No description available.

The earthquake resistant design of structures requires that structures should sustain, safely, any ground motions of an intensity that might occur during their construction or in their normal use. However ground motions are unique in the effects they have on structural responses. The most accurate analysis procedure for structures subjected to strong ground motions is the time-history analysis. This analysis involves the integration of the equations of motion of a multi-degree-of-freedom system, MDOF, in the time domain using a stepwise solution in order to represent the actual response of a structure. This method is time-consuming though for application in all practical purposes. The necessity for faster methods that would ensure a reliable structural assessment or design of structures subjected to seismic loading led to the pushover analysis. Pushover analysis is based on the assumption that structures oscillate predominantly in the first mode or in the lower modes of vibration during a seismic event. This leads to a reduction of the multi-degree-of-freedom, MDOF system, to an equivalent single-degreeof- freedom, ESDOF system, with properties predicted by a nonlinear static analysis of the MDOF system. The ESDOF system is then subsequently subjected to a nonlinear timehistory analysis or to a response spectrum analysis with constant-ductility spectra, or damped spectra. The seismic demands calculated for the ESDOF system are transformed through modal relationships to the seismic demands of the MDOF system. In this study the applicability of the pushover method as an alternative mean to general design and assessment is examined. Initially a series of SDOF systems is subjected to two different pushover methods and to nonlinear-time-history analyses. The results from this study show that pushover analysis is not able to capture the seismic demands imposed by far-field or near-fault ground motions, especially for short-period systems for which it can lead to significant errors in the estimation of the seismic demands. In the case of near-fault ground motions the results suggest that pushover analysis may underestimate the displacement demands for systems with periods lower than half the dominant pulse period of the ground motion and overestimate them for systems with periods equal or higher than half the dominant pulse period of the ground motion. Subsequently a two-degree-offreedom, 2-DOF, is studied in the same manner with specific intention to assess the accuracy of the different load patterns proposed in the literature. For this system pushover analysis performed similarly as in the SDOF study. Finally the method is applied on a four-storey reinforced concrete frame structure. For this study pushover analysis was not effective in capturing the seismic demands imposed by both a far-field and a near-fault ground motion. Overall pushover analysis can be unconservative in estimating seismic demands of structures and it may lead to unsafe design.

The scope of this study was the creation of a methodology that would adequately quantify and incorporate the interrelationship between the various seismic parameters and recorded structural damage. Based upon the need to establish whether traditionally selected seismic parameters were truly representative of the expected structural damage and overall structural vulnerability an extensive set of seismic data and subsequent computer assisted analyses were synthesized and used throughout this project. Having established the fact that MMI and PGA seismic parameters are currently the seismic intensity indicating parameters of choice in most contemporary vulnerability studies it was only logical to test such hypothesis based on this study‟s results. In several of the above cases discrepancies between those parameters and the overall structural damage recorded has been observed. This led to the need of identification of other potentially more suitable seismic parameters that would better and more accurately convey structural damage information. This study provided a methodology that circumvents the shortcomings of such an a-priori selection by facilitating the selection of the most descriptive, in terms of seismic damage, earthquake parameter; hence, enhancing vulnerability methodology‟s usefulness as a mitigation tool in pre-earthquake damage assessment. This has been accomplished by studying the interrelationship between various seismic intensity parameters and the overall seismic structural damaging potential recorded during the analyses undertaken in an attempt to streamline the selection of a specific seismic parameter. The thesis essentially investigated a methodology that enables such a selection that better describes a strong motion event‟s damaging potential, for any individual type of structure, in accordance with regional or selected seismic characteristics. Due to the very nature of the methodology proposed can be utilized for different types of structures other than the mid-rise reinforced concrete frame type that has been used in this project, with the necessary modifications and due care. With the identification of the aforementioned parameter, the current trend of an a-priori selection of either PGA or MMI, as structural seismic demand descriptors, can be avoided: leading to the creation of more realistic vulnerability curves. In effect, allowing for a better approximation of structural vulnerability; hence more closely approximate the observed structural damage.

