Στατική Επάρκεια Κτηρίου. Παράδειγμα εφαρμογής.

Παράδειγμα από έλεγχο σε κτήριο από πλινθοδομή με ξύλινη στέγη (έτος κατασκευής 1983) #Case Study #Structural#Μελέτη#Στατικής#Επάρκειας#πiokalo#piokalo#project

Τον Ιούλιο 2020 πραγματοποιήθηκε μελέτη στατικής επάρκειας στο πλαίσιο πολεοδομικής ρύθμισης ακινήτου, διώροφης μονοκατοικίας στην περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας, κτισμένης την δεκαετία του 1980.

Η έκθεση στατικής επάρκειας περιλάμβανε: Έκθεση συλλογής στοιχείων και πληροφοριών, Έκθεση αποτύπωσης – τεκμηρίωσης, Γενικά σχέδια αποτύπωσης του φέροντος οργανισμού και παρουσίασης ενδεχομένων βλαβών, Έκθεση αποτίμησης της φέρουσας ικανότητας και Τεύχη υπολογισμών, αναλύσεων και ελέγχων.

Η αποτύπωση της φέρουσας ικανότητας έγινε με τον ισχύων ΚΑΝΕΠΕ, τους κανονισμούς που ίσχυαν κατά τον χρόνο έκδοσης της οικοδομικής άδειας του κτηρίου ή της κατασκευής του φέροντος οργανισμού του.

Σε κάθε περίπτωση ως σεισμικό φορτίο λήφθηκε κατ’ ελάχιστο αυτό που ίσχυε κατά τον χρόνο έκδοσης της άδειας ή της κατασκευής του φέροντος οργανισμού.

Η συλλογή στοιχείων και πληροφοριών έγινε με διενέργεια αυτοψίας λόγω απουσίας εγκεκριμένης στατικής μελέτης.

Ο φέρων οργανισμός αποτελείται από μπατική τοιχοποιία πάνω στην οποία στηρίζονται η πλάκα(πάχους 10 cm) και οι δοκοί(25x50 cm) οπλισμένου σκυροδέματος Β160. Η πλάκα κατασκευάσθηκε σύμφωνα με τις διατάξεις του τότε ισχύοντος Κανονισμού Σκυροδέματος ( Β.Δ 54 – 160Α /26-07-1954 ). Η στέγη αποτελείται από ξύλινο σκελετό και φέρει κεραμοσκεπή. Το κτήριο αποτελείται από ισόγειο τμήμα που έχει χρήση κατοικίας και από όροφο που έχει χρήση αποθηκευτικού χώρου. Η βάση θεμελίωσης της κατοικίας είναι γενική πλάκα σκυροδέματος επί του εδάφους, πάχους 20 cm.

Το κτίσμα παρουσιάζει ποικίλες αυθαιρεσίες με σημαντικότερη όμως για την στατική ανάλυση την κατασκευή ολόκληρου του 1ου ορόφου.

Από τις χρονολογία κατασκευής του αρχικού κτίσματος και του πρώτου ορόφου προκύπτει ότι η ανάλυση θα γίνει με βάση τον Αντισεισμικό Κανονισμό του 59 ( Φ36/ΒΔ1959) σε συνδυασμό με το ΒΔ59 για την πλάκα από Ω/Σ και το ΦΕΚ46 (ΦΕΚ17/Α 16/05/1946).

Ωστόσο λόγω της ύπαρξης πολλών επάλληλων ανοιγμάτων καθώς και για να επιτευχθεί όσο το δυνατό καλύτερο και ασφαλέστερο αποτέλεσμα, θεωρήθηκε σκόπιμο ο φορέας να υποβληθεί σε επιπλέον στατικό έλεγχο σύμφωνα με τον Αντισεισμικό Κανονισμό ΕΑΚ2000 και σε φόρτιση κατακόρυφων σύμφωνα με τους σύγχρονους συνελεστές φόρτισης.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το παρόν κτήριο έχει στο ιστορικό του μια έντονη σεισμική φόρτιση της τάξεως των 6 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ που άφησε το φορέα ανεπηρέαστο χωρίς εμφανείς βλάβες.

