Υ Π Ο Μ Ο Ν Α Δ Α «Ε Ν Ι Σ Χ Υ Σ Ε Ι Σ»

Transcript

1 Σ Τ Α Τ Ι Κ Ε Σ Μ Ε Λ Ε Τ Ε Σ Κ Τ Ι Ρ Ι Ω Ν Εκδ. 6.xx Υ Π Ο Μ Ο Ν Α Δ Α «Ε Ν Ι Σ Χ Υ Σ Ε Ι Σ» ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΚΤΗΡΙΩΝ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΥΣ ΕΚ 8.3 ΚΑΙ ΚΑΝ.ΕΠΕ. Ε Γ Χ Ε Ι Ρ Ι Δ Ι Ο Θ Ε Ω Ρ Η Τ Ι Κ Η Σ Τ Ε Κ Μ Η Ρ Ι Ω Σ Η Σ & Ο Δ Η Γ Ο Σ Χ Ρ Η Σ Η Σ ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΟΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Απρίλιος 2017

2

3 ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΟΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Καρτερού 60, Ηράκλειο - Τηλ.: info@tol.com.gr Copyright Απαγορεύεται οποιαδήποτε μερική ή ολική ανατύπωση, αναδημοσίευση, φωτοτύπηση ή αναπαραγωγή με άλλο τρόπο ολόκληρου του παρόντος ή μέρους του, χωρίς την σύμφωνη γνώμη και την γραπτή άδεια του εκδότη. Το περιεχόμενο του κειμένου, αντιστοιχεί στην τελική έκδοση του προϊόντος λογισμικού που συνοδεύει, όποτε αυτό είναι δυνατό. Το περιεχόμενο του τεύχους αυτού είναι δυνατό να αλλάξει από τον εκδότη χωρίς προειδοποίηση. Ο εκδότης δεν φέρει καμία ευθύνη για την πληρότητα ή και την ορθότητα του κειμένου και δεν φέρει καμία ευθύνη για τυχόν ζημία ή απώλεια οποιουδήποτε είδους που οφείλεται στο περιεχόμενο αυτού του τεύχους.

4

5 1. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 1. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ μέσω μανδυών... 3 Γενικά... 3 Γραμμικά δομικά στοιχεία: Δοκοί και Υποστυλώματα... 3 Ανάλυση της κατασκευής... 3 Επάρκεια επεμβάσεων αύξησης της καμπτικής αντοχής... 4 Δοκοί... 4 Υποστυλώματα... 4 Έλεγχος της διεπιφάνειας παλαιού-νέου σκυροδέματος... 5 Έλεγχοι διεπιφάνειας Δοκών... 5 Παράδειγμα ελέγχου διεπιφάνειας σε μονόπλευρο μανδύα δοκού Έλεγχοι διεπιφάνειας Υποστυλωμάτων Παράδειγμα ελέγχου διεπιφάνειας σε ολόσωμο μανδύα υποστυλώματος Σύνοψη επάρκειας επεμβάσεων αύξησης αντοχής Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ μέσω μεταλλικών κλωβών Γενικά Μηχανική λειτουργία των κλωβών Συμμετοχή του μεταλλικού κλωβού στην κάμψη Μηχανισμός τριβής μεταλλικού κλωβού Περίσφιγξη μέσω χαλύβδινου κλωβού (ΚΑΝ.ΕΠΕ (β)) Ενίσχυση σε τέμνουσα μέσω χαλύβδινου κλωβού (ΚΑΝ. ΕΠΕ ) Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ μέσω ινοπλισμένων πολυμερών (ΙΟΠ) Επεμβάσεις με σκοπό την ικανότητα έναντι μεγεθών ορθής έντασης (ΚΑΝ.ΕΠΕ ) Προσθήκη ελασμάτων από χάλυβα ή ινοπλισμένα πολυμερή (ΚΑΝ.ΕΠΕ α): Υπολογισμός απαιτούμενης διατομής του υλικού ενίσχυσης (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(iv) & β(v)) Έλεγχος διατμητικής αστοχίας (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(vi)) Περίσφιγξη μέσω ινοπλισμένων πολυμερών (ΚΑΝ. ΕΠΕ ) 33 Ενίσχυση σε τέμνουσα μέσω ινοπλισμένων πολυμερών (ΚΑΝ.ΕΠΕ ) Αστοχία του ιδίου του υλικού ενίσχυσης (ΚΑΝ.ΕΠΕ (iv)-A) ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 1

6 1. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 Πρόωρη αποκόλληση του υλικού ενίσχυσης λόγω ανεπαρκούς αγκύρωσης των άκρων του. (ΚΑΝ.ΕΠΕ (iv)-B) Οδηγός Χρήσης Εισαγωγή δεδομένων μανδυών ενίσχυσης Μανδύες Υποστυλωμάτων Τοποθέτηση Βλήτρων Ποιότητες Υλικών Μανδύες Δοκών Ενίσχυση πλακών Ενίσχυση πεδίλων θεμελίωσης\ Ενίσχυση καμπτικής αντοχής πεδίλου Εμφάτνωση πλαισίων Υπολογισμός των βλήτρων συρραφής εμφατνωμένων τοιχωμάτων Τοιχώματα παράπλευρα τοποθετημένα σε πλαίσια Υπολογισμός των βλήτρων συρραφής παράπλευρων σε πλαίσια τοιχωμάτων Εισαγωγή μεταλλικών κλωβών σε υποστυλώματα Ο/Σ Δημιουργία νέας ορθογωνικής διατομής με μεταλλικό κλωβό Ενίσχυση υπάρχουσας ορθογωνικής διατομής με μεταλλικό κλωβό Εισαγωγή ενισχύσεων με Ινοπλισμένα Πολυμερή (ΙΟΠ) Ενίσχυση δοκού Ο/Σ έναντι κάμψης με ελάσματα ΙΟΠ ή χάλυβα Ενίσχυση δομικών στοιχείων Ο/Σ με υφάσματα ΙΟΠ Αφαίρεση Ενισχύσεων Βιβλιογραφία ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 2

7 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ μέσω μανδυών Γενικά Στις παραγράφους που ακολουθούν θα γίνει μία καταγραφή των ελέγχων που επιβάλλουν οι ΕΚ8-μέρος 3 και ΚΑΝ.ΕΠΕ για τις ενισχύσεις των δομικών στοιχείων με μανδύες Ο/Σ και θα παρουσιαστούν κάποιες λεπτομέρειες για τις παραδοχές και γενικότερα για τον τρόπο με τον οποίο τους εκτελεί το ΡΑΦ. Γραμμικά δομικά στοιχεία: Δοκοί και Υποστυλώματα Σύμφωνα με το εδάφιο 8.1.1β, μέσω της προσθήκης νέων υλικών σε υφιστάμενα δομικά στοιχεία θεωρείται ότι αποκαθίσταται οιονεί μονολιθική συνεργασία παλιών και νέων υλικών. Παρ όλα αυτά, λόγω των μικρών αλλά υπαρκτών σχετικών μετακινήσεων στις διεπιφάνειες παλιών/νέων υλικών, η μονολιθικότητα ως προς την αντίσταση κρίσιμων περιοχών ή την παραμόρφωση δομικών στοιχείων, ενδέχεται να μην είναι πλήρης. Εξαιτίας π.χ. της σχετικής ολίσθησης στην διεπιφάνεια της σύνθετης καμπτόμενης διατομής, η πραγματική κατανομή των παραμορφώσεων (Σχ. 2.1) οδηγεί σε μικρότερη ενεργοποίηση εσωτερικών δυνάμεων στο προστιθέμενο στοιχείο και, επομένως, σε μικρότερη αντίσταση του σύνθετου μέλους. Σχήμα 2.1: Κατανομή παραμορφώσεων σε καμπτόμενη σύνθετη διατομή: (α) με μονολιθική συμπεριφορά, (β) με ολίσθηση στη διεπιφάνεια. Ανάλυση της κατασκευής Ελαστικές μέθοδοι: Τα ενισχυόμενα στοιχεία με μανδύα θεωρούνται ότι συμπεριφέρονται μονολιθικά με πλήρη σύμμεικτη δράση μεταξύ νέου και παλαιού σκυροδέματος. Ειδικά για τα υποστυλώματα, το γεγονός ότι η αξονική δύναμη εφαρμόζεται αρχικά μόνο στο παλαιό υποστύλωμα, δεν λαμβάνεται υπόψη, και η συνολική αξονική φόρτιση θεωρείται ότι δρα στο όλο ενισχυόμενο στοιχείο. Οι ιδιότητες υλικού του σκυροδέματος του μανδύα θεωρούνται ότι ισχύουν για το σύνολο της διατομής του ενισχυόμενου στοιχείου. (ΕΚ. 8.3 Α (1)). ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 3

8 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Ανελαστικές μέθοδοι: Τα ανελαστικά χαρακτηριστικά των ενισχυόμενων διατομών (διαγράμματα ροπών - στροφών) υπολογίζονται θεωρώντας τις μονολιθικές. Οι τελικές τιμές των στροφών πολλαπλασιάζονται με τους εξής συντελεστές: k θy =1.05 εάν τα μέτρα για την σύνδεση παλαιού και νέου σκυροδέματος περιλαμβάνουν την εκτράχυνση της διεπιφάνειας τους, ενώ k θy =1.25 εάν δεν λαμβάνονται ειδικά μέτρα. Η στροφή αστοχίας της δοκού k θu =1.00 παραμένει αμετάβλητη. Αμετάβλητες παραμένουν επίσης οι ροπές διαρροής (αντοχής) My, ενώ για την τέμνουσα αντοχής V R* του ενισχυόμενου στοιχείου ισχύει V R* = 0.90 * V R, όπου V R η αρχική τιμή της τέμνουσας αντοχής. (ΕΚ. 8.3 Α (2)) Επάρκεια επεμβάσεων αύξησης της καμπτικής αντοχής Δοκοί Η αύξηση της καμπτικής αντίστασης δοκού Ο/Σ μπορεί να επιτευχθεί με τοποθέτηση νέου οπλισμού που προστίθεται στο εφελκυόμενο ή στο θλιβόμενο πέλμα και ενσωματώνεται πλήρως σε νέα στρώση σκυροδέματος (μονόπλευρος μανδύας Ο/Σ). Όλοι οι έλεγχοι (αντοχή σε κάμψη, σε διάτμηση κ.τ.λ.) πραγματοποιούνται κατά τα γνωστά θεωρώντας την ενισχυμένη σύνθετη διατομή μονολιθική, με τη μόνη διαφορά ότι όλα τα εντασιακά μεγέθη διαιρούνται με τον συντελεστή k r =0.85. Εναλλακτικά, είναι δυνατόν να πολλαπλασιάζονται οι τιμές των αντοχών με τον παραπάνω συντελεστή (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(ii) και Σ8.1.1.δ). Επίσης, θα πρέπει να γίνεται σε κάθε περίπτωση έλεγχος της ικανότητας της διεπιφάνειας για μεταβίβαση των φορτίων από τον αρχικό φορέα στο στοιχείο ενίσχυσης (ΚΑΝ.ΕΠΕ του παρόντος εγχειριδίου). Υποστυλώματα Η σύγχρονη ανεπάρκεια στο εφελκυόμενο και θλιβόμενο πέλμα σε υποστύλωμα αντιμετωπίζεται με προσθήκη κλειστού μανδύα Ο/Σ, ο οποίος περιβάλλει μέρος ή ολόκληρη την περίμετρο του εν λόγω στοιχείου. Όταν η ενίσχυση αφορά στις κρίσιμες περιοχές υποστυλωμάτων, ο μανδύας πρέπει να επεκτείνεται και να περιβάλλει την περιοχή των κόμβων και την μετά από αυτούς κρίσιμη περιοχή του συνεχόμενου στοιχείου. Αν η ενίσχυση επεκτείνεται και στις ακραίες κρίσιμες περιοχές των δοκών, πρέπει να γίνεται νέος έλεγχος ικανοτικού σχεδιασμού, εφ' όσον απαιτείται. Η αρχική διατομή μαζί με την διατομή του μανδύα θεωρούνται ότι συνιστούν ενιαία μονολιθική διατομή. Η διατομή του μανδύα ελέγχεται για την ανάληψη των ορθών και τεμνουσών δυνάμεων που της αναλογούν λαμβάνοντας υπόψη: τις πιθανές βλάβες του αρχικού στοιχείου και τον βαθμό αποκατάστασής τους, τις συνθήκες υποστύλωσης και σφήνωσης για την ανάληψη φορτίων κατά την επέμβαση, την πιθανή ανακατανομή της έντασης μετά την επέμβαση. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 4

