Αποτίμηση φέρουσας ικανότητας νεοκλασικού κτιρίου του 19ου αιώνα.
Creators: name: Παρδαλόπουλος, Στυλιανός Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Φέρουσα ικανότητα
Νεοκλασικά Κτίρια
Κατασκευαστικές Πρακτικές
Bearing capacity
Neoclassical Buildings
Construction Practices

description: Τα νεοκλασικά κτίρια αποτελούν ένα σημαντικό κομμάτι της δομημένης Ελληνικής πολιτιστικής κληρονομιάς, λόγω των ιδιαίτερων αρχιτεκτονικών και κατασκευαστικών τους χαρακτηριστικών. Λαμβάνοντας υπόψη τις διαρκώς αυξανόμενες δράσεις αποκατάστασης νεοκλασικών κτιρίων του 19ου και 20ου αιώνα, στην παρούσα εργασία εξετάζονται οι παράμετροι που επηρεάζουν τη διαδικασία αποτίμησης της φέρουσας ικανότητας κτιρίων αυτού του είδους. Το πλήθος των κατασκευαστικών πρακτικών που ακολουθήθηκαν κατά τη διαμόρφωση των δομικών στοιχείων των κτιρίων του 19ο και 20ο αιώνα έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη πλήθους μηχανισμών μεταφοράς δυνάμεων στον φέροντα οργανισμό αυτών των κτιρίων, των οποίων η προσομοίωση είναι καθοριστική για την αποτίμηση της φέρουσας ικανότητα των κτιρίων και την επιλογή της σωστής στρατηγικής επέμβασης και αποκατάστασης. Στην παρούσα εργασία μελετάται η σεισμική απόκριση ενός νεοκλασικού, διώροφου κτιρίου, που κατασκευάστηκε το 1893 προκειμένου να αποτελέσει του πρώτο Ελληνικό γυμνάσιο της Θεσσαλονίκης, το οποίο υπέστη σημαντικές ζημιές από τον ισχυρό σεισμό που έπληξε την πόλη, χωρίς όμως να απειληθεί η φέρουσα ικανότητά του. Προκειμένου να αποτιμηθεί η φέρουσα ικανότητά του, το εξεταζόμενο κτίριο προσομοιώθηκε ως χωρικό προσομοίωμα, με τη χρήση επιφανειακών και γραμμικών πεπερασμένων στοιχείων. Προκειμένου να παρουσιασθεί ο βαθμός διαφοροποίησης των μεγεθών έντασης και παραμόρφωσης του κτιρίου λόγω του τρόπου προσομοίωσης των πατωμάτων του, δημιουργήθηκαν δύο χωρικά προσομοιώματα του κτιρίου. Στο προσομοίωμα Α θεωρήθηκε σταθερή σύνδεση μεταξύ των γραμμικών στοιχείων που προσομοιώνουν τις σιδεροδοκούς στα πατώματα και των επιφανειακών στοιχείων που προσομοιώνουν τους θολίσκους οπτοπλίνθων μεταξύ των σιδηροδοκών. Στο προσομοίωμα Β, εισήχθησαν πρόσθετα στοιχεία διακένου μεταξύ των κόμβων των γραμμικών και των επιφανειακών στοιχείων, προκειμένου να προσομοιωθεί η αποκόλληση των θολίσκων από τον κορμό των σιδηροδοκών όταν εντός του επιπέδου των πατωμάτων αναπτύσσονται εφελκυστικές τάσεις. Και τα δύο προσομοιώματα του κτιρίου υποβλήθηκαν σε σειρά δυναμικών αναλύσεων βάσει της χρονοϊστορίας επιταχύνσεων εδάφους που καταγράφηκε στην περιοχή του κτιρίου κατά τα διάρκεια του σεισμού του 1978. Η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας του κτιρίου βάσει των εντατικών μεγεθών που υπολογίστηκαν από τις δυναμικές αναλύσεις κατέδειξε ότι σε καμία περίπτωση δε σημειώνεται υπέρβαση της διαθέσιμης αντίστασης των δομικών στοιχείων, γεγονός που επιβεβαιώνεται και από την απόκριση του κτιρίου κατά τον σεισμό του 1978. Η φέρουσα ικανότητα του κτιρίου ελέγχθηκε επίσης και για την περίπτωση του συνδυασμού αστοχίας υπό κατακόρυφη φόρτιση. Από τη εξέταση της σεισμικής απόκρισης των δύο προσομοιωμάτων του κτιρίου προκύπτει ότι η προσομοίωση του μηχανισμού αποκόλλησης των σιδηροδοκών από τους θολίσκους πλήρωσης, στα πατώματά του, συνεπάγεται σημαντική μείωση στα αναπτυσσόμενα μεγέθη έντασης και παραμόρφωσης στα δομικά στοιχεία του κτιρίου. Στην εξεταζόμενη περίπτωση, η προσομοίωση της σεισμικής απόκρισης των πατωμάτων επέφερε μείωση έως και 22% στην τέμνουσα βάσης που αναπτύσσεται στο κτίριο τη στιγμή της μέγιστης σεισμικής του απόκρισης και μείωση έως 25% στις αναπτυσσόμενες οριζόντιες μετατοπίσεις καθ’ ύψος του κτιρίου την ίδια χρονική στιγμή.
description: Neoclassical buildings consist an important part of the Hellenic structural heritage, as they possess special architectural and structural characteristics. Taking into consideration the increasing number of restoration actions at neoclassical buildings of the 19th and 20th century, the present study focuses on the investigation of the parameters that affect the process of assessment of the bearing capacity of this type of buildings. The variety of construction practices that have been applied to the structural elements of the buildings of the 19th and 20th century result to the significant variation between the force-transfer mechanisms which develop throughout the structural system of the buildings. The simulation of those mechanisms that develop in the structural elements of the 19th and 20th century buildings is essential for the determination of the buildings’ bearing capacity and the selection of the appropriate restoration strategy. In the present study, the seismic response of a neoclassical building of the late 19th century is investigated. The examined building is a two storey building, constructed to house the first Hellenic high school of Thessaloniki. Since its construction, the building had been continuously in operation until the June of 1978, when it suffered damage by a strong earthquake of 6.5 on the Richter scale that struck the city of Thessaloniki. Nevertheless, the structural integrity of the building was not compromised. In order to assess its bearing capacity, the examined building was simulated as a 3D finite element model, utilizing shell and linear finite elements. In order to identify the degree of influence of the building’s floors response to building’s overall seismic response, two building models were produced. In building model A, the connection between the linear elements accounting for the floors’ iron beams and the shell elements accounting for the brick arches, spanning between the iron beams of the floors, was assumed constant (i.e. the linear element nodes develop the same displacements as the nodes of the shell elements that are connected to them). In building model B additional gap elements were added between the nodes of the linear and the shell elements of the building’s floors, so as to simulate the separation between the iron beams web and the infill brick arches when tension stresses develop along the floor. Both of the building models were subjected to a series of Time – History dynamic analyses according to the ground accelerations that were recorded in the building area during the 1978 earthquake. Seismic analyses of both building models have indicated that the building’s structural integrity is not compromised, which was confirmed by the building’s actual seismic response. Furthermore, the simulation of the separation between the iron beams web and the infill brick arches, at the building’s floors, resulted to the decrease of the developed forces and deformations along the structural elements of the building by as much as 22% in the case of the developed forces and 25% in the case of the developed deformations.