Όσον αφορά τα φορτία που συμμετείχαν στους υπολογισμούς, αυτά είναι: Ι.Β Πλινθοδομής, Ι.Β Ξύλινων δοκών, Ι.Β. Στέγης και Ι.Β. Σκυροδέματος(μόνιμα φορτία), Κινητό φορτίο ορόφου, Κινητό φορτίο εξωστών, Κινητό φορτίο στέγης(κινητά) και Φορτίο Χιονιού(μεταβλητό). Η δυναμική ένταση του ανέμου για την παρούσα κατασκευή θεωρείται αμελητέα, για το λόγο αυτό δεν υπολογίζεται.

Η στατική ανάλυση της κατασκευής στο πρόγραμμα Robot Structural Analysis περιλαμβάνει τους ελέγχους των οριζοντίων τάσεων(σxx), τους ελέγχους των κατακόρυφων τάσεων(σyy), τους ελέγχους των διατμητικών τάσεων(τxy) και συνοδευτική απεικόνιση των περιοχών υπέρβασης των οριακών τιμών(σύμφωνα με τον Αντισεισμικό Κανονισμό του ’59 (Φ36/ΒΔ1959) με κόκκινο χρώμα, όπως ενδεικτικά φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Στην στατική ανάλυση ακολούθησαν ο γεωμετρικός έλεγχος των τοιχωμάτων, ο ποιοτικός έλεγχος περιορισμού σεισμικών βλαβών, ο έλεγχος δευτερογενών σεισμικών φαινομένων (ΕΑΚ2000/2003), ο έλεγχος πλάκας Ω/Σ με βάση το ισχύον νομικό πλαίσιο, ο έλεγχος θεμελίωσης, ο έλεγχος σε διάτρηση, οι έλεγχοι ξύλινων μελών, η ανάλυση ασκούμενων τάσεων στην πλινθοδομή σύμφωνα με τον Αντισεισμικό Κανονισμό ΕΑΚ2000 και έλεγχοι φορέα πλάκας οροφής σκυροδέματος (1,35G+1.5Q).

Κάποια εξαγόμενα των ελέγχων που αξίζει να σημειωθούν είναι:

· Στον έλεγχο γεωμετρικών περιορισμών τοιχωμάτων, κατά τον οποίο πρέπει ο λόγος του μήκος των ανοιγμάτων στα φέροντα τοιχώματα σε σχέση με το συνολικό μήκος του τοιχώματος να μην είναι μεγαλύτερος του 55% και να υπάρχει τοίχωμα με καθαρό μήκος τουλάχιστον 1,20m μεταξύ τους, ο λόγος του μήκους των ανοιγμάτων δεν επαληθεύεται σε δύο περιπτώσεις, ενώ στο πρόσθιο μέρος του πρώτου ορόφου της κατασκευής η απόσταση μεταξύ των ανοιγμάτων είναι μικρότερη του ορίου των 1,20m.

· Όσον αφορά την πλάκα Ω/Σ, κατόπιν αυτοψίας παρατηρήθηκαν τοπικές φθορές στην περιοχή του εξώστη (πλησίον της αποθήκης) που επέτρεψαν να παρατηρηθεί ο υφιστάμενος οπλισμός της. Όπως παρουσιάζεται στην εικόνα, με τη βοήθεια ενός μέτρου υπολογίστηκε προσεγγιστικά ότι η απόσταση όπλισης είναι περίπου ίση με 15 cm και έτσι συντηρητικά θεωρείται πως η πλάκα διαθέτει μία σειρά οπλισμού Φ8/150mm.

Επιπλέον, προέκυψε από τους ελέγχους ότι ο οπλισμός αυτός δεν επαρκεί για την πλάκα του προβόλου. Για το λόγο αυτό είχε τοποθετηθεί η ξύλινη υποκείμενη κατασκευή, η οποία υποστήριξε το άκρο από βυθίσεις και αστοχίες παραλαμβάνοντας μέρος του φορτίου και αλλάζοντας το στατικό σύστημα του προβόλου περιμετρικά (σε αμφιαρθρωτό).

Ο ξύλινος φορέας που τοποθετήθηκε, μάλλον δεν διαστασιολογήθηκε ορθά καθώς στους ελέγχους ξύλινων φορέων καταδεικνύεται η αστοχία του. Η παραπάνω αστοχία φαίνεται και με γυμνό μάτι από τα βέλη του ξύλινου φορέα υποστήριξης σε κατάσταση φόρτισης χαμηλότερη από την οριακή (~G+G1).

