ιαστασιολόγηση Επεµβάσεων

Transcript

1 ΗΜΕΡΙ Α: «ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ (ΚΑΝ.ΕΠΕ.)» ιαστασιολόγηση Επεµβάσεων Στέφανος ρίτσος Καθηγητής Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών Αθήνα, 31/5/2012 1

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ Σκυρόδεµα Χάλυβας Σύνθετα 8.1 Γενικές Απαιτήσεις Έλεγχος διεπιφανειών 8.2 Επεµβάσεις σε Κρίσιµες Περιοχές Ραβδόµορφων οµικών Στοιχείων Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της ικανότητας έναντι µεγεθών ορθής έντασης Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της φέρουσας ικανότητας έναντι τέµνουσας Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της τοπικής πλαστιµότητας Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της δυσκαµψίας 8.3 Επεµβάσεις σε Κόµβους Πλαισίων Ανεπάρκεια λόγω διαγώνιας θλίψης κόµβου Ανεπάρκεια οπλισµού κόµβου 8.4 Επεµβάσεις σε Τοιχώµατα Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση ικανότητας έναντι µεγεθών ορθής έντασης Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της φέρουσας ικανότητας τέµνουσας Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της τοπικής πλαστιµότητας Επεµβάσεις µε στόχο την αύξηση της δυσκαµψίας 8.5 Εµφάτνωση Πλαισίων Προσθήκη απλού γεµίσµατος Τοιχωµατοποίηση πλαισίων Ενίσχυση υφιστάµενων τοίχων πληρώσεως Προσθήκη ράβδων δικτύωσης, µετατροπή πλαισίων σε κατακόρυφα δικτυώµατα 8.6 Προσθήκη Νέων Παράπλευρων Τοιχωµάτων και ικτυωµάτων Σύνδεσµοι Θεµελίωση νέων τοιχωµάτων ιαφράγµατα Επεµβάσεις σε Στοιχεία Θεµελίωσης

3 3

4 Βλάβες σε οκίµιο µε Εκτοξευόµενο Σκυρόδεµα και Βλήτρα 4

5 Βλάβες σε οκίµιο µε Έγχυτο Σκυρόδεµα, Λεία ιεπιφάνεια χωρίς ιατµητικούς Συνδέσµους 5

6 6

7 Έλεγχος Συνεργασίας στη ιεπιφάνεια Ανίσωση Ασφαλείας R id > S id Αντίσταση ιεπιφάνειας (σε θλίψη, σε εφελκυσµό, διατµητική) (βλ. Κεφ.6) Εντατικά Μεγέθη που δρουν στη διεπιφάνεια Ελάχιστα και Μέγιστα 7

8 Β διεπ. V i-j Έλεγχος ιεπιφανειών Γ παλαιό σκυρόδεµα V =F -F διεπ,βγ i-j ΑΒ ΓΔ F AB Α ι a j F Γ νέο σκυρόδεµα ή z V V διεπ. V i-j a διεπ. i-j V + V διεπ. Rd ρ = δ A Α sina Ελάχιστο Ποσοστό Βλήτρων sd ctm V cδ διεπ. i j M ' = = z ' a V ' z ' Μ ',V' =Ροπή, Τ έµνουσα λόγω δράσεων µετά την επ έµβαση f f 8 yk

9 9

10 Εκτράχυνση µε Αµµοβολή 10

11 Προετοιµασία Επιφάνειας µε Αεροµατσάκονο 11

12 ΜΑΝ ΥΕΣ Ο.Σ. Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 12

13 13

14 14

15 Τοποθέτηση ενδιάµεσων συνδετήρων σε επιµήκεις διατοµές 15

16 Τοποθέτηση ενδιάµεσων συνδετήρων σε τετραγωνικές διατοµές OXI NAI γωνία 45 ο 16

17 Άνοιγµα Συνδετήρων 17

18 Ηλεκτροσυγκόλληση Άκρων Συνδετήρων Μανδύα 18

19 Θλίβουσα ύναµη Μανδύα A F =4u μf + 10n + n F sb cm o ctm b h D ud s { { Τριβή Αναρτήρες (πάπιες) { Βλήτρα Ελάχιστοι Συνδετήρες Μανδύα Και ΕΚΩΣ 2000 A α sw sw t f f ctm ywd, δηλ. α 0.8 sw f f ywd ctm d t 2 h Προσεγγιστική Μέθοδος Μονολιθικής Συµπεριφοράς k k = 0,80 k r = 0,90 k θy = 1,25 k θu = 0,80 19

