«ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ, ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΑΠΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ, ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΥΤΩΝ ΒΑΣΕΙ ΤΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ ΤΟΥ ΚΑΝ.ΕΠΕ.»

1. Εισαγωγή

Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η σεισμική αποτίμηση και η ενίσχυση ενός υφιστάμενου διώροφου κτιρίου οπλισμένου σκυροδέματος με τυπικούς ορόφους. Στο κτίριο πρόκειται να πραγματοποιηθούν εργασίες αλλαγής διαρρύθμισης των εσωτερικών χώρων στο ισόγειο και στον όροφο. Συγκεκριμένα πρόκειται να διαμορφωθούν δύο ανεξάρτητα διαμερίσματα σε κάθε στάθμη και επιπλέον θα γίνει προσθήκη κατ’ επέκταση στο ισόγειο (ανεξάρτητη κατασκευή) καθώς και κατασκευή κολυμβητικής δεξαμενής στο δώμα του κτιρίου.

Η κατασκευή του ισογείου τμήματος του κτιρίου πραγματοποιήθηκε το 1977, σύμφωνα με τον πρώτο Αντισεισμικό Κανονισμό της Ελλάδας (Βασιλικό διάταγμα 1959), ο δε όροφος κατασκευάστηκε το έτος 1987, σύμφωνα με την αναθεώρηση του αντισεισμικού κανονισμού του έτους 1984.

Το κτίριο έχει ορθογωνική κάτοψη με διαστάσεις 14,43 μ. x 7,69 μ. και μορφώνεται από πλαίσια δοκών και υποστυλωμάτων με επικάλυψη από πλάκες οπλισμένου σκυροδέματος. Κατασκευάστηκε με διαστάσεις μεγαλύτερες από αυτές που προέβλεπαν οι οικοδομικές άδεις και συγκεκριμένα το ισόγειο επεκτάθηκε σε λωρίδα μήκους 1,20μ. παράλληλα με τη μεγάλη του διάσταση. Ο όροφος κατασκευάστηκε με εξωτερικό περίγραμμα που συμπίπτει με αυτό του ισογείου. Επιπροσθέτως η προβλεπόμενη στατική μελέτη, εφαρμόστηκε εν μέρη.

Τα υλικά δόμησης της κατασκευής είναι παλαιότερων τύπων. Το σκυρόδεμα είναι κατηγορίας Β160 για το ισόγειο και κατηγορίας Β225 για τον όροφο. Ο χάλυβας οπλισμού είναι κατηγορίας ST(Ι) για το ισόγειο και κατηγορίας ST (III) για τον όροφο, οι συνδετήρες είναι πλημμελώς αγκυρωμένοι και σε αραιή διάταξη μεταξύ τους (από 30εκ έως 40εκ).

Το κτίριο βρίσκεται σε ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας: ΙΙΙ (ag=0.36g) και η κατηγορία εδάφους είναι Β.

2. Μεθοδολογία

Στο εν λόγω κτίριο διενεργήθηκαν αρκετές αυτοψίες προκειμένου αφενός να διαπιστωθεί επακριβώς η γεωμετρία του δομικού συστήματος και η εφαρμογή ή μη των στατικών μελετών που συνοδεύουν τις οικοδομικές άδειες και αφετέρου να γίνει διερεύνηση και αξιολόγηση τυχόν βλαβών ή και διαβρώσεων των δομικών στοιχείων.

Στο κτίριο η αποτίμηση έγινε βασιζόμενη στα υπάρχοντα σχέδια των οικοδομικών αδειών, τις μετρήσεις των διατομών των εμφανών στοιχείων του φέροντα οργανισμού και της ανίχνευσης των οπλισμών μέσω ενόργανου ελέγχου (Ferroscan P200S της Hilti) , προκειμένου να διαπιστωθεί η ύπαρξη ή όχι στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος, οι ακριβείς διαστάσεις των διατομών των κατακόρυφων και οριζόντιων στοιχείων, οι επικαλύψεις των οπλισμών αλλά και η ποσότητα και οι διάμετροι των τοποθετημένων οπλισμών. Λόγω προβλεπόμενης ανακατασκευής του κτιρίου, ήταν δυνατόν να γίνουν τοπικές καθαιρέσεις επιχρισμάτων και τμημάτων τοιχοποιίας, αποκαλύψεις οπλισμών (χαντρώματα), καθώς και αποκαλύψεις θεμελίων.