· Από την ανάλυση τάσεων στην πλινθοδομή σύμφωνα με τον Αντισεισμικό Κανονισμό ΕΑΚ2000 προέκυψε η τοπική ανάπτυξη εφελκυστικών τάσεων σε σημεία της πλινθοδομής, τόσο στα ακραία κατακόρυφα όσο και στα οριζόντια σεισμικά. Είναι εμφανές πως οι τάσεις αυτές είναι εντονότερες στους ελέγχους με τον σύγχρονο Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό (ΕΑΚ2000) συγκριτικά με το Β.Δ.’59. Οι σεισμικές μετακινήσεις περιορίζονται σε γενικώς ανεκτά επίπεδα.

· Από τον έλεγχο της πλάκας προκύπτει ότι η πλάκα έχει υψηλές απαιτήσεις σε οπλισμό, διότι η εσωτερική τοιχοποιία δεν αποτελεί στήριξη στη λειτουργία της ως προς τις κατακόρυφες φορτίσεις. Συμπερασματικά, κανένα μέλος της τοιχοποιίας δεν θα πρέπει να απομακρυνθεί ή να αποκτήσει άνοιγμα οποιουδήποτε μεγέθους χωρίς προηγουμένως να έχει συνταχθεί η αντίστοιχη στατική μελέτη που να το επιτρέπει.

Ενδεικτική εικόνα αναπτυσσόμενων ροπών στην κάτω παρειά της πλάκας.

Συμπερασματικά από την έκθεση στατικής επάρκειας προέκυψε ότι:

· Η πλινθοδομή με τις ισχύουσες νομικές διατάξεις (ΒΔ54-ΒΔ59) συμπεριφέρεται επιτυχώς εντός του πλαισίου αντοχής, όσον αφορά τα κατακόρυφα και τα οριζόντια (σεισμικά) φορτία. Ωστόσο το ενδεχόμενο ρηγμάτωσης του κτηρίου είναι μεγάλο σε ενδεχόμενη σεισμική διέγερση, λόγω της πλινθοδομής, ιδιαίτερα στις περιοχές των ανοιγμάτων του πρώτου ορόφου.

· Ο φορέας της στέγης έδειξε επαρκή συμπεριφορά.

· Ο φορέας της πλάκας του Ω/Σ κρίθηκε οριακά εντός ορίων σε γενικές γραμμές.

· Επιβάλλεται ο στατικός έλεγχος οποιασδήποτε μελλοντικής παρέμβασης στον φορέα.

· Παρατηρείται σημαντική αστοχία στην εξωτερική ξύλινη συστοιχία της κατασκευής, τόσο στους ξύλινους στύλους, όσο και στις ξύλινες δοκούς.

Προτείνεται η αντικατάσταση του φορέα με κατάλληλη μεταλλική κατασκευή.

· Η κατασκευή εκπληρώνει το νομικό πλαίσιο ελέγχου με εξαίρεση τον φορέα της εξωτερικής ξύλινης συστοιχίας, η οποία υποστηρίζει την πλάκα ισογείου.

Συμβουλευτικά, έγινε από το γραφείο η ανάλυση του φορέα με το σύγχρονο νομικό πλαίσιο (δηλαδή ως νέα κατασκευή) από την οποία σαφώς προέκυψαν δυσμενέστερα αποτελέσματα. Συνοπτικά, προκύπτουν έντονες εφελκυστικές τάσεις ιδιαιτέρως στην πρόσθια όψη του κτηρίου και στην κοινή ακμή των πτυχών του άνω ορόφου.

Επομένως συστήνεται η τοπική ενίσχυσή τους στις πτυχές με ελκυστήρες. Επιπλέον , τοπικά, σε σημεία των ανοιγμάτων αναπτύσσονται ακραίες τιμές εφελκυστικών τάσεων, οι οποίες είναι δυνατό να προκαλέσουν ρηγματώσεις κυρίως στο πρόσθιο τμήμα του ορόφου όπου υπάρχει έντονη παρουσία ανοιγμάτων. Συνεπώς συστήνεται η τοπική ενίσχυσή τους στα ανοίγματα.

Τέλος, ο υφιστάμενος οπλισμός του φορέα της πλάκας Ω/Σ (που παρατηρήθηκε κατόπιν αυτοψίας) δεν επαρκεί για την παραλαβή των επαυξημένων κατακόρυφων φορτίων και συστήνεται η ενίσχυσή της σε μελλοντικές επεμβάσεις.