δύναμη διαρροής του οπλισμού, fy  Ab (όπου Ab το εμβαδόν της αντίστοιχης ράβδου).Εικόνα 7.5: Τυπική μορφή αστοχίας υποστυλώματος οπλισμένου σκυροδέματος λόγω ολίσθησης των κύριων οπλισμών του (Pantazopoulou and Syntzirma 2010).[338] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουΝΝΜαΜαΜαρLaFhookFbFb Μδ FbFbLaΜδΜαρ Μκ (α)Ν(β)Σχήμα 7.4: Αναπτυσσόμενες δυνάμεις στις περιπτώσεις αγκύρωσης των κύριων οπλισμών ενός υποστυλώματος (α) στη θέση ενδιάμεσου ορόφου του κτιρίου και (β) στη θεμελίωσή του.Τροποποιώντας την Εξίσωση 7.3 ώστε να λαμβάνεται υπόψη η μειωμένη εφελκυστική δύναμη των κύριων οπλισμών του υποστυλώματος λόγω περιορισμένης ικανότητας της αγκύρωσής τους, η τέμνουσα δύναμη που αναπτύσσεται στην περίπτωση εξάντλησης της φέρουσας ικανότητας των αγκυρώσεων των διαμηκών οπλισμών είναι:   4 L  f  min a b hook50 fb ; f y      2 h  bd  fc     Db Va  ,tot  10.4 v 0.8 fc d  hcol     (7.5)Στην ανωτέρω σχέση, Lα είναι το μήκος αγκύρωσης των οπλισμών (Σχήμα 7.4), Db είναι η διάμετρος της ράβδου του διαμήκους οπλισμού, αhook είναι πολ/στης ο οποίος λαμβάνει την τιμή 1 στην περίπτωση που το άκρο της αγκύρωσης διαμορφώνεται ως άγκιστρο και 0 στην περίπτωση που δεν υπάρχει άγκιστρο και fb = 2  fb,0 είναι [339] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουη ονομαστική αντοχή του σκυροδέματος σε συνάφεια (MC2010, 2010), όπου fb,0 = n1  n4  (fc / 20), n1 = {1.80 για νευροχάλυβες και 0.90 για λείους χάλυβες) και n4 = {1.2 για fy = 400 MPa και 1.0 για fy = 500 MPa}. Στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται λείες ράβδοι με άγκιστρο στο άκρο, η τάση συνάφειας του σκυροδέματος κατά τον υπολογισμό της δύναμης που αναλαμβάνεται από το άγκιστρο (δηλ. στο όρο αhook  50  fb) λαμβάνεται όπως στην περίπτωση ράβδου με νευρώσεις διότι θεωρείται ότι η δύναμη αλληλεμπλοκής αγκίστρου – σκυροδέματος δεν εξαρτάται από την επιφανειακή τραχύτητα της ράβδου. (δ) Αστοχία Ματίσεων Διαμηκών Ράβδων Η περίπτωση αστοχίας των ματίσεων των κύριων οπλισμών των υποστυλωμάτων όπως και η περίπτωση της αστοχίας των αγκυρώσεων αναφέρεται στον περιορισμό της μέγιστης αναπτυσσόμενης εφελκυστικής δύναμης από τον κύριο οπλισμό του υποστυλώματος σε επίπεδα χαμηλότερα της δύναμης που αντιστοιχεί στη διαρροή του χάλυβα, ενώ και η εικόνα αυτού του μηχανισμού αστοχίας χαρακτηρίζεται από διαμήκεις ρηγματώσεις παράλληλα προς τον άξονα των ράβδων οπλισμού (Σχ. 7.1(δ), Εικ. 7.5). Η αστοχία της μάτισης ζεύγους ράβδων κύριου οπλισμού οφείλεται στην αδυναμία μεταβίβασης του πλήρους μεγέθους της αναπτυσσόμενης εφελκυστικής δύναμης από τη μια ράβδο στην άλλη μέσω των εγκάρσιων τάσεων που αναπτύσσονται στο μήκος μάτισης, Llap (Σχ. 7.5(γ)). Η εγκάρσια ως προς τις ματιζόμενες ράβδους τάση που αναπτύσσεται στο μήκος Llap και ενεργοποιεί μηχανισμούς μεταφοράς διαμήκους δύναμης μέσω τριβής (Σχ. 7.5(α)), οφείλεται (α) στην παθητική εγκάρσια πίεση που αναπτύσσεται στην μάζα του σκυροδέματος