Η ανάλυση του φορέα γίνεται με τη χρήση του προγράμματος 3DR-STRAD και βάσει του Ελληνικού Κανονισμού Επεμβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ). Σύμφωνα με το πρόγραμμα υπολογισμού η βασική σεισμική κλάση που ανήκει το κτίριο είναι η Β4.

Ο φορέας εξετάζεται για στάθμη επιτελεστικότητας «Προστασία ζωής» (Στάθμη Β1) που ορίζει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ. Αφού προσομοιώνεται κατάλληλα ο αρχικός φορέας, γίνεται η αποτίμηση της σεισμικής επάρκειας της κατασκευής πραγματοποιώντας αρχικά μία ελαστική δυναμική ανάλυση (προκαταρκτική ανάλυση) προκειμένου να υπολογιστούν οι δείκτες ανεπάρκειας λ των δομικών στοιχείων και να καθοριστεί ο τύπος της ανάλυσης βάσει του οποίου θα γίνει η αποτίμηση του κτιρίου.

Από τα αποτελέσματα της προκαταρτικής ανάλυσης προέκυψε ότι η αποτίμηση του κτιρίου πρέπει να γίνει βάσει της ανελαστικής στατικής ανάλυσης (pushover analysis), η οποία πραγματοποιείται στις δύο οριζόντιες διευθύνσεις Χ και Y, σύμφωνα με τις προϋποθέσεις και τις διατάξεις που ορίζει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ.

Αφού γίνει ο υπολογισμός των διαγραμμάτων Μ-φ, για κάθε δομικό στοιχείο, με βάση τις σχέσεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ γίνεται η δημιουργία του προσομοιώματος και η εκτέλεση της PushOver Ανάλυσης.

Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε για τουλάχιστον δύο τρόπους κατανομής της οριζόντιας δύναμης στις στάθμες (τριγωνική και ορθογωνική). Έγινε ανάλυση για όλους τους δυνατούς συνδυασμούς για τις διευθύνσεις του σεισμού ±Χ, ±Υ, Χ+0,30·Υ, Υ+0,30·Χ, -Χ-0,30·Υ, -Υ-0,30·Χ.

Από την Ανάλυση προέκυψαν διαγράμματα στοχευόμενης μετατόπισης με την τέμνουσα βάσης του κτιρίου και την μετακίνηση αστοχίας.

3. Αποτελέσματα

Από τους αρχικούς ελέγχους που έγιναν στο κτίριο διαπιστώθηκαν διαφορές στο φέροντα οργανισμό που αφορούν στα εξής:

• Το κτίριο κατασκευάστηκε με διαφορετικές διαστάσεις από τις προβλεπόμενες στις οικοδομικές άδειες και συγκεκριμένα, 14,43μ. (από 16,00μ.) x 7,69μ. (από 6,00μ.).
• Οι διατομές των υποστυλωμάτων της εγκεκριμένης στατικής μελέτης, διαφέρουν από αυτές που έχουν κατασκευαστεί στην πράξη. Συγκεκριμένα προβλεπόταν να κατασκευαστούν υποστυλώματα τετράγωνης διατομής 30Χ30cm ή 35Χ35cm, με κατακόρυφους οπλισμούς 8Φ16 και 8Φ20 αντίστοιχα, και στην πράξη έχουν κατασκευαστεί στις γωνίες του κτιρίου υποστυλώματα διατομής (L), με διαστάσεις 45-50Χ20-25cm, ενώ τα υπόλοιπα έχουν ορθογωνική διατομή περίπου 45-50Χ20-25cm, και με κατακόρυφο οπλισμό 4Φ20.
• Οι διατομές των δοκών της εγκεκριμένης στατικής μελέτης διαφέρουν από αυτές που έχουν κατασκευαστεί στην πράξη κατά 5-10cm. Επίσης οι υπάρχοντες οπλισμοί των δοκών στην στάθμη του ισογείου είναι 2Φ10 άνω και 3Φ12 κάτω (δύο ίσια και ένα σπαστό) ενώ στη στάθμη του ορόφου είναι 2Φ12 άνω και 4Φ12 κάτω (δύο ίσια και δύο σπαστά).
• Προβλεπόταν θεμελίωση με εσχάρα πεδιλοδοκών, ενώ στην πράξη η θεμελίωση έγινε με μεμονωμένα πέδιλα με συνδετήριες δοκούς.
• Στην στάθμη του Α΄ Ορόφου δεν προβλέπονταν η υλοποιημένη κατασκευή πλάκας οπλισμένου σκυροδέματος αλλά μόνο η κατασκευή πλαισίων υποστυλωμάτων και δοκών με επικάλυψη από ξύλινη στέγη.

