Construction. Δομητικές Ενισχύσεις με Συστήματα Υφασμάτων SikaWrap

Transcript

1 Construction Δομητικές Ενισχύσεις με Συστήματα Υφασμάτων SikaWrap

2 Ίνες Δομητικής Ενίσχυσης, Υφάσματα Ίνες Δομητικής Ενίσχυσης Στα έργα πολιτικού μηχανικού μπορούν να εφαρμοστούν ίνες τριών διαφορετικών τύπων: ίνες άνθρακα, υάλου και αραμιδίου. Οι δομητικές απαιτήσεις επέμβασης, οι εργοταξιακές και οι περιβαλλοντικές συνθήκες αποτελούν βασικά κριτήρια για την επιλογή του κατάλληλου υλικού. Οι βασικές διαφορές μεταξύ αυτών των τριών ινών εντοπίζονται στη διαφορετικότητα του μέτρου ελαστικότητας των ινών καθώς και στην ανθεκτικότητά τους. Ίνες Άνθρακα Οι ίνες άνθρακα διατίθενται σε διάφορα μέτρα ελαστικότητας. Όλες οι ίνες παρουσιάζουν τελείως γραμμική ελαστική συμπεριφορά με υψηλές εφελκυστικές αντοχές. Τυπικά Παραδείγματα: Υψηλής Αντοχής: High Strength (HS), με σύνηθες μέτρο ελαστικότητας 230 GPa. Υψηλού Μέτρου Ελαστικότητας: High Modulus (HM), με μέτρο ελαστικότητας από 440 έως 640 GPa. Κύρια χρήση: Ενεργή ενίσχυση (συνεχής φόρτιση) Οι ίνες άνθρακα ανθίστανται σε αλκαλικό και όξινο περιβάλλον, στην υπεριώδη ακτινοβολία, έχουν υψηλή αντοχή σε κόπωση και χαμηλό συντελεστή διαστολής. Επιπλέον δεν υποφέρουν από διάβρωση υπό τάση. Ίνες Υάλου Οι ίνες υάλου χρησιμοποιούνται κυρίως για γενικές δομητικές εφαρμογές ενίσχυσης. Είναι διαθέσιμες σε διαφορετικούς τύπους, με πλέον συνηθέστερες αυτές του τύπου E με μέτρο ελαστικότητας 76GPa. Κύρια Χρήση: Παθητική Ενίσχυση (π.χ. προσεισμική) Οι ίνες υάλου τύπου Ε έχουν το μειονέκτημα της χαμηλής ανθεκτικότητας σε αλκαλικό περιβάλλον. Σε μια προσπάθεια να ξεπεραστεί αυτή η αδυναμία, προστίθεται ποσότητα ζιρκονίου για την παραγωγή τύπου ινών υάλου AR με αλκαλική ανθεκτικότητα. Συνήθως τα υαλοϋφάσματα οδηγούν στα πλέον συμφέροντα από οικονομικής απόψεως συστήματα, καθώς το μειονέκτημα του χαμηλού μέτρου ελαστικότητας εξισορροπείται από το συνδυασμό αρκετών στρώσεων. Ίνες Αραμιδίου Εξειδικευμένης χρήσης ίνες με υψηλή αντοχή σε κρούση. Μέτρο ελαστικότητας 100GPa. Οι ίνες αραμιδίου μπορούν να προστατεύσουν βάθρα γεφυρών από κατάρρευση λόγω σύγκρουσης με οχήματα. Ένα επιπρόσθετο πεδίο εφαρμογών αφορά στο μετριασμό της μεταφερόμενης ενέργειας λόγω εκρήξεων. Μηχανικές ιδιότητες των ινών που χρησιμοποιούνται για τα υφάσματα SikaWrap Διατίθεται μια μεγάλη ποικιλία ινών ενίσχυσης από τις οικονομικότερες ίνες υάλου έως τις ανθεκτικότερες ίνες αραμιδίου και από τις ισχυρές ίνες άνθρακα έως τις άκαμπτες ίνες άνθρακα υψηλού μέτρου ελαστικότητας. Ως εκ τούτου, η καταλληλότητα των ινών που απαιτείται για κάθε μελέτη αποκατάστασης μπορεί να βρεθεί στην μεγάλη οικογένεια υφασμάτων SikaWrap. Στο διάγραμμα που ακολουθεί απεικονίζονται οι μηχανικές ιδιότητες των ινών αραμιδίου, υάλου και των βασικών τύπων άνθρακα, όπου εύκολα διαπιστώνεται η διαφοροποίηση του μέτρου ελαστικότητας. Τα διάφορα συστήματα Ινωπλισμένων Πολυμερών (ΙΩΠ) για μια συγκεκριμένη εφαρμογή, θα πρέπει να συγκρίνονται μόνο με βάση την ισοδύναμη ακαμψία ή ατένεια. Τάση (N/mm 2 ) Επιπρόσθετες ιδιότητες των ινών που κρίνονται απαραίτητες στην διαδικασία επιλογής Για τη μακροπρόθεσμη επιτυχία μιας ενισχυτικής επέμβασης, μερικές επιπρόσθετες ιδιότητες πέρα των μηχανικών κρίνονται ως σημαντικές, όπως η ανθεκτικότητα, η γήρανση και η αντοχή σε διάβρωση. Κριτήρια Άνθρακας Υψηλής Αντοχής, 230 GPa Άνθρακας Υψηλού Μέτρου Ελαστικότητας, 640 GPa Άνθρακας Υπέρ-υψηλής Αντοχής, 230 GPa 0.0 Ίνες ΙΩΠ (Ινωπλισμένων Πολυμερών) Άνθρακα Αραμίδιο Υάλου Τύπου Ε Ανθεκτικότητα στο χρόνο Πολύ Καλό Καλό Επαρκές Κόπωση Άριστο Καλό Επαρκές Αλκαλικό περιβάλλον Πολύ Καλό Καλό Ανεπαρκές Κρούση Χαμηλό Πολύ Καλό Καλό Διάβρωση υπό τάση Χαμηλό Μέτριο Υψηλό Φθορά λόγω τριβής Επαρκές Πολύ Καλό Καλό Aραμίδιο, 100 GPa 1.5 Υάλου, 76 GPa Χάλυβα Fe235, 210 GPa Παραμόρφωση (%) Παθητική ενίσχυση (Χ) (Χ) Χ Ενεργητική ενίσχυση Χ (Χ) - Ενίσχυση ρηγματωμένης ζώνης Χ (Χ) - Ηλεκτρική αγωγιμότητα/ Ναι Όχι Όχι Γαλβανικό φαινόμενο X = Καταλληλότερη Χρήση

