Μέθοδος Ταχείας Αποτίμησης Σεισμικής Επάρκειας Υφισταμένων Κατασκευών. Στυλιανός Ι. Παρδαλόπουλος Δρ. Πολιτικός Μηχανικός

Transcript

1 Μέθοδος Ταχείας Αποτίμησης Σεισμικής Επάρκειας Υφισταμένων Κατασκευών Στυλιανός Ι. Παρδαλόπουλος Δρ. Πολιτικός Μηχανικός

2 ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΠΑΛΑΙΟΥ ΤΥΠΟΥ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Παλαιού τύπου κτίρια Ο.Σ. - Πλήρης απουσία κατασκευαστικών λεπτομερειών: (Ασθενή υποστυλωμάτων - Ισχυρές δοκοί, Ανεπαρκής οπλισμός κόμβων, Ανεπαρκής αγκύρωση διαμήκων οπλισμών, Χρήση λείων οπλισμών). Οι περισσότερες βλάβες κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμών εκδηλώνονται σε κτίρια «παλαιού τύπου» και αφορούν ψαθυρές μορφές αστοχίας. Κτιριακό Κεφάλαιο Ελλάδας Μεγάλος αριθμός υφιστάμενων κτιρίων Πρακτικώς αδύνατη η λεπτομερής αποτίμηση Πριν το 1985 Μετά το 1985

3 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Στόχοι: Ταχύς εντοπισμός των κτιρίων που κινδυνεύουν Επιλογή βέλτιστης στρατηγικής ενίσχυσης Μέθοδος εφαρμόσιμη επιτόπου Αποφυγή πολύπλοκων αναλύσεων. Χρήση δεδομένων εύκολα προσδιορίσιμων από τους Μηχανικούς: Αριθμός ορόφων n Εμβαδόν ορόφου A Θέση και διαστάσεις διατομής κατακόρυφων δομικών στοιχείων (υποστυλώματα, τοιχώματα, τοιχοπληρώσεις) - Ποσοστά ρ c, ρ wc, ρ wm Ποιότητα υλικών & λεπτομέρειες όπλισης δομικών στοιχείων Από υφιστάμενη στατική μελέτη Καταστρεπτικές Μη καταστρεπτικές μέθοδοι

4 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Μηχανισμοί αστοχίας υποστυλωμάτων σε κτίρια Ο.Σ. παλαιού τύπου : Διαρροή κύριων οπλισμών Διατμητική αστοχία κορμού Αστοχία αγκυρώσεων / ματίσεων Διατμητική αστοχία κόμβου Διάτρηση πλακών

5 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Κοινή βάση για την ιεράρχηση των μηχανισμών αστοχίας παλαιού τύπου υποστυλωμάτων Ο.Σ. αποτελεί η σεισμική τέμνουσα που αναπτύσσεται σε αυτά κατά την πραγματοποίηση της αντίστοιχης μορφής αστοχίας. col V u,lim V lex V v V α / V lap V j V pn V u,lim = min{v lex, V v, V α, V lap, V j, V pn }

6 col c c y tot col y lex v M V , Ικανοτική Τέμνουσα : 1 cot tan s A v V st tr c v Διατμητική αντοχή κορμού: col c c y ook a tot a v D L V ; min, Αντοχή αγκυρώσεων: col c y ook t st tr lap r lap v A N A N D N s A L V... ; min Αντοχή ματίσεων: ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Βήμα 1 ο : Έλεγχος Διαθέσιμης Αντίστασης

7 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Βήμα 1 ο : Έλεγχος Διαθέσιμης Αντίστασης Διατμητική αντοχή κόμβου: V j j 0. 5 c v j c c j col eam 1 1 j, oriz st t ύ ή ό ύ έ ώ Αντοχή σε διάτρηση πλάκας: V pn min1 ; 2 4 sl 1/ 3 100, sl c sl ucrit sl col Διαρροή οπλισμών δοκών: V y 2 eam 0 85 eam eam eam y col. (Πλάστιμη συμπεριφορά)

