Όπως έχει γίνει γνωστό από δεδομένα της ελληνικής στατιστικής υπηρεσίας (ΕΛ.ΣΤΑΤ) [1], το μεγαλύτερο ποσοστό των υφιστάμενων κτηρίων Οπλισμένου Σκυροδέματος (Ο.Σ.) στην Ελλάδα έχει κατασκευασθεί μεταξύ των δεκαετιών 1950 και 1980 υιοθετώντας τις διατάξεις του πρώτου ελληνικού Αντισεισμικού Κανονισμού του ’59 ή σε πολλές περιπτώσεις αυθαίρετων κτισμάτων ακολουθώντας εμπειρικές τεχνικές δίχως στατική μελέτη. Δεδομένης της υψηλής σεισμικότητας της χώρας και του γεγονότος ότι η ηλικία αυτών των κατασκευών πλησιάζει ή έχει ήδη ξεπεράσει τα πενήντα έτη, κρίνεται ολοένα και πιο επιτακτική η ανάγκη για τη μελέτη της δομικής επάρκειας των υφιστάμενων γηρασμένων κατασκευών.

Επίσης, εκτός της έντονης σεισμικής δραστηριότητας, μεγάλο μέρος των κατασκευών στην Ελλάδα εκτίθεται σε επιθετικές περιβαλλοντικές δράσεις, όπως είναι η υψηλή συγκέντρωση χλωριόντων σε παράκτιες περιοχές ή το υψηλό ποσοστό διοξειδίου του άνθρακα, που οδηγεί σε ενανθράκωση, κυρίως στα αστικά κέντρα. Ως εκ τούτου, παρατηρούνται φαινόμενα γήρανσης και ταχείας υποβάθμισης της επιτελεστικότητας των κατασκευών Ο.Σ [2-3].

Υπό το πρίσμα αυτό, στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματοποιήθηκε μελέτη αποτίμησης ενός υφιστάμενου πολυώροφου κτηρίου Ο.Σ. με βάση τον Κανονισμό Επεμβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ). Το υπό εξέταση κτήριο χρονολογείται στη δεκαετία του 1970, εντάσσεται στην κατηγορία συνήθων κατασκευών με χρήση κατοικιών και κατατάσσεται στην κατηγορία σπουδαιότητας ΙΙ.

Η Διπλωματική Εργασία εξετάζει δύο διαφορετικά σενάρια ανάλυσης:

1. στο πρώτο σενάριο πραγματοποιείται αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας της κατασκευής με δεδομένη την απουσία φαινομένων διάβρωσης και
2. στο δεύτερο σενάριο διερευνάται η επάρκεια της κατασκευής λαμβάνοντας υπόψη διάβρωση στα περιμετρικά υποστυλώματα της κατασκευής στον ισόγειο όροφο.

Όσον αφορά το πρώτο σενάριο εξέτασης, οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών αντιστοιχήθηκαν με αυτές που αναφέρονται στη μελέτη της κατασκευής, ενώ στο σενάριο εξέτασης της διάβρωσης υιοθετήθηκε, βάσει διαθέσιμης βιβλιογραφίας, μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων του χάλυβα οπλισμού και μείωση της διατομής των οπλισμού στα δομικά μέλη.

Η μελέτη αποτίμησης της δομικής επάρκειας του φορέα πραγματοποιήθηκε εκτελώντας μη γραμμική στατική υπερωθητική ανάλυση (Pushover), η οποία λαμβάνει υπόψη τη μετελαστική συμπεριφορά έκαστου δομικού μέλους και προσφέρει παράλληλα μεγάλο πλεονέκτημα αναδεικνύοντας τις θέσεις και τη σειρά εμφάνισης των πλαστικών αρθρώσεων στο φορέα. Έτσι, καθίσταται δυνατός ο εντοπισμός των κρίσιμων περιοχών και είναι πιο εύκολη η λήψη αποφάσεων σχετικά με τον προσδιορισμό των προς ενίσχυση δομικών στοιχείων.

Η ανάλυση και μελέτη του υπό εξέταση πολυώροφου κτηρίου με βάση τις διατάξεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό FespaR της «LH Λογισμική». Για τις ανάγκες της ανάλυσης θεωρήθηκε ότι η κατασκευή του κτηρίου και η όπλιση των επί μέρους δομικών μελών έχουν πραγματοποιηθεί βάσει των διαθέσιμων ξυλοτύπων με ελάχιστες τροποποιήσεις.

Από τα εξαγόμενα προέκυψε ανεπάρκεια του φορέα να ικανοποιήσει την ελάχιστα ανεκτή στάθμη επιτελεστικότητας της «οιονεί κατάρρευσης», ήτοι Γ1, όπως ορίζεται στον ΚΑΝ.ΕΠΕ και για τα δύο σενάρια μελέτης, δηλαδή παρουσία ή απουσία φαινομένων διάβρωσης. Από τα αποτελέσματα της μελέτης αποτίμησης, φάνηκε κυρίως η ανάγκη για καμπτική ενίσχυση των υποστυλωμάτων του ισόγειου και των τριών πρώτων υπέρ του ισογείου ορόφων, καθώς η ύπαρξη πολλών κατακόρυφων στοιχείων με μικρή διατομή και ελαφριά όπλιση τα καθιστά εύτρωτα. Επίσης, ευάλωτα έδειξαν να είναι τα υποστυλώματα του τρίτου ορόφου σε θέσεις του φορέα, όπου εμφανίζονται στους υπερκείμενους ορόφους φυτευτά υποστυλώματα. Όσον αφορά το συνυπολογισμό της διάβρωσης, η αποτίμηση της φέρουσας ικανότητας του κτηρίου έδειξε μεν μεγαλύτερες ανεπάρκειες στα δομικά στοιχεία, τα οποία ωστόσο δεν ήταν κρίσιμα για τη συνολική δομική ακεραιότητα του κτηρίου, λόγω του έγινε παραδοχή ύπαρξης διάβρωσης στα περιμετρικά κατακόρυφα στοιχεία του ισογείου, καθώς το κτήριο έχει κάτοψη με μεγάλο εμβαδό και τα κρίσμια για τη σεισμική του απόκριση δομικά μέλη βρίσκονται στον πυρήνα της κάτοψης.

