Sikadur Εποξειδικές Ρητίνες

Transcript

1 Sika CarboDur Δομητικές Επεμβάσεις Ενισχύσεων με Ινώδη Σύνθετα Υλικά Γιώργος Καρύδης Τεχνικός Διευθυντής Sika Hellas ABEE Διπλωματούχος Πολιτικός Μηχανικός MSc Δομητικές Ενισχύσεις, Ενισχύσεις, Επισκευή & Αποκατάσταση MSc Αναστηλώσεις Μνημείων

2 Sikadur Εποξειδικές Ρητίνες 1960 α Sikadur για Κατασκευή Γέφυρας με Προβολοδόμηση Προκατασκευασμένων Στοιχείων 1966 Viaduc de Chillon, Ελβετία

3 Sikadur -30 Ρητίνη Επικόλλησης 1960 α Επικόλληση Μεταλλικών Ελασμάτων για Δομητική Ενίσχυση 1970 Δοκιμή Μεγάλης Διάρκειας της Sikadur-30 στο εργαστήριο της EMPA (παραμένει σε εξέλιξη) Κίνδυνος Διάβρωσης

4 Sikadur -30, Τεχνική Επικόλλησης Beton Plaque

5 Sikadur -30, Τεχνική Επικόλλησης Beton Plaque

6 Sikadur -30, Τεχνική Επικόλλησης Beton Plaque Μικρό Κόστος Υλικού Υψηλή Εφελκυστική Αντοχή Όλκιμος Υψηλό Ίδιο Βάρος Δυσχέρεια Εφαρμογής Υψηλή Δαπάνη Τοποθέτησης Διαβρώνεται Συχνή Συντήρηση

7 Εφαρμογές Σύνθετων Υλικών Υψηλής Απόδοσης 1970 α Εφαρμογές στην αεροναυπηγική

8 Εφαρμογές Σύνθετων Υλικών Υψηλής Απόδοσης 1970 α Εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία & βιομηχανία αθλητικών ειδών

9 Ανθρακοελάσματα για Δομητική Ενίσχυση 1980 α Δοκιμές με ανθρακοελάσματα για Δομητική Ενίσχυση Ω.Σ. Κλιματολογική Δοκιμή (θερμοκρασία + υγρασία) 1989 Διδακτορική Εργασία, H.-P. Kaiser, EMPA, Ελβετία

10 Τεχνολογία Δομητικής Ενίσχυσης με Σύνθετα Υλικά Fibre Reinforced Polymers (FRPs) Έρευνα Νέα Προϊόντα Υπολογισμός Εφαρμογή

11 Δομητική Ενίσχυση Γέφυρας 1990 α Πρώτη εφαρμογή ανθρακοελασμάτων για Ενίσχυση Γέφυρας 1991 Γέφυρα Ibach, Ελβετία

12 Δομητική Ενίσχυση Γέφυρας 1990 α Πρώτη εφαρμογή σε Ξύλινη Γέφυρα 1992 Γέφυρα Sins, Ελβετία

13 Σύνθετα Ινώδη Πολυμερή Εφαρμογές Πολ. Μηχανικού

14 Συστήματα Δομητικής Ενίσχυσης Sika CarboDur Technology Sika CarboDur SikaWrap Sikadur Sika CarboShear Sika CarboStress Sika CarboHeater

15 Παραγωγή Ενισχυτικών Ινών Άνθρακα Πρώτες Ύλες PAN ίνες (πολυ-ακριλο-νιτρίλιο) Παραγωγική διαδικασία Προσανατολισμός του αρχικού πολυμερούς με προένταση Οξείδωση και σύγχρονο εφελκυσμό στον αέρα στους 200 / 300 C Ανθρακοποίηση σε ατμόσφαιρα αζώτου στους 1000 / 1500 C Θερμοκρασία μέχρι και 3000 C για μεγαλύτερο μέτρο ελαστικότητας Ίνες Σύνηθες Μέτρο Ελαστικότητας (δηλ. T700) Εφελκυστική Αντοχή Ινών MPa Μέτρο Ελαστικότητας Ινών MPa