8 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. Βήμα 1ο: Έλεγχος Διαθέσιμης Αντίστασης ru,lim = min{rv, rα, rlap, rj, rpn} ry Διάτμηση κορμού 1.4 Ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν /=1.5-Ol /=2.0-Ol /=0.5-Ol 1.4-Παλιός /=-Ol 1.7Παλιός eam/ = /=1.5-Ol 2.0Παλιός /=2.0-Ol 2.3Παλιός Δείκτης αντίστασης ra Ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν (α) Ράβδοι με νευρώσεις 15D 15D 20D 20D 30D 30D 40D 40D 60D 60D 75D 75D 15D 20D 30D 40D 2.3Νέος /=2.0-New Ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν (β) Λείες ράβδοι /=1.5-Ol /=2.0-Ol /=2.0-New Ματίσεις Ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν Series4 /=0.5-New /=-New /=1.5-New pl=0.5% ρ ℓ,sl =0.5% pl=% ρ ℓ,sl =% Series3 ρ ℓ,sl =4.0% /=0.5-Ol /=-Ol /=2.0-New /=0.5-New 1.4-Νέος /=-New 1.7Νέος 2.0Νέος /=1.5-New /=0.5-New /=-New Ανηγμένο/=1.5-New αξονικό φορτίο, ν Αγκυρώσεις 15D 15D 20D 20D 30D 30D 40D 40D /=0.5-Ol /=-Ol 1.4 Δείκτης αντίστασης ran 1.8 Δείκτης αντίστασης rlap Δείκτης αντίστασης rj Δείκτης αντίστασης rv S300-Φ10 S200-Φ10 S150-Φ10 S100-Φ10 S300-Φ8 S200-Φ8 S150-Φ8 S100-Φ8 S300-Φ6 S200-Φ6 S150-Φ6 S100-Φ6 1.6 Διάτρηση πλάκας Διάτμηση κόμβου D 20D 30D 40D 60D 75D 15D 15D 20D 20D 30D 30D 40D 40D Ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν (α) Ράβδοι με νευρώσεις 15D 20D 30D 40D 15D 15D 20D 20D 30D 30D 40D 40D Series5 60D Series6 Ανηγμένο αξονικό φορτίο, ν (β) Λείες ράβδοι

9 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο.Σ. 1 (%) Βήμα 2 ο : Έλεγχος Διαθέσιμης Δυσκαμψίας Αξιοποίηση της σχέσης μεταξύ των ρ c, ρ wc, ρ wm με K T S θ crit Συσχέτιση μεταξύ Θ1 ag k T : a g n 2 sin Ec k 2 n 0.5% % C16/20, γ=1 t/m 2 α =1 m/s T : a g st Ec k 0. 5 Σεισμική απαίτηση κτιρίων: sin 2 n % % Θ 1 % Αριθμός ορόφων % % 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% Ισοδύναμη δυσκαμψία κατακόρυφων στοιχείων % (k ή k / ) c c 1 rmin y

10 Διεύθυνση y 8.45 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ Διεύθυνση x C16 C17 C18 C19 C20 C11 C12 C13 C14 C15 C6 C7 C8 C9 C10 C1 C2 C3 C4 C5 C1, C5, C16, C20 4 Ø C2-C4, C17-C19 C6, C10, C11, C15 8 Ø C7-C9, C12-C14 12 Ø Χαρακτηριστικά Κτιρίου Αριθμός Ορόφων : 2 Διαστάσεις Κάτοψης (m) : 38 x 26 Ύψος Ορόφου (m): 5.3 & 5.4 Διατομές Υποστυλωμάτων : 3 Τύποι Διαστάσεις Κορμού Δοκών : - Περιμετρικά (mm) : 300 / Εσωτερικά Κύριες (mm) : 450 / Εσωτερικά Δευτ. (mm) : 250/ 700 Πάχος Πλακών (mm) : 150 c : 18.7 MPa Διαμήκης Οπλισμός : - y = MPa - u = MPa Συνδετήρες : 8/300 - y,st = MPa - u,st = MPa

11 Διεύθυνση y ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ V (kn) V (kn) Βήμα 1 ο : Έλεγχος Διαθέσιμης Αντίστασης Διεύθυνση x C16 C17 C18 C19 C20 Διεύθυνση x Vv = 99 kn C11 C12 C13 C14 C15 Vj = 58 kn Vj = 58 kn Vlap = 52 kn C6 C7 C8 C9 C10 Ομάδα 1 Ομάδα 2 Ομάδα 3 Ομάδα 4 C1 C2 C3 C4 C Διεύθυνση y Vv = 99 kn Διεύθυνση x Vu,lim = 1382 kn - Vlex = 2266 kn Vlap= 55 kn Vlap= 52 kn Vj = 58 kn Διεύθυνση y Vu,lim = 1358 kn - Vlex = 2089 kn Ομάδα 1 Ομάδα 2 Ομάδα 3 Ομάδα 4 Κάμψη, Διάτμηση, Αγκύρωση, Μάτιση, Κόμβος

