Δομική αποτίμηση Ιακωβάτειου Βιβλιοθήκης Ληξουρίου Κεφαλληνίας - Διερεύνηση επεμβάσεων

Πετρόπουλος, Αντώνιος

Structural assessment of the Iakovatios Library of Lixouri, Kefallonia - Investigation of interventions

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Πετρόπουλος, Αντώνιος

Date

2023-12-15

Advisor

Repapis, Constantinos

Petropoulos_2180.pdf (7.463Mb)

Keywords

Ιακωβάτειος Βιβλιοθήκη ; Ληξούρι ; ΚΑΔΕΤ ; Αποτίμηση κτιρίων ; Αρχιτεκτονική ; Επεμβάσεις επισκευών

Abstract

Σκοπός της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η εφαρμογή του νέου Κανονισμού για Αποτίμηση και Δομητικές επεμβάσεις Τοιχοποιίας (ΚΑΔΕΤ) σε ένα διατηρητέο κτίριο με εμφανιζόμενη παθολογία. Για την παρούσα μελέτη επιλέχθηκε το παλαιό κτίριο της Ιακωβάτειου Βιβλιοθήκης Ληξουρίου Κεφαλληνίας. Η εργασία παρουσιάζει συνοπτικά το ιστορικό πλαίσιο και την εξέλιξη της αρχιτεκτονικής των Ιονίων Νήσων. Εξετάζει το πως αυτή επηρεάστηκε και διαμορφώθηκε από εξωγενείς συνθήκες - τους κατά βάσει δυτικούς κατακτητές- αλλά και από τα διαθέσιμα υλικά και την τεχνική εμπειρία που υπήρχε λόγω της έντονα σεισμογενούς περιοχής. Το κτίριο της Βιβλιοθήκης βρίσκεται επί της οδού Αικατερίνης Τουλ 1. Αποτελεί διώροφο κτίριο, χαρακτηριστικό δείγμα νεοκλασικής αρχιτεκτονικής των μέσων του 19ου αιώνα (έτος κατασκευής: 1866), το οποίο περιήλθε στο Ελληνικό Δημόσιο με δωρεά το 1963 και αναπαλαιώθηκε το 1984, ενώ είχε κηρυχθεί έργο τέχνης από το Υπουργείο Πολιτισμού το 1968. Το κτίριο χωρίζεται λειτουργικά καθ’ ύψος σε δύο χώρους. Το ισόγειο στεγάζει τη Δημοτική Βιβλιοθήκη Ληξουρίου, ενώ ο όροφος στεγάζει μουσειακό χώρο. Από στατικής άποψης, αποτελεί κατασκευή με φέροντα οργανισμό από λιθοδομή. Πρόκειται για ένα κτίριο με σχεδόν ορθογώνια κάτοψη διαστάσεων περίπου 19m x 11m και εμβαδόν περίπου 211m2 ανά στάθμη. Ο φέρων οργανισμός του αποτελείται από τέσσερεις περιμετρικούς φέροντες τοίχους από τρίστρωτη λιθοδομή, δύο ξύλινα πατώματα, τα οποία καθορίζουν τις στάθμες των ορόφων, και ξύλινη στέγη. Το κτίριο είχε δεχθεί επεμβάσεις επισκευής και ενισχύσεις, οι οποίες μελετήθηκαν το 1975, ολοκληρώθηκαν το 1984 και βοήθησαν στο ανταπεξέλθει στους ισχυρούς σεισμούς του 2014, αποτέλεσμα των οποίων είναι η εμφανιζόμενη παθολογία του. Αρχικώς, υπολογίζονται τα μηχανικά χαρακτηριστικά των διαφόρων υλικών του κτιρίου με εμπειρικές σχέσεις του ΚΑΔΕΤ, και γίνεται αδρομερής παρουσίαση των βασικών εννοιών για την καλύτερη κατανόηση των μεγεθών συμπεριφοράς της τοιχοποιίας. Εν συνεχεία, υπολογίζονται αναλυτικά τα μόνιμα φορτία του κτιρίου και επιλέγεται η Στάθμη Αξιοπιστίας Δεδομένων (Σ.Α.Δ.). Ακολούθως, παρουσιάζονται οι έλεγχοι του κανονισμού σε όρους εντατικών και παραμορφωσιακών μεγεθών και οι αντίστοιχοι σε κάθε περίπτωση συντελεστές επάρκειας/ ανεπάρκειας λ. Παρουσιάζονται οι στάθμες επιτελεστικότητας και η αναμενόμενη κατά στάθμη συμπεριφορά, ενώ ορίζεται η στάθμη επιτελεστικότητας Β1 σύμφωνα με τον ΚΑΔΕΤ. Εξηγείται συνοπτικά η μέθοδος προσομοίωσης και τα δεδομένα των προσομοιωμάτων, καθώς και η αναγνώριση των στοιχείων ανάληψης σεισμικών δυνάμεων που θα ελεγχθούν. Για την προσομοίωση και διενέργεια των ελέγχων σύμφωνα με τον εγκεκριμένο νέο κανονισμό ΚΑΔΕΤ, χρησιμοποιείται το λογισμικό Pessos της εταιρεία 3DR Engineering Software Ltd, το οποίο επιλύει με τη μέθοδο πεπερασμένων επιφανειακών στοιχείων κελύφους. Οι προσομοιώσεις αφορούν στο κτίριο μετά τις μεταγενέστερες επεμβάσεις, μεταξύ της δεκαετίας 1975-1985, το οποίο επιβίωσε των σεισμών της Κεφαλονιάς του 2014, εκδηλώνοντας παθολογία, η οποία εξετάζεται στο σχετικό κεφάλαιο. Μέσω αυτών αποτιμάται η δομική συμπεριφορά και εξηγείται η τρωτότητα του κτιρίου. Στη συνέχεια, επιλέγοντας στρατηγικές επεμβάσεις τεχνικού χαρακτήρα, προσομοιώθηκε ο ενισχυμένος φορέας και συγκρίθηκε η μεταβολή στη συμπεριφορά των δύο φορέων, μέσω των δεικτών ανεπάρκειας/επάρκειας. Στο προτελευταίο κεφάλαιο, πραγματοποιείται και Δευτεροβάθμιος Έλεγχος, βάσει των οδηγιών του ΟΑΣΠ. Συγκρίνονται οι συντελεστές επάρκειας-ανεπάρκειας του δευτεροβάθμιου ελέγχου, με το συντελεστή επάρκειας-ανεπάρκειας, που προέκυψε από τον τριτοβάθμιο έλεγχο μέσω επαναληπτικών αναλύσεων του αρχικού φορέα για μικρότερη εδαφική επιτάχυνση. Προέκυψε προσέγγιση μεταξύ των δύο συγκρινόμενων συντελεστών. Εν κατακλείδι, η εφαρμογή του κανονισμού απαιτεί γνώση από όλους τους εμπλεκόμενους (μελετητή και δημόσια αρχή). Εκτιμάται ότι παρά τις παραδοχές η αποτίμηση ανταποκρίνεται στη σημερινή εικόνα του κτιρίου. Διαπιστώθηκε ότι οι προτεινόμενες επεμβάσεις ενίσχυσης, παρά τη βελτίωση μερικώς της συμπεριφοράς, δεν επαρκούν για τη στάθμη επιτελεστικότητας Β1, κάτι που θα οδηγήσει σε στρατηγικές αποφάσεις διαχειριστικού χαρακτήρα ενώ προτείνεται επιπλέον διερεύνηση με νεότερες μεθόδους ενίσχυσης.