16 Μέθοδος Μορφοποίησης Σύνθετων Υλικών με Εξέλαση Εμβάπτιση των ινών σε θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη Εξέλαση μέσα από θερμαινόμενο καλούπι (πολυμερισμός) Ψύξη με νερό ή αέρα Κοπή σε ρολούς 250m Sika CarboDur S512/ 80 Περιέχει περίπου 1.2 Εκατομμύρια ίνες Συνεχής ίνες, μίας διεύθυνσης Συνολικός όγκος ινών > 68%

17 Ινώδη Σύνθετα Υλικά Ινωπλισμένα Πολυμερή (ΙΩΠ) Ίνες άνθρακα + Θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη = Ανθρακοέλασμα Fibre Reinforced Polymers (FRPs) Ø = 5-7μm Ίνες Άνθρακα Ανθρακοέλασμα (Ινώδη Σύνθετα Υλικά)

18 Διατομές Ελασμάτων Sika CarboDur CFRP Τύπος S Τυπικές Εφαρμογές S212&30 S512/80 S613/100 Πλάτος mm Πάχος mm Τύπος S Ειδικές Εφαρμογές S1.525/60 S2.025/80 S624 Πλάτος mm Πάχος mm NSFM NSFM Μετέντασης S812/ Τύπος M/H Πλάτος Πάχος S912/140 S1012/160 S1014/180 S1213/200 S1214/220 S1512/ Τυπικές Εφαρμογές M614/80 M914/145 M1014/190 M1214/230 H514 mm mm Αντοχή για παραμόρφωση σχεδιασμού 0.8%: F ld = 240 kn

19 Τύποι Ανθρακοελασμάτων Sika CarboDur

20 Χαρακτηριστικά Ρητίνης Sikadur για την επικόλληση ανθρακοελασμάτων CarbooDur Sikadur συστατικών εποξειδική ρητίνη Θιξοτροπική Δεν απαιτεί προεπάλειψη (αστάρωμα) της επιφάνειας Ανεπηρέαστη από την υγρασία Σκλήρυνση χωρίς συρρίκνωση Υψηλές αρχικές & τελικές αντοχές Θερμοκρασία Εφαρμογής +35 C 10 C Χρόνος Εργασιμότητας 120 λ. 40 λ. Χρόνος Ενέργειας 30 λ.

21 Ενίσχυση Μεταλλικής Γέφυρας, Πολωνία Vistula Bridge, Chelmno, Poland

22 Δημιουργία Ανοίγματος σε Πλάκα Ω.Σ. Τα ανθρακοελάσματα πρέπει να αγκυρώνονται στη μη-ρηγματωμένη ζώνη της πλάκας

23 Κέντρο Manhattan, Πολωνία Δημιουργία ανοίγματος σε πλάκα Ω.Σ. Ενίσχυση με ανθρακοελάσματα (ΙΩΠ) Συνεχή λειτουργία των τμημάτων του κτιρίου στα οποία δεν εκτελούνταν εργασίες επικόλλησης ανθρακοελασμάτων Sika CarboDur

24 Συνεχής Δοκός Μεσαία Στήριξη = Συγκεντρωμένο Φορτίο

25 Ενίσχυση Γέφυρας, Βουλγαρία Εφαρμογή ελάσματος σε θερμοκρασίες C

26 Sika CarboHeater Επιταχυντής Ωρίμανσης Ρητίνης Ανθρακοελάσματος Υπόστρωμα Βραχίονας Στήριξης Μετρητής Θερμοκρασίας Ανθρακοελάσματα CarboDur Συσκευή Θέρμανσης 50 V Βραχίονας Στήριξης Τροφοδοσία 110/230 V

27 Συνδεσμολογία Sika CarboHeater Έλασμα Σύνδεσης Μετρητής Θερμοκρασίας Έλασμα Σύνδεσης Βραχίονας Στήριξης Βραχίονας Στήριξης Υπόστρωμα Βραχίονας Στήριξης Ελατήρια