Στην παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια μελέτης της αποτίμησης της σεισμικής συμπεριφοράς και ικανότητας κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία με την χρήση προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων. Έμφαση δίνεται στη μοντελοποίηση της φέρουσας τοιχοποιίας, στον τρόπο επίλυσης και στη διακριτοποίηση της. Γίνεται σεισμική αποτίμηση ενός υφιστάμενου κτιρίου που βρίσκεται στα Ιόνια Νησιά, και κατόπιν αφαιρώντας δυο και τρεις ορόφους στο κτίριο επιλύνεται ξανά για να δούμε τυχόν διαφορές. Αρχικά θα αναφερθούμε στον Ευρωκώδικα 6 και στις εξισώσεις του Τάσιου, που προσδιορίζουν τα μηχανικά χαρακτηριστικά φέρουσας τοιχοποιίας , τα οποία θα τα εφαρμόσουμε στην περίπτωσή μας και θα τα εισάγουμε σε ένα πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων. Θα δούμε ότι επιλέγονται αυτά του Τάσιου, διότι βγαίνουν δυσμενέστερα, και εξαιτίας του ότι ο Ευρωκώδικας 6 αναφέρεται σε νέα κτίρια και όχι σε παλαιές κατασκευές. Πρέπει να τονίσουμε εδώ, ότι τα μηχανικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας δεν θα αλλάζουν κατά την επίλυση διαφόρων τρόπων προσομοίωσης του κτιρίου και θα παραμένουν τα ίδια. Στη συνέχεια , απαριθμούνται τα είδη βλαβών που απαντώνται συχνά σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, όπως οι διαγώνιες και δισδιαγώνιες ρωγμές ,καθώς και οι κατακόρυφες ρωγμές που απαντώνται περί το μέσον του τοίχου ή στη θέση συνάντησης δύο τοίχων. Έπειτα γίνεται εκτενής αναφορά στις μεθόδους και τεχνικές ενίσχυσης κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Περιγράφονται μέθοδοι όπως το βαθύ αρμολόγημα , η μέθοδος των οπλισμένων επιχρισμάτων , η τεχνική των ενεμάτων , η τροποποίηση ή κατασκευή οριζόντιων διαζωμάτων , η αντικατάσταση εύκαμπτων πατωμάτων από πλάκες ωπλισμένου σκυροδέματος και η κατασκευή μανδύα από ωπλισμένο σκυρόδεμα. Ακολουθεί η ανάλυση ενός τυπικού πολυώροφου κτιρίου στο ιστορικό κέντρο της Κέρκυρας. Η ανάλυση αυτή περιλαμβάνει μία αρχική διακριτοποίηση των φερουσών τοιχοποιιών σε πεπερασμένα στοιχεία, με παραμετρική διερεύνηση την επιρροή της μοντελοποίησης του κτιρίου στη σεισμική συμπεριφορά της κατασκευής, ως προς το χωρισμό των πεσσών και των ανωφλιών. Στη συνέχεια λαμβάνουμε αποτελέσματα από όλες αυτές τις επιλύσεις, μέσω του προγράμματος e-tabs, τα εισάγουμε σε ένα άλλο πρόγραμμα, το EC-Tools, το οποίο μας δίνει τις επάρκειες και τις ανεπάρκειες των φερουσών τοιχοποιιών, και γίνονται συγκρίσεις αυτών ως προς τις ανεπάρκειες, μέσω του EC6 και τις μετακινήσεις του κτιρίου μέσω των ορίων που θέτει ο EC8. Πιο συγκεκριμένα, κάνουμε όλες τις παρακάτω συγκρίσεις βάση αυτών των αποτελεσμάτων, που το ονομάζουμε μοντέλο Α. Κατόπιν χωρίζουμε τα στοιχεία του μοντέλου Α σε μικρότερα τμήματα με επτά διαφορετικούς τρόπους, δημιουργώντας έτσι άλλα επτά μοντέλα, για να δούμε αν θα επηρεαστούν οι τιμές της ανεπάρκειας του κτιρίου. Οι αναλύσεις αυτές θα δούμε ότι δεν δίνουν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα, και δεν βοηθούν κάπου τελικά. Πιο αναλυτικά, αρχικά κρατάμε σταθερά τα υπάρχοντα ανώφλια και χωρίζουμε τους υπάρχοντες πεσσούς την πρώτη φορά σε δύο οριζόντια τμήματα, την επόμενη σε δύο κάθετα τμήματα και τέλος σε τέσσερα τμήματα, έπειτα επιλέγω ένα ανώφλι και βλέπω τις διαφορές του και στις τρεις περιπτώσεις, βάση της αρχικής θεώρησης ως προς την ανεπάρκεια αυτού, αλλά και του κτιρίου ολόκληρου. Όλα τα συγκριτικά αποτελέσματα δίνονται αναλυτικά παρακάτω με την μορφή διαγραμμάτων. Έπειτα , κρατάμε σταθερή την υπάρχουσα διακριτοποίηση των πεσσών ,και χωρίζουμε τα ανώφλια όπως και τους πεσσούς παραπάνω, και σε αυτή την περίπτωση θα δούμε αναλυτικά τα αποτελέσματα παρακάτω. Αφού τελειώσουμε με την επιρροή της διακριτοποίησης, ελέγχουμε πως επηρεάζει η σύνδεση των τοίχων την απόκριση του κτιρίου σε σεισμό. Γι’ αυτό τον λόγο, τοποθετούμε, ελατήρια με προϋπάρχουσα οριζόντια μετατόπιση. Με αυτό τον τρόπο βλέπουμε πως επηρεάζονται οι μετακινήσεις του κτιρίου, καθώς και οι ανεπάρκειες των φερουσών τοιχοποιιών. Έπειτα, υπολογίζουμε τις ροπές αντοχής εντός και εκτός επιπέδου, και τις τέμνουσες αντοχής σύμφωνα με το Εθνικό Κείμενο Εφαρμογής, και βλέπουμε τις διαφορές με αυτές που δίνει το πρόγραμμα, με τον EC6, ως προς την ανεπάρκεια της διάτμησης, μιας και τη κάμψη την αναλύει διαξονικά και δεν μας οδηγεί σε κάτι τέτοιο και ο Ευρωκώδικας για να έχουμε μία κοινή βάση σύγκρισης, αλλά παραθέτονται τα αποτελέσματα για τον δεύτερο όροφο που θα κριθεί ο πιο κρίσιμος. Κατόπιν, ελέγχουμε με τον Ευρωκώδικα 8, τον βαθμό ανεπάρκειας ως προς τις παραμορφώσεις, μέσω των μετακινήσεων σε κάμψη και διάτμηση. Τέλος ,υπολογίζουμε με τον Δευτεροβάθμιο Προσεισμικό Έλεγχο την ανεπάρκεια που δίνει του κτιρίου και κάνουμε συγκρίσεις με τους βαθμούς ανεπάρκειας από τον EC6 ως προς τα εντατικά μεγέθη, και τον EC8 ως προς τις μετακινήσεις. Τέλος, προσπαθούμε να βαθμονομήσουμε τον Δευτεροβάθμιο Προσεισμικό Έλεγχο μέσω ενός συντελεστή βi και για τις δύο συγκρίσεις που γίνονται παραπάνω. Αφού εξετάσουμε και το ίδιο κτίριο αφαιρώντας δύο και τέσσερις ορόφους για να δείξουμε τις διαφορές με το αρχικό, Μοντέλο Α, κλείνουμε το κομμάτι της παρούσης εργασίας , με τα «απλά» κτίρια. Σχεδιάζουμε και αναλύουμε με τον ίδιο τρόπο δύο κτίρια, ένα μονώροφο και ένα διώροφο, τα οποία πληρούν επακριβώς όλες τις προϋποθέσεις ανεξαιρέτως των «απλών» κτιρίων, βρίσκουμε βαθμούς ανεπάρκειας, εφαρμόζουμε και τον Δευτεροβάθμιο Προσεισμικό Έλεγχο, για να δούμε και το Η/R, και ελέγχουμε αν οι ανεπάρκειες βγαίνουν μονάδα ή κοντά στη μονάδα, ακολούθως κάνουμε και τις συγκρίσεις με τον EC6 και τον EC8, και βαθμονομούμε βάσει αυτών τον συντελεστή H/R. / --

