Αποτίμηση της ασφάλειας των πολυωρόφων χωρικών συστημάτων χωρίς δοκούς

Abstract

Two threats have to be mentioned, concerning the safety of multistory flat slab buildings: The first one has to do with the punching shear of the slab during the earthquake, and the second one has to do with the high seismic displacements of the building (P-Δ effect) which are of worse geometry in comparison to those of the conventional structures. As flat slab multistory buildings cause a, not without reason, phobia, notwithstanding their cost, serviceable, structural and aesthetical advantages, they are not widely utilized in Greece. The current study set the objective of removing this phobia and highlights the great advantages of such structural systems. The study has two parts. In the experimental one a considerable number of specimens – slabs has been examined. Particularly, there have been examined the means of halting the concrete creep deformations of the slabs, the ways in order to increase the punching shear strength of the slabs, the effectiveness of the punching shear reinforcement in accordance with the position that it is placed, the structural behavior of the reverse drops in comparison with the conventional one, the relation of the ration α/d with the punching shear strength of the slab and the finding of a curve commensurate with the “Kani’ s valley” and the relation of the punching shear strength with the ratio of the sides of the loading area of the slab. The analytical part of the study examines the influence of the span’s length of the slab, the number of the stories of the building, the geometry of the floor plan, the finding of the critical positions of the slab for punching shear during earthquake, the use of the coupling beams of the shear walls in order to reduce the seismic deformations, the influence of the vertical component of the seismic action, the construction possibility of “dibble” columns on slabs, the troubleshooting of the shrinkage of the slabs with large areas, the influence of the basement story to the seismic response of the building, the post-tensioning of the flat-slabs and the foundation slabs, the use of the reverse drops to the foundation slabs, the innovating address of the subsidence of adjacent buildings and the reduction of the time required for the construction of a building. Throughout the study there have been drawn innovative conclusions, such as the means for the reduction of the slab deformations, the innovative utilization of the coupling beams in order to reduce the seismic deformations, the achievement of the increment of the construction speed of multistory R/C buildings, the improvement of the punching shear strength of the slabs, the use of reverse drops at the slabs and the foundations, the effective use of post-tensioning at the foundations, the documented use of “dibble” columns on slabs, the successful treatment of the settlings and the innovative management of the shrinkage for slabs with wide areas.

Οι απειλές για την ασφάλεια των πολυωρόφων αντισεισμικών χωρικών συστημάτων χωρίς δοκούς συνοψίζονται σε δύο περιπτώσεις: Η πρώτη σχετίζεται με τη διάτρηση κατά το σεισμό των πλακών στις θέσεις στηρίξεως αυτών επί των κατακορύφων μελών του συστήματος, και η δεύτερη σχετίζεται με τις μεγάλες τιμές των σεισμικών μετακινήσεων (P-Δ effect) οι οποίες εν προκειμένω έχουν δυσμενέστερη καθ’ ύψος γεωμετρία εν σχέση με την αντίστοιχη των συμβατικών καθιερωμένων με τοιχώματα και πλαίσια συστημάτων. Επειδή τα πολυώροφα κτήρια χωρίς δοκούς εμπνέουν, όχι χωρίς λόγο το φόβο, παρά τα μεγάλα οικονομικά, λειτουργικά, κατασκευαστικά και αισθητικά πλεονεκτήματα τους και ως εκ τούτου δεν αξιοποιούνται στο μέτρο που τους ανήκει στο ελληνικό κατασκευαστικό γίγνεσθαι, η εργασία αυτή έθεσε ως στόχο την τεκμηριωμένη άρση αυτής της φοβίας και την ανάδειξη των σπουδαίων πλεονεκτημάτων των φερόντων οργανισμών αυτού του είδους. Η εργασία αποτελείται από δύο σκέλη. Στο μεν πειραματικό εξετάστηκε σημαντικός αριθμός δοκιμίων πλακών και υποσυνόλων αυτών. Συγκεκριμένα διερευνήθηκαν μέσα ανάσχεσης των χρονίων παραμορφώσεων των πλακών, τρόποι επαύξησης της αντοχής των πλακών σε διάτρηση, η αποτελεσματικότητα του οπλισμού διατρήσεως ανάλογα με τη θέση τοποθέτησης του, η μηχανική συμπεριφορά των αντιστρόφων μυκήτων σε σύγκριση με τους συμβατικούς μύκητες, η συνάρτηση του ανοίγματος διατρήσεως με την αντοχή των πλακών και η εύρεση καμπύλης αντίστοιχης με την «Κοιλάδα του Kani» και η συνάρτηση της αντοχής της πλάκας σε διάτρηση με το λόγο των πλευρών της φορτιζόμενης επιφάνειας. Στο αναλυτικό σκέλος της εργασίας εξετάζεται η επιρροή του μεγέθους των ανοιγμάτων των πλακών, του αριθμού των ορόφων, της γεωμετρίας της κάτοψης, η εύρεση των κρίσιμων έναντι διατρήσεως θέσεων κατά το σεισμό, η διαχείριση των δοκών συζεύξεως των τοιχωμάτων ως μέσα ανάσχεσης των σεισμικών μετακινήσεων, η επιρροή της κατακόρυφης συνιστώσας του σεισμού, η δυνατότητα κατασκευής «φυτευτών» επί πλακών υποστυλωμάτων, η αντιμετώπιση των προβλημάτων των καταναγκασμών σε μεγάλες κατόψεις, η επιρροή του υπογείου στη σεισμική απόκριση της κατασκευής, η εφαρμογή προέντασης τόσο στις πλάκες της ανωδομής όσο και της θεμελίωσης, η αξιοποίηση των αντιστρόφων μυκήτων στις πλάκες γενικών κοιτοστρώσεων, η καινοτόμος αντιμετώπιση των καθιζήσεων των γειτονικών κτηρίων και η διερεύνηση της μείωσης του χρόνου κατασκευής των πολυωρόφων συστημάτων οπλισμένου σκυροδέματος. Από την εργασία προέκυψαν πρωτότυπα συμπεράσματα, όπως οι προβλέψεις για τον περιορισμό των βυθίσεων των πλακών, η καινοτόμος αξιοποίηση των δοκών συζεύξεως των τοιχωμάτων προς τον περιορισμό των σεισμικών μετακινήσεων, η επίτευξη της αύξησης της ταχύτητας της κατασκευής των πολυωρόφων χωρικών συστημάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα μέσω της αξιοποίησης σύγχρονων προσφερόμενων μέσων, η βελτίωση της αντοχής των πλακών σε διάτρηση, η δυνατότητα κατασκευής αντιστρόφων μυκήτων τόσο σε πλάκες ανωδομής όσο και σε πλάκες γενικών κοιτοστρώσεων, η αξιοποίηση της προεντάσεως στις θεμελιώσεις κτηρίων μεγάλης κάτοψης χωρίς εσωτερικά υποστυλώματα, η δυνατότητα κατασκευής «φυτευτών» υποστυλωμάτων επί πλακών, η επιτυχής αντιμετώπιση των προβλημάτων των καθιζήσεων και η πρωτότυπη διαχείριση του προβλήματος των καταναγκασμών σε μεγάλες κατόψεις.