28 Πλεονεκτήματα Sika CarboHeater 1. Επιτάχυνση Διαδικασίας Ωρίμανσης της Ρητίνης 2. Εφαρμογή σε Χαμηλές Θερμοκρασίες 3. Λειτουργία σε Υψηλότερες Θερμοκρασίες 4. Αύξηση Θλιπτικών Αντοχών 5. Ωρίμανση Ρητίνης υπό Δυναμικές Φορτίσεις Επιταχυνόμενη Ωρίμανση Ρητίνης Χρόνος Φορτική Κατάσταση Επιρροές του θερμαντικού σώματος στην ωρίμανση της ρητίνης Δίχως Με Adhesive Θερμαντικό Σώμα Θερμαντικό Σώμα +10 C +25 C* +60 C +70 C +80 C ημέρες ώρες 1 Sikadur Sikadur -30 LP * Ελάχιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος και υποστρώματος καθ όλη τη διάρκεια ωρίμανσης.

29 Sika CarboHeater Εφαρμογή σε Χαμηλές Θερμοκρασίες Υψηλές Θερμοκρασίες Λειτουργίας Ελάχιστη Θερμοκρασία Περιβάλλοντος και Υποστρώματος κατά τη διάρκεια εφαρμογής ελασμάτων Sika CarboDur Συγκολλητικό Δίχως Με υλικό θερμαντικό θερμαντικό Sikadur C + 2 C Sikadur -30 LP +25 C +10 C 2 Θερμοκρασία Λειτουργίας Sikadur -30 Sikadur -30 LP 3 28 ημέρες στους +23 C Επιταχυντής 3 ώρες στους +80 C Δοκιμές σύμφωνα με ASTM D648 Αύξηση Θλιπτικών Αντοχών Δυναμική Καταπόνηση 200 1: Εφαρμογή και ωρίμανση δίχως ταλάντωση 160 2: Εφαρμογή και ωρίμανση με ταλάντωση 3: Εφαρμογή και ωρίμανση με ταλάντωση, Ατνοχή Sikadur -30 με θερμαντικό Sikadur -30 Sikadur -30 LP Φορτίο F [kn] CFRP ελάσματα θερμαινόμενα (3 ώρες, +70 C) Χρόνος με θερμαντικό Sikadur -30 LP Παραμόρφωση (μέσο ανοίγματος) [mm] 5

30 Αναφορά Έργου: Βιομηχανία Σοκολάτας, Ελβετία Δομητική ενίσχυση για δημιουργία ανοίγματος σε πλάκα Ω.Σ., μέσα σε πολύ λίγες ώρες Επανεκκίνηση της γραμμής παραγωγής σοκολάτας, μετά από ένα μικρό διάλειμμα -> CarboHeater εγγυάται για συνεχή παραγωγή ελβετικής σοκολάτας

31 Ανθρακοελάσματα εγκοπής/ενσωμάτωσης Near Surface Mounted (NSM) Διάνοιξη εγκοπών στην επιφάνεια του σκυροδέματος Έγχυση συγκολλητικού υλικού Τοποθέτηση ανθρακοελάσματος (ΙΩΠ) εγκοπής εγκοπή ρητίνη επικόλλησης ανθρακοέλασμα επικάλυψη σκυροδέματος εσωτερικός σιδηροπλισμός

32 Εφαρμογή ελασμάτων εγκοπής (NSM) σε πλάκες Ω.Σ. 1) 2) Διάνοιξη Εγκοπής 3) Έγχυση ρητίνης Sikadur-330 Τοποθέτηση ελασμάτων (ΙΩΠ) Sika CarboDur

33 Ανθρακοελάσματα εγκοπής/εσοχής Near Surface Mounted (NSM) Πλεονεκτήματα Ενσωματώνεται από 3 πλευρές, χωρίς επιφανειακή επικόλληση Απαιτεί μικρότερο μήκος αγκύρωσης Αγκυρώνεται σε ζώνη ρηγματωμένου σκυροδέματος Εφελκυστική δύναμη σχεδιασμού μπορεί να αγκυρωθεί στο άκρο (όπως εγκιβωτισμένος σιδηροπλισμός) Δεν εξαρτάται από την επιφανειακή εφελκυστική αντοχή σκυροδέματος Δεν παρουσιάζει λυγισμό (κατάλληλο για θλιπτικές ζώνες και θλιβόμενα δομικά μέλη) - πλαισιακό σύστημα με εναλλαγή στο πρόσημο της φόρτισης λόγω σεισμού Απαιτείται μειωμένη επιφανειακή προετοιμασία σε υποστρώματα με εξάρσεις (χαμηλής ποιότητας σκυρόδεμα, τοιχοποιία)