20 P Πλήρης Αλληλεπίδραση Μερική Αλληλεπίδραση ιαχωρισµός 20

21 Καµπύλες Εντατικού Μεγέθους Παραµόρφωσης µε Επισκευασµένα Στοιχεία F F y,µ F y,ε µονολιθικό επισκευασµένο F res,µ Κ ε Κ µ δ y,µ δ F y,ε Κ = y,ε F F y,μ δ Κ = δy δ y,ε y,μ δ u,ε Κ Κ = ε κ Κ μ δ u,µ δ Κ = δu δ F res,ε u,ε u,μ δ 21

22 k k = Συντελεστές Μονολιθικότητας υσκαµψία πραγµατικού σύνθετου στοιχείου υσκαµψία µονολιθικούστοιχείου k r = Αντοχή πραγµατικού σύνθετου στοιχείου Αντοχή µονολιθικούστοιχείου k k k r 1,0 k µ = Πλαστιµ ότητα πραγµατικού σύνθετου στοιχείου Πλαστιµ ότητα µονολιθικούστοιχείου kδ u Οριακήπαραµ όρφωση πραγµατικού σύνθετου στοιχείου = Οριακή παραµ όρφωση µονολιθικούστοιχείου Προσεγγιστική Μέθοδος Μονολιθικής Συµπεριφοράς Αντοχή, Πλαστιµότητα, υσκαµψία, Ικανότητα Παραµόρφωσης Ενισχυµένου Στοιχείου = k i (Αντοχή, Πλαστιµότητα, υσκαµψία, Ικανότητα Παραµόρφωσης Μονολιθικού Στοιχείου ) 22

23 Προσθήκη Νέας Στρώσης Σκυροδέµατος Εκτίµηση ικανότητας Με συνεκτίµηση της ολίσθησης Προσεγγιστικά µε χρήση συντελεστών µονολιθικότητας Για πλάκες: k k = 0,85 k r = 0,95 k θy = 1,15 k θu = 0,85 Για λοιπά στοιχεία: k k = 0,80 k r = 0,85 k θy = 1,25 k θu = 0,75 23

24 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕ ΜΕΙΩΜΕΝΑ ΜΗΚΗ ΜΑΤΙΣΜΕΝΩΝ ΡΑΒ ΩΝ σ j t j σ j t j σ j t j ρ f l s σ j t j σ h T απ = (1 λs) A f T=µ ρ l σ σ = j j b f s h h,. απ σ t =σ B ό που: h s (1 λs) A f b µ ρ l β= ρ f f B s s t = j,απ. 1-λ s β μ l A f s b σ j s 24

25 Καµπτική Ενίσχυση Building Klinkerstr, Amsterdam Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 25

26 Teng et al, 2002 Σ. Αναλαµβανόµενη Η. ΡΙΤΣΟΣ δύναµη επικολλητών φύλλων συναρτήσει του µήκους αγκύρωσης 26

27 Teng et al, 2002 Σ. Απόσχιση Η. ΡΙΤΣΟΣ επικάλυψης σκυροδέµατος στο πέρας του σύνθετου υλικού 27

28 Teng et al, 2002 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 28

29 ιάγραµµα Φορτίου-Βύθισης για οκούς Ενισχυµένες µε Επικολλητά Ελάσµατα 29

30 P P max Έλεγχος Αποκόλλησης L b P/2 P/2 L e = E j 2 f t j ctm P = k f b L max ctm j e σ P E f j 1,15 γ = 1, 2 1, 2b t 2 t crit max σ = jd= R j j j ctm Ας θεωρηθεί η περίπτωση µίας δοκού από σκυρόδεµα C16/20 που ενισχύεται στο εφελκυόµενο πέλµα µε ένα έλασµα ΙΟΠ-Άνθρακα, πάχους t j =1mm και πλάτους b j =1/2b w. Εξετάζοντας την 2η µορφή αστοχίας λαµβάνεται: 2/3 2/3 fctm 0.3 fck = = 1.92 MPa σ j,crit L e L b x 1.92 x 10 = 1.15 = 504 MPa 2 Χρήσιµη τεχνική για ενισχύσεις γύρω από νέα ανοίγµατα σε πλάκες, τοιχώµατα t σ j j,crit και 30