3 SikaWrap και Ρητίνες Sikadur Είδη Υφασμάτων SikaWrap Τα υφάσματα SikaWrap διατίθενται σε ένα μεγάλο εύρος, σύμφωνα με το βάρος, την ύφανση και τη διεύθυνση των ινών. Επιλέγονται βάσει της μορφής επέμβασης και τις απαιτήσεις της εντατικής κατάστασης. Ύφανση Πλεκτά Υφάσματα Τα υφάσματα της πλέξης αυτής έχουν τις καλύτερες ιδιότητες χειρισμού και εμποτίζονται εύκολα με τη μέσου ιξώδους, θιξοτροπική, εποξειδική ρητίνη Sikadur 330 (μέχρι βάρος υφάσματος 450g/m 2 ) ή με την εποξειδική ρητίνη χαμηλού ιξώδους Sikadur 300 (450g/ m 2 ή μεγαλύτερο βάρος). Διεύθυνση Υφάσματα Μονής Διεύθυνσης Οι ίνες διατάσσονται σε μία διεύθυνση. Τα περισσότερα υφάσματα SikaWrap είναι μονής διεύθυνσης και είναι ιδανικά για τις απαιτήσεις δομητικής ενίσχυσης. Μπορούν εύκολα να συνδυαστούν σε περισσότερες στρώσεις, οι οποίες μπορούν εύκολα να εφαρμοστούν σε διαφορετικές διευθύνσεις. Υφάσματα Πολλαπλών Διευθύνσεων Οι ίνες διατάσσονται σε περισσότερες από μία διευθύνσεις. Εποξειδικές Ρητίνες Εμποτισμού Σύμφωνα με τον τύπο και το βάρος του υφάσματος μπορεί να επιλεγεί το βέλτιστο είδος ρητίνης. Οι εποξειδικές ρητίνες Sikadur είναι εξελιγμένα προϊόντα, ώστε να εκπληρώνουν τις απαιτήσεις τόσο του εφαρμοστή όσο και του μελετητή του τεχνικού έργου. Η ανθεκτικότητα και η ευκολία εφαρμογής αποτελούν μερικά από τα βασικά θέματα συζήτησης για τη μακροχρόνια επιτυχία ενός έργου ενίσχυσης. Ρητίνες Μετρίας τιμής Ιξώδους Κρεμώδεις εποξειδικές ρητίνες εμποτισμού, 2- συστατικών με θιξοτροπική συμπεριφορά (π.χ. Sikadur 330). Χρησιμοποιούνται με την ξηρή μέθοδο εφαρμογής ή ως αστάρι για την υγρή μέθοδο εφαρμογής. Οι ιδιότητές τους τις καθιστούν κατάλληλες για εφαρμογή σε τοίχους και οροφές. Άνθρακας: SikaWrap-300C, 300 g/m 2 Άνθρακας: SikaWrap-160C 0/90, 160 g/m 2 Ρητίνες Χαμηλής τιμής Ιξώδους Λεπτόρρευστες εποξειδικές ρητίνες εμποτισμού, 2-συστατικών (π.χ. Sikadur 300), για χρήση στην υγρή μέθοδο εφαρμογής με πλεκτά υφάσματα μεγάλου βάρους και όλων των Μη-Πλεκτών υφασμάτων. Αραμίδιο: SikaWrap-300A, 300 g/m 2 Υάλου/Αραμιδίου: SikaWrap-107G, 955 g/m 2 Μη-Πλεκτά Υφάσματα με Ίνες Άνθρακα Τα υφάσματα της μορφής αυτής έχουν την καλύτερη ευθυγράμμιση (χωρίς αποκλίσεις), η οποία έχει μεγάλη σημασία για επεμβάσεις ενίσχυσης για αύξηση της ακαμψίας του μέλους. Η διάταξη αυτή επιτρέπει την πλήρη χρησιμοποίηση του φάσματος λειτουργίας της ίνας σε ακαμψία. Υβριδικά Υφάσματα Συνδυασμός διαφορετικών ινών, συνήθως πολλαπλών διευθύνσεων. Μπορεί να είναι Πλεκτά ή Μη-Πλεκτά Υφάσματα. Συμπληρωματική σειρά υφασμάτων SikaWrap Τη βασική σειρά των υφασμάτων SikaWrap, συμπληρώνουν τα ειδικών σχεδιαστικών απαιτήσεων υφάσματα, καθώς υπάρχει η δυνατότητα για τροποποιήσεις του βάρους, της διεύθυνσης, του συνδυασμού και την πλέξης των ινών κατόπιν παραγγελίας. Παραδείγματα: Δύο διευθύνσεων υφάσματα μπορεί να θεωρηθούν ως η καταλληλότερη διάταξη επέμβασης για διατμητικές ενίσχυσης δοκών και υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος. Χάρις στη διάταξη των ινών σε δύο διευθύνσεις μπορεί να επιτευχθεί αποδοτική εφαρμογή με μία στρώση υφάσματος. Υβριδικά Υφάσματα με διαφορετικού τύπου και αναλογίες ινών σε κάθε πιθανή διεύθυνση μπορούν να προσαρμοστούν σύμφωνα με τις απαιτήσεις δομητικής αποκατάστασης, π.χ. προσεισμικές επεμβάσεις. Μακροχρόνια Εμπειρία Οι εποξειδικής-βάσης, δομητικών συγκολλήσεων ρητίνες Sikadur είναι δοκιμασμένες από το 1960 σε έργα προβολοδόμησης στη γεφυροποιία καθώς και σε ενισχύσεις κατασκευών σε παγκόσμια κλίμακα. Συστήματα Δομητικής Ενίσχυσης Ινωπλισμένων Πολυμερών (ΙΩΠ) Sika CarboDur Από τις αρχές της δεκαετίας του 90 διατίθενται οι δομητικές ρητίνες συγκόλλησης Sikadur για εφαρμογές με Ινωπλισμένα Πολυμερή (ΙΩΠ), με το εμπορικό όνομα Σύνθετα Συστήματα Δομητικής Ενίσχυσης Sika CarboDur. HS Άνθρακας: SikaWrap-200C NW, 200 g/m 2 ή HM Άνθρακας: SikaWrap-400C HiMod NW, 400 g/m 2 2 I 3