Όσον αφορά την πυκνότητα των συνδετήρων σε δοκούς και υποστυλώματα, στη στάθμη του ισογείου είναι Φ8/30 ενώ στη στάθμη του ορόφου είναι Φ8/20.

Ο οπλισμός των πλακών στη στάθμη του ισογείου ανέρχεται σε Φ10/12 στη κύρια διεύθυνση ενώ στην άλλη διεύθυνση είναι Φ10/25. Στον όροφο στη κύρια διεύθυνσή οι οπλισμοί είναι Φ10/15 ενώ στην άλλη διεύθυνση είναι Φ10/25. Οι εξώστες έχουν οπλισμό Φ10/15 στην κύρια διεύθυνση.

Σε αρκετά σημεία του φέροντα οργανισμού και περισσότερο στο ισόγειο διαπιστώθηκε διάβρωση των οπλισμών η οποία οφείλεται εν μέρει στο έντονα διαβρωτικό περιβάλλον και εν μέρει στην, σε ορισμένα σημεία, ανεπαρκή επικάλυψη.

Κατά την καθαίρεση τμημάτων τοιχοπληρώσεων διαπιστώθηκε ότι η σκυροδέτηση της οροφής ισογείου έγινε απ’ ευθείας επί των τοιχοπληρώσεων, διαμορφώνοντας έτσι ένα μικτό δομικό σύστημα στοιχείων φέρουσας τοιχοποιίας και στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος.

Τα αποτελέσματα των αναλύσεων (προκαταρτική ανάλυση και αποτίμηση) δείχνουν ανεπάρκεια του συστήματος σε κάθε εξεταζόμενη διεύθυνση και επομένως την αναγκαιότητα ενίσχυσής του.

Το πρώτο μοντέλο Αναβάθμισης-Ενίσχυσης που εξετάζεται είναι η κατασκευή μανδυών οπλισμένου σκυροδέματος σε όλα τα υποστυλώματα, με πάχος 10 εκ. και τις δοκούς, με πάχος 8 εκ., του κτιρίου.

Στα πλαϊνά πλαίσια του φέροντα οργανισμού στη διεύθυνση y-y του κτιρίου, στις στάθμες του ισογείου και του ορόφου, κατασκευάζονται εκ νέου μπατικές τοιχοπληρώσεις.

Το δεύτερο μοντέλο Αναβάθμισης-Ενίσχυσης που εξετάζεται είναι η κατασκευή μανδυών οπλισμένου σκυροδέματος σε όλα τα υποστυλώματα, με πάχος 8 εκ., προσθήκη δύο τοιχωμάτων στη y-y διεύθυνση και τοποθέτηση μανδυών στις δοκούς πάχους 8 εκ., του κτιρίου. Στα υπόλοιπα φατνώματα των πλαισίων στην y-y διεύθυνση κατασκευάζονται εκ νέου μπατικές τοιχοπληρώσεις.