Μια βάση 621 πειραμάτων τοιχωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος χρησιμοποιήθηκαν να ελεγχθούν παλαιά προσομοιώματα για τον υπολογισμό της αντοχής και της ικανότητας παραμόρφωσης του τοιχώματος υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση, και να αναπτυχθούν νέα. Βάσει του τρόπου αστοχίας που παρατηρήθηκε στο πείραμα, τα τοιχώματα κατηγοριοποιήθηκαν σε αυτά που αστόχησαν σε κάμψη, σε λοξό εφελκυσμό και σε λοξή θλίψη, ή σε ολίσθηση στη βάση. Τα παλαιότερα προσομοιώματα που ελέχθηκαν περιλαμβάνουν προσομοιώματα των Biskinis and Fardis [2010] και έχουν υιοθετηθεί στον Eurocode 8-Part 3 και/ή στον MC2010 για τον υπολογισμό της (α) καμπτικής αντοχής, (β) της διατμητικής αντοχής υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση μετά την καμπτική διαρροή (με εξάρτηση από τις ανελαστικές παραμορφώσεις) και (γ) την ικανότητα παραμόρφωσης (γωνία στροφής χορδής) στην καμπτική αστοχία. Τοιχώματα με λόγο διάτμησης μικρότερο του 1.2 εξετάζονται ξεχωριστά, καθώς η διατμητική τους αστοχία απαιτεί διαφορετικά προσομοιώματα: σχολιάζονται παλαιά προσομοιώματα και προτείνεται ένα νέο προσαρμοσμένο στα 130 τοιχώματα χαμηλού λόγου διάτμησης που δοκιμάστηκαν υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Ελέγχονται παλαιά προσομοιώματα για τον υπολογισμό της διατμητικής αντοχής σε ολίσθηση και προτείνεται ένα νέο προσαρμοσμένο στα 29 πειράματα τοιχωμάτων με αυτόν τον τρόπο αστοχίας: ένα νέο προσομοίωμα προτείνεται για την πιθανότητα μη-ελεγχόμενης ολίσθησης σε ένα κύκλο φόρτισης-αποφόρτισης όταν η ρωγμή είναι “διαμπερώς” ανοιχτή και μόνον η δράση βλήτρου του ακόμα ελαστικού διαμήκους οπλισμού παραλαμβάνει την τέμνουσα στη διατομή. Εκτός από την καλή συμφωνία της προβλεπόμενης διατμητικής αντοχής και/ή την ικανότητα παραμόρφωσης υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση, η πρόβλεψη του πιθανότερου τρόπου αστοχίας της βάσης είναι επίσης ικανοποιητική. / A database of 621 cyclic tests of RC walls is utilized to evaluate past models for the cyclic strength and deformation capacity of the wall and to develop/calibrate new ones. From the observed damage the failure mode is classified as in flexure, diagonal tension or compression before or after flexural yielding, or in sliding shear. Past models which are evaluated based on the test results include models proposed Biskinis and Fardis [2010] and adopted in Eurocode 8-Part 3 and/or MC2010 for the (a) flexural strength, (b) the cyclic shear strength after flexural yielding (as affected by the imposed ductility demand) and (c) the cyclic chord rotation capacity in flexure. Walls with height-to-length ratio less than 1.2 are considered separately, as their shear failure requires different models: past models are commented and a new one proposed and calibrated on the basis of 130 cyclic tests of squat walls. Past models for sliding shear strength are evaluated and modified on the basis of 29 cyclic tests with that failure mode: a new model is proposed for the possibility of uncontrolled sliding during a load reversal at a point in time when the flexural crack at the base is open throughout the section and only dowel action of the still elastic vertical bars is available to resist the shear force. Besides the good agreement of the predicted cyclic strength and/or deformation capacity per failure mode, the prediction of the most likely mode in the tests of the database is also satisfactory.

Seismic design with viscous devices is an effective means of dissipating seismic energy and protecting the main structural system from permanent damage. Despite numerous damper placement methods available, there lacks consensus on the best method, thus leaving design engineers without recommended placement strategies. The purpose of this research is to investigate strategic placement of viscous dampers for seismic design and to offer design recommendations for placing dampers, vertically and horizontally. Five damper placement techniques were selected for investigation, including standard methods, Uniform and Stiffness Proportional damping, and advanced methods, the Simplified Sequential Search Algorithm (SSSA method), the Optimal Damper Placement for Minimum Transfer Functions (Takewaki method), and the Fully-stressed Analysis/Redesign method (Lavan A/R method). Effectiveness of the techniques for distributing linear fluid viscous dampers for two building examples was evaluated under a suite of twenty ground motions, two seismic hazard levels, and in terms of peak interstorey drifts, absolute accelerations, and residual drifts using nonlinear time history analysis. The advanced methods showed comparable performance based on performance indicators. Therefore, usability is recommended as the selection criteria. The Lavan A/R method was found to be the most effective and usable method. It is recommended that multiple design ground motions be used for the SSSA Mode and Lavan A/R methods as well as caution against removal of upper storey damping, which prompts susceptibility to larger roof drifts due to higher-mode effects. Various brace-damper arrangements were explored to determine strategic horizontal damper placement. It was found that brace-damper arrangements with diagonals and multiple brace- damper sets per floor pose effective means of distributing the axial damper force and protecting the lower-storey columns from overstressing. Behavioural testing of two nonlinear viscous devices was performed, and results were used to determine analytical models for the nonlinear fluid viscous and fluid spring devices based on fitted parameters. It was found that the stress-relaxation models better captured the nonlinearity of the devices than standard models but yielded only marginally decreased energy dissipation per cycle. Thus, it is recommended that standard models are adequate for analysis of damped structures with these nonlinear viscous devices.