4 Δομητικές Εφαρμογές Γενικά Τα υφάσματα SikaWrap αποτελούν μία ομάδα υλικών ενίσχυσης τα οποία εκπληρώνουν τις περισσότερες από τις ανάγκες ενίσχυσης ή ανακατασκευής σε έργα πολιτικού μηχανικού. Εφαρμόζονται σε περιπτώσεις αλλαγής χρήσης και/ή εντατικής φόρτισης, τροποποίησης του στατικού συστήματος, όπως επίσης και σε περιπτώσεις πρόληψης ή επισκευής κατασκευών σε ζώνες με υψηλό δείκτη σεισμικής επικινδυνότητας. Περίσφιγξη Η περίσφιγξη εφαρμόζεται γενικότερα σε δομικά μέλη που θλίβονται, με σκοπό την αύξηση της φέρουσας ικανότητας τους ή σε περιπτώσεις σεισμικής αναβάθμισης με την αύξηση της πλαστιμότητας τους. Τα συστήματα Ινωπλισμένων Πολυμερών (ΙΩΠ) SikaWrap αποτελούν αξιόπιστες κατασκευαστικές διατάξεις για δομικά στοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος. Διατμητική Ενίσχυση Η ευκαμψία των υφασμάτων SikaWrap επιτρέπει την εφαρμογή τους σε ακανόνιστες διατομές, οι οποίες παρατηρούνται συχνά σε δοκάρια και υποστυλώματα οπλισμένου σκυροδέματος. Ο συνδυασμός ανθρακοϋφασμάτων για τη διατμητική ενίσχυση με τα ελάσματα άνθρακα Sika Carbodur για την καμπτική ενίσχυση της δοκού, δίνει το βέλτιστο αποτέλεσμα. Ενίσχυση σε Κρούση Τα υφάσματα SikaWrap βασισμένα σε ίνες αραμιδίου μπορούν να απορροφήσουν τον υψηλό βαθμό ενέργειας που μπορεί να προκληθεί από την κρούση ενός οχήματος σε βάθρα γεφυρών, έτσι ώστε να αποφευχθούν φαινόμενα κατάρρευσης. Σεισμική Αναβάθμιση Οι επεμβάσεις αυτού του τύπου είναι συνήθως ένας συνδυασμός όλων των διαθέσιμων προαναφερθέντων συστημάτων. Ένα σημαντικό πεδίο με προγενέστερες και σημερινές εφαρμογές αποτελεί η περιτύλιξη των βάθρων στη γεφυροποιία σε μια προσπάθεια αποτροπής πρόωρων αστοχιών λόγω εκδήλωσης σεισμικών εντάσεων. Καμπτική Ενίσχυση Τα δομικά στοιχεία μπορούν να ενισχυθούν έναντι κάμψης όχι μόνο μέσω μεταλλικών στοιχείων ή ελασμάτων άνθρακα Sika Carbodur αλλά και με υφάσματα SikaWrap, ειδικότερα εάν οι μηχανικές ιδιότητες του υποστρώματος είναι χαμηλές. Ιδιαίτερη μέριμνα πρέπει να δίνεται στη σωστή ευθυγράμμιση των ινών για καμπτικές ενισχύσεις, καθώς η χρήση μεγάλου μήκους υφάσματος είναι καθοριστική για την παραλαβή των φορτίων της ανωδομής.

5 Διαδικασία Εφαρμογής Ξηρή Υγρή Στη διαδικασία ξηρής εφαρμογής τα αντίστοιχα υφάσματα SikaWrap εφαρμόζονται απευθείας στη μέσου-ιξώδους εποξειδική ρητίνη Sikadur 330, η οποία έχει πρωτίστως επαλειφθεί ομοιογενώς στο υπόστρωμα του σκυροδέματος. Πλεονέκτημα: Εύκολη εφαρμογή Τα πλεκτά υφάσματα SikaWrap με βάρος που υπερβαίνει τα 450g/m 2 και όλα τα μη-πλεκτά υφάσματα εφαρμόζονται με την υγρή μέθοδο. Το ύφασμα SikaWrap προεμποτίζεται με εποξειδική ρητίνη Sikadur 300 είτε με την χρήση ειδικών συσκευών εμποτισμού ή απλούστερα πάνω σε επιφάνειες εργασίας (φύλλα πολυαιθυλενίου) και στη συνέχεια τοποθετείται το Υγρό ύφασμα στην ασταρωμένη επιφάνεια. Πλεονέκτημα: Ιδανικό σύστημα για μεγάλης κλίμακας εφαρμογές και μεγάλου βάρους ή πυκνής πλέξης υφασμάτων. Το υπόστρωμα πρέπει να είναι καθαρό, χωρίς λάδια, γράσα, τσιμεντοεπιδερμίδα, επιστρώσεις, κτλ. Προετοιμάστε το υπόστρωμα με εργαλεία αμμοβολής ή εκτράχυνσης. Καθαρίστε το υπόστρωμα σχολαστικά και απομακρύνετε αποσαθρωμένα ή χαλαρά τμήματα καθώς και τη σκόνη. Αποκατάσταση μικρορωγμών. Ρωγμές μεγαλύτερου εύρους από 0,25mm πρέπει να σταθεροποιηθούν χρησιμοποιώντας μεθόδους εποξειδικών ενεμάτων (π.χ.sikadur 52). Το υπόστρωμα πρέπει να είναι επίπεδο (καλύτερο από 15mm ανά 1m μήκους). Στην περίπτωση που χρειάζεται να διαμορφωθούν ζώνες επιπεδότητας με επισκευαστικά κονιάματα ή ρητίνες, αυτά θα πρέπει να ωριμάσουν πλήρως πριν από την τοποθέτηση των υφασμάτων. Η απότμηση όλων των γωνιών πρέπει να είναι σύμφωνη με το ύφασμα που εφαρμόζεται ή όπως καθορίζει η μελέτη εφαρμογής (>20mm). Η ελάχιστη εφελκυστική αντοχή του σκυροδέματος πρέπει να είναι σύμφωνη με το ύφασμα που εφαρμόζεται ή όπως καθορίζει η μελέτη εφαρμογής. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Μετρήστε την θερμοκρασία του υποστρώματος, της ατμόσφαιρας και του υλικού καθώς και το σημείο δρόσου. Η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας και του υποστρώματος κατά τη διάρκεια εφαρμογής πρέπει να είναι τουλάχιστον 3 C πάνω από το σημείο δρόσου. 1 Κόψτε το ύφασμα χρησιμοποιώντας ψαλίδι ή κοφτερό λεπίδι. Συνυπολογίστε αρκετό υλικό για την αλληλοεπικάλυψη. 1 2 Εφαρμογή της εποξειδικής ρητίνης Sikadur 330 στο υπόστρωμα με σπάτουλα ή ρολό. Το υπόστρωμα ασταρώνεται με Sikadur 300 (ομαλές επιφάνειες) ή εποξειδική ρητίνη Sikadur 330 (αδρές επιφάνειες). 2 Εμποτισμός του υφάσματος πάνω σε επιφάνειες εργασίας ή με τις αυτοματοποιημένες διατάξεις εμποτισμού χρησιμοποιώντας εποξειδική ρητίνη Sikadur Το ύφασμα ξηρής εφαρμογής τοποθετείται στην επιφάνεια επάλειψης. Το προεμποτισμένο ύφασμα εφαρμόζεται στην ασταρωμένη επιφάνεια Το ύφασμα στρώνεται προσεκτικά με το πλαστικό ρολό εμποτισμού να κυλινδρώνει μόνο κατά τη μία διεύθυνση των ινών. Η επικάλυψη κατά την διεύθυνση των ινών > 100mm (εξαρτάται από τον τύπο του υφάσματος) ή όπως προδιαγράφεται από τη μελέτη εφαρμογής. Έγχρωμη βαφή ή τσιμεντοειδούς βάσης επίστρωση εφαρμόζεται στην επιφάνεια του υφάσματος. 5 6 Πυράντοχες γυψοσανίδες ή χρώματα/κονίες μπορεί να βελτιώσουν την αντίσταση σε υψηλές θερμοκρασίες. 4 I 5

6 Επιλογή Συστήματος SikaWrap Γενικές αρχές Δεν είναι δυνατόν να δοθούν κάποιες γενικές συμβουλές για τον τύπο του υφάσματος που πρέπει να χρησιμοποιηθεί στο εκάστοτε τεχνικό έργο. Απεναντίας υπάρχουν αρκετές επιλογές ώστε να βελτιστοποιήσουν το συνολικό κόστος ανάλογα με τις απαιτήσεις του έργου. Ένας σημαντικός παράγοντας διαφοροποίησης για την κάθε εφαρμογή είναι εάν χρήζει η επέμβαση αντοχής ή πλαστιμότητας. Με τη μεγάλη ποικιλία υφασμάτων SikaWrap, ο μελετητής μπορεί να επιλέξει τον πλέον κατάλληλο τύπο υφάσματος και τις πλέον κατάλληλες ίνες για τις δομητικές απαιτήσεις του έργου. Επιπλέον κατά τη διαδικασία επιλογής πρέπει να συνεκτιμηθούν οι περιβαλλοντικές συνθήκες και οι απαιτήσεις μακροζωίας του συστήματος. Οικονομική Αποδοτικότητα Η οικονομική αποδοτικότητα μπορεί να οριστεί ως το κόστος του εφαρμοζόμενου συστήματος (συμπεριλαμβανομένου του υλικού, της προετοιμασίας και της εφαρμογής) σε σχέση με τη μηχανική απόδοση της ενίσχυσης που μπορεί να επιτευχθεί. Είναι πολύ σημαντικό να συνυπολογιστεί τόσο το κόστος του υλικού και της εφαρμογής, όσο και οι συντελεστές ασφαλείας σύμφωνα με τους κανονισμούς σχεδίασης. Στο επόμενο γράφημα απεικονίζεται η σύγκριση κόστους/αποδοτικότητας για μερικά από τα καθιερωμένα υφάσματα SikaWrap μονής διεύθυνσης. Το συγκεκριμένο γράφημα έχει προετοιμαστεί για εφαρμογές με βάση τη δυστένεια. Για κάθε συνδυασμό (Α Ζ) υφάσματος/αριθμού στρώσεων παρουσιάζονται οι επόμενες στήλες Συνολικό ΕxΑ/m πλάτος (MN/m, όλες οι στρώσεις). Κόστος υλικού (ύφασμα, αστάρι, ρητίνη εμποτισμού,) για όλες τις στρώσεις (κόστος/m 2 ). Κόστος εφαρμογής χωρίς επίστρωση προστασίας (κόστος/m 2 ) 5 Κόστος υλικού και εφαρμογής ( 3 και 4 ) χωρίς επίστρωση προστασίας (κόστος/m 2 ). Πώς διαβάζεται το γράφημα στο παράδειγμα που ακολουθεί, βήμα προς βήμα. I Η ροζ οριζόντια γραμμή 1 αναπαριστάνει την σχεδιαστική αξία ΕxΑ ανά μέτρο πλάτους ώστε να προσδώσει την απαιτούμενη ακαμψία-ατένια. ΕxΑ είναι το γινόμενο του μέτρου ελαστικότητας των ινών επί τη συνολική ενεργή διατομή των ινών ανά μέτρο (χωρίς μείωση με χρήση του δείκτη ασφαλείας). II Διαπιστώνεται ότι η τιμή της ζητούμενης δυστένειας μπορεί να επιτευχθεί με μια πληθώρα υλικών με έναν διαφορετικό αριθμό στρώσεων (η μπλε στήλη 2 των συνδυασμών από το Α στο Δ και Ζ), αλλά όχι από το συνδυασμό