Αποτίμηση κατασκευών άοπλης τοιχοποιίας με στόχο την πρόταση μέτρων ενίσχυσης λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους – θεμελίωσης – ανωδομής, την ανελαστική συμπεριφορά της ανωδομής και το μοντέλ
Creators: name: Σκορδέλη, Μιλτώ Αστερίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Αξιολόγηση με βάση την επιτελεστικότητα
Μεθοδολογία “PERPETUATE”
Φέρουσα τοιχοποιία
Performance Based Assessment(PBA)
PERPETUATE” methodology
Masonry structures

description: Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η εφαρμογή της μεθοδολογίας για τη σεισμική αποτίμηση που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος “PERPETUATE” και αφορούσε στην μείωση της σεισμικής διακινδύνευσης (μείωση της τρωτότητας των κατασκευών για δεδομένη σεισμική ένταση και προγραμματισμό απαραίτητων επεμβάσεων ενίσχυσης) των στοιχείων της πολιτιστικής κληρονομιάς των ευρωπαϊκών και μεσογειακών χωρών. Η μεθοδολογία “PERPETUATE” για την εκτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης της πολιτιστικής μας κληρονομιάς βασίζεται στις αρχές της αποτίμησης με βάση την επιτελεστικότητα (PBA), το οποίο χρησιμοποιεί μη γραμμικές στατικές αναλύσεις. Το αποτέλεσμα της μεθοδολογίας PBA είναι ο υπολογισμός του μέγιστου σεισμικού μέτρου έντασης συμβατό με τα διάφορα επίπεδα επιτελεστικότητας και χρησιμοποιείται για να αποφασισθούν τα μέτρα ενίσχυσης των υπό μελέτη κατασκευών. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης του εδάφους – θεμελίωσης – ανωδομής στην απόκριση των υπο μελέτη κατασκευών σε επίπεδο ιδιομορφών. Η μεθοδολογία εφαρμόζεται σε ένα πειραματικό μοντέλο τοιχοποιίας. Πρόκειται για διώροφο κτίριο, από φέρουσα τρίστρωτη τοιχοποιία με ξύλινα πατώματα. Έχει κατασκευαστεί σε κλίμακα 1:2 στο εργαστήριο Αντισεισμικής Τεχνολογίας του ΕΜΠ και είναι άμεσα εδραζόμενο επί σεισμικής τράπεζας [Mouzakis et al, 2012]. Για το υπό μελέτη κτίριο τοιχοποιίας πραγματοποιείται μια ανάλυση ευαισθησίας για τον καθορισμό των παραμέτρων που επηρεάζουν κυρίως την απόκριση της κατασκευής. Προς την κατεύθυνση αυτή θεωρήθηκαν τρία διαφορετικά υλικά της τοιχοποιίας τα οποία εκλέχθηκαν σύμφωνα με τις διατάξεις του ιταλικού κανονισμού [OPCM no 3274, 2003]. Παράλληλα εξετάζεται το καταλληλότερο μοντέλο προσομοίωσης των κατασκευών από φέρουσα τοιχοποιία. Προς την κατεύθυνση αυτή επιλέγονται δύο μοντέλα προσομοίωσης: (i) τρισδιάστατο μοντέλο με επιφανειακά πεπερασμένα στοιχεία (SAP 2000) και (ii) τρισδιάστατο μοντέλο με μακροστοιχεία (TREMURI). Πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις για πλήρως πακτωμένη κατασκευή, όπως αντιμετωπίζεται παραδοσιακά το πρόβλημα, καθώς και για ενδόσιμο έδαφος. Η ενδοσιμότητα του εδάφους λαμβάνεται με τη χρήση των δυναμικών δεικτών εμπέδησης τόσο για την περίπτωση δύσκαμπτων όσο και για αυτήν των εύκαμπτων θεμελίων. Οι δείκτες εμπέδησης για πλήρως δύσκαμπτη θεμελίωση και για εύκαμπτη θεμελίωση, υπολογίστηκαν σύμφωνα με τις σχέσεις που προτείνονται στις εργασίες των Pitilakis and Karatzezou 2015. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι όταν λαμβάνεται η δυναμική αλληλεπίδραση του συστήματος εδάφους θεμελίωσης ανωδομής το σύστημα γίνεται πιο εύκαμπτο. Τα αποτελέσματα της σεισμικής αποτίμησης έδειξαν ότι το κτίριο στην υφιστάμενη κατάσταση δεν ικανοποιεί το στοχευόμενο επίπεδο επιτελεστικότητας που αφορά στην Ασφάλεια Ζωής και στην Διατήρηση του κτιρίου. Έτσι, μελετήθηκαν δύο μέτρα ενίσχυσης της κατασκευής: (α) καθολικά ενέματα με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας της τοιχοποιίας και (β) ενίσχυση επιπλέον και της διαφραγματικής λειτουργίας των πατωμάτων. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι μόνο η ταυτόχρονη ενίσχυση και του υλικού της τοιχοποιίας και η ενίσχυση της διαφραγματικής λειτουργίας είναι επαρκής μόνο για την ισχυρή διεύθυνση του κτιρίου.
description: The target of this thesis is the application of the seismic assessment procedure, which was developed in the framework of the european research program “Perpetuate” and concerns the reduction of seismic risk of the cultural heritage assets of European and Mediterranean countries. The “Perpetuate” methodology for the assessment of seismic risk of cultural heritage assets is based on the principals of Performance Based Assessments, using non-linear static procedures. The outcome of PBA methodology is the calculation of maximum seismic intensity measure for the various performance levels which is finally used for possible rehabilitation decisions. Moreover, it was studied the effect of dynamic Soil-Foundation-Structure interaction on the seismic response of the structures. This effect was investigated in terms of modal analysis results. The seismic assessment procedure is applied on a masonry experimental model. The studied model is a two wooden-floor building, with an un-reinforced three-leaf masonry. A similar model had been also constructed in a 1:2 scale and tested on a shaking table in the Laboratory of Earthquake Engineering, NTUA [Mouzakis et al., 2012]. Additionally, in the present thesis a sensitivity analysis was performed in order to identify the main parameters that affect the structural response. To this direction, three different material properties of the masonry were selected according to the provisions of the Italian Regulation [OPCM no 3274, 2003]. At the same time, the most appropriate simulation model of un-reinforced masonry structures was considered. To this end two simulation models are selected: (i) three-dimensional model surface cell elements (SAP 2000) and (ii) three-dimensional model with macro elements (TREMURI). As far as the restraints are concerned, the model is firstly simulated as fixed at its base and then by considering the soil’s presence. The latter is considered by using impedance factors both for the cases of rigid and flexible foundations. The impedance factors are calculated according to Pitilakis and Karatzezou 2015.The result showed that in case of SFSI effect, the system becomes more flexible. The result of seismic assessment showed that the structure in its current state does not sustain the targeted performance level for life safety and collapse prevention. Two rehabilitation measures were studied: a) grouting in oder to improve the masonry quality b) strengthening of the timber floors. The analyses showed that only the simultaneous amplification of both grouting and strengthening of the timber floors is sufficient and recommended for the strong direction of the building.