Και στις δύο περιπτώσεις ενίσχυσης οι δοκοί στον όροφο του κτιρίου ενισχύονται με τρίπλευρο μανδύα. Αντίθετα οι δοκοί του ισογείου ενισχύονται με τετράπλευρο μανδύα καθότι σε όλες τις δοκούς προέκυψε η ανάγκη τοποθέτησης επιπλέον οπλισμού στις στηρίξεις και εν μέρει στο άνω άνοιγμα. Επίσης προκειμένου να γίνει η κατασκευή της κολυμβητικής δεξαμενής στο δώμα του κτιρίου, κατασκευάζεται εκ νέου, δοκός ενώ ενισχύονται και επεκτείνονται καθ’ ύψος οι δοκοί που οριοθετούν τις υπόλοιπες τρεις πλευρές της πισίνας.. Επιπρόσθετα γίνεται διαμόρφωση του πυθμένα της κολυμβητικής δεξαμενής με νέα πλάκα η οποία συνδέεται μέσω βλήτρων με την υφιστάμενη.

4. Συμπεράσματα

Η εφαρμογή μανδυών οπλισμένου σκυροδέματος για την ενίσχυση ενός κτιρίου με δομικό σύστημα από οπλισμένο σκυρόδεμα παρουσιάζει πλεονεκτήματα όπως είναι η αύξηση της καμπτικής και διατμητικής αντοχής, της δυσκαμψίας καθώς επίσης και της πλαστιμότητας των ενισχυόμενων στοιχείων. Τα ενισχυόμενα στοιχεία παρουσιάζουν ικανοποιητική συμπεριφορά και αντοχή έναντι σεισμικών δράσεων και έχουν μεγάλη ικανότητα απορρόφησης ενέργειας σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Επίσης ένα από τα πλεονεκτήματα της μεθόδου, είναι ότι αυξάνεται ο βαθμός πυροπροστασίας του κτιρίου. Τέλος, η ενίσχυση με μανδύες είναι μία δοκιμασμένη και ευρεία χρησιμοποιούμενη μέθοδος με αποτέλεσμα να υπάρχει άμεσα διαθέσιμο καταρτισμένο προσωπικό.

Στον αντίποδα, τα μειονεκτήματα της παραπάνω μεθόδου ενίσχυσης είναι η αναγκαιότητα υποστήριξης των εργασιών με εγκατάσταση ικριωμάτων καθώς και η  προσωρινή διακοπή της χρήσης του κτιρίου. Επίσης, επειδή ο οπλισμός ενίσχυσης τοποθετείται εξωτερικά με προσθήκη επικάλυψης, αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της διατομής των στοιχείων και κατά συνέπεια την απώλεια ωφέλιμου χώρου στο εσωτερικό του κτιρίου, καθώς και την αλλοίωση των όψεων εξωτερικά. Επιπρόσθετα, σε περίπτωση ύπαρξης βλαβών, σε υποστυλώματα τα οποία έχουν υπερβεί τη φέρουσα ικανότητα τους, πριν αυτά ενισχυθούν, θα πρέπει να αποφορτιστούν με κατάλληλη υποστήριξη/αποφόρτιση. Τέλος, οι μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος, αν δεν τηρηθεί κατασκευαστικά η απαιτούμενη επικάλυψη, είναι ευάλωτοι σε περιβαλλοντικές δράσεις που προκαλούν διάβρωση των οπλισμών.

Με βάση τα δύο μοντέλα ενίσχυσης που παρουσιάστηκαν έγινε αναβάθμιση του κτιρίου από την σεισμική κλάση Β4 στη σεισμική κλάση Β1.

Από τα αποτελέσματα των αποτιμήσεων των δύο ενισχυμένων μοντέλων της κατασκευής μπορούν να εξαχθούν συμπεράσματα για το πώς επηρεάζει η προσθήκη τοιχίων τη συμπεριφορά μίας ενισχυόμενης κατασκευής έστω και αν αυτό γίνεται μόνο κατά τη μία διεύθυνση, λόγω των αρχιτεκτονικών περιορισμών που υπάρχουν.