του Ε όπου η μία στρώση δεν είναι αρκετή. III Με βάση τις παραδοχές επί του συνολικού τοπικού κόστους υλικού και τοποθέτησης, το ύψος της κόκκινης στήλης 5 αποτελεί το κριτήριο για την τελική απόφαση βάσει των μηχανικών ιδιοτήτων. IV IV. Το χαμηλότερο ύψος της κόκκινης στήλης (χαμηλότερο κόστος υλικού και τοποθέτησης) μπορεί να επιτευχθεί με την εφαρμογή μόνο δύο στρώσεων μεγάλου βάρους και τυπικού μέτρου ελαστικότητας SikaWrap -530C/105, συνδυασμός Γ. Σχόλια (όχι γενικευμένα, αλλά συγκεκριμένα για αυτό το παράδειγμα): Στην περίπτωση που η απαίτηση για ακαμψία-ατένια του μέλους θα ήταν ελαφρώς μικρότερη, ώστε το σύστημα που βασίζεται στη μία στρώση με το ύφασμα υψηλού μέτρου ελαστικότητας (συνδυασμός Ε) να εκπληρώνει το όριο αυτό, η συνολική κατάσταση θα ήταν διαφορετική. Σύμφωνα με τις υποθέσεις αυτού του παραδείγματος, ο (συνδυασμός Ε) θα ήταν ο πλέον αποδοτικός, εξαιτίας του χαμηλού κόστους τοποθέτησης μόνο μιας στρώσης. Το σύστημα στο δεξί άκρο του πίνακα (συνδυασμός Ζ) βασίζεται σε ύφασμα με ίνες υάλου. Παρά το πλεονέκτημα χαμηλού κόστους του υλικού, το χαμηλό μέτρο ελαστικότητας των ινών υάλου δεν μπορεί να αντισταθμιστεί με έναν οικονομικά αποδοτικό τρόπο. Συνολικό (ΕxΑ) / m πλάτους (MN/m, όλες οι στρώσεις) Κόστος υλικού (ύφασμα, αστάρι, ρητίνη εμποτισμού,) για όλες τις στρώσεις (κόστος/m 2 ). Κόστος εφαρμογής Κόστος υλικού και εφαρμογής χωρίς επίστρωση προστασίας A B C D E F Συνολικό (ΕxΑ) / m πλάτους (MN/m, όλες οι στρώσεις) Κόστος ανά m 2 5 στρώσεις SikaWrap 230 C/45, σύνηθες μέτρο ελαστικότητας 4 στρώσεις SikaWrap-300 CΖ/60, σύνηθες μέτρο ελαστικότητας 2 στρώσεις SikaWrap-530 C/105, σύνηθες μέτρο ελαστικότητας 2 στρώσεις SikaWrap- 300C HiMod NW, υψηλού μέτρου ελαστικότητας, μη-πλεκτό 1 στρώση SikaWrap- 400C HiMod NW, υψηλού μέτρου ελαστικότητας, μη-πλεκτό 5 στρώσεις SikaWrap-930 G/45, ύφασμα με ίνες υάλου

7 Παράμετροι βελτιστοποίησης κόστους Πολλά παραδείγματα μπορούν να παρουσιαστούν. Μεγάλη έχει σημασία το ότι όλα τα βήματα εφαρμογής πρέπει να συνυπολογιστούν όταν υπολογίζεται το κόστος και η βελτιστοποίηση κόστους του υπό ενίσχυση έργου. Ως εκ τούτου γίνεται κατανοητό ότι το κόστος της εμποτισμένης στρώσης ενός υφάσματος SikaWrap αποτελεί μόνο έναν παράγοντα κατά τη διάρκεια επιλογής του συστήματος ενίσχυσης. Το καλύτερο σύστημα είναι πάντα αυτό που έχει επιλεγεί προσεκτικά έχοντας κατά νου όχι μόνο το κόστος αλλά και τα ζητήματα ανθεκτικότητας. Πέραν τούτου θα πρέπει να είναι αρκετά ασφαλές στην τοποθέτηση, έτσι ώστε να μειωθούν στο ελάχιστο πιθανά λάθη που μπορούν να συμβούν επί τόπου στο έργο. Σχεδιασμός Τη στιγμή που όλες οι διαδικασίες σχεδιασμού περιορίζουν τις παραμορφώσεις με τα σύνθετα υλικά (ΙΩΠ), η μέγιστη οριακή εφελκυστική αντοχή του υλικού δε χρησιμοποιείται στην πραγματικότητα. Ως εκ τούτου δε θα πρέπει το μέτρο αυτό να αποτελεί το μόνο στοιχείο σύγκρισης μεταξύ των πιθανών συστημάτων. Παρόμοια γραφήματα κόστους/απόδοσης μπορούν να σχεδιαστούν πάνω σε μειωμένες αντοχές ή τιμές επιβεβαιωμένες σε δοκιμές ελασμάτων. Σημαντικό στοιχείο για κάθε σύγκριση αποτελεί το ότι όλα τα διαφορετικά υλικά που εμπλέκονται αντιπαραθέτονται στον ίδιο τύπο εντατικής κατάστασης, βασισμένα σε (μειωμένες) τιμές ινών ή διαστρώσεων. Ποιοτικός Έλεγχος Οι εργαστηριακές δοκιμές διαστρώσεων πλήρους ωρίμανσης σε εφελκυσμό ώστε να προσδιοριστούν οι μηχανικές τους ιδιότητες είναι μια πολύ λεπτή διαδικασία. Μπορούν να πραγματοποιηθούν σύμφωνα με π.