9 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Όλοι οι έλεγχοι (αντοχή σε κάμψη, σε διάτμηση κ.τ.λ.) πραγματοποιούνται κατά τα γνωστά θεωρώντας την ενισχυμένη σύνθετη διατομή μονολιθική, με τη μόνη διαφορά ότι όλα τα εντασιακά μεγέθη διαιρούνται με τον συντελεστή k r =0.90. Εναλλακτικά, είναι δυνατόν να πολλαπλασιάζονται οι τιμές των αντοχών με τον παραπάνω συντελεστή (ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ8.1.1δ και η). Επίσης, θα πρέπει να γίνεται σε κάθε περίπτωση έλεγχος της ικανότητας της διεπιφάνειας για μεταβίβαση των φορτίων από τον αρχικό φορέα στο στοιχείο. Σύμφωνα με το εδάφιο θ, η περίπτωση κατά την οποία ένα υφιστάμενο υποστύλωμα έχει μεγάλες βλάβες και έχει αποφασιστεί να μη ληφθεί υπόψη η φέρουσα ικανότητά του, η κατασκευή μανδύα θεωρείται ισοδύναμη με την προσθήκη νέου «κοίλου» υποστυλώματος. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να ληφθεί ειδική μέριμνα για την πλήρη μεταβίβαση των εσωτερικών δυνάμεών του παλιού υποστυλώματος στα υφιστάμενα δομικά στοιχεία γύρω από τα άκρα του «νέου» υποστυλώματος (συντρέχοντα άκρα όλων των δοκών του ορόφου). Έλεγχος της διεπιφάνειας παλαιού-νέου σκυροδέματος Έλεγχοι διεπιφάνειας Δοκών Ο έλεγχος της διεπιφάνειας πραγματοποιείται με βάση την παρακάτω σχέση (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): V Rd,int 1.35 V (2.1) sd όπου: V Rd,int είναι η διατμητική αντίσταση της διεπιφάνειας και V sd είναι η αντίστοιχη δύναμη που δρα στην υπόψη διεπιφάνεια, όπως υπολογίζεται από τα εντασιακά μεγέθη σχεδιασμού που ενεργούν στην περιοχή. 1) Υπολογισμός αντίστασης V Rd,int H συνολική αντίσταση της διεπιφάνειας υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ και εδάφιο ε) Rd,int D D F fd cd V bl 0.3f b l (2.2) όπου: τ D = nf d / (b l) είναι η διατμητική αντίσταση που οφείλεται στο μηχανισμό βλήτρου (όπου n είναι ο αριθμός των βλήτρων), τ fd είναι η διατμητική αντίσταση που οφείλεται στο μηχανισμό τριβής, b και l είναι το πλάτος και το μήκος της οπλισμένης διεπιφάνειας αντιστοίχως, β D και β F είναι συντελεστές συμμετοχής του μηχανισμού βλήτρου και του μηχανισμού τριβής αντιστοίχως. Η εξωτερική θλιπτική δύναμη στη διεπιφάνεια θεωρείται μηδενική, επομένως για τους εν λόγω συντελεστές λαμβάνονται οι τιμές: β D = β F = 0.5, ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 5

10 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 f cd είναι η τιμή σχεδιασμού της θλιπτικής αντοχής του ασθενέστερου από τα δύο σκυροδέματα της διεπιφάνειας. Επισημαίνεται ότι δε λαμβάνεται υπόψη η μείωση της αντοχής των βλήτρων λόγω δυνάμεων εξόλκευσης, καθώς στις συνήθεις περιπτώσεις φορτίσεων οι δυνάμεις αυτές είναι αμελητέες. Υπολογισμός διατμητικής αντίστασης λόγω μηχανισμού τριβής τ fd Τα βήματα που ακολουθούνται για τον υπολογισμό της διατμητικής αντίστασης λόγω μηχανισμού τριβής είναι τα εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): Επιλέγεται η στάθμη επιτελεστικότητας και στη συνέχεια καθορίζεται η μέγιστη ανεκτή σχετική ολίσθηση στη διεπιφάνεια s f. Πιο συγκεκριμένα, θεωρείται ίση με 0.2mm, 0.8mm ή 1.5mm, για τις στάθμες Α, Β και Γ αντιστοίχως (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): Για την παραπάνω ανεκτή τιμή σχετικής ολίσθησης, υπολογίζεται η αντίσταση της διεπιφάνειας λόγω τριβής. Πιο συγκεκριμένα, η τριβή υφιστάμενου - νέου σκυροδέματος, στην περίπτωση τραχειών επιφανειών (διεπιφάνειες οι οποίες έχουν υποστεί τεχνητή τράχυνση), υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ και εδάφιο γ): s 1/3 f fcd cd fyd 0.3f cd (mm, MPa) αν sf 0.5sfu sfu s fd 1/3 f fcd cd fyd 0.3f cd (mm, MPa) αν sfu s f >0.5sfu sfu 1/3 2 cd cd yd cd f f 0.3f (mm, MPa) αν sf sfu (2.3) όπου: τ fd (τ 1 ) είναι η διατμητική αντίσταση κατά τον πρώτο κύκλο φόρτισης, μ είναι ο συντελεστής τριβής, οποίος λαμβάνεται ίσος με 0.4 και 0.6 για ευμενή και δυσμενή επίδραση της τριβής αντιστοίχως, f cd είναι η τιμή σχεδιασμού της θλιπτικής αντοχής του ασθενέστερου από τα δύο σκυροδέματα της διεπιφάνειας, σ cd είναι η εξωτερική θλιπτική τάση στη διεπιφάνεια, η οποία θεωρείται αμελητέα στις συνήθεις περιπτώσεις φόρτισης, f yd είναι η τιμή σχεδιασμού του ορίου διαρροής του χάλυβα, ρ είναι το ποσοστό του κάθετου στη διεπιφάνεια οπλισμού, s fu =1mm είναι η σχετική ολίσθηση στη διεπιφάνεια, για την οποία επιστρατεύεται η μέγιστη διατμητική αντίσταση, s f είναι η σχετική ολίσθηση στη διεπιφάνεια, η οποία εξαρτάται από τη στάθμη επιτελεστικότητας, όπως προαναφέρθηκε. Στη συνέχεια, η παραπάνω τιμή της διατμητικής αντοχής μειώνεται (λόγω ανακυκλιζόμενων μετακινήσεων) σύμφωνα με την παρακάτω σχέση: ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 6

11 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 1/2 1/3 n f c 1/2 s f 0.05 n 1 fd s cd f yd fu (2.4) όπου: n είναι ο αριθμός των κύκλων φόρτισης. Λαμβάνεται n=3 (εδάφιο β). Παρατήρηση: Επισημαίνεται ότι για να είναι σε θέση οι ράβδοι να αναπτύξουν το όριο διαρροής τους πρέπει να είναι επαρκώς αγκυρωμένοι εκατέρωθεν της διεπιφάνειας (μήκος ράβδων εκατέρωθεν της διεπιφάνειας, μεγαλύτερο του l b ). Υπολογισμός αντίστασης βλήτρου Fd Τα βήματα που ακολουθούνται για τον έλεγχο της διεπιφάνειας υφιστάμενου - νέου σκυροδέματος είναι τα εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): Επιλέγεται η στάθμη επιτελεστικότητας και στη συνέχεια καθορίζεται η μέγιστη ανεκτή σχετική ολίσθηση στη διεπιφάνεια s f. Πιο συγκεκριμένα, θεωρείται ίση με 0.2mm, 0.8mm ή 1.5mm, για τις στάθμες Α, Β και Γ αντιστοίχως. Για την παραπάνω ανεκτή τιμή σχετικής ολίσθησης, υπολογίζεται η αντίσταση μεμονωμένου βλήτρου ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): F 0.65d f f f 2 s yd ud b cd yd (2.5) όπου: d b είναι η διάμετρος του βλήτρου Α s είναι η διατομή του βλήτρου 3 f cd είναι η τιμή σχεδιασμού της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος, η οποία προκύπτει από το κεφάλαιο 4 λαμβάνοντας υπόψη αν το βλήτρο είναι εγκατεστημένο στο υφιστάμενο ή στο νέο σκυρόδεμα, καθώς και τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων f yd είναι η τιμή σχεδιασμού του ορίου διαρροής του χάλυβα, η οποία προκύπτει από το κεφάλαιο 4 λαμβάνοντας υπόψη αν το βλήτρο είναι εγκατεστημένο στο υφιστάμενο ή στο νέο σκυρόδεμα, καθώς και τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 7

12 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Σταθμη Επιτελεστικότητας Α : Περιορισμός βλαβών Β : Σημαντικές βλάβες Γ : Οιωνοί κατάρρευση Μέγιστη σχετική ολίσθηση sf 0.20 mm 0.80 mm 1.20 mm Πίνακας ορίων μέγιστης σχετικής ολίσθησης βλήτρων Όταν η σχετική ολίσθηση s f που επιτρέπεται να συμβεί κατά μήκος της διεπιφάνειας είναι μικρότερη από αυτή που αντιστοιχεί στην αντοχή βλήτρου, η οποία είναι 0.05d b, τότε η αντίσταση βλήτρου πρέπει να λαμβάνεται μειωμένη καταλλήλως. Πιο συγκεκριμένα, μπορεί να χρησιμοποιείται το διάγραμμα του Σχήματος, δηλαδή: (α) Για τιμές της σχετικής ολίσθησης sf 0.005db, η σχέση μεταξύ ολίσθησης και αντίστασης είναι γραμμική. (β) Για τιμές της σχετικής ολίσθησης 0.05d b s f > 0.005d b, η σχέση μεταξύ της ολίσθησης και της αντίστασης του μηχανισμού βλήτρου υπολογίζεται από την ακόλουθη σχέση: 4 3 F F d d d=0.1d u+1.8du 0.5 Fud Fud (2.6) όπου : d = όριο σχετικής ολίσθησης βλήτρου sf, dd = διάμετρος βλήτρου, Fud = αρχική τιμή της αντίστασης βλήτρου σύμφωνα με 2.5, Fd = τελική τιμή αντοχής μεμονωμένου βλήτρου. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 8

13 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Παρατήρηση 1: Επισημαίνεται ότι για να είναι σε θέση οι ράβδοι να μεταφέρουν την τέμνουσα δύναμη που υπολογίζεται με τη βοήθεια των παραπάνω σχέσεων, πρέπει να πληρούν κάποιες ελάχιστες τιμές του μήκους έμπηξής τους l εμπ εντός του σκυροδέματος. πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τον ΚΑΝ.ΕΠΕ δ ισχύουν τα ακόλουθα: Για l εμπ > 8d b η διατμητική αντοχή του βλήτρου λαμβάνεται από τις παραπάνω σχέσεις, Για l εμπ 6d b η διατμητική αντοχή του βλήτρου πολ/ται με 0.75, Για 8d b l εμπ > 6d b γίνεται γραμμική παρεμβολή. Παρατήρηση 2: Για να εξασφαλίζεται ότι ο μηχανισμός βλήτρου αστοχεί με διαρροή του βλήτρου και ταυτόχρονη τοπική αστοχία λόγω συνθλίψεως του σκυροδέματος κάτω απ την ράβδο και όχι με απόσχιση του σκυροδέματος πρέπει να τηρούνται οι εξής τιμές της επικάλυψης των ράβδων διαμέτρου d b που χρησιμοποιούνται ως βλήτρα (Σχήμα 6.2): Κατά τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη εμπρός επικάλυψη: 6d b Ελάχιστη πίσω επικάλυψη: 5d b Κάθετα προς τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη πλευρική επικάλυψη: 3d b Στην περίπτωση βλήτρων διατεταγμένων σε σειρά, η καθαρή απόσταση μεταξύ διαδοχικών βλήτρων πρέπει να είναι κατ' ελάχιστο ίση με 3d b. Παρατήρηση 3 (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(v) και δ): Για την εξασφάλιση αξιόπιστης διατμητικής αντοχής της διεπιφάνειας παλιού και νέου σκυροδέματος απαιτείται η τοποθέτηση ενός ελάχιστου ποσοστού εγκάρσιου οπλισμού διεπιφάνειας ρ δ : A 0.20f sd ctm,min Ac fyk 1.2 ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 9

14 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 όπου: Α Sδ είναι το εμβαδόν του εγκάρσιου οπλισμού, Α cδ είναι το εμβαδόν της διεπιφάνειας παλιού και νέου σκυροδέματος, f ctm είναι η μέση εφελκυστική αντοχή του ισχυρότερου σκυροδέματος και f yk είναι η χαρακτηριστική τιμή του ορίου διαρροής του χάλυβα. V 2) Υπολογισμός δράσης στη διεπιφάνεια sd Η τιμή της διατμητικής δύναμης που δρα στη διεπιφάνεια Υπολογίζεται ως εξής (εδάφιο β(iii)). V F F (2.7) sd (i j) Οι τιμές των δυνάμεων F ΑΒ και F ΓΔ είναι οι εφελκυστικές δυνάμεις που δρουν σε ύψος ΑΒ και ΓΔ αντιστοίχως. Προσδιορίζονται από τις αντίστοιχες ροπές κάμψης στις διατομές i και j. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται η παρακάτω σχέση: V sd (i j) ' z (2.8) όπου: z = 0.9d είναι ο μοχλοβραχίονας των εσωτερικών δυνάμεων Οι διατομές στις οποίες υπολογίζεται η τέμνουσα που δρα στη διεπιφάνεια λαμβάνονται: (α) στις θέσεις μέγιστης (θετικής ή αρνητικής) ροπής κάμψης, (β) στις παρειές στηρίξεων, (γ) στις θέσεις επιβολής συγκεντρωμένων φορτίων (δ) στις θέσεις απότομης αλλαγής διατομής και (ε) στα ελεύθερα άκρα των προβόλων. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 10

