Αποκατάσταση Γυμνασίου Αρρένων Δράμας - Εκτίμηση φέρουσας ικανότητας - Επεμβάσεις
Creators: name: Παράσχου, Κωνσταντίνος Παντελεήμονος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Γυμνάσιο Αρρένων Δράμας
Εκτίμηση φέρουσας ικανότητας
Boys High School of Drama
Bearing capacity assessement

description: Το αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας αφορά τη μελέτη στατικής αποκατάστασης του Γυμνασίου Αρρένων Δράμας, με σκοπό την ασφαλή λειτουργία του στο μέλλον . Γίνεται διερεύνηση των αιτιών της παθολογίας του κτιρίου και εκτίμηση της φέρουσας ικανότητά του, ενώ γίνονται προτάσεις επέμβασης στο κύριο φέροντα οργανισμό του ως προς την ενίσχυση του.Tο επιβλητικό κτίριο του Γυμνασίου Αρρένων είναι κτισμένο στο ΒΔ άκρο της πόλης της Δράμας, στο τέρμα της οδού Μητρ. Χρυσοστόμου. Το οικόπεδο είναι διαστάσεων 172,80 μ. x115,20 μ., συνολικού εμβαδού 19.906,56 τ.μ. και συνορεύει Βόρεια με το Εθνικό Στάδιο. Το κτίριο ανεγέρθηκε την περίοδο 1928-1932. Η μελέτη υπογράφεται από τον αρχιτέκτονα Γ. Πάντζαρη και τον Διευθυντή των Τεχνικών Υπηρεσιών του Υπουργείου Παιδείας Ν. Μπαλάνο. Πρόκειται για κτίριο με μνημειώδη χαρακτήρα που ακολουθεί τις γενικές αρχές του μοντέρνου κινήματος και έχει επιμέρους μορφολογικά στοιχεία της βυζαντινής αρχιτεκτονικής. Η κατασκευή αναπτύσσεται σε 2 στάθμες, υπερυψωμένο ισόγειο και όροφο, με συνολική δόμηση 3.816 τ.μ. .Οργανώνεται με απόλυτη συμμετρία ως προς τον κεντρικό κατακόρυφο άξονα Βορρά - Νότου και διακρίνεται σε βάση, κορμό και επίστεψη.Κάθετα στον κύριο σώμα του κτιρίου, στο μεσοδιάστημα των 2 ορόφων, δημιουργείται ο μεγάλος χώρος του Αμφιθεάτρου.Είναι κατασκευασμένο από φέρουσα αργολιθοδομή από τοπικό ασβεστόλιθο, με δάπεδα, τόξα και υποστυλώματα από οπλισμένο σκυρόδεμα , ενώ καλύπτεται από ξύλινη στέγη και γαλλικά κεραμίδια. Η πρώτη φάση κατασκευής ολοκληρώθηκε το 1932 όπου το κτίσμα είχε κάτοψη σχήματος Τ. Το 1975 πραγματοποιήθηκε η επέκταση του κτιρίου διαμορφώνοντας την τελική κάτοψη του σε σχήμα Ε. Η προσθήκη του κτιρίου είναι κατασκευασμένη εξ' ολοκλήρου με φέροντα οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα. Τα προβλήματα που παρουσιάζει το κτίριο εντοπίζονται στην εμφάνιση όχι διαμπερών, κατακόρυφων ρηγματώσεων, στα εξής σημεία: •στις εξωτερικές τοιχοποιίες του κτιρίου και εντοπίζονται στα σημεία επαφής της αρχικής κατασκευής και της προσθήκης.• στη Βόρεια και Νότια τοιχοποιία καθώς και στην παράλληλη τους εσωτερική, οι οποίες πιθανότατα οφείλονται στην καμπύλωση των τοιχοποιιών υπό τα σεισμικά φορτία.• στην κορυφή των τοξωτών ανοιγμάτων. Τα οικοδομικά προβλήματα που παρουσιάζονται οφείλονται στη φυσική γήρανση και φθορά των υλικών, στη χρήση μη συμβατών υλικών σε προηγούμενες επισκευές και κυρίως σε φυσικούς παράγοντες όπως η ανερχόμενη και κατερχόμενη υγρασία.Κατά την προσομοίωση της στατικής και σεισμικής συμπεριφοράς του φορέα, έγινε χρήση πεπερασμένων στοιχείων: α) επιφανειακά πεπερασμένα στοιχεία (20.432 στοιχεία) για την προσομοίωση της τοιχοποιίας από λιθοδομή και των τόξων από οπλισμένο σκυρόδεμα και β) γραμμικά στοιχεία (1.124) για την προσομοίωση των γραμμικών στοιχείων, όπως είναι οι δοκοί, τα υποστυλώματα και τα τοιχεία από οπλισμένο σκυρόδεμα καθώς και τα ξύλινα στοιχεία της στέγης. Για τη στατική και δυναμική ανάλυση του προσομοιώματος χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα SAP2000, v.9.09.Οι ιδιότητες των υλικών των λιθοσωμάτων και του κονιάματος των τοιχοποιιών καθώς και του οπλισμένου σκυροδέματος επιλέχθηκαν βάσει επί τόπου παρατηρήσεων, στοιχεία των επί μέρους μελετών που βρέθηκαν και την απαραίτητη βιβλιογραφική έρευνα (κάνοντας χρήση μειωμένων σχετικά τιμών για λόγους ασφάλειας).Οι συνδυασμοί φόρτισης, για τους οποίους έγινε και η επίλυση του προσομοιώματος, διακρίνονται σε αυτούς που υνδυασμό μόνιμων και κινητών και σε αυτούς που έκτος από τα παραπάνω περιλαμβάνουν και τυχηματικές δράσεις (σεισμικές δράσεις).Από τις αναλύσεις του φορέα για το μοντέλο προσομοίωσης προέκυψαν οι τιμές των χαρακτηριστικών ιδιοπεριόδων κατά y Τy=0,1929 sec και κατά x Τx=0,2096 sec.To 90% της μάζας ενεργοποιείται στις 195 ιδιομορφές.Μελετήθηκε η εντατική κατάσταση του φορέα και τεκμηριώθηκε η στατική του επάρκεια στις διάφορες φορτίσεις. Μελετώντας τις αναπτυσσόμενες στις τοιχοποιίες θλιπτικές και εφελκυστικές τάσεις διαπιστώσαμε αναμενόμενα προβλήματα αστοχιών στους μικρού πλάτους πεσσούς των τοιχοποιιών καθώς και στις κορυφές των τοξωτών ανοιγμάτων τα οποία είναι ιδιαίτερα έντονα στην περίπτωση του σεισμικού συνδυασμού.Έχοντας ως γνώμονα την βελτίωση της συμπεριφοράς του κτιρίου, και την επίτευξη της ασφαλούς λειτουργίας του ως σχολείο, προτείνονται οι εξής εργασίες ώστε να αντιμετωπιστούν τα δομικά προβλήματα του κτιρίου : α) ενίσχυση του φέροντος οργανισμού αρχικά με αρμολογήματα και ενέματα όπου κρίνεται απαραίτητο και έπειτα με μονόπλευρους μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος, β) ενίσχυση των υποστυλωμάτων και των τόξων από οπλισμένο σκυρόδεμα με μεταλλικά ελάσματα και γ) ενίσχυση των στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα της προσθήκης του κτιρίου με τρίπλευρους και αμφίπλευρους μανδύες.