από τους συνδετήρες του υποστυλώματος, (Atr / s)  fy και (β) στην εφελκυστική αντοχή του σκυροδέματος κάθετα στην τροχιά αποσχίσεως (η οποία αναπτύσσεται σε πλάτος b – Nb  Db) (στο ενεργό πλάτος που εφελκύεται δεν περιλαμβάνεται η οπή που καταλαμβάνουν οι κύριοι οπλισμοί, Σχήμα 7.5(β)). Τέλος, στην περίπτωση που το άκρο των ματιζόμενων οπλισμών διαμορφώνεται ως άγκιστρο, αυτό αναλαμβάνει ποσοστό της εφελκυστικής δύναμης που μεταβιβάζεται από τη μια ράβδο στην άλλη, ίσο με αυτό που [340] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουθεωρεί ο MC 2010 για την περίπτωση αγκυρώσεων με διαμόρφωση αγκίστρου στο άκρο τους.h(b – Nb  Db)  ftb (α)(β)(Atr / 2)  fy(Atr / 2)  fyFlap Flap (γ)LlapΣχήμα 7.5: Ματίσεις κυρίων οπλισμών υποστυλωμάτων: (α) επίπεδο απόσχισης μεταξύ των ματιζόμενων οπλισμών, (β) κατανομή τάσεων και δυνάμεων κάθετων προς τους ματιζόμενους οπλισμούς, (γ) κατανομή εγκάρσιων τάσεων στο μήκος μάτισης των ράβδων.Σύμφωνα με τα ανωτέρω, η τέμνουσα δύναμη που μπορεί να αναλάβει ένα υποστύλωμα έναντι αστοχίας των ματίσεων των οπλισμών του προκύπτει σύμφωνα με την Εξ. 7.3, ως:V  lap    A    fr  Llap  tr  fst b  bNb  D   ft     b s   ; Nb  A  fy d 10.4   b min      50 N  A  f  b b b     hook  v b d2  f  0.5 h d 0.4  c   hcol/ 2(7.6)όπου, μfr είναι ο συντελεστής τριβής της διεπιφάνειας ράβδουσκυροδέματος (λαμβάνεται 0.2 ≤ μfr ≤ 0.3 για λείες ράβδους και 1.0 ≤ μfr ≤ 1.5 για ράβδους με νευρώσεις), Llap είναι το μήκος της [341] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουμάτισης, αb = {1 σε περίπτωση που οι οπλισμοί έχουν νευρώσεις και 0 σε περίπτωση που οι οπλισμοί είναι λείοι), Nb είναι ο αριθμός των διαμήκων ράβδων που βρίσκονται σε εφελκυσμό και ft = 0.3  fc2/3 είναι η εφελκυστική αντοχή του σκυροδέματος (Tastani and Pantazopoulou 2008, Pardalopoulos et al. 2012). (ε) Διάτμηση Υποστυλώματος στην περιοχή του Κόμβου Η τέμνουσα δύναμη ισούται με την κλίση του διαγράμματος της ροπής στο μήκος του στοιχείου και άρα το μέγεθός της μπορεί να περιορισθεί από παράγοντες που ελέγχουν το μέγεθος της ροπής που μεταφέρεται στην κεφαλή ή στον πόδα του υποστυλώματος. Η ροπή αυτή εξαρτάται από την διατμητική αντοχή του κόμβου δοκούυποστυλώματος (Σχ. 7.1(ε), Εικ. 7.6). Η διατμητική ένταση οφείλεται στην μεταφορά ροπής από τα οριζόντια στα κατακόρυφα στοιχεία στην μονολιθική σύνδεση του κόμβου. Λόγω της μικρής σχετικά διάστασης του κόμβου η αντιστροφή του προσήμου της ροπής προκαλεί τέμνουσα (κλίση του διαγράμματος των ροπών) εντός του κόμβου κατά πολύ μεγαλύτερη από τις διατμητικές δυνάμεις που αναπτύσσονται στα συμβάλλοντα δομικά στοιχεία. Η αστοχία του κόμβου ξεκινάει με διαγώνια εφελκυστική ρηγμάτωση του πυρήνα, η οποία στη συνέχεια περιορίζει το μέγεθος της κύριας θλιπτικής τάσης που μπορεί να υποστηρίξει ο διαγώνιος θλιπτήρας (Vecchio and Collins 1986, Pantazopoulou and Bonacci 1991, 1994, Tsonos 2007, 2010, Karayannis et al. 2007, 2011), (Σχήμα 