Μια εναλλακτική πρόταση αντισεισμικής ενίσχυσης εκτεταμένου δημοτικού σχολείου Ο/Σ, που ενισχύθηκε συμβατικά, μέσω ελκυστήρων:
Creators: name: Μακροδημήτρη, Μαρία Χαράλαμπου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Ελκυστήρες
Steel-tension-ties

description: Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας εξετάζεται η αντισεισμική ενίσχυση ενός εκτεταμένου σχολικού κτιρίου Ο/Σ με την προώθηση μιας εναλλακτικής πρότασης μέσω ελκυστήρων. Εξετάζονται εναλλακτικώς, δύο λύσεις ενίσχυσης, εκ των οποίων η μία, η συμβατική της κατασκευής τοιχωμάτων και η άλλη καινοτόμος και πιθανώς καινοφανής, χρησιμοποίει ελκυστήρες από κοινό χάλυβα. Στόχος της κάθε μορφής ενίσχυσης είναι η ικανοποίηση της βασικής ανίσωσης ασφαλείας του Κανονισμού, η οποία απαιτεί παντού και πάντοτε η αντοχή να υπερισχύει της καταπόνησης. Η διερευνητικώς εφαρμοσθείσα, λύση των ελκυστήρων μολονότι αντιμετώπισε πολλαπλάσια φορτία (q=1.5), συγκριτικώς με τη συμβατική μέθοδο (q=2.5), επέτυχε τον ίδιο βαθμό προστασίας του υφιστάμενου σκελετού παραπλήσια με αυτή που διαθέτουν οι σύγχρονες οικοδομές. Οι δύο αυτές εναλλακτικές λύσεις ενίσχυσης αποβλέπουν: α) στην παραλαβή μέσω των πρόσθετων στοιχείων μεγάλου τμήματος των σεισμικών δράσεων και β) στη δραστική μείωση των υπό τον σεισμό σχεδιασμού, μετακινήσεων του χωρικού συστήματος. Αμφότερα συντελούν εμμέσως στην αποτελεσματική προστασία του υφιστάμενου φέροντος οργανισμού. Συγκεκριμένα οι δύο προτάσεις που εξετάζονται είναι οι ακόλουθες: • Κατασκευή νέων ισχυρών τοιχωμάτων στο βόρειο τμήμα της διαμήκους διεύθυνσης του σχολικού κτιρίου, οι οποίες στερούνται ανοιγμάτων και σε όλο το ύψος του, και η ενίσχυση με μανδύα ικανού πάχους του εκτεταμένου τοιχώματος στην εγκάρσια διεύθυνση. Τα νέα τοιχώματα θα βλητρωθούν επί των εξωτερικών όψεων των στύλων και δοκών και δεν θα γίνει εμφάτνωση αυτών ώστε να καταστεί ευχερέστερη η τοποθέτηση οπλισμών και η κατασκευή της θεμελίωσης. • Τοποθέτηση ελκυστήρων από ράβδους σιδηρού οπλισμού σε όλες τις δυνατές θέσεις τοποθέτησης τους, δηλαδή σε θέσεις πλήρων τοιχοποιιών ή υπαρχόντων ανεπαρκών τοιχωμάτων, τόσο στη διαμήκη διεύθυνση του κτιρίου όσο και στην εγκάρσια. Οι ράβδοι τοποθετούνται μπροστά από τις επιλεχθείσες θέσεις και τελικώς καλύπτονται με συστήματα ξηράς δόμησης (γυψοσανίδες). Στα πλαίσια της δεύτερης πρότασης διερευνήθηκε και η αποτελεσματικότητα των ελκυστήρων αν αυτοί τοποθετούνταν στη διαμήκη διεύθυνση και μάλιστα στις αντίστοιχες θέσεις που κατασκευάστηκαν τα νέα τοιχώματα. Από τα αποτελέσματα παρατηρήθηκε δραστική μείωση της καταπόνησης των στύλων του υφιστάμενου κτιρίου, ωστόσο δεν ήταν σε θέση να παραλάβουν τις εξαιρετικά σημαντικές μετακινήσεις της διεύθυνσης x του χωρικού συστήματος. Για το λόγο αυτό και προκειμένου να καταλήξουμε σε μια οικονομική και αποτελεσματική λύση ενίσχυσης, εν τέλει, εξετάστηκε μια μεικτή λύση που αφορά, την τοποθέτηση τοιχωμάτων μικρότερου πάχους και μικρότερου απαιτούμενου οπλισμού σε σχέση με την αρχική λύση, και ελκυστήρων στην εγκάρσια διεύθυνση που θα αναπληρώσουν την χαμένη φέρουσα ικανότητα του αναξιόπιστου τοιχώματος. Οι ελκυστήρες καλούνται να παραλάβουν τις εφαρμοσθείσες σεισμικές δράσεις και να περιορίσουν τις αντίστοιχες μετακινήσεις εφόσον το υπάρχων τοίχωμα δεν είναι δυνατό να ανταποκριθεί στις νέες απαιτήσεις, λόγω κακής ποιότητας σκυροδέματος και ελλιπούς οπλισμού κορμού. Η πορεία των υπολογισμών έχει ως εξής: Αρχικά υπολογίζονται οι μετακινήσεις ασφαλείας του υφιστάμενου φορέα. Στη συνέχεια με βάση τις μετακινήσεις αυτές επιλέγεται η κατάλληλη διάταξη ενίσχυσης που να ικανοποιεί τις παραπάνω μετακινήσεις, γίνονται όλοι οι απαραίτητοι έλεγχοι αντοχής στα δομικά στοιχεία και έπειτα διαστασιολογούνται τα νέα στοιχεία. Συγκεκριμένα παρουσιάζονται οι έλεγχοι αντοχής των στύλων και όχι των δοκών εφόσον οι ανεπάρκειες αυτών κατά την εφαρμογή των δύο προτάσεων ενίσχυσης αντιμετωπίζονται με επεμβάσεις τοπικού χαρακτήρα, γεγονός που ξεφεύγει από τα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Ως συμπέρασμα θα μπορούσαμε να πούμε ότι η λύση των τοιχωμάτων είναι μια γενικώς αποδεκτή μέθοδος ενίσχυσης και η αποτελεσματικότητά της είναι κοινώς αποδεκτή. Η δεύτερη λύση των ελκυστήρων παρουσίασε αρκετά ικανοποιητικά αποτελέσματα και θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως πολλά υποσχόμενη στον τομέα των ενισχύσεων οικοδομών, είτε αμιγής είτε μεικτή σε συνδυασμό με τη συμβατική της κατασκευής τοιχωμάτων. Η επιτυχία της όμως έγκειται στην κατάλληλη εύρεση επαρκών θέσεων για τους ελκυστήρες κάτι που δυστυχώς είναι δύσκολη υπόθεση σε υφιστάμενα κτίρια. Έτσι κάθε κτίριο θα πρέπει να εξετάζεται πρώτα ως προς την καταλληλότητα του για την εφαρμογή αυτής της λύσης, δηλαδή την ύπαρξη επαρκών διαθέσιμων θέσεων για τους ελκυστήρες και στη συνέχεια να γίνεται η εφαρμογή τους.