Συνεπώς, έπειτα από την προσθήκη τοιχίων οπλισμένου σκυροδέματος σε όλο το ύψος της κατασκευής, με ταυτόχρονη ενίσχυση των υπόλοιπων κατακόρυφων στοιχείων παρατηρείται αύξηση της δυσκαμψίας του κτιρίου (ιδιαίτερα στη διεύθυνση που είναι παράλληλη με τη διαμήκη πλευρά των νέων τοιχωμάτων), περιορισμός των μετακινήσεων των ορόφων και αύξηση της αναλαμβανόμενης τέμνουσας βάσης (τόσο στη διαρροή όσο και στην αστοχία). Επιπλέον, τα κατακόρυφα μέλη της κατασκευής καταπονούνται λιγότερο στο σεισμό λόγω ανάληψης του μεγαλύτερου μέρους της σεισμικής δράσης από τα τοιχία. Τέλος, μέσω της προσθήκης των τοιχίων μειώνεται η ιδιοπερίοδος της κατασκευής στη διεύθυνση που είναι παράλληλη με το μήκος τους.

Για το δεύτερο μοντέλο ενίσχυσης η προσθήκη των τοιχωμάτων είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση του πάχους του μανδύα κατά δύο περίπου εκατοστά, για τα υπόλοιπα ενισχυόμενα υποστυλώματα καθώς επίσης και τη μείωση των απαιτούμενων κατακόρυφων οπλισμών.

Επίσης κατά το στάδιο της οριστικής μελέτης θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ο βαθμός δυσκολίας προσθήκης δύο νέων τοιχίων στην κατασκευή σε σχέση με τα προσδοκώμενα αποτελέσματα. Η διαφορά στους οπλισμούς των υποστυλωμάτων μεταξύ του 1ου και του 2ου μοντέλου ενίσχυσης είναι της τάξης του +7,50% ενώ στο σκυρόδεμα ανέρχεται σε -31%. Επίσης θα πρέπει να γίνει κατασκευή δύο νέων θεμελίων για τα τοιχία, και σύνδεσή τους με την υφιστάμενη θεμελίωση.

Οι ενισχύσεις και στα δύο μοντέλα αναβάθμισης επεκτείνονται και στη στάθμη της θεμελίωσης όπου απαιτείται κατάλληλη αγκύρωση των οπλισμών των μανδυών στον κώνο του πέδιλου καθώς και ταυτόχρονη ενίσχυση των στοιχείων θεμελίωσης (πέδιλα και συνδετήριες δοκοί).

Simulation, analysis and assessment of seismic capacity of existing reinforced concrete buildings. Recommendations for strengthening and evaluation of these recommendations based on the Greek Code of Structural Interventions.

1. Introduction

The subject of this dissertation is the assessment and strengthening of an existing reinforced concrete building with typical floors.  The building will be subjected to internal layout modifications on both ground and first floors.  More precisely, two new flats will be created on every level. In addition, the ground flood will be subjected to an extension, structurally independent from the main building and a swimming pool will be constructed at the top of the structure.

The ground floor was constructed in 1977, according to the National Code of Practice at the time (Royal decree – 1959). The first floor was constructure the year 1987, in accordance with the revision of the Anti-seismic regulation in 1984.

The plan of the building is orthogonal with dimensions 14.43m x 7.69m and it consists of frames of beams and columns supporting reinforced concrete slabs. The building was constructed with greater dimensions than the ones specified in the building licence.  More precisely, the ground floor was extended along its main dimension by 1.20m. The first floor was constructed with the same perimeter as the ground floor.  The arrangement of the main structural elements has been partially applied.

The construction materials are of older types.  The concrete used for the ground floor is type B160 while type B225 was used for the first floor. The steel reinforcement grade is ST(I) for the ground floor and grade ST(III) for the first floor.  The links are inadequately anchored and sparce between them (from 30cm to 40cm).

The structure is located within seismic risk zone III (a_g = 0.36g).

2. Methodology

Several structural inspections have taken place on the structure, firstly to exactly ascertain the geometry of the structural mechanism and the level of application of the structural designs accompanying the building licences and secondly to investigate and evaluate defects and/or deterioration of structural elements.

