ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΗΣ ΦΡΑΓΚΑΒΙΛΛΑΣ

ΛΑΜΠΡΟΠΟΥΛΟΥ ΠΑΝΑΓΙΩΤΑΠολιτικός Μηχανικός Πανεπιστημίου Πατρών

(Παρουσιάστηκε στα πλαίσια λήψης Μ.Δ.Ε., ΕΑΠ 2011)

ΕΙΣΑΓΩΓΗΔιερεύνηση σεισμικής συμπεριφοράς

Ενίσχυση

Υπολογιστική μέθοδος: Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων (ΜΠΣ)

Finite Elements Method (FEM)

ΒΥΖΑΝΤΙΝΑ ΜΝΗΜΕΙΑ

Δυσκολίες μελέτης της σεισμικής συμπεριφοράς ιστορικών κατασκευών:Πολύπλοκη γεωμετρίαΤο γεγονός ότι τμήματα του μνημείου

έχουν κατασκευαστεί σε διαφορετικές χρονικές περιόδους

Υπάρχουσες βλάβεςΔυσκολία προσδιορισμού των υλικών Η μη-γραμμικότητα της συμπεριφοράςΑναξιοπιστία των προγραμμάτων

υπολογισμού

ΒΥΖΑΝΤΙΝΑ ΜΝΗΜΕΙΑΒλάβες βυζαντινών ναών:Αστοχία στις στηρίξεις των αψίδωνΑστοχία στους κυλινδρικούς θόλουςΑστοχία στους τρούλουςΑστοχίες κατά την κατασκευή Αστοχίες που εξαρτώνται

είτε από περιβαλλοντικά αίτια είτε από μη συντήρηση

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΝΗΜΕΙΩΝ

Χαρακτηριστικά ιστορικών κτιρίων απο φέρουσα τοιχοποιία:

Μικρή πλαστιμότητα

Ψαθυρά υλικά

ΜΕΛΕΤΕΣ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Μεθοδολογία μελετών αποκατάστασης μνημειακών κατασκευών:Συλλογή – Αξιολόγηση Γενικών ΣτοιχείωνΈλεγχος Υπάρχουσας ΚατάστασηςΠρόταση Αποκατάστασης και

Ανασχεδιασμός ΕπεμβάσεωνΚατασκευαστική Υλοποίηση

ΜΟΝΗ ΦΡΑΓΚΑΒΙΛΛΑΘέση – Περιγραφή:

Σεισμική Δραστηριότητα και Συμπεριφορά Ναού

RECORD CODE DATE TIME

GMT MEPICENTER DISTANCE

(km)AMAA8501 13/8/1985 13:49 5.4 26AMAA8802 22/9/1988 12:06 5.5 30AMAA8803 30/9/1988 11:04 4.5 10AMAA8804 30/9/1988 13:03 4.7 12AMAA8805 16/10/1988 12:32 6.0 36AMAA8806 13/12/1988 11:01 4.7 11AMAA9201 30/5/1992 18:56 5.2 27AMAA9302 26/3/1993 11:45 5.0 18AMAA9303 26/3/1993 11:56 5.1 7AMAA9304 26/3/1993 11:58 5.5 18AMAA9305 26/3/1993 12:27 4.4 7AMAA9306 26/3/1993 12:49 4.7 5AMAA9308 30/3/1993 19:09 4.6 12AMAA9310 10/7/1993 20:26 4.7 20AMAA9311 14/7/1993 12:32 5.6 24AMAA9401 27/10/1994 7:02 4.8 25AMAA9402 21/12/1994 10:22 4.5 4AMAA0801 8/6/2008 12:25 6.5 26AMAA0802 20/8/2008 17:26 4.0 11AMAA0901 3/6/2009 6:59 3.8 24

Αποτύπωση: Αυτοψία στις 08/02/2011

Αποτύπωση: Σχέδια Autocad

Πρόγραμμα για την επίλυση:SOFiSTiK v.10 / 2010

Προγράμματα για τη μόρφωση:Sofiplus v.18.1WinTUBE v.2011.069

Μόρφωση προσομοιώματος

Υλικά – Ιδιότητες:Πυκνότητα λιθοδομής 2100kgr /m3

Πυκνότητα συμπαγών τούβλων 1800kgr / m3

Θλιπτική αντοχή λιθοσωμάτων τοιχοποιίας 25.00 MpaΘλιπτική αντοχή συμπαγών τούβλων 25.00 MpaΘλιπτική αντοχή ασβεστοκονιάματος 1.00 Mpa

Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίας:(ημιεμπειρική σχέση Τάσιου, 1986)Εφελκυστική αντοχή τοιχοποιίας: 1/10 fwc

Μέτρο ελαστικότητας: 1000 fwc

Μέτρο διάτμησης:

mcbcwc fff 32

)1(2EG

Μόρφωση προσομοιώματος

Υλικά – Ιδιότητες:Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίαςΛιθοδομή 1.83 MPaΤούβλα 2.93 MPaΕφελκυστική αντοχή τοιχοποιίας Λιθοδομή 0.18 MPaΤούβλα 0.29 MPaΜέτρο ελαστικότηταςΛιθοδομή 1833.00 MPaΤούβλα 2933.00 MPaΜέτρο διάτμησης:Λιθοδομή 733.00 MPaΤούβλα 1173.00 MPa

Μόρφωση προσομοιώματος

Προσομοιώμα

α/α GROUP

Τμήματα Ναού Αριθμός Στοιχείων

1ΘΟΛΟΙ Χ

(ΘΟΛΟΙ ΚΥΡΙΩΣ ΝΑΟΥ ΜΕ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Β – Ν)672

2ΘΟΛΟΙ Υ

(ΘΟΛΟΙ ΚΥΡΙΩΣ ΝΑΟΥ ΜΕ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Α – Δ)1064

3 ΤΥΜΠΑΝΟ ΤΡΟΥΛΟΥ 4364 ΘΟΛΟΙ ΠΡΟΝΑΟΥ 4005 ΘΟΛΟΙ ΙΕΡΟΥ 4486 ΠΕΡΙΜΕΤΡΙΚΟΙ ΤΟΙΧΟΙ 47747 ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΤΟΙΧΟΙ ΙΕΡΟΥ 10028 ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΤΟΙΧΟΙ ΠΡΟΝΑΟΥ 8759 ΤΟΙΧΟΣ ΙΕΡΟΥ (ΚΥΚΛΙΚΟ ΤΜΗΜΑ) 668

10 ΤΡΟΥΛΟΣ ΙΕΡΟΥ 28860 ΤΡΟΥΛΟΣ 102461 ΣΦΑΙΡΙΚΑ ΤΡΙΓΩΝΑ 64462 ΚΟΡΥΦΗ ΤΡΟΥΛΟΥ 238

ΣΥΝΟΛΟ 12533

Προσομοιώμα

Μόνιμα φορτία (G)Σεισμικά φορτία (E)

Σύγκριση φάσματος ΕΑΚ 2000 & δεδομένα σεισμών:Βαρθολομιό (13/08/1985, 13:49, Μ = 5.4, Lεπικ = 26 km)Πύργος (26/03/1993, 11:58, Μ = 5.5 Lεπικ. = 18 km)Ανδραβίδα (08/06/2008, 15:25, Μ = 6.4, Lεπικ. = 26 km)

Φορτία

Σεισμικά φορτία

Α/Α Φόρτισης Συνδυασμός

LC 101 G + Ex + 0.30Ey

LC 102 G + Ex - 0.30Ey

LC 103 G - Ex + 0.30Ey

LC 104 G - Ex - 0.30Ey

LC 105 G + 0.30Ex + Ey

LC 106 G + 0.30Ex - Ey

LC 107 G - 0.30Ex + Ey

LC 108 G - 0.30Ex - Ey

Συνδιασμοί Φορτίσεων

Δυναμική Φασματική Ανάλυση (60 ιδιομορφές)Επαλληλία Ιδιομορφικών αποκρίσεων (κανόνας CQC)

Ανάλυση – Έλεγχος Υφιστάμενης Κατάστασης

Εφελκυστικές τάσεις

Σύγκριση με εφελκυστική αντοχή

Ποσοστό αστοχίας = (Π.Σ. που αστοχούν) / (Σύνολο Π.Σ.)