15 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Παράδειγμα ελέγχου διεπιφάνειας σε μονόπλευρο μανδύα δοκού Ως παράδειγμα υπολογισμού των απαιτούμενων βλήτρων σε δοκό με μονόπλευρο μανδύα, ελέγχεται η δοκός του παρακάτω σχήματος: Δεδομένα: Διαστάσεις δοκού (ύψος h x πλάτος b w ): 45x25cm Πάχος μονόπλευρου μανδύα: 15cm Στατικό ύψος ενισχυμένης με μανδύα δοκού: 55cm Χαρακτηριστική αντοχή υφιστάμενου σκυροδέματος f ck =16MPa Χαρακτηριστική αντοχή νέου σκυροδέματος f ck =20MPa Μέση εφελκυστική αντοχή νέου σκυροδέματος f ctm =2.2MPa Χαρακτηριστική αντοχή υφιστάμενου χάλυβα f yk =400MPa Χαρακτηριστική αντοχή νέου χάλυβα f yk =500MPa Βλήτρα: Φ20/25 Στάθμη επιτελεστικότητας: Β Mεταβολή της ροπής μεταξύ των διατομών της δοκού με τη μέγιστη και ελάχιστη ροπή, οι οποίες στη συγκεκριμένη περίπτωση απέχουν απόσταση 1.8m: = 47.92KNm Υπολογισμός διατμητικής αντίστασης λόγω μηχανισμού τριβής τ fd Ο έλεγχος ξεκινά με τον υπολογισμό της διατμητικής αντίστασης λόγω μηχανισμού τριβής τfd. Σύμφωνα με τον ΚΑΝ.ΕΠΕ για στάθμη επιτελεστικότητας Β η μέγιστη ανεκτή σχετική ολίσθηση στη διεπιφάνεια sf είναι ίση με 0.8mm, για την οποία ισχύει sfu 1mm s f=0.8mm>0.5sfu 0.5mm. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 11

16 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Το ποσοστό του κάθετου στη διεπιφάνεια οπλισμού (βλήτρα) υπολογίζεται ως ο λόγος της επιφάνειας ενός βλήτρου προς το εμβαδό της διεπιφάνειας της αρχικής διατομής που αντιστοιχεί σε ένα βλήτρο (πλάτος δοκού x απόσταση βλήτρων) Συνεπώς, η διατμητική αντίσταση λόγω μηχανισμού τριβής υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ και εδάφιο γ): 2 1/3 s f fd fcd cd fyd sfu MPa /3 Ισχύει: 16 fd 2.42MPa MPa fd 2.42MPa 1.5 Στη συνέχεια, υπολογίζεται η μειωμένη διατμητική αντοχή λόγω τριβής: 1/2 1/3 n f cd 1/2 s f 0.05 n 1 fd s cd f yd fu 1/2 16 1/3 n 1.5 1/ n 0.35MPa Συνεπώς, η τελική τιμή της διατμητικής αντίστασης λόγω τριβής είναι: fd MPa Παρατήρηση: Επισημαίνεται ότι για στο εν λόγω παράδειγμα χρησιμοποιήθηκαν ως αντοχές των υλικών (σκυρόδεμα και χάλυβας) οι χαρακτηριστικές τους τιμές. Επιπλέον, οι συντελεστές των αντοχών γ m θεωρήθηκαν ίσοι με 1.5 και 1.15 για το σκυρόδεμα και τον χάλυβα αντιστοίχως. Υπολογισμός αντίστασης βλήτρου F d Η διατμητική αντίσταση ενός βλήτρου υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): Fud 0.65d b fcdfyd f s yd 17.71KN KN Ισχύει b f b 0.05d 1mm s =0.8mm>0.005d 0.1mm, συνεπώς η αντίσταση του βλήτρου υπολογίζεται με δοκιμές και προκύπτει ίση με F d =16.85KN. Η παραπάνω τιμή ικανοποιεί τη σχέση Σ6.9 του ΚΑΝ.ΕΠΕ: ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 12

17 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ F F d d s f=0.005d d dd 0.5 Fud Fud = Παρατήρηση 1: Επισημαίνεται ότι για να είναι σε θέση οι ράβδοι να μεταφέρουν την τέμνουσα δύναμη που υπολογίζεται με τη βοήθεια των παραπάνω σχέσεων, πρέπει να πληρούν κάποιες ελάχιστες τιμές του μήκους έμπηξής τους l εμπ εντός του σκυροδέματος. πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με το εδάφιο δ για να μπορεί να λαμβάνεται η διατμητική αντοχή βλήτρου από τις παραπάνω σχέσεις πρέπει να ισχύει: l εμπ > 8d b = 8 20=160mm. Παρατήρηση 2: Για να εξασφαλίζεται ότι ο μηχανισμός βλήτρου αστοχεί με διαρροή του βλήτρου και ταυτόχρονη τοπική αστοχία λόγω συνθλίψεως του σκυροδέματος κάτω απ την ράβδο και όχι με απόσχιση του σκυροδέματος πρέπει να τηρούνται οι εξής τιμές της επικάλυψης των ράβδων διαμέτρου d b που χρησιμοποιούνται ως βλήτρα (Σχήμα 6.2): Κατά τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη εμπρός επικάλυψη: 6d b = 6 20=120mm Ελάχιστη πίσω επικάλυψη: 5d b = 5 20=100mm Κάθετα προς τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη πλευρική επικάλυψη: 3d b = 3 20=60mm Παρατήρηση 3 (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(v) και δ): Για την εξασφάλιση αξιόπιστης διατμητικής αντοχής της διεπιφάνειας παλιού και νέου σκυροδέματος απαιτείται η τοποθέτηση ενός ελάχιστου ποσοστού εγκάρσιου οπλισμού διεπιφάνειας ρ δ : 0.20f ctm,min,min fyk ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 13

18 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 To ποσοστό εγκάρσιου οπλισμού που έχουμε τοποθετήσει είναι: A 3.14 sd Ac Υπολογισμός διατμητικής δύναμης που δρα στη διεπιφάνεια Η τιμή της διατμητικής δύναμης που δρα στη διεπιφάνεια υπολογίζεται ως εξής (εδάφιο β(iii)). ' V 96.81KN sd (ij) 0.9d όπου ΔΜ πιθανά ταυτόχρονα είναι η μεταβολή της ροπής μεταξύ των διατομών της δοκού με τη μέγιστη και ελάχιστη ροπή, οι οποίες στη συγκεκριμένη περίπτωση απέχουν απόσταση 1.8m. Υπολογισμός συνολικής αντίστασης της διεπιφάνειας H συνολική αντίσταση της διεπιφάνειας υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ και εδάφιο ε) VRd,int DD Ffd bl KN Ισχύει: VRd,int KN 0.3f cd bl KN 1.5 Τελικός έλεγχος VRd,int KN V 96.81KN sd(ij) Ισχύει:, οπότε τα βλήτρα επαρκούν. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 14

19 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Έλεγχοι διεπιφάνειας Υποστυλωμάτων Ο έλεγχος της διεπιφάνειας πραγματοποιείται με βάση την παρακάτω σχέση (εδάφιο στ): V Rid,int F (2.9) cm όπου: F cm είναι η θλίβουσα δύναμη του μανδύα, η οποία μεταφέρεται ως διατμητική δύναμη στη διεπιφάνεια και V Rd,int είναι η αντίσταση της διεπιφάνειας σε διάτμηση. 1) Υπολογισμός αντίστασης V Rd,int H συνολική αντίσταση της διεπιφάνειας υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ε και στ): A V 4u f t 10n n F (KN, mm) (2.10) όπου: sb Rid,int o ctm b D ud hs u o είναι το μήκος συναρμογής στο κάθε άκρο του μανδύα, το οποίο λαμβάνεται ίσο με το μισό του καθαρού ύψους του υποστυλώματος και σε κάθε περίπτωση μικρότερο από F cm / (4f ctm t) F cm είναι η θλίβουσα δύναμη του μανδύα, η οποία μεταφέρεται ως διατμητική N vne Mn Fcm δύναμη στη διεπιφάνεια. Υπολογίζεται ως εξής: 2 0.9d, με d το στατικό ύψος της ενισχυμένης διατομής, Ν v την αξονική δύναμη του μανδύα λόγω πρόσθετων κατακόρυφων φορτίων και λόγω της αφαίρεσης της υποστύλωσης μετά την επέμβαση, Ν Ε την αξονική δύναμη του μανδύα λόγω σεισμού και Μ n την καμπτική ροπή μετά την επέμβαση F d είναι η διατμητική αντίσταση που οφείλεται στο μηχανισμό βλήτρου. μ=1 είναι ο συντελεστής τριβής παλιού - νέου σκυροδέματος υπό χαμηλές ορθές τάσεις. f ctm είναι η μέση τιμή της εφελκυστικής αντοχής του σκυροδέματος του μανδύα. t είναι το πάχος του μανδύα n b και n D είναι ο συνολικός αριθμός των αναρτήρων και βλήτρων αντιστοίχως που διατάσσονται εντός της θλιβόμενης ζώνης, στο κάθε άκρο του μανδύα κατά την έννοια του μήκους του αρχικού δομικού στοιχείου A sb είναι το εμβαδόν της διατομής του αναρτήρα h s είναι η απόσταση μεταξύ του υπάρχοντος και του γειτονικού με αυτόν νέου διαμήκους οπλισμού. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 15

20 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Παρατήρηση (εδάφιο στ): Όταν το διατιθέμενο μήκος συναρμογής στο ένα άκρο του μανδύα είναι ανεπαρκές για την μεταφορά της θλίβουσας δύναμης στο μανδύα (όπως είναι πιθανόν στην περίπτωση που η βλάβη είναι κοντά σε ένα άκρο του στοιχείου), ενδέχεται να απαιτούνται ειδικότερα κατασκευαστικά μέτρα για την εξασφάλιση απ ευθείας μεταφοράς θλιπτικού φορτίου στον μανδύα από τα υφιστάμενα δομικά μέλη. Υπολογισμός αντίστασης βλήτρου Fd Τα βήματα που ακολουθούνται για τον υπολογισμό της αντίστασης βλήτρου είναι τα εξής Επιλέγεται η στάθμη επιτελεστικότητας και στη συνέχεια καθορίζεται η μέγιστη ανεκτή σχετική ολίσθηση στη διεπιφάνεια s f. Πιο συγκεκριμένα, θεωρείται ίση με 0.2mm, 0.8mm ή 1.5mm, για τις στάθμες Α, Β και Γ αντιστοίχως (ΚΑΝ.ΕΠΕ ). Για την παραπάνω ανεκτή τιμή σχετικής ολίσθησης, υπολογίζεται η αντίσταση μεμονωμένου βλήτρου ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): f (2.11) 3 2 s yd Fud 0.65d b fcdf yd (mm, MPa) όπου: d b είναι η διάμετρος του βλήτρου Α s είναι η διατομή του βλήτρου f cd είναι η τιμή σχεδιασμού της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος, η οποία προκύπτει από το κεφάλαιο 4 λαμβάνοντας υπόψη αν το βλήτρο είναι εγκατεστημένο στο υφιστάμενο ή στο νέο σκυρόδεμα, καθώς και τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων f yd είναι η τιμή σχεδιασμού του ορίου διαρροής του χάλυβα, η οποία προκύπτει από το κεφάλαιο 4 λαμβάνοντας υπόψη αν το βλήτρο είναι εγκατεστημένο στο υφιστάμενο ή στο νέο σκυρόδεμα, καθώς και τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων Όταν η σχετική ολίσθηση s f που επιτρέπεται να συμβεί κατά μήκος της διεπιφάνειας είναι μικρότερη από αυτή που αντιστοιχεί στην αντοχή βλήτρου, η οποία είναι 0.05d b, τότε η αντίσταση βλήτρου πρέπει να λαμβάνεται μειωμένη καταλλήλως. Πιο συγκεκριμένα, μπορεί να χρησιμοποιείται το διάγραμμα του Σχήματος, δηλαδή: (α) Για τιμές της σχετικής ολίσθησης s f 0.005d b, η σχέση μεταξύ ολίσθησης και αντίστασης είναι γραμμική. (β) Για τιμές της σχετικής ολίσθησης 0.05d b s f > 0.005d b, η σχέση μεταξύ της ολίσθησης και της αντίστασης του μηχανισμού βλήτρου υπολογίζεται από την ακόλουθη σχέση: ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 16

21 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ F F d d d=0.1d u+1.8du 0.5 Fud Fud (2.12) Παρατήρηση 1: Επισημαίνεται ότι για να είναι σε θέση οι ράβδοι να μεταφέρουν την τέμνουσα δύναμη που υπολογίζεται με τη βοήθεια των παραπάνω σχέσεων, πρέπει να πληρούν κάποιες ελάχιστες τιμές του μήκους έμπηξής τους l εμπ εντός του σκυροδέματος. πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με το εδάφιο δ ισχύουν τα ακόλουθα: Για l εμπ > 8d b η διατμητική αντοχή του βλήτρου λαμβάνεται από τις παραπάνω σχέσεις, Για l εμπ 6d b η διατμητική αντοχή του βλήτρου πολ/ται με 0.75, Για 8d b l εμπ > 6d b γίνεται γραμμική παρεμβολή. Παρατήρηση 2: Για να εξασφαλίζεται ότι ο μηχανισμός βλήτρου αστοχεί με διαρροή του βλήτρου και ταυτόχρονη τοπική αστοχία λόγω συνθλίψεως του σκυροδέματος κάτω απ την ράβδο και όχι με απόσχιση του σκυροδέματος πρέπει να τηρούνται οι εξής τιμές της επικάλυψης των ράβδων διαμέτρου d b που χρησιμοποιούνται ως βλήτρα (Σχήμα 6.2): Κατά τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη εμπρός επικάλυψη: 6d b Ελάχιστη πίσω επικάλυψη: 5d b Κάθετα προς τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη πλευρική επικάλυψη: 3d b ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 17