31 Έλεγχος Απόσχισης Άκρου V sd, απολ. Vcd,απολ Msd, απολ. 0.67MRd, απολ Rostasy, 1997 V sdj = A so f A j ydo σ + jd Aσ j jd V sd,απ όλ. 31

32 Μιτολίδης, ιδακτορική ιατριβή 2009, ΑΠΘ. 32

33 Καµπτική Ενίσχυση µε Οπλισµούς εντός Αυλακιών ( εν καλύπτεται από τον ΚΑΝ.ΕΠΕ.) σκυρόδεµα CFRP strip Οπλισµός σκυρόδεµα Λάµες - Ρητίνη Λάµες -Ρητίνη bonding agent σκυρόδεµα Εγκιβωτισµένη ράβδος οπλισµού Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 33 Λάµες - Ρητίνη

34 Αύξηση Φέρουσας Ικανότητας Έναντι Τέµνουσας Ανεπάρκεια Έναντι Λοξής Θλίψης (Vsd>VRd2) Με περίσφιγξη ( ) f = 1,125+ 1,25aω f ck,c w ck Με προσθήκη νέων στρώσεων σκυροδέµατος κλειστός µανδύας (συνιστάται) τρίπλευρη ενίσχυση (α) (β) (γ) Ενδεικτικοί τρόποι ενίσχυσης σε διάτµηση έναντι ανεπάρκειας σε λοξή θλίψη: (α), (β) Κλειστές ενισχύσεις, (γ) Ανοικτές ενισχύσεις V 1 γ V + V sd Rd,r RM Rd 34

35 Ανεπάρκεια Οπλισµού ιάτµησης Με πρόσθετες στρώσεις σκυροδέµατος Με εξωτερικά στοιχεία από χάλυβα ή ΙΟΠ (Vsd>VRd3) (α) (β) (γ) (δ) (ε) (στ) Ενδεικτικοί τρόποι ενίσχυσης σε διάτµηση έναντι ανεπάρκειας οπλισµού διάτµησης: (α), (β) κλειστή ενίσχυση, (γ), (δ),(ε),(στ) ανοικτή ενίσχυση µε αγκυρωµένα άκρα & (ζ) ανοικτή ενίσχυση αποδεκτή κατά παρέκκλιση (ζ) (η) 35

36 ιατµητική Ενίσχυση µε ΙΟΠ (a) (β) Η τάση στις ίνες εξαρτάται από το εύρος της ρωγµής που γεφυρώνουν. εν υπάρχει ανακατανοµή της έντασης Αστοχούν οι ίνες στη θέση (α) πριν καλά-καλά ενεργοποιηθούν οι ίνες στην θέση (β) Μέση τιµή αντοχής ½ max Αντοχής k v = 0,5 36

37 Περίσφιγξη µε Μεταλλικό Κλωβό 37

38 Περίσφιγξη µε ΙΟΠ Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 38

39 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 39

40 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 40

41 σ c περισφιγµένο µε FRP f * c, FRP f * c, s f c 0,85 f c απερίσφικτο περισφιγµένο µε στοιχεία χάλυβα 0 ε co ε c u ε * co ε * cu, FRP ε * cus ε Χαλύβδινη περίσφιγξη ε = * cu 0, ,1αω w Περίσφιγξη ΙΟΠ µε ίνες άνθρακος Περίσφιγξη ΙΟΠ µε ίνες γυαλιού * * 2 ε cu = 0,0035 (f c :f c) * * 2 ε cu = 0,007 (f c :f c) όπου f ( 1,125 1, 25αω ) = + * c w c f 41

42 Απαιτούµενος Οπλισµός Περίσφιξης Αύξηση Πλαστιµότητας Απαίτηση Στοχευόµενου q: Υπολογίζεται ο απαιτούµενος δείκτης συµπεριφοράς q µ = q/q o (q o παράγοντας υπεραντοχής δοµήµατος κατά EC8) Υπολογίζεται ο απαιτούµενος δείκτης πλαστιµότητας σε όρους µετακινήσεων: µ d = q μ 2 Τ 1+ 2 Τ Υπολογίζεται η απαιτούµενη τιµή του δείκτη πλαστιµότητας σε όρους καµπυλότητας : (µ d 1):(µ 1/r 1) = 3 Υπολογίζεται η απαιτούµενη µέγιστη θλιπτική παραµόρφωση σκυροδέµατος: Ογκοµετρικό µηχανικό ποσοστό περίσφιξης ω w : Χαλύβδινη Περίσφιξη: Περίσφιξη µε CFRP: όταν Τ > Τ q -1 Περίσφιξη µε GFRP: μ 2 όταν Τ < Τ * ε = 2,2 µ ε ν cu 1/r s y * ε = 0, ,1 α ω cu ( ) ( ) * * ε = 0,0035 f : f cu c c * * ε = 0,007 f : f cu c c 2 2 µε w * f = (1,125+ 1,25 a ω )f c w c 42