12 Διεύθυνση y ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ r r Βήμα 1 ο : Έλεγχος Διαθέσιμης Αντίστασης Διεύθυνση x C16 C17 C18 C19 C20 rj = 0.74 Διεύθυνση x rj = 0.50 rlap = 0.73 rv = 0.57 C11 C12 C13 C14 C15 C6 C7 C8 C9 C10 Ομάδα 1 Ομάδα 2 Ομάδα 3 Ομάδα 4 C1 C2 C3 C4 C rap= 1 Διεύθυνση y rlap= 0.73 rj = 0.50 rv = 0.57 Διεύθυνση x Vu,lim = 61% Vlex ru,lim = 1 Διεύθυνση y Vu,lim = 65% Vlex ru,lim = 5 Ομάδα 1 Ομάδα 2 Ομάδα 3 Ομάδα 4 rv, ra, rlap, rj

13 Διεύθυνση y ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΑΧΕΙΑΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ 8.45 Βήμα 2 ο : Έλεγχος Διαθέσιμης Δυσκαμψίας Διεύθυνση x C16 C17 C18 C19 C20 C11 C12 C13 C14 C15 C6 C7 C8 C9 C Απαιτούμενη στροφή αστοχίας kx = ky = 1% ag = 8 g Θ1,x = Θ1,y = 0% Μέση στροφή αστοχίας λόγω κάμψης Διεύθυνση x: Θy,nom = 0% Διεύθυνση y: Θy,nom = 8% C1 C2 C3 C4 C Μέση στροφή αστοχίας Διεύθυνση x: Θcr = 1Θy,nom = 1% Διεύθυνση y: Θcr = 5Θy,nom = 0.56% Θ Θ1,x = Θ1,y Θail,x Στροφή αστοχίας υποστυλωμάτων Διεύθυνση x: Θail = (1/0.7)Θcr = 6% Διεύθυνση y: Θail = (1/0.7)Θcr = 0% Θail,y Θail, x < Θ1,x k Θail, y < Θ1,y

14 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η μέθοδος βασίζεται στον προσδιορισμό του ασθενέστερου μηχανισμού αντίστασης των υποστυλωμάτων του εξεταζόμενου κτιρίου και στον προσδιορισμό της μέγιστης σεισμικής επιτάχυνσης που τι κτίριο μπορεί να δεχθεί χωρίς να καταρρεύσει. Απλοί υπολογισμοί Απαίτηση γνώσης μόνο απλών γεωμετρικών χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων υλικών του κτιρίου. Η μέθοδος είναι ιδανική για τον ταχύ εντοπισμό επικίνδυνων περιπτώσεων ανάμεσα σε μεγάλο αριθμό υφιστάμενων κτιρίων. Η μέθοδος επιτρέπει την επιλογή της βέλτιστης στρατηγικής ενίσχυσης υφιστάμενων κτιρίων: (α) Προσδιορίζεται το συνολικό μέγεθος απαιτούμενων επεμβάσεων σε επίπεδο ορόφου. (β) Η ιεράρχηση της σειράς εκδήλωσης των μηχανισμών αστοχίας στα υποστυλώματα του κτιρίου καθοδηγεί την επιλογή του είδους της απαιτούμενης παρέμβασης σε τοπικό επίπεδο.

15 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ Παρδαλόπουλος Σ.Ι. (2012), "Αντισεισμικές απαιτήσεις σχεδιασμού για τη δημιουργία δικτύων παροχής φυσικού αερίου σε υφιστάμενες και νέες κατασκευές", Διδακτορική διατριβή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Ξάνθη. Paralopoulos S., Termou G. E. an Pantazopoulou S. J. (2013), "", Bull Eartquake Eng, 11: , DOI: 1007/Screening criteria to ientiy rittle R.C. structural ailures in eartquakess Paralopoulos S., Termou G. E. an Pantazopoulou S. J. (2013), "Preliminary seismic assessment meto or ientiying R.C. structural ailures", Computational Metos in Eartquake Engineering, Computational Metos in Applie Sciences, 30: , DOI: 1007/ _6

16 Ευχαριστώ για την προσοχή σας