22 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Στην περίπτωση βλήτρων διατεταγμένων σε σειρά, η καθαρή απόσταση μεταξύ διαδοχικών βλήτρων πρέπει να είναι κατ' ελάχιστο ίση με 3db. Παρατήρηση 3 (εδάφιο ζ): Για την ανάληψη των εφελκυστικών τάσεων ρηγμάτωσης κατά μήκος των ακμών του μανδύα, στην περιοχή του συναρμογής μήκους u o, πρέπει να διατάσσονται πυκνοί συνδετήρες που να αναλαμβάνουν τουλάχιστον τη δύναμη που αντιστοιχεί στην εγκάρσια εφελκυστική αντοχή του σκυροδέματος του μανδύα. Οι ελάχιστοι συνδετήρες που απαιτούνται ελέγχονται από τη σχέση: A sw sw t f f ctm ywd με μέγιστη τιμή της απόστασης α sw : f d sw 2 ywd h 0.8 f ctm t όπου: u o είναι το μήκος συναρμογής στο κάθε άκρο του μανδύα. t είναι το πάχος του μανδύα A sw είναι το εμβαδόν της διατομής του συνδετήρα d h είναι η διάμετρος του συνδετήρα α sw είναι η απόσταση των συνδετήρων f ywd είναι το όριο διαρροής των συνδετήρων t είναι το πάχος του μανδύα Σε περιοχή προϋπάρχουσας βλάβης, απαιτείται η τοποθέτηση πυκνών συνδετήρων, ώστε να αποφεύγεται ο πρόωρος λυγισμός του νέου διαμήκους οπλισμού. Όταν δεν διατίθεται ακριβέστερα στοιχεία διατάσσονται συνδετήρες Φ8/75. Παρατήρηση 4 (εδάφιο στ): Όταν το διατιθέμενο μήκος συναρμογής στο ένα άκρο του μανδύα είναι ανεπαρκές για την μεταφορά της θλίβουσας δύναμης στο μανδύα (όπως είναι πιθανόν στην περίπτωση που η βλάβη είναι κοντά σε ένα άκρο του στοιχείου), ενδέχεται να απαιτούνται ειδικότερα ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 18

23 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 κατασκευαστικά μέτρα για την εξασφάλιση απ ευθείας μεταφοράς θλιπτικού φορτίου στον μανδύα από τα υφιστάμενα δομικά μέλη. 2) Υπολογισμός δράσης στη διεπιφάνεια Fcm Η τιμή της διατμητικής δύναμης που δρα στη διεπιφάνεια υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ε και στ). F cm N N M 2 z v E n (2.13) όπου z = 0.9d είναι ο μοχλοβραχίονας των εσωτερικών δυνάμεων Νv είναι η αξονική δύναμη του μανδύα λόγω πρόσθετων κατακόρυφων φορτίων και λόγω της αφαίρεσης της υποστύλωσης μετά την επέμβαση ΝΕ είναι η αξονική δύναμη του μανδύα λόγω σεισμού και Μn είναι η καμπτική ροπή μετά την επέμβαση ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 19

24 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Παράδειγμα ελέγχου διεπιφάνειας σε ολόσωμο μανδύα υποστυλώματος Ως παράδειγμα υπολογισμού των απαιτούμενων βλήτρων σε στύλο με ολόσωμο μανδύα, ελέγχεται ο στύλος του παρακάτω σχήματος: Δεδομένα: Διαστάσεις στύλου (ύψος h x πλάτος b): 50x25cm Πάχος ολόσωμου μανδύα: 10cm Καθαρό ύψος στύλου: 2.5m Στατικό ύψος ενισχυμένου με μανδύα στύλου: 65cm Χαρακτηριστική αντοχή υφιστάμενου σκυροδέματος f ck =16MPa Χαρακτηριστική αντοχή νέου σκυροδέματος f ck =20MPa Μέση εφελκυστική αντοχή νέου σκυροδέματος f ctm =2.2MPa Χαρακτηριστική αντοχή υφιστάμενου χάλυβα f yk =400MPa Χαρακτηριστική αντοχή νέου χάλυβα f yk =500MPa Βλήτρα: Φ20/25 Δεν τοποθετούνται αναρτήρες Στάθμη επιτελεστικότητας: Β Αξονική δύναμη του μανδύα λόγω κατακόρυφων φορτίων και λόγω σεισμού: 92.14ΚΝ Μεταβολή της ροπής μεταξύ των διατομών του στύλου με τη μέγιστη και ελάχιστη ροπή, οι οποίες στη συγκεκριμένη περίπτωση απέχουν απόσταση 1.41m: = KNm ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 20

25 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Υπολογισμός αντίστασης βλήτρου F d Η διατμητική αντίσταση ενός βλήτρου υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ): Fud 0.65d b fcdfyd f s yd 17.71KN KN 0.05d Ισχύει b 1mm s f=0.8mm>0.005d b 0.1mm, συνεπώς η αντίσταση του βλήτρου υπολογίζεται με δοκιμές και προκύπτει ίση με F d =16.85KN. Η παραπάνω τιμή ικανοποιεί τη σχέση Σ6.9 του ΚΑΝ.ΕΠΕ: 4 3 F F d d s f=0.005d d dd 0.5 Fud Fud = Παρατήρηση 1: Επισημαίνεται ότι για να είναι σε θέση οι ράβδοι να μεταφέρουν την τέμνουσα δύναμη που υπολογίζεται με τη βοήθεια των παραπάνω σχέσεων, πρέπει να πληρούν κάποιες ελάχιστες τιμές του μήκους έμπηξής τους l εμπ εντός του σκυροδέματος. πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με το εδάφιο δ για να μπορεί να λαμβάνεται η διατμητική αντοχή βλήτρου από τις παραπάνω σχέσεις πρέπει να ισχύει: l εμπ > 8d b = 8 20=160mm. Παρατήρηση 2: Για να εξασφαλίζεται ότι ο μηχανισμός βλήτρου αστοχεί με διαρροή του βλήτρου και ταυτόχρονη τοπική αστοχία λόγω συνθλίψεως του σκυροδέματος κάτω απ την ράβδο και όχι με απόσχιση του σκυροδέματος πρέπει να τηρούνται οι εξής τιμές της επικάλυψης των ράβδων διαμέτρου d b που χρησιμοποιούνται ως βλήτρα (Σχήμα 6.2): Κατά τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη εμπρός επικάλυψη: 6d b = 6 20=120mm Ελάχιστη πίσω επικάλυψη: 5d b = 5 20=100mm Κάθετα προς τη διεύθυνση φόρτισης: Ελάχιστη πλευρική επικάλυψη: 3d b = 3 20=60mm ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 21

26 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Υπολογισμός δράσης στη διεπιφάνεια Η τιμή της διατμητικής δύναμης που δρα στη διεπιφάνεια υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ε και στ). F cm N N M d v E n KN Υπολογισμός αντίστασης V Rd,int H συνολική αντίσταση της διεπιφάνειας υπολογίζεται ως εξής (ΚΑΝ.ΕΠΕ ε και στ): A V 4u f t 10n n F =345ΚΝ sb Rid,int o ctm b D ud hs όπου 2.5 F cm u o 1.25m 0.3m uo 0.3m 2 4fctmt όπου nd βλήτρα 0.25 (αριθμός βλήτρων μεταξύ των διατομών του στύλου με τη μέγιστη και ελάχιστη ροπή, οι οποίες στη συγκεκριμένη περίπτωση απέχουν απόσταση 1.41m). Παρατήρηση: Επισημαίνεται ότι για στο εν λόγω παράδειγμα χρησιμοποιήθηκαν ως αντοχές των υλικών (σκυρόδεμα και χάλυβας) οι χαρακτηριστικές τους τιμές. Επιπλέον, οι συντελεστές των αντοχών γ m θεωρήθηκαν ίσοι με 1.5 και 1.15 για το σκυρόδεμα και τον χάλυβα αντιστοίχως. Τελικός έλεγχος V 345KN F KN, οπότε τα βλήτρα επαρκούν. Ισχύει: Rd,int cm ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 22

27 2. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 2 Σύνοψη επάρκειας επεμβάσεων αύξησης αντοχής Οι καμπτικοί και οι διατμητικοί έλεγχοι επαύξησης αντοχής ενισχυόμενων στοιχείων Ο/Σ συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα σύμφωνα με την 4.6 του ΕΚ.8.3. Έλεγχοι Δράσεις Απαίτηση Αντοχές - Ικανότητα Ελαστική ανάλυση με ικανοτικό σχεδιασμό Καμπτικοί: Διατμητικοί: Από την ανάλυση. Από την ανάλυση. Σε όρους αντοχής: Χρήση μέσων τιμών των ιδιοτήτων των υλικών διαιρεμένων με τον συντελεστή εμπιστοσύνης CF και τους επιμέρους συντελεστές γ. Ανελαστική υπερωθητική ανάλυση Καμπτικοί: Διατμητικοί: Από την ανάλυση. Χρήση μέσων τιμών υλικών στο υπολογιστικό προσομοίωμα. Σε όρους αντοχής: Χρήση μέσων τιμών των ιδιοτήτων των υλικών διαιρεμένων με τον συντελεστή εμπιστοσύνης CF και τους επιμέρους συντελεστές γ. Πίνακας παραμέτρων ανάλυσης και ελέγχων επάρκειας ενισχύσεων ΕΚ Στους καμπτικούς ελέγχους συμπεριλαμβάνονται όλοι οι «πλάστιμοι» έλεγχοι κάμψης, έλεγχοι κόμβου και περίσφιγξης. Στους διατμητικούς ελέγχους συμπεριλαμβάνονται όλοι οι «ψαθυροί» έλεγχοι διάτμησης και στρέψης ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 23

28 3. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 3 3. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ μέσω μεταλλικών κλωβών Γενικά Η τεχνική των μεταλλικών κλωβών εφαρμόζεται στις ενισχύσεις υποστυλωμάτων. Οι κλωβοί εφαρμόζονται σε ορθογωνικά υποστυλώματα Ο.Σ. και συνίστανται από γωνιακές σιδηροδοκούς στις τέσσερεις γωνίες του υποστυλώματος και οριζόντια μεταλλικά ελάσματα. Οι γωνιακές σιδηροδοκοί προσαρμόζονται στις γωνίες του υποστυλώματος και τα οριζόντια μεταλλικά ελάσματα συγκολλούνται πάνω στις γωνιακές σιδηροδοκούς. Πριν από την συγκόλληση, προηγείται σύσφιγξη των γωνιακών δοκών με ειδικά κλειδιά. Εναλλακτικά μπορεί να γίνει προθέρμανση των μεταλλικών ελασμάτων σε θερμοκρασία C o, ώστε να γίνει αυτόματα η περιμετρική σύσφιγξη μετά την απόψυξη των ελασμάτων. Σε περίπτωση που υπάρχουν κενά στην διεπιφάνεια μεταλλικού κλωβού και επιφανειών υποστυλώματος, αυτά μπορούν να συμπληρωθούν με εποξειδική κόλλα ή με μη συρρικνούμενο τσιμεντοκονίαμα. Μηχανική λειτουργία των κλωβών Ο στόχος της μηχανικής λειτουργίας των κλωβών είναι κυρίως η περίσφιγξη του υποστυλώματος ΟΣ. Η περίσφιγξη των υφισταμένων υποστυλωμάτων μέσω μεταλλικών κλωβών, εξασφαλίζει μεγάλο ποσοστό ενεργούς επιφάνειας περίσφιγξης στο εσωτερικό των υποστυλωμάτων όπου αυτοί εφαρμόζονται. Οι κλωβοί επίσης αυξάνουν την διατμητική αντοχή των υποστυλωμάτων. Συμμετοχή του μεταλλικού κλωβού στην κάμψη Εφόσον εξασφαλίζεται συνέχεια των γωνιακών μεταλλικών ελασμάτων μεταξύ των ορόφων και επίσης επαρκής αγκύρωση στην θεμελίωση, τότε οι κλωβοί συμμετέχουν στην διαξονική κάμψη με ορθή δύναμη, συγχρόνως με το οπλισμένο σκυρόδεμα του υποστυλώματος. Σε αυτήν την περίπτωση η δυσκαμψία των ενισχυμένων με κλωβούς υποστυλωμάτων αυξάνει, συμπεριλαμβάνοντας την πρόσθετη δυσκαμψία των γωνιακών ελασμάτων. Ο υπολογισμός του χώρου αντοχής της σύνθετης διατομής γίνεται κάνοντας χρήση του γενικού αλγόριθμου διατομής του ΡΑΦ θεωρώντας ότι υπάρχει γραμμική μεταβολή των παραμορφώσεων στο επίπεδο της διατομής, δηλαδή ισχύει το συμβιβαστό των παραμορφώσεων. Η συγκεκριμένη παραδοχή είναι ακριβής όταν δεν υπάρχει σχετική ολίσθηση μεταξύ των γωνιακών ελασμάτων και της διατομής οπλισμένου σκυροδέματος. Από το ΡΑΦ ελέγχεται αν ο μηχανισμός της τριβής που θα αναπτυχθεί λόγω της περίσφιγξης είναι επαρκής για τη μεταφορά των φορτίων στα μεταλλικά ελάσματα. Σε περίπτωση ανεπάρκειας θα πρέπει από το μηχανικό να ληφθούν πρόσθετα μέτρα εξασφάλισης της σύνδεσης, π.χ. εποξειδική κόλλα, βλήτρα κ.α.. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 24