Earthquakes present one of the most devastating hazards on the planet. They threaten the safety of civilians in seismically active regions, and are of extreme concern in applications that demand a high level of safety, i. e. the nuclear industry. However in nearly all cases, the fatalities that occur are as a result of the collapse of man-made structures. Hence the problems facing Civil Engineers who are concerned with seismic mitigation is evident. The dynamic behaviour of their structures must now be accounted for in the design. As our knowledge broadens, structures can, and are being designed to be earthquake resistant. However there are many buildings still standing in seismically active regions which have been designed for static load cases only, or are now of substandard design. Seismic engineering research and application has progressed rapidly over the last few decades, not least in part due to the evolution of computer technology, and our ability to produce computer models which aid us in the design and analysis processes. Hence the research presented focuses on the global behaviour of a typical statically designed tall reinforced concrete building. A literature review has been performed to investigate current mathematical and experimental work which has been carried out with regard to reinforced concrete structures under seismic/cyclic loading. The main point to note from this is that most of the current research has focussed on local behaviour rather than overall global response. The majority of models incorporating global 3D finite element modelling using time history analysis are being created in the Nuclear Industry. After verification work, the ANSYS general purpose finite element computer package has been used to analyse a statically designed 10-storey reinforced concrete building (designed to the rules of BS8110) for static, modal and time-history analyses under a typical (synthetic) earthquake. Certain features have been incorporated in the model with the foresight that these might cause problems under dynamic loading (i. e. softstoreys). The global response of the building has then been investigated, backed up with supporting 'hand' calculations. A 'margins' assessment was carried out mainly on the columns to the requirements of a static code. This enabled the identification of the problematic areas of the building, giving insight into the collapse behaviour and possible areas where design upgrade, attention to workmanship or retrofit may be required. In this process the potential for redistribution and overload capacity of the structure is also demonstrated. In conclusion, a number of suggestions for future work using global response models are made, and the benefits of using the global model approach adopted are discussed in detail. The global response, as opposed to local effects are captured providing insight into the potential for partial or total collapse.

Στην παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια μελέτης των μηχανικών χαρακτηριστικών, των τυπικών βλαβών και γενικά της σεισμικής συμπεριφοράς κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Έμφαση δίνεται στον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών διαφόρων τύπων φέρουσας τοιχοποιίας τριών στρώσεων και γίνεται σεισμική αποτίμηση δυο υφισταμένων κτηρίων από χαρακτηριστικούς τύπους τρίστρωτης τοιχοποιίας που βρίσκονται στα Ιόνια Νησιά. Εκτός από τις εξισώσεις που αναφέρονται σε συμβατικές φέρουσες τοιχοποιίες, δίνεται βάση στην περιγραφή εξισώσεων που προσδιορίζουν τα μηχανικά χαρακτηριστικά φέρουσας τοιχοποιίας τριών στρώσεων. Με τη χρήση των εξισώσεων αυτών και ενός προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων, προτείνεται μια διαδικασία προσομοίωσης της τρίστρωτης τοιχοποιίας με μια ισοδύναμη “μονόστρωτη”. Η εξισώσεις αυτές λαμβάνουν υπόψη τα μηχανικά χαρακτηριστικά καθεμιάς από τις τρεις στρώσεις, τον όγκο που καταλαμβάνουν κατά το πάχος της τοιχοποιίας, καθώς και κάποιους διορθωτικούς συντελεστές που ποσοτικοποιούν το βαθμό “συνεργασίας” των στρώσεων. Η διαδικασία αυτή θα εφαρμοστεί στη συνέχεια σε δύο συγκεκριμένους τύπους τρίστρωτης τοιχοποιίας. Πρώτον, για τοιχοποιία με εξωτερικές στρώσεις από αργολιθοδομή και ενδιάμεση στρώση από ασθενές κονίαμα, η οποία αποτελεί συνήθη τύπο τρίστρωτης τοιχοποιίας και απαντάται και σε πλειοψηφία κτηρίων του ιστορικού κέντρου της Κέρκυρας. Δεύτερον, για τοιχοποιία με ασθενείς εξωτερικές στρώσης οπτοπλινθοδομής και πυρήνα οπλισμένου σκυροδέματος, η οποία αποτελεί τρόπο δόμησης μιας τυπολογίας κτηρίων της Ζακύνθου και εισήχθη μετά τον καταστροφικό σεισμό του 1953. Στη συνέχεια, απαριθμούνται τα είδη βλαβών που απαντώνται συχνά σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, όπως οι διαγώνιες και δισδιαγώνιες ρωγμές, καθώς και οι κατατακόρυφες ρωγμές που απαντώνται περί το μέσον του τοίχου ή στη θέση συνάντησης δύο τοίχων. Έπειτα, γίνεται εκτενής αναφορά στις μεθόδους και τεχνικές ενίσχυσης κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Περιγράφονται μέθοδοι όπως το βαθύ αρμολόγημα, η μέθοδος των οπλισμένων επιχρισμάτων, η τεχνική των ενεμάτων, η τροποποίηση