Έλεγχος και πρόταση αναβάθμισης και ενίσχυσης σχολικού κτιρίου

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι ο αντισεισμικός έλεγχος και η ενίσχυση υφιστάμενου σχολικού κτιρίου με φέροντα οργανισμό από οπλισμένο σκυρόδεμα, η ενίσχυση έγινε σύμφωνα με τον κανονισμό επεμβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ, 2η αναθεώρηση 2017). Το σχολικό κτίριο βρίσκεται στην Πεύκη, ανήκει στο Δήμο Λυκόβρυσης – Πεύκης, κατασκευάστηκε το 1985-1986 και σύμφωνα με τα στοιχεία που έχουμε για πανομοιότυπες κατασκευές διαπιστώθηκε ότι έχει μελετηθεί με τον κανονισμό οπλισμένου σκυροδέματος 1954 και με τον αντισεισμικό σχεδιασμό του 1959. Τα υλικά της κατασκευής, σύμφωνα με τα σχέδια των ξυλοτύπων του φέροντος οργανισμού, είναι σκυρόδεμα Β225 και χάλυβας StIIIb. Σύμφωνα με τον ΕΑΚ 2000 το κτίριο είναι κατηγορίας σπουδαιότητας ΙΙΙ.

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία για την Ελλάδα, από άποψη σεισμικότητας, κατέχει την πρώτη θέση στη Μεσόγειο και την Ευρώπη καθώς και την έκτη θέση σε παγκόσμιο επίπεδο. Η ασφάλεια των κτιρίων και γενικότερα των κατασκευών αποτελεί αναμφίβολα καθοριστικό παράγοντα για την προστασία ζωής σε περίπτωση σεισμού. Για το λόγο αυτό συντάχθηκε και άρχισε να ισχύει το 1959 o πρώτος αντισεισμικός κανονισμός που αφορούσε όλη την επικράτεια και είναι η πρώτη φορά που προβλέπεται ο συνυπολογισμός των οριζόντιων σεισμικών δράσεων στον στατικό υπολογισμό του φορέα και οι περιοχές κατατάσσονται σε σεισμικές ζώνες. Η θέσπιση του Αντισεισμικού Κανονισμού δεν σήμαινε ότι οι κατασκευές που σχεδιάσθηκαν µε αυτόν διέθεταν ικανοποιητική αντοχή σε σεισμό. Υπάρχει μεγάλο ποσοστό κτιρίων που έχουν κτιστεί πριν το 1959 και αυτά χρήζουν αντισεισμική αναβάθμιση με υψηλή προτεραιότητα στα δημόσια κτίρια της χώρας. Με βάση τα προαναφερθέντα το 1997 ανατέθηκε στον ΟΑΣΠ (Οργανισμός Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας) να γίνει Προσεισμικός έλεγχος στα δημόσια κτίρια.Η θέσπιση των αντισεισμικών κανονισμών ήταν ένα σημαντικό βήμα. Υπάρχουν όμως πολλά κτίρια με ηλικία μεγαλύτερη των τριών δεκαετιών, τα οποία δε χτίστηκαν με βάση τους σύγχρονους κανονισμούς παρότι μέχρι και σήμερα στεγάζουν σημαντικές δημόσιες υπηρεσίες και αποτελούν χώρους συνάθροισης πολλών ατόμων, όπως σχολεία ή νοσοκομεία. Αυτή η ανάγκη οδήγησε στη σύνταξη του Κανονισμού Επεμβάσεων ( Καν.Επε ) ο οποίος είναι μια προσπάθεια για έναν πλήρη και ολοκληρωμένο κανονισμό που έχει ως στόχο την θεσμοθέτηση κριτηρίων και κανόνων εφαρμογής έτσι ώστε να γίνει η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας υφιστάμενων δομημάτων για τον αντισεισμικό ανασχεδιασμό τους, καθώς και για τις ενδεχόμενες επεμβάσεις, επισκευές ή ενισχύσεις. Το 2012 ο ΚΑΝ.