29 3. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 3 Μηχανισμός τριβής μεταλλικού κλωβού Για τον υπολογισμό του μηχανισμού της τριβής στην διεπιφάνεια σκυροδέματος-κλωβού, δε αναφέρονται προδιαγραφές στον ΚΑΝ.ΕΠΕ. και στον Ευρωκώδικα 8.3. Η θεωρία που υιοθετείται στο ΡΑΦ προέρχεται από την διεθνή βιβλιογραφία (Campione 2013). Η δύναμη που αναπτύσσεται στα γωνιακά ελάσματα λόγω της τριβής είναι: Nfd 2hlang fl Όπου: μ: συντελεστής τριβής μεταξύ σκυροδέματος και χάλυβα ο οποίος λαμβάνεται ίσος με 0.5, h: το ύψος του οριζόντιου μεταλλικού ελάσματος l ang : το πλάτος του γωνιακού ελάσματος f l : η τάση της περίσφιγξης η οποία υπολογίζεται σύμφωνα με τη σχέση f l 2 t h f l s ang yb Όπου: l ang, h: όπως παραπάνω, t: το πάχος του οριζόντιου μεταλλικού ελάσματος s: η αξονική απόσταση μεταξύ των οριζοντίων ελασμάτων f yb : η αντοχή διαρροής του χάλυβα των οριζοντίων ελασμάτων Η αντοχή της διατομής του γωνιακού ελάσματος σε εφελκυσμό δίνεται από την παρακάτω σχέση: N rd Όπου: A f y Α: το εμβαδόν της διατομής του γωνιακού ελάσματος, f y : η αντοχή διαρροής του χάλυβα των γωνιακών ελασμάτων Εφόσον, η δύναμη που αναπτύσσεται λόγω τριβής N fd είναι μεγαλύτερη από την αντοχή του γωνιακού ελάσματος N rd τότε εξασφαλίζεται το συμβιβαστό των παραμορφώσεων και τα γωνιακά ελάσματα μπορούν να αναπτύξουν πλήρως την αντοχή τους. N rd fd ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 25

30 3. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 3 Περίσφιγξη μέσω χαλύβδινου κλωβού (ΚΑΝ.ΕΠΕ (β)) Η τεχνική του μεταλλικού κλωβού είναι από τις πλέον διαδεδομένες διαδικασίες επιβολής της περίσφιγξης. Τέσσερα μεταλλικά γωνιακά ελάσματα, προσαρμόζονται στις γωνίες του υποστυλώματος και οριζόντια μεταλλικά ελάσματα υπό μορφή «κολάρων», συγκολλούνται πάνω στα γωνιακά. Για τον υπολογισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών του περισφιγμένου σκυροδέματος ορθογωνικής διατομής χρησιμοποιούνται οι σχέσεις της του ΚΑΝ.ΕΠΕ.: f cd,c cu,c fcd,c ec2,c f cd e αω d f cd αν αωwd f αν αω > 0.1 d cd wd wd Όπου: f cd είναι η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού του απερίσφικτου σκυροδέματος f cd,c είναι η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού του περισφιγμένου σκυροδέματος αω wd είναι το ενεργό ποσοστό περίσφιξης (βλ EΚ2.1) α είναι η αποδοτικότητα της περίσφιξης ω wd είναι το ογκομετρικό μηχανικό ποσοστό των συνδετήρων ή του ελάσματος περίσφιξης ε c2,c είναι η ανηγμένη παραμόρφωση που αντιστοιχεί στην f cd,c ε cu,c είναι η ανηγμένη παραμόρφωση που αντιστοιχεί στο 0,85f cd Παρατήρηση: Στην περίπτωση διατομών με διαφορετικό ποσοστό οπλισμού περίσφιξης κατά τους δύο άξονες, ο υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών του περισφιγμένου σκυροδέματος γίνεται βάσει του μικρότερου από τα δύο ποσοστά οπλισμού περίσφιξης. Σε στοιχεία ορθογωνικής διατομής που ενισχύονται με την τεχνική του χαλύβδινου κλωβού, ο συντελεστής αποδοτικότητας της περίσφιγξης (α) προσδιορίζεται συνυπολογίζοντας την ευεργετική επίδραση της δυσκαμψίας των γωνιακών ελασμάτων. Άρα, α = α s α n, όπου (Σχήμα 3.1(α)) α s = 0.9 ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 26

31 3. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 3 1 3A n 1 bc 1 dc 1 c A C = b c d c 2b b c 2d d c p p Σχήμα 3.1: (α) Περίσφιγξη με χαλύβδινο κλωβό, (β) Περίσφιξη με ινοπλισμένα πολυμερή Ενίσχυση σε τέμνουσα μέσω χαλύβδινου κλωβού (ΚΑΝ. ΕΠΕ ) Στην περίπτωση ενίσχυσης με εξωτερικά στοιχεία από χάλυβα η τέμνουσα που αναλαμβάνει ο νέος οπλισμός διάτμησης δίνεται από την παρακάτω σχέση: jd jd j w j,ef 2 V b h cot cot a sin a (8.13) ή με την απλοποιημένη της μορφή για γωνία θ=45ο (θ: η γωνία μεταξύ του άξονα του στοιχείου και της διεύθυνσης των αναμενόμενων λοξών ρωγμών) και για γωνία a=90ο (α: η γωνία του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης ως προς τον διαμήκη άξονα του δομικού στοιχείου) προκύπτει η εξίσωση: 2A V b h h (Σ8.9) j jd jd j w j,ef j,ef jd s j όπου για συνεχή χαλύβδινα φύλλα tj=αj/sj, wj=sj ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 27

32 3. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 3 με tj: το πάχος του εξωτερικού οπλισμού, wj, sj: το πλάτος και η αξονική απόσταση του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης στην περίπτωση χαλύβδινων λωρίδων σ jd : η τιμή σχεδιασμού της ενεργού τάσης του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης h j,ef : το ενεργό για την ανάληψη τέμνουσας ύψος της ενίσχυσης, μπορεί να θεωρηθεί h j,ef =(2/3)*d Για τον προσδιορισμό της τιμής σχεδιασμού της ενεργού τάσης σjd του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης απαιτείται η ακόλουθη διερεύνηση συναρτήσει της μορφής αστοχίας (αστοχία του ίδιου του υλικού ενίσχυσης ή πρόωρη αποκόλληση του υλικού ενίσχυσης λόγω ανεπαρκούς αγκύρωσης των άκρων του). Η εκτίμηση της σ jd γίνεται βάσει μίας κρίσιμης τιμής της τάσης σ j,crit ή της παραμόρφωσης ε j,crit του υλικού ενίσχυσης αναλόγως της μορφής αστοχίας, και λαμβάνεται για σ jd η δυσμενέστερη που θα προκύψει από τις δύο μορφές αστοχίας. α) Για αστοχία του ίδιου του υλικού ενίσχυσης ισχύει η σχέση του ΚΑΝ.ΕΠΕ.: jd f jk / m (8.14) όπου f jk : η χαρακτηριστική τιμή αντοχής του υλικού ενίσχυσης (για χάλυβα f jk =f yk ) γ m : ο συντελεστής ασφάλειας για το υλικό ενίσχυσης (για χάλυβα γ m =1.2) β) Πρόωρη αποκόλληση του υλικού ενίσχυσης λόγω ανεπαρκούς αγκύρωσης των άκρων του. Έναντι της συγκεκριμένης μορφής αστοχίας ισχύει η σχέση του ΚΑΝ.ΕΠΕ.: jd j,crit / Rd (8.15) όπου γrd: κατάλληλος συντελεστής αβεβαιότητας του προσομοιώματος. Όμως αφορά μόνον τις κατά παρέκκλιση επιτρεπόμενες ανοικτές ενισχύσεις χωρίς πρόσθετα ακραία στοιχεία αγκύρωσης, και δεν αντιστοιχεί αυτή η μορφή αστοχίας στην κλειστή ενίσχυση που επιτυγχάνεται μέσω του μεταλλικού κλωβού. Επομένως ο υπολογισμός της πρόσθετης τέμνουσας που αναλαμβάνεται από το μεταλλικό μανδύα θα πραγματοποιηθεί λαμβάνοντας υπόψη την τιμή σχεδιασμού της ενεργού τάσης σ jd του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης για αστοχία του ίδιου του υλικού ενίσχυσης. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 28

33 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ μέσω ινοπλισμένων πολυμερών (ΙΟΠ) Επεμβάσεις με σκοπό την ικανότητα έναντι μεγεθών ορθής έντασης (ΚΑΝ.ΕΠΕ ) Προσθήκη ελασμάτων από χάλυβα ή ινοπλισμένα πολυμερή (ΚΑΝ.ΕΠΕ α): Η ανεπάρκεια του εφελκυόμενου οπλισμού σε ένα υφιστάμενο δομικό στοιχείο Ο/Σ μπορεί να αντιμετωπιστεί με επικόλληση ελασμάτων από χάλυβα ή ινοπλισμένα πολυμερή (σε μορφή ελάσματος ή σπανίως επιτόπου εμποτισμένου ειδικού υφάσματος). Η τεχνική εφαρμόζεται κυρίως σε πλάκες και δοκούς, σπανίως δε σε υποστυλώματα ή τοιχώματα. Επίσης, δεν πρέπει να εφαρμόζεται σε περιοχές οι οποίες ενδέχεται να βρεθούν υπό θλιπτική καταπόνηση λόγω ανακυκλιζόμενης ροπής ή τυχηματικής δράσης. Στα σχόλια ΚΑΝ.ΕΠΕ α(i) δίνονται γενικές οδηγίες για τον τρόπο επικόλλησης των ελασμάτων ή των υφασμάτων στο εφελκυόμενο πέλμα του δομικού στοιχείου. Η προσθήκη ελασμάτων ή υφασμάτων επιτρέπεται υπό τον όρο ότι το υφιστάμενο δομικό στοιχείο είναι σε θέση να αναλάβει, χωρίς την ενίσχυση, την ένταση από τα μόνιμα φορτία του τελικού σχεδιασμού. Επίσης, αν η υπό ενίσχυση εφελκυόμενη περιοχή του δομικού στοιχείου ενδέχεται, υπό συνθήκες ανακυκλιζόμενης έντασης, να βρεθεί υπό θλιπτική καταπόνηση, απαιτούνται πρόσθετα κατάλληλα μέτρα (π.χ. περίσφιξη της περιοχής) για να παρεμποδιστεί ο τοπικός λυγισμός του στοιχείου. Στον ΚΑΝ.ΕΠΕ α(vii) δίνονται κατασκευαστικές οδηγίες και συστάσεις σχετικά με το πάχος και το πλήθος των ελασμάτων, τη γεωμετρική διάταξη τους, καθώς και τον τρόπο αγκύρωσής τους στο ήδη υπάρχον δομικό στοιχείο. Υπολογισμός απαιτούμενης διατομής του υλικού ενίσχυσης (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(iv) & β(v)) Στον ΚΑΝ.ΕΠΕ α(iv) δίνεται σχέση υπολογισμού της απαιτούμενης διατομής του υλικού ενίσχυσης. Πιο συγκεκριμένα, αναφέρεται ότι το υλικό ενίσχυσης πρέπει να θεωρείται ως νέος εξωτερικός οπλισμός. O νέος οπλισμός πρέπει να υπολογίζεται έτσι ώστε σε συνεργασία με τον υφιστάμενο παλιό οπλισμό να αναλαμβάνονται οι εφελκυστικές δυνάμεις που αντιστοιχούν στην συνολική καμπτική ένταση στην περιοχή ενίσχυσης. Η ποσότητα του προστιθέμενου υλικού ενισχύσεως συνιστάται να επιλέγεται έτσι ώστε στην οριακή κατάσταση αστοχίας, ο υφιστάμενος εφελκυόμενος οπλισμός να αναπτύσσει παραμόρφωση τουλάχιστον ίση με την παραμόρφωση διαρροής του, χωρίς αστοχία της θλιβόμενης ζώνης του σκυροδέρματος. Υπό το σύνολο των προϋποθέσεων που θέτει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ., το ενισχυμένο στοιχείο θεωρείται μονολιθικό, η δε εκτίμηση της καμπτικής του αντίστασης ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 29

