2015 Frangavilla church

35
ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΗΣ ΦΡΑΓΚΑΒΙΛΛΑΣ ΛΑΜΠΡΟΠΟΥΛΟΥ ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ Πολιτικός Μηχανικός Πανεπιστημίου Πατρών (Παρουσιάστηκε στα πλαίσια λήψης Μ.Δ.Ε., ΕΑΠ 2011)

Transcript of 2015 Frangavilla church

Page 1: 2015 Frangavilla church

ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΗΣ ΦΡΑΓΚΑΒΙΛΛΑΣ

ΛΑΜΠΡΟΠΟΥΛΟΥ ΠΑΝΑΓΙΩΤΑΠολιτικός Μηχανικός Πανεπιστημίου Πατρών

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

Page 2: 2015 Frangavilla church

ΕΙΣΑΓΩΓΗΔιερεύνηση σεισμικής συμπεριφοράς

Ενίσχυση

Υπολογιστική μέθοδος: Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων (ΜΠΣ)

Finite Elements Method (FEM)

Page 3: 2015 Frangavilla church

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

Page 4: 2015 Frangavilla church

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

Page 5: 2015 Frangavilla church

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΝΗΜΕΙΩΝ

Χαρακτηριστικά ιστορικών κτιρίων απο φέρουσα τοιχοποιία:

Μικρή πλαστιμότητα

Ψαθυρά υλικά

Page 6: 2015 Frangavilla church

ΜΕΛΕΤΕΣ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

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

Ανασχεδιασμός ΕπεμβάσεωνΚατασκευαστική Υλοποίηση

Page 7: 2015 Frangavilla church

ΜΟΝΗ ΦΡΑΓΚΑΒΙΛΛΑΘέση – Περιγραφή:

Page 8: 2015 Frangavilla church

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

Page 9: 2015 Frangavilla church

Αποτύπωση: Αυτοψία στις 08/02/2011

Page 10: 2015 Frangavilla church

Αποτύπωση: Σχέδια Autocad

Page 11: 2015 Frangavilla church

Πρόγραμμα για την επίλυση:SOFiSTiK v.10 / 2010

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

Μόρφωση προσομοιώματος

Page 12: 2015 Frangavilla church

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

Page 13: 2015 Frangavilla church

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

Page 14: 2015 Frangavilla church

Προσομοιώμα

Page 15: 2015 Frangavilla church

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

Page 16: 2015 Frangavilla church

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

Page 17: 2015 Frangavilla church

Σεισμικά φορτία

Page 18: 2015 Frangavilla church

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

Page 19: 2015 Frangavilla church

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.)

Page 20: 2015 Frangavilla church

Αποτελέσματα: Φόρτιση Ιδίου Βάρους

Page 21: 2015 Frangavilla church

Αποτελέσματα: Σεισμικοί Συνδιασμοί

Page 22: 2015 Frangavilla church

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

Page 23: 2015 Frangavilla church

Συμπεράσματα

Β

Page 24: 2015 Frangavilla church

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

Page 25: 2015 Frangavilla church

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

Page 26: 2015 Frangavilla church

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

Page 27: 2015 Frangavilla church

Προσθήκη ελκυστήρων

Φ25 / S500 H=+4.30m

Μέθοδος 2

Page 28: 2015 Frangavilla church

Αποτελέσματα

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

Μέθοδος 2

Page 29: 2015 Frangavilla church

Προσθήκη χιαστί συνδέσμων

Φ25 / S500 H=+4.30m

Μέθοδος 3

Page 30: 2015 Frangavilla church

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

Page 31: 2015 Frangavilla church

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

Μέθοδος 4

Page 32: 2015 Frangavilla church

Αποτελέσματα

Σημαντική μείωση των υπερβάσεων αντοχήςΠεριορισμένες αστοχίες ανατολικής κεραίαςΠεριορισμένες αστοχίες εσωτερικών τοίχων

Μέθοδος 4

Page 33: 2015 Frangavilla church

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

Μέθοδος 5

Page 34: 2015 Frangavilla church

Αποτελέσματα

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

Μέθοδος 5

Page 35: 2015 Frangavilla church

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