The valuation to the building was done based on as-build drawings from the building licences, the measurements of the sections of the main structural elements that were accessible, and the detection of the steel reinforcement by using instrumentation (Ferroscan P2005 by Hilti).  This was done in order to verify the presence, or not, of elements of reinforced concrete, the accurate dimensions of the sections, the cover to reinforcement and, also the amount and diameter of the reinforcement installed.  Due to the fact that the building would be subjected to renovation, it was possible to remove plaster covering and parts of the walls, expose the reinforcement and expose the foundations.

The structural analysis was done by using the software 3DR-STRAD based on the National Greek Earthquake Standards (KAN.EPE).  According to the program calculations the building is under the basic seismic class B4.

The level of the structural assessment is to “Protect Lives” (level B1) according to KAN. EPE.    After modelling accordingly the initial structure, the valuation of the seismic resistance is achieved by first, doing an elastic dynamic analysis (preliminary analysis) in order to calculate the inadequacy index λ of the structural elements and then define which type of analysis the valuation of the structure will be based on.

The results from the initial assessment indicated that the structural valuation must be done based on the non-elastic static analysis (pushover analysis), which is carried out in two horizontal dimensions X and Y according to the conditions and provisions set by KAN. EPE.

After the calculation for every structural element of the M-F diagrams is done, based on the equations in KAN.EPE, the generation of the modelling and the execution of the Pushover analysis can be done.

The analysis was carried out for at least two ways of allocation of the horizontal force at each level (triangular and orthogonal).  The analysis for all possible combinations for the earthquake direction was done ±Χ, ±Υ, Χ+0,30·Υ, Υ+0,30·Χ, -Χ-0,30·Υ, -Υ-0,30·Χ.

From the analysis, the diagrams of the targeted displacement in relation to the base of the building and the movement of failure were recovered.

3. Results

From the initial inspections carried out on the building, several differences were found on the load bearing structure that concern the following:

1. The building was constructed with different dimensions from the ones specified in the building licences, more precisely, 14.43m (from 16,00m) x 7.69m (from 6.00m).
2. The cross sections of the columns shown in the building licences differ from the ones constructed. More precisely, according to the licences, the cross sections of the columns were to be 30cm x 30cm or 35cm x 35 cm with vertical reinforcement 8 number 16mm diameter bars and 8 number 20mm diameter bars, respectively. Instead, at the corners of the building, the columns sections have “L” shape with dimensions 45-50 x 20-25cm, while the rest have orthogonal dimensions about 45-50 x 20-25cm with 4 number 20mm diameter vertical reinforcement.
3. The cross sections of the beams in the building licences are also different to the ones constructed by about 5cm – 10cm. In addition, the existing reinforcement of the beams at ground floor level is 2 number 10mm diameter bars at the top and 3 number 12mm diameter bars at the bottom (two straight and one bent), while at the first floor level the steel reinforcement is 2 number 12mm diameter bars at the top and 4 number 12mm diameter bars at the bottom (two straight and two broken).
4. The type of foundation was supposed to have the form of a grid of strap beams, while in practice the foundations were done with isolated footings interconnected with connecting ground beams.
5. At first floor level, the reinforced concrete slab on top was not included in the license, instead it was the construction of column frames and beams covered by a timber roof.

As for the density of the links within the beams and columns, at ground floor level they are 8mm diameter bars at 30cm c/c and at first floor level they are 8mm diameter bars at 20cm c/c.

The steel reinforcement of the slabs at ground floor level comes up to 10mm diameter bars at 12cm c/c in the main direction, while in the other direction they are 10mm diameter bars at 25cm c/c.  At first floor level, the bars in the main direction are 10mm diameter at 15cm c/c while in the other direction they are 10mm diameter at 25cm c/c.  The reinforcement of the balconies is 10mm diameter bars at 15mm c/c.

Corrosion to the steel reinforcement was observed at several areas of the load bearing structure, mainly at ground level, which was mainly caused by the corrosive environment and partially, at several points, due to inadequate cover to reinforcement.