34 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 και των άλλων χαρακτηριστικών του μπορεί να γίνει θεωρώντας το υλικό ενίσχυσης ως νέον εξωτερικό οπλισμό. Προσεγγιστικά, για τον υπολογισμό της απαιτούμενης διατομής του οπλισμού ενίσχυσης (Α j ) μπορεί να χρησιμοποιηθεί η παρακάτω σχέση: A do j (Σ8.2) z jd Όπου: ΔΜ do είναι η πρόσθετη ροπή που καλείται να αναλάβει η ενισχυμένη διατομή (επιπλέον της M do την οποία μπορεί να αναλάβει η αρχική), z είναι ο μοχλοβραχίονας των εσωτερικών δυνάμεων (ο οποίος μπορεί να ληφθεί ίσος με 0.9d j ), με d j το στατικό ύψος της διατομής, μετρούμενο από την στάθμη του εξωτερικού οπλισμού. Η τιμή σχεδιασμού της ενεργού τάσης σ jd του νέου οπλισμού εκτιμάται με βάση μια κρίσιμη τιμή της τάσης σ j,crit. Πιο συγκεκριμένα, ως τιμή της τάσης σ jd λαμβάνεται η μικρότερη από τις παρακάτω τιμές ( α(v)): Όταν έχουμε αστοχία του υλικού ενίσχυσης: σ j,crit = f jk και σ jd = f jk /γ m όπου: f jk είναι η χαρακτηριστική αντοχή του υλικού ενίσχυσης και γ m είναι ο επιμέρους συντελεστής ασφάλειας για το υλικό ενίσχυσης. Στα σχόλια της παραγράφου επισημαίνεται ότι αν το υλικό ενίσχυσης είναι χάλυβας, ως αστοχία θεωρείται η διαρροή του. Σ' αυτή την περίπτωση η αντοχή του υλικού ταυτίζεται με το όριο διαρροής του χάλυβα και ο συντελεστής γ m με τον συντελεστή γ s όπως προκύπτει από την παράγραφο α. Αν το υλικό ενίσχυσης είναι ινοπλισμένο πολυμερές, τότε ως αστοχία θεωρείται η θραύση του υλικού. Σ' αυτή την περίπτωση περίπτωση ο συντελεστής γ m λαμβάνεται ίσος με 1.2 ( β). Τονίζεται ακόμα ότι αν χρησιμοποιούνται περισσότερες, από μία στρώσεις πολυμερούς, τότε η τιμή της αντοχής του υλικού θεωρείται ίση με f jk = ψ f jk όπου ψ είναι ο μειωτικός συντελεστής πολλών στρώσεων ( 6.2.3). Όταν έχουμε πρόωρη αποκόλληση του υλικού ενίσχυσης: σ jd = σ j,crit /γ Rd όπου: γ Rd =1.2 είναι συντελεστής ασφάλειας για τις αβεβαιότητες του προσομοιώματος και σ j,crit είναι η τάση του υλικού, η οποία οδηγεί σε αποκόλληση και υπολογίζεται με βάση τον ΚΑΝ.ΕΠΕ είτε χρησιμοποιώντας την παρακάτω σχέση: b L (Σ8.3) j,crit όπου: j β = β w β L, διορθωτικός συντελεστής e ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 30

35 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 w 2 b / b 1 b / b j j w w, b j είναι το πλάτος του υλικού ενίσχυσης και b w είναι το πλάτος του εφελκυόμενου πέλματος του δομικού στοιχείου πάνω στο οποίο επικολλάται το υλικό ενίσχυσης sin (2 ) αν λ<1 L αν λ 1 L L av e, L av είναι το μήκος αγκύρωσης του οπλισμού ενίσχυσης L e το ενεργό μήκος αγκύρωσης (δηλ. το μήκος πέραν του οποίου η αναλαμβανόμενη απ το υλικό ενίσχυσης δύναμη, δεν αυξάνεται άλλο), που υπολογίζεται από τη σχέση θεωρώντας ότι το άνοιγμα της κρίσιμης ρωγμής ισούται με 0,5mm, και λαμβάνεται ίσο με: L e t j 2 f j ctm (Σ8.4) f ctm (MPa) είναι η μέση εφελκυστική αντοχή του σκυροδέματος, E j (MPa) και t j (mm) είναι το μέτρο ελαστικότητας και το πάχος του υλικού ενίσχυσης αντιστοίχως. Στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται k επάλληλες στρώσεις υλικού ενίσχυσης πάχους t j1 η καθεμιά λαμβάνεται t j = ψ k t j1, όπου ψ είναι ο μειωτικός συντελεστής πολλών στρώσεων ( 6.2.3) b fctm Έλεγχος διατμητικής αστοχίας (ΚΑΝ.ΕΠΕ β(vi)) Σύμφωνα με τον ΚΑΝ.ΕΠΕ α(vi) απαιτείται ειδικός έλεγχος για την περίπτωση πρόωρης διατμητικής αστοχίας του αρχικού στοιχείου στην περιοχή απόληξης του ελάσματος (ή υφάσματος) ενίσχυσης. Αυτή η μορφή αστοχίας συμβαίνει συνήθως με τη μορφή απόσχισης της επικάλυψης του διαμήκους οπλισμού του στοιχείου στην περιοχή όπου απολήγει το υλικό ενίσχυσης. Κατά τον εν λόγω έλεγχο πρέπει να ικανοποιούνται οι ακόλουθες ανισώσεις: V V και MSd 2 / 3MRd Sd, cd, όπου:,, V Sd,απολ και V cd,απολ είναι οι τιμές της τέμνουσας σχεδιασμού και της τέμνουσας που αναλαμβάνει το σκυρόδεμα στη θέση που απολήγει το υλικό ενίσχυσης. Υπολογίζονται με βάση τις διατάξεις του ΕΚ 2. Μ Sd,απολ είναι η τιμή της καμπτικής ροπής (η οποία προκαλεί εφελκυσμό στο πέλμα όπου επικολλάται το υλικό ενίσχυσης) στη θέση που απολήγει το υλικό ενίσχυσης ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 31

36 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Μ Rd,απολ είναι η αντίστοιχη ροπή αντοχής στην ίδια θέση. Αν το παραπάνω κριτήριο δεν ικανοποιείται, απαιτείται πρόσθετος εξωτερικός οπλισμός διάτμησης ο οποίος θα αναλάβει τέμνουσα που δίνεται από τη σχέση: V sdj A j jd A F A so ydo j jd V sd, (Σ8.5) όπου: Α so είναι το εμβαδόν της διατομής του παλιού εφελκυόμενου οπλισμού που υπάρχει στο αρχικό δομικό στοιχείο f ydo είναι το όριο διαρροής του παλιού εφελκυόμενου οπλισμού που υπάρχει στο αρχικό δομικό στοιχείο Α j είναι το εμβαδόν της διατομής του υλικού ενίσχυσης Πάντως το πλήθος των στρώσεων δεν είναι σκόπιμο να ξεπερνά το 3 για ελάσματα και το 5 για εύκαμπτα υφάσματα, εκτός αν διατίθεται σχετική τεκμηρίωση που επιτρέπει τη χρήση περισσοτέρων στρώσεων. Επίσης, το πάχος των ελασμάτων δεν είναι σκόπιμο να ξεπερνά τα 4 mm ή 2% του πλάτους του ελάσματος. Η απόσταση του υλικού ενίσχυσης από τις ακμές της διατομής σκυροδέματος συνιστάται να μην υπερβαίνει το πάχος της επικάλυψης της πλησιέστερης προς την ακμή παράλληλης ράβδου του υφιστάμενου οπλισμού. Στις περιπτώσεις χρήσης περισσοτέρων παραλλήλων λωρίδων (συνήθως στην περίπτωση πλακών), η μεταξύ τους απόσταση δεν πρέπει να υπερβαίνει το 3πλάσιο του πάχους του στοιχείου και του 0,10 lo, όπου lo είναι η απόσταση των σημείων μηδενισμού της ροπής κάμψης κατά μήκος του στοιχείου. Στις περιπτώσεις ενίσχυσης στο μέσο ανοίγματος, το υλικό ενίσχυσης πρέπει να επεκτείνεται και να αγκυρώνεται κοντά στις στηρίξεις. Στην περίπτωση ενίσχυσης στην περιοχή της στήριξης δοκών ή πλακών, το υλικό ενίσχυσης επεκτείνεται και αγκυρώνεται στις θλιβόμενες περιοχές σε μήκος περίπου του 1 m, εντός αυτών. Να αποφεύγεται η διάτρηση των σύνθετων υλικών. Στις περιπτώσεις που η διάτρηση είναι αναπόφευκτη, απαιτείται ειδική ενίσχυση της γειτονικής περιοχής με ειδικό σύστημα του οποίου η αποτελεσματικότητα θα τεκμηριώνεται από αξιόπιστες πειραματικές δοκιμές. Να αποφεύγεται η επαφή κοινού χάλυβα με ίνες άνθρακα, για την αποφυγή γαλβανικής διάβρωσης. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 32

37 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Περίσφιγξη μέσω ινοπλισμένων πολυμερών (ΚΑΝ. ΕΠΕ ) Στην περίπτωση κατά την οποία η περίσφιγξη επιτυγχάνεται μέσω ινοπλισμένου πολυμερούς, ο μηχανισμός αστοχεί όταν αστοχεί το περισφίγγον σύνθετο υλικό. Ακολουθεί φθιτός κλάδος πολύ μεγάλης κλίσεως, ο οποίος δεν μπορεί να ληφθεί υπ όψη. Έτσι, ως παραμόρφωση αστοχίας του περισφιγμένου σκυροδέματος λαμβάνεται η ε c2,c, δηλαδή, η παραμόρφωση που αντιστοιχεί στην αντοχή του περισφιγμένου σκυροδέματος f cd,c. Η ενεργή εγκάρσια θλιπτική τάση σ2(=σ3) ~0,5αω wd f cd, καθώς και το ποσοστό περισφίγξεως, αωwd, υπολογίζονται όπως και στην περίπτωση περισφίγξεως μέσω χαλύβδινων στοιχείων, με την διαφορά ότι στην αντίστοιχη σχέση, αντί του ορίου διαρροής του χάλυβα, εισάγεται η διαθέσιμη εφελκυστική αντοχή του ΙΠ, μειωμένη λόγω της καμπύλωσης του υλικού στις γωνίες του δομικού στοιχείου (Βλ (ε)) και ενδεχομένως κατά την σχέση (6.23). Η εφαρμογή πρόσθετου ελάσματος (χαλύβδινου) ή υφάσματος (ΙΟΠ) σε περιοχές γωνιών και ακμών δομικού στοιχείου, συνεπάγεται και μία τοπική μείωση εο της διαθέσιμης παραμόρφωσης αστοχίας εu αυτού του προστιθέμενου υλικού, συναρτήσει της τοπικής ακτίνας καμπυλότητας r και του πάχους t του προστιθέμενου υλικού. Έτσι, η «απομένουσα» παραμόρφωση αστοχίας του προστιθέμενου υλικού είναι: ε u,res = ε u ε ο, όπου ε u κατά το κεφ. 8 και ε o = t / (2r) Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του περισφιγμένου σκυροδέματος υπολογίζονται με τη βοήθεια των παρακάτω σχέσεων: f f cd,c d cd f cd,c c2,c f cd όπου 2 f cd,c είναι η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού του περισφιγμένου σκυροδέματος f cd είναι η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού του υφιστάμενου σκυροδέματος αω wd είναι το ενεργό ποσοστό περίσφιγξης α είναι ο συντελεστής αποδοτικότητας της περίσφιγξης (υπολογίζεται με τη βοήθεια των σχέσεων του ΚΑΝ.ΕΠΕ β και του σχήματος 3.1(β), όπως παρουσιάστηκαν παραπάνω) ω wd είναι το ογκομετρικό μηχανικό ποσοστό των συνδετήρων ή του ελάσματος περίσφιξης ε c2,c είναι η ανηγμένη παραμόρφωση που αντιστοιχεί στην f cd,c γ ΙΟΠ είναι συντελεστής με τιμές: Για γ ΙΟΠ =1, για ινοπλισμένα πολυμερή με ίνες άνθρακα Για γ ΙΟΠ =2, για ινοπλισμένα πολυμερή με ίνες υάλου ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 33