Abstract

The main objective of the postgraduate thesis at hand is the implementation of the new (Greek) Code for Structural Assessment and Interventions in Masonry (KADET according to the Greek acronym/abbreviation of the Code) to a listed building with an apparent pathology. The old building of the Municipal Library of Lixouri Kefallinia was chosen for the purposes of this study. The thesis offers a brief presentation of the historical context and evolution of the architecture of the Ionian Islands. It examines the way the architecture was influenced and shaped by external conditions, mainly the Western conquerors, but also by the available materials and existing technical experience related to the high seismicity of the area. The building of the Lixouri Public Library is located on Aikaterini Toul Street no 1. It is a two-story building; a typical sample of neoclassical architecture of the mid-19th century (construction was completed in 1866), which was donated to the Greek State in 1963 and restored between 1975 to 1984, while it was declared monument by the Ministry of Culture in 1968. The building is functionally divided into two spaces. The ground floor houses the Municipal Library of Lixouri, whereas the first floor houses a museum. From a structural point of view, it is a construction with a load-bearing body made of stonework with an almost rectangular floor plan with dimensions approximately 19m x 11m and measuring an area of approximately 211 m2 per level. Its load-bearing body consists of four perimeter load-bearing walls with a three-layer stonework, two wooden floors, which determine the levels of the floors, and a wooden roof. The building had been restored and also received strengthening interventions, which were studied in 1975, and completed in 1984. These interventions helped the structure to resist the strong earthquakes of 2014, the result of which is its appearing pathology. In the next chapters, the mechanical characteristics of the various building materials are calculated with experimental equations of KADET, and a brief presentation is provided of the basic concepts for a better understanding of the behaviour of masonry. Further, the permanent loads of the building are calculated in detail and the Data Confidence Level (C.L.) is selected. What follows is the presentation of the controls of the regulation both in terms of forces and bending moments and in terms of deformations. In both cases corresponding adequacy/deficiency coefficients λ (Lamda) are used. The levels are presented of performance and the expected behaviour by level, while the level of performance B1 is defined according to the ΚΑDΕΤ. The simulation method and simulation data are briefly explained, as well as the identification of the seismic load bearing elements (piers) that are to be tested by the Pessos Software. To simulate and carry out the checks in accordance with the approved new code (KADET), the software Pessos of the 3DR Engineering Software Ltd company is used, which solves with the method of finite shell elements. The simulations concern the building after the later interventions, between the years 1975-1985, which survived the 2014 Kefalonia earthquakes, presenting structural pathology, which is discusseded in the relevant chapter. Based on these, the structural behaviour of the building is assessed and the vulnerability of the building is analysed. Furthermore, by choosing strategic interventions of technical nature, the strengthened building was simulated and the change in the behaviour of the two bodies was compared, through the coefficients of inadequacy/sufficiency (λ or Lamda). In the penultimate Chapter (10th) a Secondary Pre-Seismic Control (Audit) is also carried out, based on the instructions of the E.P.P.O (Earthquake Planning and Protection Organization of Greece, the Greek abbreviation is OASP). The adequacy-inadequacy coefficients of the secondary control are compared with those obtained from the third level detailed structural assessment of the building through repeated analyses of the existing (original) building for lower ground acceleration. In conclusion, the implementation of the new code (KADET) requires knowledge from all the involved (the structural engineer and the public authority). It is estimated that, despite the assumptions, the assessment of the existing building corresponds to its current image appearance. It is ascertained that the proposed strengthening interventions, despite the partial improvement of the structural behaviour, are insufficient for the B1 performance level. This insufficiency will lead to strategic administrative decisions, while it is suggested further investigation with the implementation of newer strengthening methods.