Μελέτη της συμπεριφοράς του δομικού συστήματος του Ι. Ναού του Προφήτη Ηλία, στη Σιάτιστα του Νομού Κοζάνης
Creators: name: Μάτσου, Βασιλική Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Τρίκλιτη βασιλική
Σιάτιστα
Σεισμική συμπεριφορά
Three-aisled basilica
Siatista
Seismic behaviour

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο του ΔΜΠΣ Προστασία, Συντήρηση και Αποκατάσταση Αρχιτεκτονικών Μνημείων και αναφέρεται στον Ιερό Ναό του Προφήτη Ηλία (ημερομηνία ανεγέρσεως 1701), της περιοχής της Σιάτιστας, μνημείο σε καθεστώς προστασίας. Είναι τρίκλιτη βασιλική με ξύλινη στέγη με ζευκτά και τοξοστοιχία που φέρεται από κτιστούς πεσσούς, με υπερυψωμένο γυναικωνίτη στα δυτικά και προσαρμοσμένο, υπερυψωμένο νάρθηκα στη βόρεια πλευρά. Σκοπός της μελέτης είναι να αποτυπώσει, να καταγράψει και να αποτιμήσει υπολογιστικά την υφιστάμενη κατάσταση του φορέα και να προτείνει λύσεις για επεμβάσεις, οι οποίες θα οδηγήσουν στην επανάχρηση του μνημείου. Από επιτόπου επίσκεψη και μετρήσεις προέκυψαν τα αρχιτεκτονικά σχέδια. Επίσης αποτυπώθηκαν οι φθορές και οι αλλοιώσεις του δομικού συστήματος και αναγνωρίστηκαν τα υλικά δόμησης και οι κατασκευαστικές φάσεις. Έπειτα από διερεύνηση της ιστορίας και της τυπολογίας του μνημείου διακρίθηκαν τέσσερις οικοδομικές φάσεις. Επίσης διαπιστώθηκε ότι ο ναός είναι κατασκευασμένος από αργολιθοδομή με συνδετικό κονίαμα και οριζόντιες ξυλοδεσιές. Η παθολογία του φορέα, που εκδηλώνεται με έντονες ρηγματώσεις και αποκλίσεις από την κατακόρυφο, κυρίως του νότιου τμήματος, οφείλεται σε πολλούς παράγοντες μερικοί από τους οποίους θα διερευνηθούν στη συνέχεια.. Είναι ορατή η γήρανση των υλικών δόμησης, καθώς και βλάβες που έγιναν έντονες μετά από το σεισμό της Κοζάνης το 1995 και που ενισχύθηκαν από την απουσία συντήρησης, καθώς και από μη συμβατές επεμβάσεις που έγιναν στο παρελθόν. Με βάση όλα τα στοιχεία προέκυψε στο πρόγραμμα SAP2000 το αριθμητικό μοντέλο που προσομοιώνει την υφιστάμενη κατάσταση. Η αριθμητική προσομοίωση περιλαμβάνει: ανάλυση μαζών, διερεύνηση της επιρροής των ξυλοδεσιών, διερεύνηση της επιρροής του νάρθηκα και τέλος διερεύνηση της επιρροής του εδάφους και του πάχους της θεμελίωσης. Έγινε έλεγχος της συμπεριφοράς της κατασκευής για κατακόρυφα και οριζόντια (σεισμικού τύπου) φορτία ενώ πραγματοποιήθηκε και δυναμική φασματική ανάλυση, χρησιμοποιώντας το φάσμα του ΕΑΚ2000. Από τη μελέτη και το σχολιασμό των αποτελεσμάτων σε μορφή μετακινήσεων ή τάσεων, γίνεται δυνατή η μελέτη της λειτουργίας του φέροντος συστήματος για τις διαφόρου τύπου φορτίσεις. Για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο αστοχίας Mohr- Coulomb και έγινε επιβεβαίωση των θέσεων που εμφανίζει βλάβες ο φορέας. Στη συνέχεια προτάθηκαν σχήματα ενίσχυσης (βαθιά αρμολογήματα, ήπια ενέματα, αποκατάσταση ξυλοδεσιών, ενίσχυση διαφραγματικής λειτουργίας της στέγης, κατασκευή περιμετρικής τάφρου αποστράγγισης, ενίσχυση με κατασκευή μόνιμων αντηρίδων), με σκοπό την αναβάθμιση της στατικής επάρκειας. Για τον ενισχυμένο φορέα πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις της συμπεριφοράς του όπως και για τον υφιστάμενο. Για τα αποτελέσματα του ενισχυμένου φορέα χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο αστοχίας Mohr- Coulomb με βελτιωμένα όρια αντοχής. Προκύπτουν τα εξής βασικά συμπεράσματα: Οι δύο κόγχες στην ανατολική τοιχοποιία δρουν ανακουφιστικά για τις εκτός επιπέδου δράσεις, που προκύπτουν από τις σεισμικές φορτίσεις. Η ύπαρξη του νάρθηκα στο βόρειο τμήμα οδηγεί τη νότια τοιχοποιία να παραλάβει περισσότερα φορτία και να αναπτύξει μεγαλύτερη ένταση και παραμόρφωση. Την ίδια επιρροή ασκεί και η παραμορφωσιμότητα του εδάφους θεμελίωσης. Αυτό ερμηνεύει τις βλάβες στη νότια τοιχοποιία, που αποκλίνει από την κατακόρυφο. Η ενίσχυση του φορέα με αντηρίδες έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της συμπεριφοράς για εκτός επιπέδου δράσεις, την εξάλειψη των αστοχιών των πεσσών της νότιας τοιχοποιίας και τη βελτίωση της εντός επιπέδου συμπεριφοράς του Ναού.