38 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Παρατήρηση; Για τον υπολογισμό τον υπολογισμό του ω wd, αντί του ορίου διαρροής του χάλυβα, χρησιμοποιείται η διαθέσιμη εφελκυστική αντοχή του ινοπλισμένου πολυμερούς, μειωμένη κατά την παρακάτω σχέση του ΚΑΝ.ΕΠΕ.: f j ' = f j ψ (6.23) Όπου: ψ είναι ο συντελεστής επιρροής του πλήθους των στρώσεων του πολυμερούς και δίνεται από την εξής σχέση: 1/4 k 1 αν k αν k<4 k είναι ο αριθμός των στρώσεων του πολυμερούς Ενίσχυση σε τέμνουσα μέσω ινοπλισμένων πολυμερών (ΚΑΝ.ΕΠΕ ) Η ενίσχυση στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος σε διάτμηση με σύνθετα υλικά επιτυγχάνεται μέσω της επικόλλησης υφασμάτων ή σπανιότερα ελασμάτων, τα οποία επικολλούνται στις εξωτερικές επιφάνειες με τις ίνες κατά το δυνατόν παράλληλες στις τροχιές των κυρίων τάσεων, δηλαδή περίπου κάθετα σε πιθανές ρωγμές. Συνιστάται η επιδίωξη «κλειστών» ενισχύσεων με την μορφή ολόπλευρων μανδυών ή κολλάρων που περιβάλλουν ολόκληρη τη διατομή του στοιχείου. Στην περίπτωση που αυτό δεν είναι εφικτό, απαιτείται η πλήρης αγκύρωση του διατμητικού οπλισμού της «ανοικτής» ενίσχυσης (κάλυψη τουλάχιστον τριών πλευρών του αρχικού στοιχείου με υλικό ενίσχυσης) στο υφιστάμενο σκυρόδεμα με πρόσθετα στοιχεία σύνδεσης, με επαρκή ικανότητα για την μεταφορά των δυνάμεων στο αρχικό στοιχείο. Δεν επιτρέπονται «ανοικτές» ενισχύσεις με ανεξάρτητα ελάσματα ή υφάσματα επικολλημένα στις παρειές του στοιχείου: «Ανοικτές» ενισχύσεις επιτρέπονται μόνο υπό μορφή συνεχούς U (δεν επιτρέπονται δίπλευρες ενισχύσεις). Κατά παρέκκλιση, επιτρέπεται η εφαρμογή «ανοικτών» ενισχύσεων με αγκύρωση χωρίς πρόσθετα ακραία στοιχεία σύνδεσης, αλλά μόνο μέσω εποξειδικής κόλλας υπό τις ακόλουθες σύγχρονες προϋποθέσεις: a) Το ύψος του αρχικού στοιχείου που διατίθεται για την επικόλληση του στοιχείου ενίσχυσης είναι επαρκές για την εξασφάλιση της δύναμης η οποία ζητείται να αναληφθεί από τους νέους συνδετήρες b) Η ικανότητα του αρχικού στοιχείου χωρίς ενίσχυση είναι επαρκής για τον συνδυασμό φόρτισης G+ ψ2q. c) Ο ποιοτικός έλεγχος των εργασιών είναι υψηλής στάθμης. Η ενίσχυση έναντι τέμνουσας ενός στοιχείου Ο.Σ. η οποία απαιτείται λόγω ανεπάρκειας του οπλισμού διάτμησης (V Sd > V Rd3 ), μπορεί σύμφωνα με τον ΚΑΝ.ΕΠΕ , να γίνει είτε με μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος, είτε με εξωτερικά στοιχεία από χάλυβα ή ινοπλισμένα πολυμερή τα οποία επικολλώνται πλήρως επί του στοιχείου, αναλαμβάνοντας το ρόλο οπλισμού διάτμησης. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 34

39 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Στην περίπτωση ενίσχυσης με εξωτερικά στοιχεία ινοπλισμένα πολυμερή, η τέμνουσα αντοχής σχεδιασμού λόγω οπλισμού διάτμησης (VRd,tot) υπολογίζεται από την σχέση: VRd,tot VRd,s Vjd (8.12) όπου: V Rd,s είναι η τέμνουσα που αναλαμβάνουν οι συνδετήρες του αρχικού στοιχείου V jd είναι η τέμνουσα που αναλαμβάνει ο νέος οπλισμός διάτμησης Για στοιχεία με ορθογωνική διατομή: jd jd j w j,ef 2 V b h cot cot a sin a (8.13) όπου : n: αριθμός στρώσεων υλικού ενίσχυσης σjd: η τιμή σχεδιασμού της ενεργού τάσης του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης ρj: είναι το γεωμετρικό ποσοστό του εξωτερικού οπλισμού bw: το πλάτος της διατομής hj,ef: το ενεργό (για την ανάληψη τέμνουσας) ύψος της ενίσχυσης. θ: η γωνία μεταξύ του άξονα του στοιχείου και της διεύθυνσης των αναμενόμενων λοξών ρωγμών, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ίση με 45. α: η γωνία του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης ως προς τον διαμήκη άξονα του στοιχείου. Το ποσοστό ορίζεται ως: 2n A j j s b sin a j w (Σ8.8) όπου: tj: το πάχος του εξωτερικού οπλισμού wj: το πλάτος του εξωτερικού οπλισμού στην περίπτωση λωρίδων sj: η αξονική απόσταση του εξωτερικού οπλισμού στην περίπτωση λωρίδων Για συνεχή φύλλα tj = Aj/sj και wj= sj Για θ = 45 και α = 90 η σχέση (8.13) απλοποιείται: 2A V b h h (Σ8.9) j jd jd j w j,ef j,ef jd s j Μπορεί να θεωρηθεί hj,ef = 2/3 d όπου d είναι το στατικό ύψος του στοιχείου. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 35

40 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Για στοιχεία με κυκλική διατομή: 1 D (8.16) Vjd jd j cot cot a sin a Όπου: ρj: το ογκομετρικό ποσοστό του εξωτερικού οπλισμού διάτμησης, το οποίο στην περίπτωση λωρίδων ή κολλάρων είναι ίσο προς 4Aj/(D sj sinα) ενώ στην περίπτωση ολόσωμων μανδυών είναι 4tj /( Dsinα ) D: η διάμετρος της διατομής Aj=tj wj: το εμβαδόν της διατομής του οπλισμού διάτμησης Στην περίπτωση ενίσχυσης με ινοπλισμένα πολυμερή, η γωνία α είναι η γωνία των κύριων ινών του πολυμερούς ως προς τον διαμήκη άξονα του στοιχείου. Η τιμή σχεδιασμού της ενεργού τάσεως σjd, του νέου οπλισμού διάτμησης, εκτιμάται με βάση μια κρίσιμη τιμή της τάσης σj,crit ή της παραμορφώσεως ε j,crit του υλικού ενίσχυσης, η οποία εξαρτάται από την μορφή αστοχίας. Ως τιμή σχεδιασμού σjd θεωρείται αυτή που αντιστοιχεί στη δυσμενέστερη (μικρότερη τιμή) από τις ακόλουθες δύο μορφές αστοχίας: Αστοχία του ιδίου του υλικού ενίσχυσης (ΚΑΝ.ΕΠΕ (iv)-A) Έναντι αυτής, πρέπει: jd f jk m (8.14) όπου: f jk : είναι η χαρακτηριστική τιμή αντοχής του υλικού ενίσχυσης γ m : είναι ο συντελεστής ασφαλείας για το υλικό ενίσχυσης Στην περίπτωση που το υλικό ενίσχυσης είναι ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ) λαμβάνεται γ m =γ ΙΟΠ =1.2 και f jk =E j ε j,crit, όπου E j είναι το μέτρο ελαστικότητας του υλικού ενίσχυσης. Όταν χρησιμοποιείται ινοπλισμένο πολυμερές, η αστοχία του υλικού μπορεί να συμβεί υπό παραμορφώσεις σημαντικά μικρότερες της συμβατικής παραμόρφωσης αστοχίας του υλικού (όπως αυτή προκύπτει από τις δοκιμές αξονικού εφελκυσμού), λόγω τοπικής υπερκαταπόνησης στην θέση όπου γεφυρώνεται το μεγαλύτερο άνοιγμα μιας κρίσιμης διατμητικής ρωγμής. Έναντι αυτού του δυσμενούς ενδεχομένου, λαμβάνεται: j,crit kv j,max όπου: kν: είναι ο συντελεστής που εκφράζει την περίπου τριγωνική κατανομή των παραμορφώσεων κατά μήκος της κρίσιμης λοξής ρωγμής και λαμβάνεται kν = ½. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 36

41 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Εξάλλου: j,max ju 1.5% όπου: εju: η μέγιστη εφελκυστική παραμόρφωση του υλικού ψ: ο μειωτικός συντελεστής πολλών στρώσεων Η μέγιστη τιμή ε j,max =1.5% στοχεύει στον περιορισμό του ανοίγματος μιας κρίσιμης λοξής ρωγμής πέραν της οποίας μειώνεται η συμβολή του σκυροδέματος (Vc) στην διατμητική αντοχή του μέλους, η δε αστοχία συμβαίνει πριν από την εξάντληση της αντοχής του υλικού ενίσχυσης. Πρόωρη αποκόλληση του υλικού ενίσχυσης λόγω ανεπαρκούς αγκύρωσης των άκρων του. (ΚΑΝ.ΕΠΕ (iv)-B) Έναντι αυτής της αστοχίας, πρέπει: jd j,crit Rd (8.15) όπου: γ Rd : είναι κατάλληλος συντελεστής αβεβαιότητας του προσομοιώματος Αυτή η μορφή αστοχίας αφορά μόνο τις κατά παρέκκλιση επιτρεπόμενες ανοικτές ενισχύσεις που δεν έχουν πρόσθετα ακραία στοιχεία αγκύρωσης, και η αγκύρωση των άκρων τους εξασφαλίζεται μόνο με πρόσφυση μέσω εποξειδικής κόλλας. Στην περίπτωση «κλειστών» ενισχύσεων, η αστοχία αυτή αποφεύγεται εξασφαλίζοντας την περιμετρική συνέχεια του στοιχείου ενίσχυσης. Η περιμετρική συνέχεια θεωρείται ότι εξασφαλίζεται μέσω επαρκούς (της τάξεως των 150mm) υπερκάλυψης των δύο άκρων του υφάσματος σύνθετου υλικού. «Ανοικτές» ενισχύσεις μπορεί να θεωρηθούν ως οιονεί «κλειστές», εάν εξασφαλίζεται η πλήρης αγκύρωση των άκρων τους στα υφιστάμενα στοιχεία σκυροδέματος, ελέγχοντας και όλους τους ενδεχόμενους τρόπους αστοχίας των στοιχείων αγκύρωσης. Ο συντελεστής αβεβαιότητας του προσομοιώματος, γ Rd, λαμβάνεται ίσος με 1.2. Οι τιμές των σ j,crit ή ε j,crit προσδιορίζονται με χρήση αξιόπιστων δεδομένων της διεθνούς βιβλιογραφίας. Ελλείψει τέτοιων δεδομένων μπορεί να θεωρηθεί: j,crit kv j,max με: k v όπου : Lav =hj,ef : είναι το διατιθέμενο μήκος αγκύρωσης του οπλισμού ενίσχυσης ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 37

42 4. Έλεγχος ενισχύσεων δομικών στοιχείων Ο/Σ 4 Le: είναι το αντίστοιχο ενεργό μήκος αγκύρωσης (δηλ. το μήκος αγκύρωσης πέραν του οποίου η αναλαμβανόμενη δύναμη από το υλικό ενίσχυσης δεν αυξάνεται) και μπορεί να ληφθεί από την σχέση : L e t j 2 f j ctm (Σ8.4) b L (Σ8.10) j,max b fctm j tj: το πάχος του υλικού ενίσχυσης e Στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται k επάλληλες στρώσεις υλικού ενίσχυσης πάχους tj1, λαμβάνεται tj=ψktj1, όπου ψ <1 είναι ο μειωτικός συντελεστής πολλών στρώσεων β = β w β L, o διορθωτικός συντελεστής w 2 w / s sin a j j 1 w / s sin a j j βw: ο συντελεστής επιρροής πλάτους οπλισμού ενίσχυσης, ίσος με 1/ 2 για ενίσχυση με συνεχή φύλλα ή υφάσματα sin (2 ) αν λ<1 L αν λ 1 βl: ο συντελεστής επιρροής διατιθέμενου μήκους αγκύρωσης Lav Και,. L e ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 38

43 5. Οδηγός Χρήσης 5 5. Οδηγός Χρήσης Εισαγωγή δεδομένων μανδυών ενίσχυσης Τα δεδομένα εισαγωγής των μανδυών ενίσχυσης αφορούν κυρίως την νέα διαμόρφωση των διατομών των ενισχυόμενων μελών. Στις ενισχύσεις μέσω μανδυών, το ζητούμενο είναι η τελική εξωτερική διαμόρφωση της γεωμετρίας του ενισχυόμενου στοιχείου. Για τα κατακόρυφα στοιχεία (υποστυλώματα τοιχώματα) η αρχική διατομή ευρίσκεται τοποθετημένη εντός του περιγράμματος της ενισχυμένης διατομής και την χαρακτηρίζομε σαν νησίδα εντός της ενισχυμένης διατομής, κατά κανόνα με διαφορετική ποιότητα σκυροδέματος και διαφορετική ποιότητα ράβδων οπλισμού. Για τις δοκούς η ενίσχυση συνήθως αφορά ένα μόνο μέρος των πλευρών της διατομής μιας δοκού, συνήθως το κάτω πέλμα οπότε η τοποθετούμενη νησίδα αντιστοιχεί στην ενισχυμένη στρώση του νέου μανδύα. Θέση και γωνία της νησίδας ως προς την ενισχυμένη διατομή. Μέσω της εισαγωγής νησίδας εισάγεται η υφιστάμενη διατομή. Η νησίδα του υφιστάμενου υποστυλώματος μπορεί να επανατοποθετηθεί και γραφικά εδώ ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 39