34 Διατομές για Ελάσματα εγκοπής/εσοχής Πρισματικές Διατομές Κυλινδρικές Διατομές Τύπος S Πλάτος t A Τύπος S Διάμετρος A mm mm mm 2 mm mm 2 S212/ SB S1.525/ SB S2.025/ SB Υλικό συγκόλλησης: Sikadur -330

35 Αγκύρωση άκρου γιαανθρακοελάσματα εγκοπής/εσοχής Near Surface Mounted (NSM) NSM CarboDur S2.025 Sikadur 330 Πλάκα 20mm x 2.5mm τ b,k > 25 MPa a r > 150mm EBR CarboDur S512 50mm x 1.2mm Sikadur 30 Αντοχή εξόλκευσης σκυροδέματος 3.0 MPa s L [MPa) l b [mm] NSM EBR EBR = externally bonded reinforcement

36 Χώρος Στάθμευσης, Soazza, Ελβετία Ρηγματωμένη πλάκα Ω.Σ. Ανεπάρκεια σιδηροπλισμού διανομής Soazza, Switzerland

37 Διατηρητέος πύργος φέρουσας τοιχοποιίας, Ιταλία Κατακόρυφες ρωγμές σε τοιχοποιία Δημιουργία εγκοπών στους αρμούς Συγκόλληση με Sika AnchorFix 3+ Ράβδος Sika CarboDur BC 5 (5mm διαμέτρου) Vercilli Castle, Italy

38 Αντικατάσταση ανθρακοελασμάτων Sika CarboDur με υφάσματα SikaWrap Sika CarboDur S512/80 80 kn εφελκυστική δύναμη 50mm πλάτος SikaWrap 450C/90 90 kn εφελκυστική δύναμη 300mm πλάτος 6 x μεγαλύτερη επιφάνεια στη ζώνη του άκρου αγκύρωσης

39 Νεοκλασική Κατοικία, Πειραιά, Ελλάδα

40 SikaWrap

41 πρώτη ύλη Αραμίδιο Γυαλί SikaWrap παραγωγική διαδικασία Μη- Πλεκτό Πλεκτό διεύθυνση ινών Μονής Διεύθυνσης Διπλής Διεύθυνσης Άνθρακας Συρραμένο Πολλαπλών Διευθύνσεων

42 Υφάσματα Δομητικών Ενισχύσεων SikaWrap Τάσεις Άνθρακας Αραμίδιο SikaWrap -150 C/30 30cm SikaWrap -230 C/45 30cm&60cm SikaWrap -300 CZ/60 30cm SikaWrap -300 C/60 30cm&60cm SikaWrap -450 C/90 30cm SikaWrap -530 C/105 30cm SikaWrap -600 C/120 30cm SikaWrap -900 C/150 30cm SikaWrap -430 G/25 60cm SikaWrap -930 G/45 60cm SikaWrap -450 A/45 60cm Γυαλί Δομικός Χάλυβας Βάρος g/m 2 Παραμορφώσεις

43 Μηχανικές Ιδιότητες Υφάσματος SikaWrap Αντοχή για εμποτισμένο ύφασμα πλάτους 0.30m για παραμόρφωση σχεδιασμού 0.6% είναι F ld = 60 kn

44 Χαρακτηριστικά Ρητίνης Sikadur για την επικόλληση υφασμάτων SikaWrap Sikadur -300/330 2 συστατικών εποξειδική ρητίνη εμποτισμού Χωρίς διαλύτες Sikadur -330 Μέτριου ιξώδους, πάστα Μέθοδο ξηρή εφαρμογής Βάρος υφάσματος <500 g/m 2 Αστάρι για την υγρή εφαρμογή (αδρές επιφάνειες) Αστάρι για ελάσματα CarboDur Sikadur -300 Χαμηλού ιξώδους, ρευστή Μακρύς χρόνος εργασιμότητας Υγρή μέθοδος εφαρμογής (με ρολό, με εξοπλισμό εμποτισμού Όλα τα βάρη υφασμάτων Αστάρι για την υγρή μέθοδο (κλειστής δομής επιφάνειες) Sikadur 330 Sikadur 300