During the demolition of parts of the partition walls, it was it was established that the instalment of the reinforcement was done directly on the walls, creating in this way a mixed structural system with elements of the partition walls and reinforced concrete elements.

The results from the analyses (initial analysis and evaluation) demonstrate inadequacy of the structural system in every examined direction and hence the necessity for its strengthening.

The first model of upgrading-strengthening which is examined is the instalment of reinforced concrete jackets in all the columns with 10cm thickness and in all the beams with 8cm thickness within the building.

On the side frames of the load bearing structure, in the YY direction, at ground and first floor level, new header bonds are constructed.

The second model of upgrading-strengthening that is been examined is the instalment of reinforced concrete jackets in all the columns with 8cm thickness, the addition of two load bearing walls in the Y-Y direction and instalment of reinforced jackets to the beams of 8cm thickness.  New header bonds are installed to the rest of the frame panels in the Y’Y direction.

In both strengthening cases, the beams at the first floor of the building have been strengthened with RC jackets along three of their sides.  In the case of the ground floor beams, they were strengthened along all four of their sides.  This was deemed necessary due to the need for additional reinforcement at the supports and, partially to the upper openings. For the construction of the swimming pool at the top of the building, a new beam is installed while the beams that define the rest of the tree sides of the pool are strengthened and have their height extended.  Additionally, the bottom of the swimming pool is modified with a new slab which is connected to the existing one with anchor bolts.

4. Conclusions

The application of RC jackets for the strengthening of a building with RC structural system presents advantages like the increase of the bending and shear capacities, and the stiffness as well as the increase of the plasticity of the strengthened elements. The strengthened elements demonstrate a satisfactory behaviour and capacity towards the seismic actions and have a great capacity to absorb energy from cyclic loading.  In addition, one of the advantages of this method is that it increases the level of fire protection of the building.  Finally, strengthening by RC jackets has been applied for a long time and is used widely, providing this way wide availability to competent personnel at short notice.

On the other hand, the disadvantage of this strengthening method is the necessity for the installation of scaffolding as well as the temporary disruption to the use of the building.  In addition, due to the fact that the reinforcement is installed outside and around the elements, with additionally the provision to the cover to reinforcement, these elements have increased cross sections.  This leads to the decreasing of the usable space of the building and the alteration of its the exterior views.  Also, in cases where there can be defects to columns which have passed their load bearing capacity, before they are strengthened, they will have to be unloaded by a suitable method for supporting/unloading.  Finally, the RC jackets are vulnerable to environmental conditions that can cause corrosion to reinforcement if the required cover to reinforcement is not applied.

Based on the two strengthening models that have been presented, the building has been upgraded from seismic category B4 to seismic category B1.

For the valuation results of the two strengthening models of the building, several conclusions can be made for the influence of the instalment of load bearing walls to the behaviours of a strengthened structure, even if this takes place in one direction due to existing architectural constraints.

Therefore, after the addition of load bearing walls along the full height of the structure, along with the strengthening of the rest of the vertical elements, an increase to the stiffness of the building can be observed (especially in the direction parallel to the longitudinal side of the new walls), movement limitation of the floors and an increase of the undertaken base intersection (during the yield point as well at failure). In addition, the vertical elements of the structure are under less strain during the earthquake due to the loading absorption from the walls.  Finally, due to the addition of the walls, the self-resonance of the structure parallel to the direction of these walls is decreased.

For the second strengthening model, the addition of load bearing walls resulted to the reduction of the thickness of the RC jackets by about two centimetres for the rest of the strengthened supports as well as the reduction to the required vertical reinforcement.

Also, during the stage of the final design, the degree of difficulty for the installation of the two new walls must be considered in relation to the expected results.  The difference to the reinforcement of the supports between the 1^st and 2^nd strengthening models is within the region of +7.5% while to the concrete it is up to -31%. Lastly, the construction of two new foundations for the walls which must be connected to the existing foundations is necessary.

The strengthening in both upgrading models also extent to the foundation level where the appropriate anchorage of the reinforcement of the RC jackets to the cone of the strap beam and the simultaneous strengthening of the foundation elements (strap beams and connection beams) is necessary.