ΕΠΕ έγινε υποχρεωτικός για όλες τις μελέτες ενίσχυσης και επισκευής κτιρίων. Λόγω της αυστηροποίησης των αντισεισμικών κανονισμών, δημιουργήθηκε η ανάγκη για άμεση αξιολόγηση της σεισμικής τρωτότητας και ενίσχυσης σημαντικών κτιρίων όπως για σχολεία ή νοσοκομεία. Στα πλαίσια αυτής της προσπάθειας εντάσσεται και η παρούσα εργασία. Το κτίριο μας όπως αναφέρθηκε χτίσθηκε με βάση τον αντισεισμικό σχεδιασμό του 1959, για το λόγο αυτό χρήζει άμεση αντισεισμική θωράκιση. Το τμήμα του κτιρίου που μελετάμε αποτελείται κυρίως από αίθουσες, τουαλέτες και διαδρόμους. Αποτελείται από το ισόγειο και δύο ορόφους, το συνολικό εμβαδόν είναι 1085,10 m2 και ο κάθε όροφος είναι 361,70 m2. Η εκπόνηση της διπλωματικής μελέτης έγινε με την βοήθεια του στατικού προγράμματος Scada Pro. Σχετικά με την ανάλυση που χρησιμοποιήθηκε για την αποτίμηση της φέρουσας τοιχοποιίας ήταν η ανελαστική στατική ανάλυση (Pushover analysis). Εισάγοντας παραμέτρους στο πρόγραμμα από τον κανονισμό επεμβάσεων και εκτελώντας πρώτα μια ελαστική ανάλυση η οποία θα μας καθοδηγήσει για την εκλογή της μετέπειτα ανάλυσης δίνοντάς μας στοιχεία για τους δείκτες ανεπάρκειας της κατασκευή καθώς επίσης και στοιχεία για την μορφολογική ικανότητα, στη συνέχεια και με βάσεις την ανελαστική ανάλυση λαμβάνουμε αποτελέσματα για τη διγραμμική καμπύλη και τη στοχευόμενη μετακίνηση. Ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα που μας έδωσε η ανελαστική στατική ανάλυση γίνονται οι απαραίτητες ενισχύσεις για δοκούς και υποστυλώματα είτε με μανδύες σκυροδέματος είτε με μανδύες FRP. Στο κεφάλαιο 1 διατυπώνεται ο σκοπός και το θέμα της εργασίας καθώς και τα προβλήματα που καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε. Στη συνέχεια γίνεται μια ιστορική ανασκόπηση της εξέλιξης των αντισεισμικών κανονισμών μέχρι σήμερα. Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται η μεθοδολογία συλλογής του ιστορικού του δομήματος, ενώ γίνεται αναφορά στο συντελεστή αξιοπιστίας δεδομένων που με βάση αυτό έγινε η αποτίμηση και εκτέλεση της ανελαστικής ανάλυσης. Το κεφάλαιο 3 κάνει αναφορά στους συντελεστές ασφαλείας τους οποίους χρησιμοποιούμε για την καλύτερη προσομοίωση την κατασκευής. Το κεφάλαιο 4 αναφέρεται στη προσομοίωση και την ανελαστική ανάλυση όπως επίσης και τις στάθμες επιτελεστικότητας με βάσει τα όσα αναφέρει ο κανονισμός επεμβάσεων. Το κεφάλαιο 5 αναλύει το ποιες ενισχύσεις μπορούμε να επιλέξουμε με βάση τις αστοχίες που έχουμε. Το κεφάλαιο 6 κάνει μια παρουσίαση των χαρακτηριστικών του κτιρίου και τα αποτελέσματα του προελέγχου. Στο κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανελαστικής ανάλυσης. Βλέπουμε την καμπύλη ικανότητας , τη στοχευόμενη μετακίνηση που μας έδωσε το κτίριο καθώς επίσης και τη διγραμμική καμπύλη. Το κεφάλαιο 8 αναφέρει τις ενισχύσεις που έγιναν στο υπάρχον κτίριο σε υποστυλώματα και δοκάρια και τα αποτέλεσμα της νέας καμπύλης ικανότητας, της στοχευόμενης μετακίνησης και της διαγραμμικής καμπύλης ικανότητας. Τέλος, στο κεφάλαιο 9 διατυπώνονται τα συμπεράσματα της μελέτης.