43 Απαιτούµενος Οπλισµός Περίσφιξης Αύξηση Πλαστιµότητας Απαίτηση Στοχευόµενου m: Οµοίως µε δείκτη συµπεριφοράς q, µόνο που το µ d αντικαθιστάται µε m απ. Απαίτηση Επιθυµητής Ικανότητας Γωνίας Στροφής Χορδής θ u : Υπολογίζεται η µ 1/r µέσω αξιόπιστων συσχετισµών µε τη µ θ θ =µ θ u, απ. θ, απ. y Όπου η θ y : Για δοκούς ή υποστυλώµατα ( 1/ r) d f b y L + a z s V h y θ = y ( 1/ r) + 0, ,5 y Ls 8 f c Για τοιχώµατα ( ) Η συσχέτιση των µ θ και µ d γίνεται µέσω των σχέσεων: µ =µ θ µ =µ θ d d H H tot ορ. L + a z L s V s θ = 1/ r + 0, ,125 + y y ( 1/ r) d f b y 3 h 8 f µη σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµού ορόφων πιθανός σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµού σε όροφο µ = 3µ 2 1/ r, απ. d, απ. ε * cu,απ ω w,απ 43 y c

44 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη χιαστί κολλάρων από χαλύβδινα στοιχεία 44

45 Επισκευή µε ρητινενέσεις CEA, Sacley 45

46 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη επικολλητών ελασµάτων από χάλυβα 46

47 Ενίσχυση κόµβων µε ΙΟΠ CEA, Sacley 47

48 CEA, Sacley 48

49 Ενίσχυση Τοιχωµάτων Αποκατάσταση Ανεπαρκών Αναµονών Όπως και στα υποστυλώµατα Αύξηση Φέρουσας Ικανότητας Έναντι Κάµψης Προσθήκη υποστυλωµάτων στα άκρα Μονόπλευρη ενίσχυση και προσθήκη υποστυλωµάτων Ολόπλευρος κλειστός µανδύας (συνιστάται) 49

50 Ενίσχυση Τοιχωµάτων Αύξηση Φέρουσας Ικανότητας Έναντι Τέµνουσας Ανεπάρκεια λόγω λοξής θλίψης κορµού Προσθήκη νέων στρώσεων σκυροδέµατος ή µανδύα Ανεπάρκεια οπλισµού διάτµησης Προσθήκη Εξωτερικών στοιχείων χάλυβα ή ΙΟΠ ή µανδύας Ολίσθηση Τοιχώµατος Προσθήκη κατακόρυφων µεταλλικών στοιχείων εκατέρωθεν του αρµού Τοπικός µανδύας Αύξηση Πλαστιµότητας ( εν προσφέρονται οι µέθοδοι περίσφιγξης) Αύξηση διατοµής θλιβόµενου πέλµατος µε προσθήκη εγκάρσιου τοιχώµατος µε τοπική διεύρυνση του άκρου Τοποθέτηση εγκαρσίων διαµπερών σφικτήρων 50

51 Εµφάτνωση Πλαισίων Σηµαντική Αύξηση της υσκαµψίας και της Σεισµικής αντίστασης του φορέα Μορφές: Προσθήκη Απλού Γεµίσµατος Τοιχωµατοποίηση Πλαισίου Ενίσχυση Υφισταµένων Τοίχων Πληρώσεως Κρίσιµα σηµεία της µελέτης Έλεγχος επάρκειας µεταφοράς τέµνουσας στις στάθµες των ορόφων Μικρή Αξονική Μειωµένη Ενεργός υσκαµψία, Μεγάλη Στροφή στο Θεµέλιο Κατασκευαστικά θέµατα υσκολία σκυροδέτισης (ανεπαρκής πρόσβαση στην κορυφή) Αντιµετώπιση συστολής ξήρανσης 51