Αποτελέσματα: Φόρτιση Ιδίου Βάρους

Αποτελέσματα: Σεισμικοί Συνδιασμοί

Σημαντικές βλάβες:

Σημεία ένωσης κεραιών με λοφία και τύμπανο τρούλουΕσωτερική πλευρά τυμπάνου τρούλου στη βάση τουΕσωτερική πλευρά σφαιρικών τριγώνωνΘόλοι ΒΔ και ΒΑ διαμερίσματοςΕσωτερικοί τοίχοι ΝΔ και ΝΑ διαμερίσματοςΑνώφλια ανοιγμάτων

Αποτελέσματα

Συμπεράσματα

Β

ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ - ΕΠΙΣΚΕΥΗΣ

Μέθοδος 1: Πλήρωση ρωγμών με ένεμα – εμποτισμός μάζας – βαθύ αρμολόγημαΜέθοδος 2: Προσθήκη ελκυστήρωνΜέθοδος 3: Προσθήκη χιαστί συνδέσμωνΜέθοδος 4: Συνδυασμός των μεθόδων 1 & 2Μέθοδος 5: Συνδυασμός των μεθόδων 1 & 3

Πλήρωση ρωγμών με ένεμα – εμποτισμός μάζας – βαθύ αρμολόγημαΜέθοδος 1α: Εφαρμογή σε όλη την κατασκευήΘλιπτική αντοχή: Περιμετρικοί τοίχοι 1.83 MPa 3.55 MPaΕσωτερικοί τοίχοι 1.83 MPa3.55 MPaΤρούλοι – Θόλοι 2.93 MPa3.55 MPaΜέθοδος 1β: Εφαρμογή στους τοίχουςΘλιπτική αντοχή: Περιμετρικοί τοίχοι 1.83 MPa 3.55 MPaΕσωτερικοί τοίχοι 1.83 MPa3.55 Mpa

Μέθοδος 1

Αποτελέσματα

Μικρές υπερβάσεις αντοχής στη Μέθοδο 1α:Ενώσεις θόλων με περιμετρικούς τοίχουςΕνώσεις εσωτερικών και περιμετρικών τοίχων

Μικρές υπερβάσεις αντοχής στη Μέθοδο 1β:Τα ανωτέρωΕνώσεις σφαιρικών τριγώνων και τύμπανου τρούλου

Μέθοδος 1

Προσθήκη ελκυστήρων

Φ25 / S500 H=+4.30m

Μέθοδος 2

Αποτελέσματα

Αστοχίες στα ίδια σημεία με αυτή της υφιστάμενης καταστασηςΜείωση ποσοστών αστοχιών σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση

Μέθοδος 2

Προσθήκη χιαστί συνδέσμων

Φ25 / S500 H=+4.30m

Μέθοδος 3

Αποτελέσματα

Αστοχίες στα ίδια σημεία με αυτή της υφιστάμενης καταστασηςΜείωση ποσοστών αστοχιών σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση Μείωση ποσοστών αστοχιών σε σχέση με την μέθοδο ενίσχυσης 2

Μέθοδος 3

Συνδιασμός μεθόδων 1β και 2Βαθύ αρμολόγημα, τσιμεντένεμα & τοποθέτηση ελκυστήρων

Μέθοδος 4

Αποτελέσματα

Σημαντική μείωση των υπερβάσεων αντοχήςΠεριορισμένες αστοχίες ανατολικής κεραίαςΠεριορισμένες αστοχίες εσωτερικών τοίχων

Μέθοδος 4

Συνδιασμός μεθόδων 1β και 3Βαθύ αρμολόγημα, τσιμεντένεμα & τοποθέτηση χιαστί συνδέσμων

Μέθοδος 5

Αποτελέσματα

Σημαντική μείωση των υπερβάσεων αντοχήςΠεριορισμένες αστοχίεςΚαλύτερη σεισμική συμπεριφορα από τις υπόλοιπες μεθόδους ενίσχυσης – επισκευής

Μέθοδος 5

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑΑπαιτείται ενίσχυση ή/και επισκευή του ναούΟι μέθοδοι επισκευής είναι μη αναστρέψιμες, παρεμβατικές αλλά δίνουν ικανοποιητικά αποτελέσματαΟι μέθοδοι ενίσχυσης είναι αναστρέψιμες, βελτιώνουν ελαχιστα τη συμπεριφορά της κατασκευήςΟι χιαστί σύνδεσμοι υπερτερούν των ελκυστήρων Συνδυασμοί των μεθόδων ενίσχυσης και επισκευής αποτελούν τη βέλτιστη λύση