Ενίσχυση υφιστάμενου κτρίου από Ω.Σ. με συνδέσμους δυσκαμψίας κατά την προσθήκη ορόφου από Δομικό Χάλυβα - Παρασύρης, Απόστολος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2014)
Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη προσθήκης ορόφου από δομικό χάλυβα σε υφιστάμενη διώροφη κατασκευή από οπλισμένο σκυρόδεμα. Για το σκοπό αυτό γίνεται, αποτίμηση και διερεύνηση της συμπεριφοράς και επάρκειας της υφιστάμενης κατασκευής με ελαστικές μεθόδους (δυναμική φασματική ανάλυση) και με ανελαστικές μεθόδους (στατική ανελαστική ανάλυση- Pushover), σύμφωνα με τις διατάξεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ. Η έκβαση της αποτίμησης υποδεικνύει την εκτεταμένη ανεπάρκεια του φορέα οπότε στη συνέχεια πραγματοποιείται ενίσχυση του κτιρίου με δικτυωτούς συνδέσμους. Κατόπιν γίνεται ο σχεδιασμός του ορόφου από δομικό χάλυβα σύμφωνα με τις διατάξεις του EC3 και εκτελείται έλεγχος του νέου δομήματος σύμφωνα με τις διατάξεις του EC8. Οι επιλύσεις υλοποιήθηκαν στο λογισμικό SAP 2000 v.15.2.1 της CSI Structures και στο λογισμικό Fespa 10 v.5.6.0.14 της LH Logismiki. Για την προσομοίωση του φορέα χρησιμοποιήθηκαν δίκομβα γραμμικά πεπερασμένα στοιχεία (frame elements) με έξι βαθμούς ελευθερίας ανά κόμβο. Όσον αφορά στις συνδέσεις των μελών αυτές θεωρήθηκαν άκαμπτες και συνεπώς ισχυρότερες από τα συνδεόμενα μέλη, επομένως ως ακραίες διατομές των μελών θεωρούνται οι διατομές στις παρειές της στήριξης. Τόσο για τις ελαστικές όσο και για τις ανελαστικές αναλύσεις έγινε η παραδοχή σταθερού και ίσου με 5% λόγου απόσβεσης, ενώ όπως προκύπτει και από ελέγχους αμελείται η συμβολή των φαινομένων δευτέρας τάξης εξαιτίας των τιμών του δείκτη ευαισθησίας σχετικής μετακίνησης ορόφου. Όσον αφορά στην ανελαστική στατική ανάλυση η προσομοίωση έγινε σύμφωνα με τις διατάξεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ ο οποίος ορίζει τη συνεκτίμηση, με άμεσο τρόπο των μη γραμμικών χαρακτηριστικών του νόμου έντασης παραμόρφωσης για τις κρίσιμες περιοχές των μελών. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο σημειακής πλαστικής άρθρωσης (plastic hinge), σύμφωνα με το οποίο η ανελαστικότητα θεωρείται συγκεντρωμένη στις κρίσιμες περιοχές των μελών δηλαδή στις παρειές στήριξης των δοκών καθώς και στη βάση και την κορυφή των υποστυλωμάτων. Η συμπεριφορά κάθε πλαστικής άρθρωσης περιγράφεται από το μετελαστικό τμήμα ενός πολυγραμμικού διαγράμματος ροπής κάμψης πλαστικής στροφής. Παράλληλα με το μοντέλο interaction surface P-M2-M3, χρησιμοποιήθηκε και το μοντέλο fiber P-M2-M3. Όπως είναι αναμενόμενο η προσομοίωση με fiber plastic hinges είναι πολύ πιο ακριβής έναντι του κλασσικού μοντέλου πλαστικής άρθρωσης. Κάνοντας χρήση αυτής της μεθοδολογίας η διατομή χωρίζεται σε ίνες και κάθε ίνα έχει τον δικό της νόμο υλικού (περισφυγμένο σκυρόδεμα/απερισφυγκτο σκυρόδεμα/χάλυβας). Με αυτό τον τρόπο τα εντατικά μεγέθη που προκύπτουν σε κάθε βήμα της ανάλυσης ολοκληρώνονται πάνω στην διατομή και έτσι προκύπτει με ακρίβεια και όχι προσεγγιστικά η νέα επιφάνεια διαρροής (P-M2-M3). Παρότι το υπολογιστικό κόστος είναι αρκετά μεγαλύτερο, το fiber plastic hinge model υπερισχύει έντονα του κλασσικού μοντέλου πλαστικής άρθρωσης. Αυτό συμβαίνει γιατί, η σχέση που ορίζει την αλληλεπίδραση μεταξύ αξονικής και ροπών προκύπτει αβίαστα αφού κάθε ίνα διέπεται από τον δικό της νόμο δύναμης παραμόρφωση (stress strain curve), με αποτέλεσμα οι νόμοι moment- plastic rotation και axial force – plastic strain να προκύπτουν αυτόματα. Ωστόσο πρέπει να σημειωθεί ότι σε αντίθεση με το προηγούμενο μοντέλο ο χρήστης ίσως χρειαστεί να παρέμβει και να αλλάξει τον αριθμό των ινών που απαιτούνται για να είναι έγκυρη η ανάλυση. Η εργασία αποτελείται συνολικά από πέντε κεφάλαια: Στο πρώτο κεφάλαιο αρχικά γίνεται μια σύντομη περιγραφή της μορφολογίας του αρχικού και του νέου φορέα μετά την προσθήκη ορόφου και παρατίθενται τα σχέδια ξυλοτύπων όλων των ορόφων και της θεμελίωσης όπως προέκυψαν από το λογισμικό Tekton και Fespa της LH Logismiki. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις δράσεις που επενεργούν στην κατασκευή. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια προκαταρκτική ελαστική στατική ανάλυση με τη μέθοδο του καθολικού δείκτη συμπεριφοράς για τον προσδιορισμό των δεικτών ανεπάρκειας κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ και εξετάζονται οι προϋποθέσεις εφαρμογής της κύριας ελαστικής ανάλυσης. Στο τέταρτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η ανελαστική στατική ανάλυση. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο προτείνεται ενίσχυση, πραγματοποιούνται γενικοί έλεγχοι για το νέο δόμημα σύμφωνα με τις διατάξεις του EC8 και γίνεται ο σχεδιασμός του προστιθέμενου ορόφου σύμφωνα με τις διατάξεις του EC3. Όλοι οι έλεγχοι υλοποιήθηκαν στο Excel.