52 Προσθήκη Απλού Γεµίσµατος Τοιχώµατα από: α) Άοπλο ή οπλισµένο σκυρόδεµα (επί τόπου κατασκευαζόµενα ή προκατασκευασµένα) β) Άοπλη ή οπλισµένη τοιχοποιία εν λαµβάνονται ειδικά µέτρα σύνδεσης του γεµίσµατος µε το πλαίσιο Προσοµοίωση του γεµίσµατος µέσω διαγώνιου θλιπτήρα Χαµηλή πλαστιµότητα. Συνιστάται m 1,5 Προσοχή Πρόσθετες Τέµνουσες σε οκούς και Υποστυλώµατα 52

53 Τοιχοµατοποίηση Πλαισίου Εµφατνώσεις πάχους µικρότερου ή ίσου µε το πλάτος της δοκού νέο υποστύλωμα νέο υποστύλωμα παλαιό υποστύλωμα νέο τοίχωμα παλαιό υποστύλωμα νέο τοίχωμα Εµφατνώσεις πάχους µεγαλύτερου του πλάτους της δοκού 53

54 Τοιχωµατοποίηση Πλαισίου Προσοµοίωµα Ελέγχου Επάρκειας P h F l s Ασκούµενη Τέµνουσα στο F s N s N s F s Έλεγχος Αντίστασης Φατνώµατος: L l Θλίψη ιαγώνιου Θλιπτήρα: P h Τοίχωµα: F s 2V Rc = Vs γ sd N s L ' = F =λ l s f = 0,6f ' c N f t b R c w w c b w = ενεργό πλάτος διαγώνιου θλιπτήρα λ 0,4, συντελεστής αποµένουσας απόκρισης του διαγώνιου θλιπτήρα µετά την υπέρβαση της κρίσιµης παραµόρφωσής του ιάτµηση κατά Μήκος των ιεπιφανειών: l 1 F = F N > n D L 2 βλ., οριζ. s R δ u h 1 F = F > n D l 2 βλ., κατ. βλ., οριζ. v u Ελάχιστη ποσότητα βλήτρων 3Φ16 ανά µέτρο της περιµέτρου και ρ min 54

55 Ενίσχυση Υφισταµένων Τοίχων Πληρώσεως Με αµφίπλευρες οπλισµένες στρώσεις εκτοξευόµενου σκυροδέµατος χωρίς υποχρεωτική αγκύρωση στο περιβάλλον πλαισίωµα. Ελάχιστο πάχος στρώσης 50 mm Min ρv= ρh=0,005 Εξασφάλιση της από κοινού λειτουργίας υφιστάµενης τοιχοποιίας µε τις δύο στρώσεις ενίσχυσης µέσω διαµπερών κοχλωτών συνδέσµων: Αντίσταση ενισχυµένου τοίχου = Αντίσταση λοξού θλιπτήρα 55

56 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΝΕΩΝ ΠΑΡΑΠΛΕΥΡΩΝ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ Η ΧΑΛΥΒ ΙΝΩΝ ΙΚΤΥΩΜΑΤΩΝ (Λύση που απαιτεί ιδιαίτερα υψηλή µελετητική και κατασκευαστική εµπειρία) Λεπτοµέρεια Α Λεπτοµέρεια Α- Κάτοψη Συνιστώµενη θέση τοιχωµάτων Ενδεικτική διάταξη συνδέσµων Συνίσταται: (α) Ο συνδυασµός της θεµελίωσης των νέων τοιχωµάτων µε τις υφιστάµενες θεµελιώσεις (β) Η κατά το δυνατόν αύξηση της αξονικής δύναµης που θα αναλάβουν τα νέα τοιχώµατα 56 κατά τον σεισµό

57 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΙΚΤΥΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 57

58 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ Ανεπάρκεια επιφάνειας έδρασης Ανεπαρκές ύψος Αύξηση διαστάσεων Συνδυασµός µε ενίσχυση κατακόρυφων µελών A sw Pn tanα f ywd Ενδεικτικήενίσχυσηπεδίλωνµετηντεχνικήτωνµανδυών, όταν η επέµβαση περιλαµβάνει και ενίσχυση του φέροντος κατακόρυφου στοιχείου 58

59 Ανάρτηση episkeves.civil.upatras.gr 59