Εν συνεχεία, ύστερα από διερεύνηση πιθανών τρόπων ενίσχυσης του κτηρίου προτάθηκε και μελετήθηκε ενίσχυση με δημιουργία νέων τοιχωμάτων σε αντικατάσταση ορισμένων υφιστάμενων, ενίσχυση ορισμένων υποστυλωμάτων (στις θέσεις όπου υπάρχουν φυτευτά υποστυλώματα) με μανδύα και εκτοξευόμενο σκυρόδεμα και δευτερευόντως την ενίσχυση των δοκών με χρήση ινοπλισμένων πολυμερών υφασμάτων (ΙΟΠ – FRPs). Από την προτεινόμενη μέθοδο ενίσχυσης προέκυψε ικανοποίηση της στάθμης επιτελεστικότητας Γ1 του νέου ενισχυμένου φορέα. Περαιτέρω διερεύνηση και ανάλυση απαιτείται για την ενίσχυση παρόμοιων πολυώροφων κτηρίων με χρήση μεταλλικών συνδέσμων για την ανακατονομή της δυσκαμψίας του φορέα.

As it is known by the Greek Statistical Service (EL.STAT), the majority of the existing Reinforced Concrete (RC) buildings in Greece has been constructed between the 1950s and 1980s, adopting the provisions of the first Greek Anti-seismic Regulation of '59 or in many cases arbitrary buildings following empirical techniques without any structural study. Given the high seismicity of the country and the fact that the age of these structures is approaching or has already exceeded 50 years, it is becoming increasingly urgent to study the structural adequacy of the existing aged structures.

Furthermore, besides the intense seismic activity, a great part of structures in Greece is exposed to aggressive environmental actions, such as the high concentration of chlorides in coastal areas or the high carbon dioxide content, which leads to carbonation, especially in urban areas. As a result, aging phenomena and rapid deterioration of the performance of RC structures are observed.

In this context, in the current Master's Thesis, an assessment study of an existing multi-storey reinforced concrete building was carried out based on the greek Regulation concerning the assessment and strengthening of existing structures KAN.EPE. The building under consideration dates back to the 1970s, is classified as a normal residential building and is classified in the category of importance II.

The Dissertation examines two distinct analysis scenarios:

1. in the first scenario, an assessment of the load-bearing capacity of the structure is carried out assuming the absence of corrosion phenomena and
2. in the second scenario, the adequacy of the structure is studied given the presence of corrosion in the peripheral columns of the structure on the ground floor.

Concerning the first scenario, the mechanical properties of the materials were assigned to those reported in the study of the structure, while in the scenario considering corrosion, a reduction of the mechanical properties of steel reinforcement and a reduction of the cross-section of steel reinforcement in the structural members were adopted, based on available literature.

The assessment study of the structural capacity of the building was carried out by performing a non-linear static pushover analysis, which takes into account the post-plastic behaviour of each structural member and also offers a great advantage by highlighting the locations and the sequence of occurrence of plastic joints in the structure. This allows the identification of critical areas and facilitates decision-making on the identification of the structural elements to be strengthened.

The analysis and study of the multi-storey building under consideration, based on the provisions of KAN.EPE, was carried out using the FespaR software of "LH Software". For the purpose of the analysis it was assumed that the construction of the building and the amount of steel reinforcement of each structural member are based from the available formwork with minimal modifications.

The findings revealed the inadequacy of the structure to meet the minimum acceptable performance level of "quasi-collapse", i.e. Γ1, as defined in KAN.EPE for both case studies, namely the presence or absence of corrosion phenomena. From the results of the assessment study, it was mainly shown that there is need for flexural strengthening of the columns of the ground floor and the first three floors above ground level, as the existence of many vertical elements with small cross-section and light reinforcement makes them friable. Furthermore, the columns of the third floor seemed to be vulnerable at locations on the girder where planted columns appear on the overlying floors. Regarding the inclusion of corrosion, the assessment of the building's load-bearing capacity showed greater deficiencies in the structural elements, but these were not critical to the overall structural integrity of the building, due to the assumption of corrosion in the peripheral vertical elements of the ground floor, as the building has a large floor plan and the critical structural members for its seismic response are located at the core of the floor plan.

Subsequently, upon investigation on possible ways of strengthening the building, the proper type of reinforcement which was proposed and studied was reinforcement by creating new walls to replace some of the existing ones, reinforcing some columns (in places where there are planted columns) with  concrete jackets and secondly reinforcing the beams using fibre-reinforced polymer fabrics (IOPs - FRPs). The proposed reinforcement method resulted in the satisfaction of the C1 performance level of the new reinforced structure. Further investigation and analysis is required for the reinforcement of similar high-rise buildings using metallic connectors to redistribute the stiffness of the structure.