description: This thesis studies the behaviour of the Church of Profitis Ilias (erection date 1701), located in the town of Siatista-Greece, under gravitational forces and seismic actions. It is a three-aisled basilica with wooden roof and arches carried by stone-masonry piers, with adapted elevated narthex on the North side and it is a listed monument. The current condition of the structure is recorded and a restoration scheme is proposed that will lead to the reuse of the monument. The architectural drawings resulted from in-situ measurements. Moreover, from in-situ research and study of the history and typology of the monument four construction phases were distinguished. The existing damage of the stone-masonry of this church was also recorded. The quality of the masonry was studied taking samples from the masonry walls in-situ and performing a number of laboratory tests. All peripheral walls are built of the same materials (stone and mortar) and include horizontal timber ties. Stones, cut in regular shape, of better quality were used for the construction of the apses and the corners of the church. The most serious damage appears in the form of extensive cracks mainly in the South wall and the vaulting above the internal colonnades. Towards the development of damage, the aging of the materials, the lack of maintenance, the effect of the Kozani 1995 Earthquake with epicentral distance approximately 25km from the church, as well as the use of incompatible repair schemes, may have been contributing factors. The development of this form of damage is investigated next by the subsequent numerical simulation of the behaviour of this church under the gravitational forces and seismic actions employing the commercial software SAP2000. The numerical simulations include: analysis of masses, investigation of the influence of the timber ties, investigation of the influence of the narthex, investigation of the influence of the soil deformability. The performed numerical analyses are elastic, considering combined gravitational forces and horizontal seismic loads, which were applied either as equivalent static horizontal forces or through a dynamic spectral analysis utilizing the design spectrum specified by the Greek Seismic Code (EAK2000). The numerically predicted deformation and stresses are next employed to identify areas of stress concentration whereby critical tensile, compressive, or shear strength (Mohr-Coulomb failure criterion) limit values for the stone masonry are reached or exceeded. In this way the existing state of damage is successfully predicted. The proposed retrofitting scheme includes injections of grout, timber ties restoration, and the construction of stone masonry buttress with proper drainage at the South part of the church. The basic conclusions are as follows: The existence of two apses at the East and the narthex at the North wall has a favourable effect for the out-of-plane behaviour during seismic loading. However, the construction of the narthex leads to the amplification of the state of deformation and stress for the South wall. The deformability of the soil extenuates this effect. The construction of buttresses improves the out-of-plane behavior of the South wall and the in-plane behavior of the whole structural system.