Σύγκριση μεθόδων σεισμικής αποτίμησης κτηρίου από φέρουσα τοιχοποιία με EC6, EC8 & προσεγγιστική μέθοδο ΟΑΣΠ

• Main Author: Σταυρέλη, Δήμητρα
• Other Authors: Δρίτσος, Στέφανος
• Language: gr
• Published: 2014
• Subjects: Αποτίμηση; Ευρωκώδικας 6,8; Προσεγγιστική μέθοδος ΟΑΣΠ; 693.852; Assessment; Eurocode 6,8 approximate method of EPPO
• Online Access: http://hdl.handle.net/10889/7627

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η αποτίμηση της σεισμικής ικανότητας ενός πολυώροφου κτηρίου από φέρουσα τοιχοποιία που βρίσκεται στην Κέρκυρα, μέσω προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, παρουσιάζονται γενικά στοιχεία όσον αφορά τη φέρουσα τοιχοποιία. Πιο συγκεκριμένα γίνεται αναφορά στην παθολογία κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία εστιάζοντας στα βασικά είδη ρωγμών που εμφανίζονται σε τέτοιου είδους κτήρια. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας μέσω εξισώσεων του EC6. Γίνεται εκτενής αναφορά σε μια προσεγγιστική μέθοδο προσδιορισμού των εντατικών μεγεθών της φέρουσας τοιχοποιίας, της Μεθόδου των Πεσσών, αναφέροντας επίσης και τη μέθοδο που ακολουθείται για τον έλεγχο των διατομών της τοιχοποιίας διαθέτοντας τα συγκεκριμένα εντατικά μεγέθη. Επίσης, αναφέρονται αναλυτικά τρεις μέθοδοι ελέγχου των διατομών φέρουσας τοιχοποιίας , με τις εξισώσεις του EC6, που χρησιμοποιούνται εμμέσως στο πρόγραμμα ECTools, με τις εξισώσεις του Εθνικού Κειμένου Εφαρμογής του EC6, και από κατάλληλη βιβλιογραφία. Ακόμη, γίνεται αναφορά στα όρια του ΕC8 για τις μετακινήσεις των τοίχων σε τέτοιου είδους κτήρια. Τέλος παρουσιάζεται η διαδικασία του δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου για την εύρεση της ανεπάρκειας ενός κτηρίου H/R. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται όλα τα στοιχεία που εισήχθησαν στο πρόγραμμα των πεπερασμένων στοιχείων για τη δημιουργία του κατάλληλου προσομοιώματος. Πιο συγκεκριμένα, αρχικά γίνεται πλήρης αναφορά των γεωμετρικών στοιχείων του κτηρίου σύμφωνα με τα σχέδια αποτύπωσής του, τα οποία επίσης παρουσιάζονται. Στη συνέχεια γίνεται πλήρης και αναλυτικός υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας σύμφωνα με κατάλληλη βιβλιογραφία. Αναφέρεται επίσης ο τρόπος με τον οποίο έγινε η επιλογή των κατάλληλων φορτίων και παρουσιάζεται η διαδικασία με την οποία έγινε ο διαχωρισμός των πεπερασμένων στοιχείων του προσομοιώματος. Η δεύτερη ενότητα ολοκληρώνεται με την λεπτομερή αναφορά στο τρόπο διαχωρισμού πεσσών και ανωφλιών της φέρουσας τοιχοποιίας. Στο τρίτο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης του κτηρίου με τα προγράμματα Etabs και ECTools αλλά και λογιστικών φύλλων Excel όπου απαιτήθηκε σύγκριση αποτελεσμάτων μέσω χρήσης εξισώσεων και προγράμματος αντίστοιχα. Αρχικά, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα συγκεκριμένων ελέγχων που γίνονται στο υφιστάμενο κτήριο μέσω των εξισώσεων του Ε.Κ.Ε. Στη συνέχεια, και αφού παρουσιασθούν όλοι οι υπολογισμοί των ανεπαρκειών για όλες τις μορφές ελέγχου, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων της πρότασης που έγινε σε κατάλληλη βιβλιογραφία το 2007 και του ECTools με βάση το βαθμό ανεπάρκειας. Ακολούθως, παρουσιάζονται υπό μορφή χρωματικών κλιμάκων τα αποτελέσματα των μετακινήσεων τριών παραλλαγών του προσομοιώματος του κτηρίου (ανάλογα με την παρουσία ή μη των διαφραγμάτων), τα οποία προκύπτουν για συγκεκριμένους συνδυασμούς δράσεων στις δύο διευθύνσεις δράσης του σεισμού. Επίσης εξάγονται κάποια συμπεράσματα που βασίζονται όχι μόνο στην τιμή της μετακίνησης σε κάθε προσομοίωμα αλλά και στη θέση που εμφανίζεται αυτή. Ακόμη, γίνεται μία απόπειρα να προσομοιωθεί ελλιπής σύνδεση δύο τοίχων έτσι ώστε να συγκριθούν με τα αποτελέσματα της πλήρους σύνδεσης, όχι μόνο οι μετακινήσεις αλλά και οι ανεπάρκειες που προκύπτουν για τα δύο προσομοιώματα αντίστοιχα. Ακόμη μία διερεύνηση γίνεται παρουσιάζοντας τις τάσεις που προκύπτουν για συγκεκριμένους συνδυασμούς φορτίσεων και υπολογίζοντας τις ανεπάρκειες που προκύπτουν σε όρους τάσεων σε συγκεκριμένες περιοχές του κτηρίου που επιλέχθηκαν. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται η Προσεγγιστική Μέθοδος των Πεσσών για τον υπολογισμό των εντατικών μεγεθών και ακολουθεί σύγκριση των ανεπαρκειών που προκύπτουν μέσω συγκεκριμένων εξισώσεων από αυτά τα εντατικά μεγέθη και τα αντίστοιχα που προκύπτουν από το πρόγραμμα Etabs. Ακόμη, γίνεται σύγκριση των μετακινήσεων εκτός επιπέδου που προκύπτουν για συγκεκριμένο συνδυασμό φόρτισης και των ορίων που ορίζει ο Ευρωκώδικας 8 για κάμψη και αξονική δύναμη και για διάτμηση αντίστοιχα. Αφού προσδιορισθούν και τα όρια των μετακινήσεων υπολογίζονται οι ανεπάρκειες σε όρους μετακινήσεων, μέσω των γωνιακών παραμορφώσεων. Ακολουθεί η εύρεση του δείκτη ανεπάρκειας του κτηρίου Η/R μέσω της διαδικασίας δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου. Αφού γίνει ο υπολογισμός αυτός, ακολουθεί η σύγκριση του δείκτη αυτού με τη μέγιστη τιμή της ανεπάρκειας πεσσού που προέκυψε από τις εξισώσεις του EC6, και της μέγιστης τιμής σε όρους μετακινήσεων. Ακολουθεί, επίσης, σύγκριση της ανεπάρκειας αυτής με το μέσο όρο των ανεπαρκειών των πεσσών και τον αντίστοιχο μέσο όρο σε όρους μετακινήσεων. Ακολούθως, πραγματοποιείται η διόρθωση των δεικτών Η/R σύμφωνα με τις ανεπάρκειες του EC6 και του EC8. Στην επόμενη ενότητα ακολουθεί μια παραμετρική διερεύνηση της μείωσης του πλήθους των ορόφων του κτηρίου. Αρχικά εξετάζεται η περίπτωση 4 ορόφων και συγκρίνεται με τα αποτελέσματα των ανεπαρκειών σε 6όροφο κτήριο και στη συνέχεια παρόμοια διαδικασία ακολουθείται για την περίπτωση 2 ορόφων. Η τελευταία ενότητα της διατριβής αφορά την περίπτωση των «απλών» κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία και τη διερεύνηση με συγκεκριμένες παραμέτρους της ασφάλειας των ισχυόντων διατάξεων για την απαλλαγή από στατικούς υπολογισμούς συγκεκριμένων κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Επίσης, παρουσιάζεται μέσω της ανάλυσης του 6ώροφου κτηρίου αλλά και των παραλλαγών του (4ώροφου και διώροφου), και αντίστοιχα των “απλών” κτηρίων (μονώροφων και διώροφων), η διαφορά του δείκτη H/R σε χαμηλώροφα και υψηλώροφα κτήρια μα βάση τις ανεπάρκειες που προέκυψαν από τον EC8. Στόχος της συγκεκριμένης διατριβής είναι αρχικά, η διερεύνηση, μέσω των υπολογισμών των ανεπαρκειών σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, της επιρροής κάποιων συγκεκριμένων παραμέτρων στις ανεπάρκειες του κτηρίου. Επίσης, διερευνάται η εξιοπιστία του δείκτη ανεπάρκειας που προκύπτει από δευτεροβάθμιο προσεισμικό έλεγχο μέσω της σύγκρισής του με τις ανεπάρκειες που προκύπτουν από τον EC6 και τον EC8. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν σχετικά με τη διόρθωση του τρόπου υπολογισμού του δείκτη αυτού είναι ιδιαιτέρως ενδιαφέροντα και παρουσιάζονται στο τελευταίο μέρος της διατριβής. === The object of this master thesis is the assessment of seismic behavior of a multistory masonry building in Corfu, Greece, through a program of finite elements. In the first part of the project, general information for masonry structures is referred, such as the basic cases of cracks that appear in such buildings. Moreover, the mechanical characteristics of masonry are defined through equations of EC6, and an approximate method of defining these characteristics is presented. Furthermore, three methods of assessment of masonry sections through Eurocode 6, that are used by ECTools, National Annex of Eurocode 6 and specific bibliography. Then, the method of Eurocode 8 that uses deformations and drifts as means of defining damage index. Finally, an approximate assessment method of the Greek Earthquake Planning and Protection Organizations is presented. In the second part of the project, the input of the program is presented for the creation of a suitable simulation. Firstly, the geometrical input of the building are presented, as well as the computation of mechanical characteristics of masonry. Finally, in the second part of the project a method of the separation of piers and spandrels is carried out. In the third part of the project, the results of analysis of the building is carried out through Etabs, ECtools and Excel. Firstly, the results of particular checks in an existing building through equations of National Annex are presented. The same checks are carried out through a process that is proposed by a project of 2007 and through ECtools, so that a comparison between the last two is carried out. Moreover, the results of displacements are presented through contours and according to the presentation of diaphragms in the simulation of the building, or not. Some conclusions are carried out through this process, that are based not only on the displacement, but also in the position of this displacement. An attempt so that an incomplete combination of two walls is simulated is carried out and through that, a compare between the results of damage index of this simulation and the results of complete combination of walls is presented. Moreover, the damage index through stresses is carried out in particular parts of the building. Then, an approximate method of piers is applied so that a computation of moments and shears is carried out. Using these results and that of the program Etabs, a compare of the damage index that is the result of these methods is carried out. Moreover a compare between the displacements of out of level and the limits of Eurocode 8 for shear and bending is presented. The computation that follows concerns the damage index H/R through the process of the Greek Earthquake Planning and Protection Organizations. Following all these, a compare between the mean value of damage index through Eurocode 6 and the maximum value of Eurocode 8 is carried out and according to these the values of H/R are corrected. In the next part of the project a parametric study of the number of stories of the building is carried out and some serious results are carried out. The last part of the thesis concerns “simple” masonry buildings that are not engaged to be designed. Moreover, the difference between the damage index H/R in multistory buildings and low-story buildings is carried out basing in the damage index of Eurocode 8. The goal of this thesis is, firstly the influence of some parameters in the damage index of a building. Moreover, the validation of the damage index H/R is investigated through the damage index of Eurocode 6 and 8. The conclusions that are carried out concerning the correction of the method of computation of damage index, are very interesting and are presented in the last part of the project.