Πειραματική διερεύνηση σταδιακής κατάρρευσης κτιρίων οπλισμένου σκυροδέματος λόγω τυχηματικών δράσεων
Authors: Σταθάς Νικόλαος 
Published: September 2021

Ακραίες δράσεις όπως οι εκρήξεις ή η πρόσκρουση οχημάτων σε κατασκευές μολονότι παρουσιάζουν μικρή πιθανότητα εμφάνισης, εν τούτοις οι συνέπειες για τις κατασκευές μπορεί να είναι τέτοιες που να οδηγήσουν σε κατάρρευση, καθώς η τοπική βλάβη σε ένα μέλος ενδέχεται να εξαπλωθεί διαδοχικά και στα επόμενα. Το ενδεχόμενο αυτό διερευνήθηκε πειραματικά στα πλαίσια της παρούσας διατριβής για επίπεδους και χωρικούς φορείς οπλισμένου σκυροδέματος οι οποίοι υφίστανται απώλειας κατακόρυφης στήριξης. Μελετήθηκαν, όχι μόνο το ενδεχόμενο η απώλεια αυτή να οδηγεί τις σημερινές κατασκευές σε προοδευτική κατάρρευση, αλλά και τρόποι βελτίωσης της απόκρισής τους για αποφυγή της κατάρρευσης. Αρχικά εξετάζονται οι επιπτώσεις, λόγω τυχηματικής δράσης, της απώλειας υποστυλώματος στις δοκούς που συντρέχουν στο εν λόγω υποστύλωμα καθώς και στην πλάκα η οποία εδράζεται στις δοκούς αυτές. Η διερεύνηση της ανακατανομής της έντασης έγινε μέσω δύο υπο-κατασκευών του αρχικού φορέα, ενώ τα αποτελέσματα συνδυάστηκαν αναδεικνύοντας σημαντικό περιθώριο ανάληψης φορτίων από το σύστημα δοκών-πλάκας, με την πλάκα να συνεισφέρει ουσιαστικά μετά την εξάντληση της αντοχής των δοκών. Σε δεύτερη σειρά δοκιμών σε δοκίμια ίδιας μεν γεωμετρίας αλλά με υιοθέτηση εναλλακτικών τρόπων κατασκευής των δοκών (ξηρές συνδέσεις και αξονική προένταση) και διαμόρφωσης του οπλισμού της πλάκας (συνεχείς οπλισμοί άνω-κάτω πέλματος) – αποδεδειγμένα χαρακτηριστικά ανθεκτικότητας και δομικής ακεραιότητας για σεισμικές δράσεις – διαπιστώθηκε σαφής βελτίωση της απόκρισης δοκών/πλακών ως προς το περιθώριο ανάληψης των πρόσθετων φορτίων που παράγονται από την απώλεια της στήριξης.Έχει στο παρελθόν αποδειχθεί ότι οι επιπτώσεις σοβαρών βλαβών σε υποστυλώματα από σεισμική δράση ενδέχεται να μην οδηγήσουν σε κατάρρευση του δομήματος αν ο αμέσως ανώτερος όροφος φέρει τοιχοπλήρωση. Η ευμενής επίδραση μη-φερουσών τοιχοπληρώσεων στην απόκριση κατασκευών ΟΣ μελετήθηκε για την περίπτωση πλήρους απώλειας υποστυλώματος: πραγματοποιήθηκαν δοκιμές αφαίρεσης υποστυλωμάτων από διάφορες θέσεις του ισογείου διώροφης κατασκευής ΟΣ με τοιχοπληρώσεις, η κατανομή και διαμόρφωση των οποίων ανταποκρίνονταν σε εκείνες πραγματικών κατασκευών (φατνώματα χωρίς τοιχοπλήρωση, πλήρως τοιχοπληρωμένα ή με ανοίγματα σε διάφορες θέσεις). Οι δοκιμές έδειξαν ότι η συνεισφορά των τοιχοπληρώσεων στην ανθεκτικότητα του φορέα έναντι σταδιακής κατάρρευσης είναι σημαντική, οδηγώντας σε μικρότερες βυθίσεις των δοκών στο σημείο απώλειας της κατακόρυφης στήριξης και σε εν γένει μικρότερες παραμορφώσεις των φατνωμάτων και των μελών που επηρεάζονταν από το συμβάν, συγκριτικά με τα μη τοιχοπληρωμένα φατνώματα.Ένας μηχανισμός με αποδεδειγμένα ευμενή επιρροή στην ανθεκτικότητα κατασκευών είναι ο λικνισμός των κατακορύφων στοιχείων στη βάση τους. Αξιοποιώντας τα θετικά πορίσματα των σεισμικά ανθεκτικών δοκιμίων των δοκών έναντι απώλειας στήριξης, δοκιμάστηκε σε πλευρική φόρτιση πλαίσιο ΟΣ, κατασκευασμένο όμοια με το δοκίμιο των δοκών ξηρών συνδέσεων με αξονική προένταση, με το επιπλέον χαρακτηριστικό ότι τα πέδιλα θεμελίωσης των υποστυλωμάτων ήταν ελεύθερα να λικνιστούν. Ο λικνιζόμενος φορέας παρέμεινε σχεδόν άθικτος μετά το πέρας της δοκιμής, σε αντίθεση με την περίπτωση πάκτωσης των θεμελίων (που επίσης εξετάστηκε πειραματικά) και παρουσίασε σημαντικές βλάβες σε δοκούς και υποστυλώματα.Η διατριβή, διαρθρώνεται σε πέντε κεφάλαια. Στο Κεφάλαιο 1 εισάγεται το υπό μελέτη πρόβλημα, η προσέγγισή του από διάφορα κανονιστικά κείμενα, καθώς και το αντικείμενο – στόχοι της εργασίας. Η συμπεριφορά των δοκών και πλακών μιας εξαώροφης κατασκευής ΟΣ που επηρεάζονται από την τυχηματική απώλεια κατακόρυφης στήριξης διερευνάται στο Κεφάλαιο 2, διεξάγοντας δοκιμές σε δοκίμια δοκών και πλακών σε κλίμακα 0.6:1 και 1:1.5, αντίστοιχα. Στο Κεφάλαιο 3 εξετάζεται η συνεισφορά των τοιχοπληρώσεων στην αποφυγή της σταδιακής κατάρρευσης κατασκευών λόγω απώλειας στήριξης, πραγματοποιώντας δοκιμές απώλειας υποστυλωμάτων σε διώροφο κτίριο ΟΣ, σε κλίμακα 1:1.25. Η σεισμική απόκριση διώροφου προκατασκευασμένου πλαισίου ΟΣ, σε κλίμακα 0.6:1, με δυνατότητα λικνισμού και ανασήκωσης των πεδίλων θεμελίωσής του από το έδαφος έδρασης, μελετήθηκε στο Κεφάλαιο 4. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η σύνοψη της διατριβής και τα πορίσματα που προκύπτουν από αυτή.