ή κατασκευή οριζοντίων διαζωμάτων, η αντικατάσταση εύκαμπτων πατωμάτων από πλάκες οπλισμένου σκυροδέματος και η κατασκευή μανδύα από οπλισμένο σκυρόδεμα. Ακολουθεί η ανάλυση ενός τυπικού πολυώροφου κτηρίου στο ιστορικό κέντρο της Κέρκυρας. Η ανάλυση αυτή περιλαμβάνει παραμετρική διερεύνηση της συνεισφοράς των οριζόντιων διαφραγμάτων στη σεισμική συμπεριφορά της κατασκευής. Αρχικά, αναλύεται το κτήριο χωρίς καθόλου διαφράγματα, έπειτα προστίθεται στο κτήριο ξύλινη διαδοκίδωση μίας διεύθυνσης και τέλος γίνεται αντικατάσταση της διαδοκίδωσης αυτής από πλάκες οπλισμένου σκυροδέματος. Στη συνέχεια λαμβάνονται αποτελέσματα που αφορούν τις συνολικές μετακινήσεις του κτηρίου, καθώς και τις κύριες εφελκυστικές ή θλιπτικές τάσεις που αναπτύσσονται σε αυτό. Η εισαγωγή της ξύλινης διαδοκίδωσης δεν φαίνεται να συνεισφέρει ουσιαστικά στη βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς του κτηρίου, καθώς δίνει παρόμοια διαγράμματα τάσεων και μετακινήσεων. Οι μετακινήσεις είναι μέγιστες στην κορυφή του κτηρίου και κυρίως στο μέσον του ανοίγματος τοίχων που δέχονται δράση σεισμού εκτός του επιπέδου τους, ενώ από τα διαγράμματα κυρίων τάσεων, οι κρίσιμες περιοχές του κτηρίου εστιάζονται στους δύο τελευταίους ορόφους στις θέσεις συνάντησης δύο τοίχων. Με την αντικατάσταση της διαδοκίδωσης από πλάκες Ο.Σ. η συμπεριφορά του κτηρίου βελτιώνεται ουσιαστικά. Οι μέγιστες μετακινήσεις μειώνονται έως και 85% και εμφανίζονται στην πλευρά του τελευταίου ορόφου που απέχει περισσότερο από το κέντρο δυσκαμψίας του κτηρίου. Οι μέγιστες κύριες τάσεις μεταφέρονται από την κορυφή στη βάση του κτηρίου. Οι παρατηρήσεις αυτές επιβεβαιώνονται από τους σχετικούς δείκτες βλάβης που υπολογίζονται στις κρίσιμες περιοχές. Τέλος, πραγματοποιείται και η ανάλυση ενός τυπικού διώροφου κτηρίου, το οποίο αποτελείται από τον δεύτερο τύπο τρίστρωτης τοιχοποιίας. Η τοιχοποιία που αποτελεί το κτήριο έχει ιδιαίτερα ασθενείς εξωτερικές οπτοπλινθοδομές σε σχέση με την ενδιάμεση στρώση από Ο.Σ., επομένως δεν αποτελεί χαρακτηριστική τρίστρωτη τοιχοποιία. Αρχικά θα γίνει παραδοχή της τοιχοποιίας αυτής ως τρίστρωτης, η οποία προσομοιώνεται μέσω της προαναφερθείσας διαδικασίας με μία ισοδύναμη “μονόστρωτη”, ενώ στη συνέχεια θα αγνοηθούν οι ασθενείς εξωτερικές στρώσεις και θα συνυπολογιστούν μόνο τα τοιχεία από Ο.Σ. Και στις δυο περιπτώσεις η σεισμική συμπεριφορά του κτηρίου είναι ικανοποιητική και αυτό οφείλεται στην επιμελημένη δόμησή του, καθώς και στα διαζώματα και πλάκες από Ο.Σ. που υπάρχουν. Έπειτα πραγματοποιούνται επεμβάσεις στο κτήριο για αλλαγή χρήσης του ισογείου, οι οποίες περιλαμβάνουν την καθαίρεση τμημάτων εσωτερικών αλλά και εξωτερικών φερόντων τοίχων. Μετά την ανάλυση του “νέου” κτηρίου διαπιστώνεται ανάγκη ενίσχυσης των πεσσών μικρού εμβαδού που απέμειναν στο ισόγειο και επιλέγεται η εφαρμογή αμφίπλευρων μανδυών από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα. Αναλύεται εκ νέου το κτήριο και επιβεβαιώνεται η αποδοτικότητα της μεθόδου ενίσχυσης, αφού μειώνονται οι τάσεις στις κρίσιμες περιοχές που ενισχύθηκαν. / In the present thesis, the mechanical characteristics, the typical damages and the overall seismic behaviour of masonry buildings are examined. Emphasising on the determination of the mechanical characteristics of different three-leaf masonry types, the seismic behaviour of two existing buildings is assessed. These buildings are constructed by different, characteristic types of thee-leaf masonry that are commonly used in the Ionian Islands. Firstly, a multi-storey masonry building located at the historical centre of the city of Corfu is analysed. This building consists of two outer stone walls connected to each other with a low strength mortar. The analysis includes a parametric study of the contribution of the horizontal diaphragms on the seismic behaviour of the structure. In the beginning, the building is analysed with no diaphragms at all, then wooden floors are added to the building and finally the wooden floors are replaced by reinforced concrete slabs. Then, the results from the analysis are evaluated leading to the conclusion that the building with no horizontal diaphragms develops very high top displacements. After adding the wooden floors no significant decrease on the top displacements is observed, but after replacing the wooden floors with RC slabs the decrease of the top displacements is drastic and essential. Finally, another existing two-storey building is examined that consists of two outer plain brick walls connected to each other with reinforced concrete. This type of three-leaf masonry was introduced to the Ionian Islands after the devastating earthquake of 1953. After the analysis of this building, the seismic behaviour of the structure was proved to be very satisfying. Then, some interventions are carried out, including the demolition of some bearing and non-bearing walls. After that the building is analysed again and it is found that some small walls need to be reinforced. This reinforcement is done through bilateral shotcrete jackets, which are proved to bring the overall seismic behaviour of the structure to its prior level.