χ. ISO ή ASTM D3039 ή παρόμοιο πρότυπο. Η επίτευξη πλήρους θεωρητικής αντοχή διάστρωση είναι εξαιρετικά απίθανη εξαιτίας αρκετών επιδράσεων, όπως: Της επιπεδότητας των ινών αναφορικά με την παραλληλία τους στην στρώση. Του τύπου της ρητίνης και της συνολικής ποιότητας εφαρμογής. Ποιοτικός Έλεγχος επί τόπου στο έργο: Προτείνεται να λαμβάνονται δοκίμια (οι επονομαζόμενοι μάρτυρες ), σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο σχέδιο δειγματοληψίας και στη συνέχεια να ωριμάζουν στις ίδιες συνθήκες όπως εκείνες του υπό εφαρμογή συστήματος ενίσχυσης. Μετά την ωρίμανση επί του έργου, τα δοκίμια μπορούν να σταλούν σε ένα εργαστήριο για δοκιμές εφελκυσμού και μέτρου ελαστικότητας, όπου πρέπει να ικανοποιήσουν τις προσυμφωνημένες τιμές που έχουν δοθεί από τον αρμόδιο μελετητή. Στη συνέχεια ακολουθούν παραδείγματα για τη βελτιστοποίηση των προδιαγραφών του έργου Στην συνέχεια δίνονται μερικές ιδέες για το πώς προδιαγραφές έργων ή προτεινόμενων σχεδιαστικών λύσεων μπορούν να βελτιστοποιηθούν με ελαχιστοποίηση κόστους κάνοντας χρήση των συστημάτων Sika (τιμές βασισμένες σε ιδιότητες ινών): Παραδείγματα Προδιαγραφών Έργων Εναλλακτικά Συστήματα Υφασμάτων SikaWrap Περιγραφή Έργου Εφελκυστική Αντοχή Ινών (MPa) Πυκνότητα Ινών (mm) * Πάχος Αριθμός Υφάσματος Στρώσεων (g/m 2 ) ΕxΑ (MN/m) ** Fu (kn) *** Τύπος Υφάσματος Sika Αντοχή Ινών (MPa) Μέτρο Βάρος Ελαστικότητας (g/cm3) Ινών (GPa) Μέτρο Ελαστικότητας Ινών (GPa) Επιφανειακό Βάρος (g/cm3) Πάχος Υφάσματος (g/m 2 ) Αριθμός ΕxΑ Στρώσεων (MN/m) ** Fu (kn) *** Αύξηση Διατμητικής Αντοχής Διατμητική Ενίσχυση Δοκού Ω.Σ. Διατμητική Ενίσχυση Δοκού Ω.Σ. (3800) ,80 0, ,0 - SikaWrap 400C HiMod NW (2600) ,12 0, ,5 - SikaWrap 300C NW (2600) , ,7 - Το κόστος του υλικού και της εφαρμογής μπορούν να μειωθούν. (3900) , ,4 - Το κόστος του υλικού μπορεί να μειωθεί. Αύξηση Παραμορφωσιμότητας Περίσφιγξη Υποστυλώματος Ω.Σ (230) 400 1,80 0, SikaWrap 600 C/ (230) Το κόστος του υλικού και της εφαρμογής μπορούν να μειωθούν. * Βάρος Υφάσματος / Πυκνότητα Ινών ** Ε x Α = αριθμός στρώσεων x μέτρο ελαστικότητας ινών x πάχος υφάσματος x πλάτος *** F = αριθμός στρώσεων x εφελκυστική αντοχή ινών x πάχος υφάσματος x πλάτος Όπως προαναφέρθηκε, αυτά τα παραδείγματα δίνουν μόνο βασικές ιδέες για το πώς μπορεί να επιλεχθεί ένα πιθανό σύστημα από τη μεγάλη ομάδα υφασμάτων SikaWrap, σύμφωνα με την περίπτωση. Προφανώς οι συγκρίσεις μπορούν να οδηγήσουν σε πολύ διαφορετικό αποτέλεσμα όπως φαίνεται και στα παραπάνω παραδείγματα, ανάλογα με το τοπικό κόστος εφαρμογής. Συμπεράσματα Η συνολική διάστρωση γίνεται αποτελεσματικότερη οικονομικά λαμβάνοντας υπόψη τις επόμενες κατευθυντήριες γραμμές. Συστήματα υφασμάτων με ίνες υψηλού μέτρου Συστήματα υφασμάτων με ίνες μεγάλου βά- Συστήματα υφασμάτων με ίνες μεγάλου βά- ελαστικότητας είναι ακριβότερα αλλά ρους και κανονικού μέτρου ελαστικότητας είρους και κανονικού μέτρου ελαστικότητας μπο- λόγω των λιγότερων στρώσεων είναι οικονομικότερα ναι οικονομικότερα από ότι συστήματα αρκερούν να αντισταθμίσουν την δυστένεια υφασμά- στις περισσότερες περιπτώσεις, όπου τών στρώσεων με υφάσματα μικρού βάρους του των από ίνες άνθρακα με υψηλό μέτρο ελαστιναι οι καταπονήσεις είναι υψηλές. ίδιου μέτρου ελαστικότητας. κότητας και μικρότερο βάρος. Για επιπρόσθετες πληροφορίες βλέπετε τα αντίστοιχα Φύλλα Ιδιοτήτων Προϊόντος 6 I 7

8 Δοκιμές Συστήματος, Σχεδιασμός, Πιστοποιήσεις Δοκιμές Συστήματος Πολλές δομητικές δοκιμές έχουν πραγματοποιηθεί στην προσπάθεια να αναδειχθούν τα πλεονεκτήματα των συστημάτων SikaWrap σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους ενίσχυσης. Αποτελεσματικότητα ενίσχυσης κόμβου ΩΣ χρησιμοποιώντας μανδύες ανθρακoϋφασμάτων (ΙΩΠ). Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Ξάνθη, Ελλάδα. Διατμητική ενίσχυση με ανθρακοϋφάσματα (ΙΩΠ) SikaWrap -230C/45 Sikadur 330. Οδηγίες Σχεδιασμού Ο σχεδιασμός κατασκευών που πρόκειται να ενισχυθούν μπορεί να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με τις διεθνείς τεχνικές οδηγίες. federation internationale du beton) Σχεδιασμός και χρήση εξωτερικά επικολλούμενου oπλισμού Ινωπλισμένων Πολυμερών (ΙΩΠ) για την ενίσχυση σε κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος. Ομάδα Εργασίας 9.3 (ΙΩΠ) Ινωπλισμένων Πολυμερών - FRP (fiberreinforced polymers) ενίσχυσης για κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος. Ομοσπονδιακό Ελβετικό Εργαστήριο Δοκιμών και Έρευνας των Υλικών, EMPA: Αριθμός Αναφοράς Νο Σεισμική ανακατασκευή διαβρωμένων υποστυλωμάτων ΩΣ. Πανεπιστήμιο Πατρών, Ελλάδα. Δοκιμές τοιχοποιίας εξωτερικά ενισχυμένων με συστήματα υφασμάτων SikaWrap. Πανεπιστήμιο Delaware, Δομητικές δοκιμές, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής. ACI (American Concrete Institute) Οδηγός για το σχεδιασμό και την κατασκευή εξωτερικά επικολλούμενων συστημάτων Ινωπλισμένων Πολυμερών για την ενίσχυση κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος. ACI Επιτροπή 440.2R-02 Ανθρακοϋφάσματα (ΙΩΠ) για αποκατάσταση έναντι σεισμικών δράσεων. Ευρωπαϊκά Εργαστήρια Δομητικής Αποτίμησης ELSA, Ispra, Ιταλία. Σεισμική συμπεριφορά υποστυλωμάτων ΩΣ με ανθρακοϋφάσματα SikaWrap -230C/45 Sikadur 330. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Ελλάδα. Πιστοποιήσεις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής ICBO Evaluation Service, Inc.: Evaluation Report ER-5558 Γαλλία SOCOTEC, Direction des techniques et des methodes: Rapport d enquete technique, cahier des charges Sika CarboDur et SikaWrap Πολωνία Road and Bridges Research Institute, IBDiM Technical Approval No. AT/

9 Αναφορές Έργων με SikaWrap Ενισχύσεις Τοιχοποιίας Παλαιά αποθήκη του Λιμενικού. Salt Lake City, Utah (USA) Οι άοπλες τοιχοποιίες σε αυτό το έργο ενισχύθηκαν έναντι σεισμού με δύο στρώσεις υαλοϋφάσματος ±45 SikaWrap 116G έτσι ώστε να ανθίστανται στις εντός επιπέδου διατμητικές καταπονήσεις. Ενίσχυση τοιχοποιίας πληρώσεως έναντι εκτός επιπέδου κάμψης σε σεισμική δράση. Gebze, Kocaeli (TR) Το ύφασμα με ίνες άνθρακα SikaWrap 230 C/45 εφαρμόστηκε σε μορφή πλέγματος πάνω στην τοιχοποιία. Η αγκύρωση των υφασμάτων πάνω στο πλαίσιο του φορέα επιτεύχθηκε με τη χρήση γωνιακών μεταλλικών ελασμάτων στα τελειώματά τους. Ποσότητα Υλικών που χρησιμοποιήθηκαν 2000m 2 SikaWrap 230 C/45 και 2100kg Sikadur 330, ως ρητίνη εμποτισμού Ενίσχυση τρούλου κατασκευασμένου με οπτόπλινθους λόγω ρηγματώσεων από σεισμική δραστηριότητα. Saint Vitale Church, Parma (I) Οι κατακόρυφες ρωγμές με εύρος έως και 10mm πληρώθηκαν χρησιμοποιώντας εποξειδικές ρητίνες Sikadur. Δύο στρώσεις ανθρακοϋφάσματος SikaWrap 230 C/45 τοποθετήθηκαν περιμετρικά στη βάση του τρούλου με εποξειδική ρητίνη Sikadur 330. Ένα εργαστηριακό μοντέλο κατασκευάστηκε και στη συνέχεια φορτίστηκε στο τοπικό πανεπιστήμιο μέχρι να εμφανιστούν οι πρώτες ρωγμές. Ακολούθησε ενίσχυση και δεύτερη δοκιμή επιτυχημένης φόρτισης. 8 I 9

10 Αναφορές Έργων με SikaWrap Σιλό, Πυλώνες και Πύργοι Ενίσχυση σιλό Albany (AUS) Μεγάλες κατακόρυφες ρωγμές εμφανίστηκαν σε τοιχεία λόγω ανεπαρκούς σχεδιαστικής τιμής από τις οριζόντιες πιέσεις. Υλικά m 2 SikaWrap 230 C/ kg Sikadur 330 Αποκατάσταση των 92 σοβαρά κατεστραμμένων υποστυλωμάτων που στηρίζουν τον πύργο ψύξης. Laziska Power Plant (PL) Αρχικά αποκαταστάθηκαν όλα τα υποστυλώματα με εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, κάνοντας χρήση της τεχνολογίας επισκευαστικών Sika MonoTop και σφράγισης πορώδους Sikagard 720 EpoCem. Ακολούθησε ενίσχυση με ανθρακοϋφάσματα SikaWrap 230 C/45, εμποτισμένα με εποξειδική ρητίνη Sikadur 330. Τέλος όλες οι επιφάνειες προστατεύθηκαν με το σύστημα βαφής προστασίας Sikagard 680S το οποίο και προσέδωσε την τελική αισθητική εικόνα και ανθεκτικότητα στην κατασκευή. Ενίσχυση πύργων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Brauchburg, New Jersey (USA) Οι ρωγμές που υπήρχαν εξ αρχής πληρώθηκαν με ενέσιμη εποξειδική ρητίνη Sikadur 52 χαμηλού ιξώδους. Στη συνέχεια οι προκατασκευασμένοι πύργοι ΩΣ περιτυλίχτηκαν με 3-στρώσεις ανθρακοϋφάσματος SikaWrap -530 C/105 έτσι ώστε να αποκτήσουν επιπρόσθετη αντοχή και σταθερότητα.

