Διερεύνηση της επιρροής των ανοιγμάτων στην εκτός επιπέδου αστοχία φέρουσας τοιχοποιίας

Ζαμπογιάννης, Αντώνιος

Investigation of the influence of openings on the out-of-plane failure of load-bearing masonry walls

Διπλωματική εργασία

Author

Ζαμπογιάννης, Αντώνιος

Date

2024-06-20

Advisor

Repapis, Constantinos

civ_19394254.pdf (3.789Mb)

Keywords

Φέρουσα τοιχοποιία ; Τοπικοί μηχανισμοί ; Εκτός επιπέδου αστοχία ; Δευτεροβάθμιος προσεισμικός έλεγχος ; ΚΑΔΕΤ

Abstract

Βασική αιτία σοβαρών βλαβών σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία υπό σεισμική δράση αποτελεί η εκτός επιπέδου αστοχία τοίχων. Η παρούσα εργασία έχει στόχο την διερεύνηση της επιρροής των ανοιγμάτων στην εκτός επίπεδου αστοχία κάθετα προς τους οριζόντιους αρμούς της φέρουσας τοιχοποιίας, με σκοπό τον ακριβέστερο προσδιορισμό του Δείκτη ανοιγμάτων φερόντων τοίχων (R2) καθώς και του Δείκτη καταπόνησης περιμετρικών τοίχων εκτός επιπέδου (R8) στα πλαίσια του Δευτεροβάθμιου Προσεισμικού Ελέγχου κτηρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Το ζητούμενο είναι ο καθορισμός μιας απλοποιημένης μεθόδου υπολογισμού της δρώσας ροπής περί τον κατακόρυφο άξονα τοίχου με ανοίγματα όταν υποβάλλεται σε σεισμικό φορτίο, ως συνάρτηση της ροπής του αντίστοιχου ολόσωμου τοίχου. Η ροπή του ολόσωμου τοίχου μπορεί να υπολογιστεί με εφαρμογή τυποποιημένων πινάκων πλακών. Για τον σκοπό αυτό έγιναν αναλύσεις με χρήση πεπερασμένων στοιχείων, για μονώροφο και διώροφο τοίχο αρθρωμένο περιμετρικά και ελεύθερο άνω, με ένα άνοιγμα (πόρτα ή παράθυρο) σε διάφορα πλάτη και θέσεις καθώς και τοίχων με δυο ή τρία ανοίγματα. Μετά την ανάλυση και επεξεργασία των αποτελεσμάτων προτείνονται διαγράμματα και πίνακες υπολογισμού του λόγου ροπής τοίχου με άνοιγμα προς την ροπή ολόσωμου τοίχου, ως συνάρτηση του ποσοστού ανοίγματος και της θέσης του τόσο για μονώροφο όσο και για διώροφο τοίχο, διορθωτικοί συντελεστές και κανόνες που σχετίζονται με ιδιαίτερες διατάξεις (δυο ή τρία ανοίγματα), την ύπαρξη παραθύρων, καθώς και το ύψος του υπέρθυρου. Σε ότι αφορά τον μονώροφο τοίχο με άνοιγμα πόρτα, παρατηρείται αύξηση της ροπής (σε σχέση με την ροπή ολόσωμου) από 4% έως 71%, ενώ στην περίπτωση παράθυρου παρατηρείται μείωση της ροπής κατά μέσο όρο 8% έναντι της ροπής του αντίστοιχου τοίχου με πόρτα. Σε διώροφο τοίχο με άνοιγμα πόρτα διακρίνουμε (σε σχέση με την ροπή ολόσωμου) αύξηση της ροπής από 36% έως 113%, στην παραλλαγή με παράθυρο η αύξηση της ροπής είναι μειωμένη κατά μέσο όρο 16% έναντι της ροπής του αντίστοιχου τοίχου με πόρτα.

Abstract

The main cause of serious damage in load-bearing masonry buildings under seismic action is the out-of-plane failure of walls. This work aims to investigate the influence of openings on the out-of-plane failure perpendicular to the horizontal joints of the load-bearing masonry, with the aim of more precisely determining the load-bearing wall opening index (R2) as well as the stress index of out-of-plane perimeter walls (R8) in the context of the Second-level pre-Seismic Inspection of masonry buildings. The aim is to establish a simplified method for calculating the moment acting about the vertical axis of a wall with openings when subjected to a seismic load, as a function of the moment of the corresponding full-body wall. The full-body wall moment can be calculated by applying standard slab calculation tables. For this purpose, analyses were carried out using finite elements, for one- and two-storey walls hinged around the perimeter and free above, with one opening (door or window) in various widths and positions as well as walls with two or three openings. After the analysis and processing of the results, diagrams and tables are proposed for calculating the ratio of the moment of a wall with opening to the moment of a full-body wall, as a function of the percentage of the opening and its location, for both single and double storey walls, correction factors and rules related to special arrangements (two or three openings), the existence of windows, as well as the height of the lintel. Regarding the single-storey wall with a door opening, an increase in moment (in relation to the full-body moment) is observed from 4% to 71%, while in the case of a window, a decrease in moment is observed on average of 8% compared to the moment of the corresponding wall with a door. In a two-storey wall with a door opening, we can see (in relation to the full-body moment) an increase in the moment from 36% to 113%, while in the variant with a window the increase in the moment is reduced by an average of 16% compared to the moment of the corresponding wall with a door.