7.6). Σύμφωνα με τον Κανονισμό Επεμβάσεων (2012) η αντοχή του κόμβου σε διάτμηση λαμβάνεται ως η διατμητική τάση αστοχίας επί το εμβαδόν της διατομής του κόμβου: για κόμβους χωρίς συνδετήρες η διατμητική τάση αστοχίας λαμβάνεται ίση με την κύρια (διαγώνια) εφελκυστική τάση αστοχίας: τj,unr = γj  0.25  fc  [1 + (vj  fc) / (0.5  fc)] όπου, γj = {1.40 για εσωτερικούς κόμβους με δοκούς σε κάθε μια από τις πλευρές τους, 1.00 για κάθε άλλη περίπτωση}, vj είναι το ανηγμένο αξονικό φορτίο στην βάση του υπερκείμενου υποστυλώματος (θλίψη θετική), ενώ προσεγγιστικά λαμβάνεται ότι το πλάτος της ενεργής περιοχής του κόμβου, bj = (b + bbeam) / 2, bbeam και dbeam είναι το πλάτος του κορμού και το στατικό ύψος της δοκού που συμβάλει [342] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουστον κόμβο, αντίστοιχα. Σε περιπτώσεις ύπαρξης συνδετήρων στον πυρήνα των κόμβων η διατμητική τάση αστοχίας προκύπτει από την μέγιστη ανεκτή κύρια (διαγώνια) θλιπτική τάση στον κόμβο, σε τj,unr(1 + ρj,horiz  fst / ft), όπου ρj,horiz = Atr / (s  bj).Εικόνα 7.6: Περιπτώσεις αστοχίας κόμβων δοκών – υποστυλωμάτων σε κτίρια οπλισμένου σκυροδέματος κατά τον σεισμό του 1999 στην Αθήνα.bjdbeamd Σχήμα 7.6: Κατανομή καμπτικών ροπών εντός ενός κόμβου υποστυλώματος – δοκών.Η ροπή κάμψης που μεταφέρεται στο υποστύλωμα κατά την διατμητική αστοχία του πυρήνα του κόμβου προκύπτει από το γινόμενο της διατμητικής αντοχής του πυρήνα του κόμβου επί τον όγκο του bj  d  dbeam (Σχ. 7.6), ενώ για τη μετατροπή της ροπής [343] Κεφάλαιο 7 – Αποτίμηση σεισμικής συμπεριφοράς κτιρίων Ο.Σ. παλαιού τύπουαυτής σε όρους τέμνουσας δύναμης στο υποστύλωμα η τελευταία διαιρείται με το μήκος διάτμησης του υποστυλώματος, σύμφωνα με την Εξ. 7.7(α) στην περίπτωση άοπλων ή ελαφρώς οπλισμένων κόμβων και την Εξ. 7.7(β) για καλά οπλισμένους κόμβους.V j   j  0.5 fc  1 v j  fc 0. 5 fcb j  d  d beam hcol v j  f c b j  d  d beam  f   1   j ,horiz  st V j   j  0.5  f c  1   hcol ft   0.5  f c  (7.7(α))(7.7(β))(ζ) Αστοχία λόγω διάτρησης μυκητοειδούς πλάκας Όπως και στην περίπτωση που αναλύθηκε ανωτέρω, η μεταφορά ροπής από μυκητοειδή πλάκα σε υποστύλωμα περιορίζεται από την αντοχή της κρίσιμης περιμέτρου έναντι διάτρησης (Σχήμα 7.1(ζ)). Το φαινόμενο αυτό είναι περισσότερο επίφοβο σε κατασκευές παλαιού τύπου όπου τυπικά δεν χρησιμοποιείτο οπλισμός διάτρησης στις συνδέσεις. Η μεταφερόμενη ροπή δημιουργεί κατακόρυφες διατμητικές τάσεις στο πάχος
Εισάγετε το όνομά σας. *
Εισάγετε το e-mail σας. *
Μήνυμα
Κάντε ένα σχόλιο για το άρθρο. Το μήνυμα σχολίου σας θα δημοσιοποιηθεί μετά από έγκριση από την αρμόδια Επιτροπή.
*

Σφάλμα

Εισάγετε το όνομά σας.

Σφάλμα

Εισάγετε το e-mail σας.

Σφάλμα

Εισάγετε μήνυμα σχολίου.

Σφάλμα

Προέκυψε ένα λάθος κατά την αποστολή του σχολίου σας, παρακαλώ δοκιμάστε ξανά αργότερα.

Μήνυμα

Το μήνυμα σχολίου απεστάλη επιτυχώς. Θα δημοσιευτεί το συντομότερο δυνατό μετά την έγκριση του από την αρμόδια Επιτροπή.