45 Μεθοδολογία Εφαρμογής SikaWrap Ξηρή Μέθοδος Το ύφασμα εφαρμόζεται σε ασταρωμένο υπόστρωμα Ευκολία τοποθέτησης Μη ελεγχόμενη κατανάλωση ρητίνης Ιδανική για μικρά έργα Υγρή Μέθοδος Προεμποτισμός υφάσματος πριν την εφαρμογή Δυσκολία εφαρμογής εμποτισμένου υφάσματος Ομοιόμορφη κατανομή της ρητίνης Ταχεία εφαρμογή σε μεγάλα έργα Υψηλό κόστος εξοπλισμού

46 SikaWrap Αυτοματοποιημένος Εμποτισμός «υγρής» εφαρμογής Ύφασμα Ρητίνη

47 SikaWrap Αύξηση Κατακόρυφων Φορτίων Σεισμός: Πλαστιμότητα

48 Περίσφιγξη Υποστυλώματος

49 SikaWrap F Διατμητική Ενίσχυση

50 Δημοτικό Γήπεδο, Δήμου Αιγάλεω, Αθήνα

51 Διατμητική Ενίσχυση με Υφάσματα SikaWrap Διαμόρφωση Περίδεσης Καθολικής vs. Μερικής Κλειστός Μανδύας Ανοικτός Μανδύας

52 Διατμητική Ενίσχυση με Υφάσματα SikaWrap Κλειστός Μανδύας 3 - πλευρος Τύπου U 2 - πλευρος Ανοικτός Μείωση Αποτελεσματικότητας

53 Απόδοση διατμητικής ενίσχυσης με υφάσματα Διατμητική αντίσταση Πλήρης Περίσφιγξης f cm = 20 MPa Μερικής Περίσφιγξης f cm = 20 MPa Διαμόρφωση Περίσφιγξης Καθολικής vs. Ανοικτής (fib Bulletin 14 / Τριανταφύλλου) Αναλογία Ενίσχυσης

54 Διατμητική Ενίσχυση με Υφάσματα SikaWrap Καθολικής Περίσφιγξης (Διαμπερή διάτρηση της πλάκας Ω.Σ.)

55 Αγκύρωση Υφασμάτων SikaWrap

56 Αγκύρωση Υφασμάτων SikaWrap Ορίζεται ένας ανώτερος αριθμός στρώσεων Καθοριστικής σημασίας ο κλειστός μανδύας

57 Κατασκευαστικές λεπτομέρειες Διατμητικής Ενίσχυσης Δυνάμεις Αποκόλλησης! But no full wrapping as neither?

58 Sika CarboShear L

59 Γωνιακά Προδιαμορφωμένα ελάσματα Sika CarboShear Ισοδύναμη απόδοση όπως η καθολική περίσφιγξη με υφάσματα (αγκυρώνονται στην θλιπτική ζώνη του σκυροδέματος

60 Διατμητική Ενίσχυση Δοκού / Αγκύρωση Ελάσματος

61 Sika CarboShear L Προδιαμορφωμένες Γωνίες (ΙΩΠ) Ζώνη Αγκύρωσης Anchor Zone 2 L-shaped 2 γωνίες CarboDur CarboShear Laminates επικαλυπτόμενες Επικάλυψη Overlap Bonded Sikadur 30 Bending Zone

62 Sika CarboShear L Τοποθέτηση προδιαμορφωμένου γωνιακού ελάσματος 1) 2) Επικόλληση 3) 4) Επικόλληση

63 Συστήματα Ενεργητικής Ενίσχυσης Ανθρακοελασμάτων Sika LEOBA CarboDur SLC II Sika StressHead

64 Sika LEOBA CarboDur SLC III

65 Sika LEOBA CarboDur SLC III

66 Sika StressHead

67 Sika StressHead

68 FRP Analysis - Software

69

70 Συνεχής ροή πληροφοριών