description: he aim of this project is to study the static restoration of the Boys High School of Drama, in order to secure its future safety function. Particular emphasis is given to the investigation of the building pathology and its bearing capacity, while a number of proposals are stated for the strengthening of its load bearing capacity. The imposing building of the Boy’s High School is located at the NW part of the city of Drama, at the end of Mitropolitou.Chrisostomou Street. The building plot dimensions are 172.80 m x 115.56 m and its total area is equal to 19,906.56 m 2. At its North side, borders with the National Stadium of Drama. The building was constructed during the period 1928- 1932. The Study of the building was signed by the architect G. Pantzari and the head of the Technical services of the Education ministry N. Mpalanos. The building has a monumental character and its structure is influenced by the modern movement with various morphologically features of Byzantine architecture. The monument is organized in two floors, an elevated ground floor and a first floor. Its total area is equal to 3,816m2. The structure has a perfect symmetry across the North – South axis and is consisted of a base, the main body of the building, a roof and an amphitheater in the middle of the ground plan.The main materials used for its construction is masonry for the walls, reinforced concrete for its floors, arches, columns and beams, and a wooden roof which is covered with ceramic tiles. The first construction phase was completed during 1932 and the building’s plan view had a T section form. During 1975 the schools extension took place, forming its final plan to an E section form, were its load bearing structure is consisted by reinforced concrete. The pathology of the building is characterized by the presence of vertical, not from side to side, cracks at • The external walls that are located where the prime building meets the extension. • The North and South masonry walls, probably caused by the wall curvature due to seismic loading. • The top of arcaded openings. The main reasons that construction problems occur are the decay and the deterioration of building materials, the use of non – compatible materials in former restoration works but primarily all sorts of natural adverse factors such as humidity etc. In order to simulate the static and seismic behavior of the structure a finite element model was created by a) shell elements to simulate the masonry and the reinforced concrete arches (20,432 elements), b) linear elements (1,124) to simulate the linear structural components such as beams, columns and walls from reinforced concrete and the wooden parts of the roof. For the static and dynamic simulation the SAP 2000 Software v.9.09 was used. The properties of masonry and reinforced concrete materials were selected based on in – situ observations, results from various studies and bibliographic research (using lower values for safety reasons). The loading combinations included the self weight and the live loadings, and those due to earthquake. The simulation mode resulted in characteristic period value, at y axis Τy=0,1929 sec and at x axis Τx=0,2096 sec. In addition 90% of the mass is activated after the 195 modes.strengthening of the masonry structure, grouting, re opening and filling of joints, followed by unilateral internal cloak of reinforced concrete b) strengthening of reinforced concrete columns and arches with steel plate elements, c) reinforced concrete element strengthening with bilateral cloak, at the expansion structure.For the improvement of the buildings behavior, as well as to achieve safety, the following restorations were suggested: a) The structural efficiency of the building was analyzed for the different loading combinations. The study of tensile and compressive stresses in the model resulted at expected failures, at the small width pessaries of the masonries, as well as at the top of the arches openings that proved to be extremely intensive in the case of earthquake combination.