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η αποτίμηση της σεισμικής ικανότητας ενός πολυώροφου κτηρίου από φέρουσα τοιχοποιία που βρίσκεται στην Κέρκυρα, μέσω προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, παρουσιάζονται γενικά στοιχεία όσον αφορά τη φέρουσα τοιχοποιία. Πιο συγκεκριμένα γίνεται αναφορά στην παθολογία κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία εστιάζοντας στα βασικά είδη ρωγμών που εμφανίζονται σε τέτοιου είδους κτήρια. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας μέσω εξισώσεων του EC6. Γίνεται εκτενής αναφορά σε μια προσεγγιστική μέθοδο προσδιορισμού των εντατικών μεγεθών της φέρουσας τοιχοποιίας, της Μεθόδου των Πεσσών, αναφέροντας επίσης και τη μέθοδο που ακολουθείται για τον έλεγχο των διατομών της τοιχοποιίας διαθέτοντας τα συγκεκριμένα εντατικά μεγέθη. Επίσης, αναφέρονται αναλυτικά τρεις μέθοδοι ελέγχου των διατομών φέρουσας τοιχοποιίας , με τις εξισώσεις του EC6, που χρησιμοποιούνται εμμέσως στο πρόγραμμα ECTools, με τις εξισώσεις του Εθνικού Κειμένου Εφαρμογής του EC6, και από κατάλληλη βιβλιογραφία. Ακόμη, γίνεται αναφορά στα όρια του ΕC8 για τις μετακινήσεις των τοίχων σε τέτοιου είδους κτήρια. Τέλος παρουσιάζεται η διαδικασία του δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου για την εύρεση της ανεπάρκειας ενός κτηρίου H/R. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται όλα τα στοιχεία που εισήχθησαν στο πρόγραμμα των πεπερασμένων στοιχείων για τη δημιουργία του κατάλληλου προσομοιώματος. Πιο συγκεκριμένα, αρχικά γίνεται πλήρης αναφορά των γεωμετρικών στοιχείων του κτηρίου σύμφωνα με τα σχέδια αποτύπωσής του, τα οποία επίσης παρουσιάζονται. Στη συνέχεια γίνεται πλήρης και αναλυτικός υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας σύμφωνα με κατάλληλη βιβλιογραφία. Αναφέρεται επίσης ο τρόπος με τον οποίο έγινε η επιλογή των κατάλληλων φορτίων και παρουσιάζεται η διαδικασία με την οποία έγινε ο διαχωρισμός των πεπερασμένων στοιχείων του προσομοιώματος. Η δεύτερη ενότητα ολοκληρώνεται με την λεπτομερή αναφορά στο τρόπο διαχωρισμού πεσσών και ανωφλιών της φέρουσας τοιχοποιίας. Στο τρίτο μέρος της εργασίας παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης του κτηρίου με τα προγράμματα Etabs και ECTools αλλά και λογιστικών φύλλων Excel όπου απαιτήθηκε σύγκριση αποτελεσμάτων μέσω χρήσης εξισώσεων και προγράμματος αντίστοιχα. Αρχικά, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα συγκεκριμένων ελέγχων που γίνονται στο υφιστάμενο κτήριο μέσω των εξισώσεων του Ε.Κ.Ε. Στη συνέχεια, και αφού παρουσιασθούν όλοι οι υπολογισμοί των ανεπαρκειών για όλες τις μορφές ελέγχου, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων της πρότασης που έγινε σε κατάλληλη βιβλιογραφία το 2007 και του ECTools με βάση το βαθμό ανεπάρκειας. Ακολούθως, παρουσιάζονται υπό μορφή χρωματικών κλιμάκων τα αποτελέσματα των μετακινήσεων τριών παραλλαγών του προσομοιώματος του κτηρίου (ανάλογα με την παρουσία ή μη των διαφραγμάτων), τα οποία προκύπτουν για συγκεκριμένους συνδυασμούς δράσεων στις δύο διευθύνσεις δράσης του σεισμού. Επίσης εξάγονται κάποια συμπεράσματα που βασίζονται όχι μόνο στην τιμή της μετακίνησης σε κάθε προσομοίωμα αλλά και στη θέση που εμφανίζεται αυτή. Ακόμη, γίνεται μία απόπειρα να προσομοιωθεί ελλιπής σύνδεση δύο τοίχων έτσι ώστε να συγκριθούν με τα αποτελέσματα της πλήρους σύνδεσης, όχι μόνο οι μετακινήσεις αλλά και οι ανεπάρκειες που προκύπτουν για τα δύο προσομοιώματα αντίστοιχα. Ακόμη μία διερεύνηση γίνεται παρουσιάζοντας τις τάσεις που προκύπτουν για συγκεκριμένους συνδυασμούς φορτίσεων και υπολογίζοντας τις ανεπάρκειες που προκύπτουν σε όρους τάσεων σε συγκεκριμένες περιοχές του κτηρίου που επιλέχθηκαν. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται η Προσεγγιστική Μέθοδος των Πεσσών για τον υπολογισμό των εντατικών μεγεθών και ακολουθεί σύγκριση των ανεπαρκειών που προκύπτουν μέσω συγκεκριμένων εξισώσεων από αυτά τα εντατικά μεγέθη και τα αντίστοιχα που προκύπτουν από το πρόγραμμα Etabs. Ακόμη, γίνεται σύγκριση των μετακινήσεων εκτός επιπέδου που προκύπτουν για συγκεκριμένο συνδυασμό φόρτισης και των ορίων που ορίζει ο Ευρωκώδικας 8 για κάμψη και αξονική δύναμη και για διάτμηση αντίστοιχα. Αφού προσδιορισθούν και τα όρια των μετακινήσεων υπολογίζονται οι ανεπάρκειες σε όρους μετακινήσεων, μέσω των γωνιακών παραμορφώσεων. Ακολουθεί η εύρεση του δείκτη ανεπάρκειας του κτηρίου Η/R μέσω της διαδικασίας δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου. Αφού γίνει ο υπολογισμός αυτός, ακολουθεί η σύγκριση του δείκτη αυτού με τη μέγιστη τιμή της ανεπάρκειας πεσσού που προέκυψε από τις εξισώσεις του EC6, και της μέγιστης τιμής σε όρους μετακινήσεων. Ακολουθεί, επίσης, σύγκριση της ανεπάρκειας αυτής με το μέσο όρο των ανεπαρκειών των πεσσών και τον αντίστοιχο μέσο όρο σε όρους μετακινήσεων. Ακολούθως, πραγματοποιείται η διόρθωση των δεικτών Η/R σύμφωνα με τις ανεπάρκειες του EC6 και του EC8. Στην επόμενη ενότητα ακολουθεί μια παραμετρική διερεύνηση της μείωσης του πλήθους των ορόφων του κτηρίου. Αρχικά εξετάζεται η περίπτωση 4 ορόφων και συγκρίνεται με τα αποτελέσματα των ανεπαρκειών σε 6όροφο κτήριο και στη συνέχεια παρόμοια διαδικασία ακολουθείται για την περίπτωση 2 ορόφων. Η τελευταία ενότητα της διατριβής αφορά την περίπτωση των «απλών» κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία και τη διερεύνηση με συγκεκριμένες παραμέτρους της ασφάλειας των ισχυόντων διατάξεων για την απαλλαγή από στατικούς υπολογισμούς συγκεκριμένων κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Επίσης, παρουσιάζεται μέσω της ανάλυσης του 6ώροφου κτηρίου αλλά και των παραλλαγών του (4ώροφου και διώροφου), και αντίστοιχα των “απλών” κτηρίων (μονώροφων και διώροφων), η διαφορά του δείκτη H/R σε χαμηλώροφα και υψηλώροφα κτήρια μα βάση τις ανεπάρκειες που προέκυψαν από τον EC8. Στόχος της συγκεκριμένης διατριβής είναι αρχικά, η διερεύνηση, μέσω των υπολογισμών των ανεπαρκειών σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, της επιρροής κάποιων συγκεκριμένων παραμέτρων στις ανεπάρκειες του κτηρίου. Επίσης, διερευνάται η εξιοπιστία του δείκτη ανεπάρκειας που προκύπτει από δευτεροβάθμιο προσεισμικό έλεγχο μέσω της σύγκρισής του με τις ανεπάρκειες που προκύπτουν από τον EC6 και τον EC8. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν σχετικά με τη διόρθωση του τρόπου υπολογισμού του δείκτη αυτού είναι ιδιαιτέρως ενδιαφέροντα και παρουσιάζονται στο τελευταίο μέρος της διατριβής. / The object of this master thesis is the assessment of seismic behavior of a multistory masonry building in Corfu, Greece, through a program of finite elements. In the first part of the project, general information for masonry structures is referred, such as the basic cases of cracks that appear in such buildings. Moreover, the mechanical characteristics of masonry are defined through equations of EC6, and an approximate method of defining these characteristics is presented. Furthermore, three methods of assessment of masonry sections through Eurocode 6, that are used by ECTools, National Annex of Eurocode 6 and specific bibliography. Then, the method of Eurocode 8 that uses deformations and drifts as means of defining damage index. Finally, an approximate assessment method of the Greek Earthquake Planning and Protection Organizations is presented. In the second part of the project, the input of the program is presented for the creation of a suitable simulation. Firstly, the geometrical input of the building are presented, as well as the computation of mechanical characteristics of masonry. Finally, in the second part of the project a method of the separation of piers and spandrels is carried out. In the third part of the project, the results of analysis of the building is carried out through Etabs, ECtools and Excel. Firstly, the results of particular checks in an existing building through equations of National Annex are presented. The same checks are carried out through a process that is proposed by a project of 2007 and through ECtools, so that a comparison between the last two is carried out. Moreover, the results of displacements are presented through contours and according to the presentation of diaphragms in the simulation of the building, or not. Some conclusions are carried out through this process, that are based not only on the displacement, but also in the position of this displacement. An attempt so that an incomplete combination of two walls is simulated is carried out and through that, a compare between the results of damage index of this simulation and the results of complete combination of walls is presented. Moreover, the damage index through stresses is carried out in particular parts of the building. Then, an approximate method of piers is applied so that a computation of moments and shears is carried out. Using these results and that of the program Etabs, a compare of the damage index that is the result of these methods is carried out. Moreover a compare between the displacements of out of level and the limits of Eurocode 8 for shear and bending is presented. The computation that follows concerns the damage index H/R through the process of the Greek Earthquake Planning and Protection Organizations. Following all these, a compare between the mean value of damage index through Eurocode 6 and the maximum value of Eurocode 8 is carried out and according to these the values of H/R are corrected. In the next part of the project a parametric study of the number of stories of the building is carried out and some serious results are carried out. The last part of the thesis concerns “simple” masonry buildings that are not engaged to be designed. Moreover, the difference between the damage index H/R in multistory buildings and low-story buildings is carried out basing in the damage index of Eurocode 8. The goal of this thesis is, firstly the influence of some parameters in the damage index of a building. Moreover, the validation of the damage index H/R is investigated through the damage index of Eurocode 6 and 8. The conclusions that are carried out concerning the correction of the method of computation of damage index, are very interesting and are presented in the last part of the project.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι ο προσδιορισμός του βαθμού επάρκειας κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία παρουσία σεισμικής έντασης. Στόχος της εργασίας είναι να διερευνηθεί πως επηρεάζεται ο βαθμός σεισμικής επάρκειας μίας κατασκευής από την ύπαρξη διαφράγματος, το πλήθος των ορόφων, το πάχος των τοίχων, το υλικό της τοιχοποιίας, το μέγεθος των ανοιγμάτων και την ασυμμετρία της κάτοψης. Στο Πρώτο Κεφάλαιο, αρχικά, παρουσιάζονται κάποια γενικά στοιχεία για τη φέρουσα τοιχοποιία. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας. Ακόμα, περιγράφεται η μεθοδολογία για τον έλεγχο των ανεπαρκειών με βάση τον EC8. Τέλος, παρουσιάζεται η μέθοδος του δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου για την εύρεση της ανεπάρκειας ενός κτιρίου. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στη παθολογία κατασκευών από φέρουσα τοιχοποιία. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται τα αίτια που προκαλούν βλάβες στις κατασκευές, καθώς επίσης και οι βασικοί τύποι ρωγμών που απαντώνται πιο συχνά στα κτίρια από τοιχοποιία. Στο Τρίτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται όλα τα στοιχεία που εισήχθησαν στο πρόγραμμα ETABS για τη δημιουργία κατάλληλου προσομοιώματος. Αρχικά, γίνεται πλήρης αναφορά των γεωμετρικών στοιχείων όλων των υπό εξέταση κτιρίων. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζονται τρεις περιπτώσεις κτιρίων: ιδεατά συμμετρικά, ιδεατά ασύμμετρα και πραγματικά κτίρια. Στη συνέχεια, γίνεται αναλυτικός υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας σύμφωνα με κατάλληλη βιβλιογραφία και παρουσιάζονται οι επιφάνειες επιρροής με τις οποίες προσδιορίστηκαν τα φορτία των κατασκευών. Επιπλέον, γίνεται περιγραφή του τρόπου προσομοίωσης και αναφέρονται λεπτομερώς οι παραδοχές που έγιναν κατά την ανάλυση. Στο Τέταρτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των ιδεατών συμμετρικών κτιρίων. Συγκεκριμένα, παρατίθενται οι ανεπάρκειες που προέκυψαν για την εντός επιπέδου ένταση με βάση τα μέγιστα αποδεκτά όρια του EC8 σε όρους γωνιακών παραμορφώσεων για στάθμη επιτελεστικότητας SD. Στη συνέχεια, διερευνάται η επιρροή της διαφραγματικής λειτουργίας, του πλήθους των ορόφων, του πάχους των τοίχων, του υλικού της τοιχοποιίας και του μεγέθους των ανοιγμάτων στις ανεπάρκειες τους. Στο Πέμπτο & Έκτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων για τα ιδεατά ασύμμετρα και τα πραγματικά κτίρια αντίστοιχα. Ομοίως, παρατίθενται οι ανεπάρκειες που προέκυψαν για την εντός επιπέδου ένταση με βάση τα μέγιστα αποδεκτά όρια του EC8 για στάθμη επιτελεστικότητας SD. Στη συνέχεια, διερευνάται η επιρροή της διαφραγματικής λειτουργίας, του πλήθους των ορόφων, του πάχους των τοίχων και του υλικού της τοιχοποιίας στις ανεπάρκειες τους. Στο Έβδομο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των ανεπαρκειών όλων των κτιρίων που προέκυψαν για την εκτός επιπέδου ένταση σύμφωνα με τα όρια των γωνιακών παραμορφώσεων που προτείνει η FEMA 356 για στάθμη επιτελεστικότητας LS. Ομοίως και σε αυτό το κεφάλαιο διερευνάται η επιρροή της διαφραγματικής λειτουργίας, του πλήθους των ορόφων, του πάχους των τοίχων και του υλικού της τοιχοποιίας στις ανεπάρκειες τους. Για τα ιδεατά συμμετρικά κτίρια εξετάζεται επιπλέον και η επιρροή του μεγέθους των ανοιγμάτων στις ανεπάρκειες τους. Στο Όγδοο Κεφάλαιο υπολογίζονται οι δείκτες ανεπάρκειας Η/R όλων των κτιρίων σύμφωνα με τη προσεγγιστική μέθοδο του ΟΑΣΠ. Επίσης, διερευνάται η αξιοπιστία του δείκτη ανεπάρκειας που προκύπτει από το δευτεροβάθμιο προσεισμικό έλεγχο μέσω της σύγκρισής του με τις ανεπάρκειες που προκύπτουν από τον EC8. Στο Ένατο Κεφάλαιο συνοψίζονται τα πιο σημαντικά συμπεράσματα που προέκυψαν από το σύνολο των διερευνήσεων που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια στης παρούσας εργασίας. Ακολουθεί η βιβλιογραφία και στο τέλος παρατίθενται τα παραρτήματα. / The purpose of this study is to determine the level of competence of masonry buildings subjected to seismic actions. The aim of this project is to investigate how the degree of seismic resistance of a structure is affected by existing diaphragms, the number of floors, the thickness of the walls, the material of the walls, the size of the openings and the symmetry in plan. Some general data for masonry is initially presented in chapter one. Subsequently, reference is made to the determination of the mechanical characteristics of the masonry. Furthermore, the assessment method based on EC8 is described. Finally, the second level pre-earthquake assessment method for masonry buildings is presented. In the second chapter, there is a brief description of the structural characteristics of masonry in relation to expected damaged. In particular, the causes of construction defects are presented as well as the basic types of cracks that can be found more frequently in masonry buildings. The third chapter lists all the data entered into the ETABS computer program to create appropriate simulations. Initially, the geometric data of all investigated buildings is given. More specifically, the following three cases of buildings are examined: idealised symmetric, idealised asymmetric and real buildings. Then, detailed calculations of the mechanical characteristics of masonry based on appropriate literature are performed and include using influence surfaces to determined the loads of the buildings. Moreover, a description of the simulation method and details of the assumptions made in the analysis are given. The fourth chapter presents the results of analyses of the idealised symmetrical buildings. Specifically, the inadequacies are listed that resulted from the specified maximum acceptable limits of EC8 in terms of displacements for the Significant Damage performance level. Then, the influence of diaphragm action, the number of floors, the thickness of the walls, the material of the walls and the size of openings and their deficiencies are investigated. In the fifth and sixth chapters, the results of analyses for idealised asymmetric and actual buildings are presented respectively. Similarly, the inadequacies are listed that resulted from the specified maximum acceptable limits of EC8 for the Significant Damage performance level. Then, the influence of diaphragm action, the number of floors, the thickness of the walls and the masonry type and the size of openings and their deficiencies are examined. The seventh chapter presents the results for all buildings based on the limits of deformations proposed by FEMA 356 for the Life Safety performance level. Similarly, the influence of diaphragm action, the number of floors, the thickness of the walls, building material and their weaknesses are examined. For idealised symmetrical buildings, the influence the size of the openings and their deficiencies are examined further. In chapter eight the deficiency indicator H/R is calculated for all buildings according to the approximate method of EPPO. The reliability failure index resulting from second level pre-earthquake assessment by comparison with the inadequacies arising from the EC8 is also investigated. The ninth chapter summarises the most important conclusions of all investigations carried out by the present project. After the references at the end, annexes are presented.