11 Περίσφιξη και Διατμητική Ενίσχυση Αποκατάσταση εμπορικού κέντρου και γραφείων Μετοχικό Ταμείο Στρατού, Αθήνα (GR) Διατμητική ενίσχυση δοκών στις γέφυρες Karababa και Gοksu Bozova-Adiyaman Road, (TR) Προσεισμική (παθητική) ενίσχυση γέφυρας Γέφυρα Ι-57, Cairo, Illinois (USA) Οι υψηλότερες τιμές φορτίων που θα επιβαρύνουν την κατασκευή θα δημιουργήσουν διατμητικές και καμπτικές τάσεις στους κόμβους πολύ μεγαλύτερες από αυτές για τις οποίες το κτίριο είχε αρχικά κατασκευαστεί. Η διατμητική ενίσχυση των δοκών κοντά στους κόμβους δοκού-υποστυλώματος και δοκού-δοκού πραγματοποιήθηκε με ανθρακοϋφάσματα SikaWrap 300C HiMod NW και εποξειδική ρητίνη εμποτισμού Sikadur -300 και Sikadur Τουρμπίνες μεγάλου βάρους, περίπου 270tn έπρεπε να περάσουν πάνω από τις γέφυρες, υπαγορεύοντας έτσι μέτρα ενίσχυσης τους. Καμπτική ενίσχυση με ανθρακοελάσματα Sika CarboDur και διατμητική ενίσχυση με ανθρακοϋφάσματα SikaWrap -230 C/45. Ποσότητα Υλικών 3800m 2 SikaWrap -230 C/ m Sika CarboDur S1012 Προσεισμική ενίσχυση συνολικά 50 βάθρων και 158 υποστυλωμάτων με υαλοàφασμα SikaWrap -930 G/45 και εποξειδική ρητίνη εμποτισμού Sikadur -300, ακολουθούμενη από δύο στρώσεις βαφής για προστασία έναντι περιβαλλοντικών δράσεων. Ποσότητα Υλικών 9000m 2 SikaWrap -930 G/45 10 I 11

12 Συστήματα Επεμβάσεων Sika Ομάδα Προϊόντων Υφασμάτων SikaWrap Όνομα Προϊόντος SikaWrap* Ρητίνες εμποτισμού Sikadur Τύπος Ινών Επιπλέον διαθέσιμα από τη Sika Εφελκυστική Αντοχή MPa Μέτρο Ελαστικότητας GPa Sikadur -300 Sikadur -330 Περιγραφή 2-Συστατικών, χαμηλού ιξώδους, εποξειδικής βάσης 2-Συστατικών, θιξοτροπική, εποξειδικής βάσης ρητίνη εμποτισμού, χωρίς διαλύτες ρητίνη εμποτισμού, χωρίς διαλύτες Μεγάλου χρόνου εργασιμότητας για χρήση εμποτισμού Χρήση Ρητίνη εμποτισμού Ρητίνη εμποτισμού για την υγρή μέθοδο εφαρμογής για την ξηρή μέθοδο εφαρμογής Αστάρι για επιφάνειες με ομαλό υπόστρωμα Αστάρι για επιφάνειες με αδρό υπόστρωμα Θερμοκρασία ( C) Εφελκυστική Αντοχή (MPa) Χρόνοι Εργασιμ. (min./ C) 240 / / +23 Μέτρο Ελαστικότητας (GPa) 3,5 4,5 Βάρος gr/m2 Πάχος Υφάσματος mm Για επιπρόσθετες πληροφορίες βλέπετε τα αντίστοιχα Φύλλα Ιδιοτήτων Προϊόντος. Τύπος Υφάσματος Μ.Δ.: Μονής Διεύθυνσης Προτεινόμενη Μέθοδος Εφαρμογής ** SikaWrap 150 C/30 Άνθρακας ,086 Συρραμένο ΜΔ Ξηρή SikaWrap 230 C/45 Άνθρακας ,131 Πλεκτό ΜΔ Ξηρή SikaWrap 300 C Z/60 Άνθρακας ,171 Συρραμένο ΜΔ Ξηρή ή Υγρή SikaWrap 450 C/90 Άνθρακας ,255 Συρραμένο ΜΔ Ξηρή ή Υγρή SikaWrap 530 C/105 Άνθρακας ,293 Πλεκτό ΜΔ Υγρή SikaWrap 600 C/120 Άνθρακας ,337 Συρραμένο ΜΔ Υγρή SikaWrap 160 BI-C/15 Άνθρακας ,046 (ανά διεύθυνση) Πλεκτό ΔΔ Ξηρή SikaWrap 300 BI-C/30 Άνθρακας ,083 (ανά διεύθυνση) Πλεκτό ΔΔ Ξηρή SikaWrap 231 C/45 Άνθρακας - Υψ. E.A ,127 Πλεκτό ΜΔ Ξηρή SikaWrap 400 C MidMod NW Άνθρακας - Μεσ. Μ.Ε ,191 Μη - Πλεκτό ΜΔ Υγρή SikaWrap 300 C HiMod NW Άνθρακας - Υψ. Μ.Ε ,140 Μη - Πλεκτό ΜΔ Υγρή SikaWrap 430 G/25 Υάλου, Τύπου Ε 2300/ ,172 Πλεκτό ΜΔ Ξηρή SikaWrap 930 G/45 Υάλου, Τύπου Ε 2300/ ,358 Πλεκτό ΜΔ Υγρή SikaWrap 300 A Αραμίδιο ,206 Πλεκτό ΜΔ Υγρή * Σύμφωνα με τη συνολική περιεκτικότητα μονής διεύθυνσης ** Όλα τα υφάσματα ξηρής εφαρμογής μπορούν να εφαρμοστούν και με την υγρή μέθοδο Sika Hellas ΑΒΕΕ Πρωτομαγιάς Κρυονέρι, Αττική Τηλ.: Φαξ.: sika@gr.sika.com Πρέπει να εφαρμόζονται οι τρέχουσες γενικές συνθήκες πώλησης της εταιρείας. Παρακαλώ συμβουλευτείτε το Φύλλο Ιδιοτήτων Προϊόντος πριν κάθε χρήση και επεξεργασία. FRP-Analysis. Λογισμικό Διαστασιολόγησης 124 / Rev. 07 Sika Hellas ABEE