description: In the present research the problem of the seismic strengthening of an extensive school building is investigated under the alternative proposal with steel-tension-ties. Two different methods are implemented in order to upgrade the seismic resistance of the aforementioned building: First, the conventional construction of shear walls into the frames and second, the support of the frames with steel tension-ties. The objective of each form of reinforcement is the satisfaction of the basic inequality of safety of the Regulation, which requires everywhere and always the resistance to overpower the load. In the second case, although the building was redesigned for greater forces (q=1.5), its seismic strengthening was as efficient as in the first case of the conventional seismic strengthening with shear walls (q=2.5). These two alternative solutions of reinforcement aim: (a) to sustain through the additional elements a big part of seismic action and (b) to the drastic reduction of the displacements of the territorial system due to the earthquake of planning. Both of them indirectly contribute to the effective protection of the existing load bearing structure. The two proposed solutions are the following: ▪ Construction of new and strong shear walls at the northern portion of the longitudinal direction of the school building in suitable places without openings from the bottom to top of building. Furthermore additional strength is given to the longitudinal shear wall in the direction Y-Y of the building by the construction of reinforced, concrete coat. The new shear walls were not constructed into walls but they were bolted on the existing columns and the beams since it was easier to make their foundation and moreover to do meticulous construction. ▪ Construction of steel-tension-ties in every place that it was possible in both directions. The choice of the positions that the tendons were placed was based on the existence of compact brick walls, which means without openings. The bars were placed in front of the brick walls and finally they were covered with dry layout systems (gypsum boards). During the research of the second solution is investigated the effectiveness of the tendons if they are placed in the longitudinal direction and specifically at the respective position where the new shear walls were constructed. The results showed drastic reduction of the columns stresses of the existing building but they were not able to receive severe considerable movements in X direction of the coordination system. For this reason and in order to reach an economical and efficient reinforcement solution, a mixed solution was examined which concerns with the installation of less thickness walls and also less reinforcement compared to the initial solution, and tendons to the crosswise Y direction which will regain the lost loads ability of the unreliable wall. The tendons have been designed to receive the applied earthquake loads and to limit the respective movements since the existing wall it is not possible to positively respond to the new demands, because of the poor concrete quality and the insufficient reinforcement. The course of the calculations is the following. Initially, they are calculated the displacements of safety of the existing structure. Then, it is selected the suitable form of reinforcement that will satisfy the calculated displacements and then, they are made all the essential checks on the resistance of the structural elements. Specifically the column strength checks are presented and not of the beams since the beams inadequacy during the application of the two methods are faced with local interventions, which is not of the scope of thiw research. As a conclusion, we could say that the solution of the shear walls is a generally acceptable method of reinforcement and its effectiveness is unnegotiable. The second solution with the tendons gave satisfactory enough results in the y direction and it could be used as a possible solution of intervention in buildings. However, its success depends on the appropriate choice of the tendons’ places. Unfortunately, finding sufficient suitable places in a building is a difficult affair. Thus, each building will have to be examined first as for its appropriateness for the application of this solution, that is to say the existence of sufficient available places for the tendons, and then to apply it.