44 5. Οδηγός Χρήσης 5 Μανδύες Υποστυλωμάτων Εισάγουμε σαν νέα διατομή το σχήμα και τις εξωτερικές διαστάσεις του ενισχυμένου υποστυλώματος. Εντός αυτής της εξωτερικής τελικής διατομής τοποθετούμε την υφιστάμενη διατομή σαν νησίδα. Στην συνέχεια τοποθετούμε τους διαμήκεις οπλισμούς της υφισταμένης και ενισχυόμενης διατομής κατά τα γνωστά. Τοποθέτηση Βλήτρων Τα βλήτρα της διεπιφάνειας παλαιού-νέου σκυροδέματος τοποθετούνται από την δεξιά πινακίδα για τα στοιχεία που έχουμε επιλέξει. Δήλωση για την τοποθέτηση βλήτρων. Η κατά μήκος του στοιχείου πυκνότητα των βλήτρων. Στο επίπεδο της διατομής πυκνότητα των βλήτρων. στοιχείου πυκνότητα των βλήτρων. Μήκη έμπηξης στο υφιστάμενο σκυρόδεμα και μήκος κεφαλής του κάθε βλήτρου Η τοποθέτηση των βλήτρων γίνεται σε στρώσεις κατά μήκος του άξονα του υποστυλώματος σε ίσες αποστάσεις μεταξύ των στρώσεων (κατά μήκος πυκνότητα). Η αξονική απόσταση μεταξύ των βλήτρων κάθε στρώσης δεν επιτρέπεται να είναι αξονικά μικρότερη των 4*ds, όπου ds η διάμετρος του βλήτρου (ΚΑΝ.ΕΠΕ ). ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 40

45 5. Οδηγός Χρήσης 5 Η οριζόντια πυκνότητα τοποθέτησης λαμβάνει υπόψη τα όρια που θέτει ο κανονισμός για τα εν σειρά τοποθετούμενα βλήτρα η οποία δεν πρέπει να είναι αξονικά μικρότερη των 4*ds. Η απόλυτη απόσταση των βλήτρων από τις ακμές της υφιστάμενης διατομής δεν επιτρέπεται να είναι μικρότερη των 6*ds (ΚΑΝ.ΕΠΕ ). Ελάχιστες αποστάσεις τοποθέτησης βλήτρων (ds η διάμετρος του βλήτρου) Ελάχιστη αξονική απόσταση βλήτρων (οριζόντια και κατακόρυφη) Ελάχιστη απόλυτη απόσταση βλήτρου από το άκρο ενισχυόμενου στοιχείου 4*ds 6*ds ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 41

46 5. Οδηγός Χρήσης 5 Ποιότητες Υλικών Η ποιότητα του σκυροδέματος του μανδύα ορίζεται κατά την εισαγωγή της νέας διατομής του ενισχυόμενου υποστυλώματος. Η ποιότητα σκυροδέματος του υφιστάμενου υποστυλώματος ορίζεται κατά την εισαγωγή της νησίδας στο πεδίο «Σκυρόδεμα Νησίδας». Η ποιότητα των ράβδων οπλισμού, μετά την τοποθέτηση τους (με τον ίδιο τρόπο για το υφιστάμενο αλλά και για το νέο υποστύλωμα) μπορεί να αλλάξει μέσω του πίνακα οπλισμών της κάθε διάταξης οπλισμού. Προσδιορισμός της ποιότητας χάλυβα της κάθε ράβδου οπλισμού, από τις διαθέσιμες ποιότητες χάλυβα. Εισαγωγή ποιότητας σκυροδέματος υφιστάμενου υποστυλώματος. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 42

47 5. Οδηγός Χρήσης 5 Μανδύες Δοκών Κατά την ενίσχυση των δοκών, αντιθέτως με τα υποστυλώματα, η τοποθετούμενη νησίδα αφορά το ενισχυμένο τμήμα της διατομής. Οι νησίδες ενίσχυσης στις δοκούς, τοποθετούνται όπως και στα υποστυλώματα, από τον διάλογο των διατομών των δοκών. Τμημα μανδύα προς ενίσχυση της διατομής δοκού. Τοποθέτηση του τμήματος του μανδύα στην τελική του θέση στην διατομή της δοκού. Η τοποθέτηση των βλήτρων της διεπιφάνειας μανδύα υφισταμένης δοκού, γίνεται κατά αναλογία όπως και στα υποστυλώματα, από τα δεδομένα της δεξιάς πινακίδας της δοκού. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 43

48 5. Οδηγός Χρήσης 5 Ενίσχυση πλακών Η ενίσχυση αφορά την προσθήκη στρώσεως μανδύα στην κάτω ή/και στην πάνω πλευρά της πλάκας, Η συρραφή των στρώσεων του νέου σκυροδέματος με την ενισχυόμενη πλάκα γίνεται μέσω βλήτρων, η πυκνότητα των οποίων μπορεί να είναι διαφορετική στην 1 ή 2 τοπική διεύθυνση της πλάκας. Το πάχος των νέων στρώσεων και της υφιστάμενης πλάκας, είναι το τελικό πάχος βάση του οποίου ελέγχεται η ενισχυμένη πλάκα. Ο προϋπάρχων οπλισμός της υφιστάμενης πλάκας στην νέα ενισχυμένη πλάκα δεν λαμβάνεται υπόψη. Γραφική απεικόνιση των τοποθετημένων βλήτρων Πεδίο εισαγωγής δεδομένων βλήτρων διεπιφάνειας. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 44

49 5. Οδηγός Χρήσης 5 Ενίσχυση πεδίλων θεμελίωσης Η ενίσχυση των πεδίλων θεμελίωσης έχει σαν στόχο την αύξηση της επιφάνειας έδρασης του πεδίλου μέσω τοποθέτησης μανδύα οπλισμένου σκυροδέματος γύρω από το πέδιλο. Η αύξηση της καμπτικής αντοχής του πεδίλου μέσω αύξησης του οπλισμού του στα πέδιλα δεν είναι δυνατή, είναι όμως δυνατή η αύξηση του στατικού ύψους του πεδίλου μέσω τοποθέτησης μανδύα στην πάνω πλευρά του πεδίλου, οπότε έμμεσα αυξάνεται η καμπτική αντοχή του. Η συρραφή της διεπιφάνειας υφιστάμενου-νέου σκυροδέματος γίνεται μέσω της τοποθέτησης βλήτρων. Η αύξηση των διαστάσεων ενός υφιστάμενου πεδίλου μπορεί να γίνει σε μία ή σε περισσότερες πλευρές του. Μετά την επιλογή ενός πεδίλου μπορεί να γίνει αριθμητικά, από την δεξιά πινακίδα ή γραφικά. Η αύξηση των διαστάσεων ενός πεδίλου μπορεί να γίνει και γραφικά, εισάγοντας σαν παράθεση, τις διευρυνόμενες πλευρές του υφισταμένου πεδίλου. Αύξηση των διαστάσεων ενός υφιστάμενου πεδίλου με αριθμητική εισαγωγή πάχους μανδύα. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 45

50 5. Οδηγός Χρήσης 5 Δυνατότητα εισαγωγής της επαύξησης του περιμετρικού μανδύα του πεδίλου και γραφικά με παράθεση των πλευρών του υφισταμένου πεδίλου. Εισαγωγή του πάχους της γραφικής επαύξησης του νέου μανδύα του πεδίλου.. Πέδιλο θεμελίωσης με περιμετρικό και άνω μανδύα ενίσχυσης και βλήτρα συρραφής. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 46

51 5. Οδηγός Χρήσης 5 Ενίσχυση καμπτικής αντοχής πεδίλου. Η ενίσχυση των πεδίλων θεμελίωσης σε κάμψη είναι δυνατή μόνο μέσω αύξησης του στατικού τους ύψους. Αυτή επιτυγχάνεται μέσω προσθήκης στρώσης σκυροδέματος στην άνω επιφάνεια του πεδίλου. Η μονολιθικότητα του ενισχυόμενου πεδίλου, διασφαλίζεται με εκτράχυνση της άνω επιφάνειας του σώματος του πεδίλου συγχρόνως με την τοποθέτηση διατμητικών βλήτρων διεπιφάνειας. Εισαγωγή της άνω ενίσχυσης του πεδίλου για την αύξηση του στατικού του ύψους. Οι παράμετροι των βλήτρων διεπιφάνειας είναι κοινές για τον περιμετρικό μανδύα όπως και για την άνω στρώση ενίσχυσης. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 47

52 5. Οδηγός Χρήσης 5 Εμφάτνωση πλαισίων Η εμφάτνωση των πλαισίων εφαρμόζεται μέσω της εισαγωγής νέας διατομής που εμπεριέχει τα δύο κατακόρυφα υποστυλώματα και τον κορμό του εμφατνωμένου τοιχώματος. Οι ακραίες περιοχές του νέου τοιχώματος μπορούν να περιβάλουν τα υφιστάμενα υποστυλώματα, ως νησίδες (το οποίο είναι και το ορθότερο) ή αν το νέο τοίχωμα περιορίζεται εντός του φατνώματος του υφιστάμενου πλαισίου, οι ακραίες περιοχές του διαμορφώνονται όπως και στα νέα τοιχώματα, συρράπτονται δε οι εξωτερικές παρειές του στα εκατέρωθεν υποστυλώματα. Η άνω δοκός του εμφατνώμενου πλαισίου συρράπτεται στο κάτω πέλμα της με τον κορμό του εμφατνώμενου τοιχώματος, όπως συρραφή γίνεται και στο πάνω πέλμα της κάτω δοκού. Βήματα τοποθέτησης εμφατνωμένου τοιχώματος : o o o o Διαιρούμε την πάνω και κάτω δοκό σε δύο τμήματα. Εισάγομε μια νέα διατομή, διαστάσεων όσο το εμφατνωμένο τοίχωμα. Αφαιρούμε σβήνοντας τα δύο υφιστάμενα υποστυλώματα του πλαισίου. Τοποθετούμε την νέα διατομή στον νέο κόμβο που δημιουργήθηκε από την διαίρεση της άνω δοκού. o Στην ενότητα Ιδιότητες Ενίσχυσης της δοκού, στο πεδίο Ενσωμάτωση τα δύο τμήματα της δοκού τα χαρακτηρίζομε Εμφάτνωση. o o Στην ίδια ενότητα, στο πεδίο Επιφάνεια Συρραφής ορίζομε το κάτω πέλμα σαν συρραφή, καθώς και το είδος και την πυκνότητα των βλήτρων Εφόσον το εμφατνωμένο τοίχωμα έχει συνέχεια προς τα πάνω, ορίζομε σαν δεύτερη επιφάνεια συρραφής το άνω πέλμα, το οποίο θα αποτελέσει την κάτω συρραφή του επομένου εμφατνωμένου τοιχώματος. Με τα παραπάνω βήματα έχομε τοποθετήσει και συρράψει ένα τοίχωμα στο φάτνωμα ενός πλαισίου. Οι κατακόρυφες συρραφές του τοιχώματος με τα υφιστάμενα υποστυλώματα, εισάγονται κατά την εισαγωγή των ακραίων νησίδων της διατομής του εμφατνωμένου τοιχώματος. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 48

53 5. Οδηγός Χρήσης 5 Υπολογισμός των βλήτρων συρραφής εμφατνωμένων τοιχωμάτων. Για τα οριζόντια βλήτρα συρραφής, ακολουθούνται οι προδιαγραφές του ΚΑΝ.ΕΠΕ Έστω Fs η ασκούμενη στο φάτνωμα συνολική τέμνουσα. Θεωρούμε ότι ένα μέρος της τέμνουσας του φατνώματος Fs και των κατακόρυφων δυνάμεων P παραλαμβάνεται από τον διαγώνιο θλιπτήρα. Η διαγώνιος δύναμη δράσης Ns δίνεται από τον τύπο : Ns = (L/l) * Fs Η αντίστοιχη αντοχή της διαγωνίου σε θλίψη δίνεται από την σχέση : N R = λ * f c * t w * b w όπου : N R = η απομένουσα αντίσταση του διαγώνιου θλιπτήρα, μετά την κρίσιμη παραμόρφωση ε co = L, l = το μήκος της διαγωνίου και το οριζόντιο μήκος του φατνώματος, αντίστοιχα. f c =0,6* f, η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος υπό εγκάρσιο εφελκυσμό, t w = το πάχος του φατνώματος, b w = 0.15 * L, το ενεργό πλάτος του διαγώνιου θλιπτήρα, λ= συντελεστής απομένουσας απόκρισης του διαγώνιου θλιπτήρα μετά την υπέρβαση της κρίσιμης παραμόρφωσής του. Μπορεί να λαμβάνεται λ =0,4. Θεωρούμε ότι το υπόλοιπο της διατμητικής δράσης, δηλαδή Fs (l/l)*n R αναλαμβάνεται από οριζόντια και κατακόρυφα βλήτρα. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 49

54 5. Οδηγός Χρήσης 5 Δράση προς τα οριζόντια βλήτρα : F βλ,οριζ. = Fs - (l/l)*n R Έλεγχος επάρκειας βλήτρων δοκού : F βλ,οριζ. <= ½ * n δ * F ud όπου : n δ = αριθμός βλήτρων δοκού n υ = αριθμός βλήτρων υποστυλώματος F ud = η αντοχή μεμονωμένου βλήτρου σύμφωνα με την εξ του παρόντος. Σαν ελάχιστη ποσότητα βλήτρων ορίζονται : 3Φ16/m ΚΑΝ.ΕΠΕ Σχόλιο. Τα βλήτρα συρραφής του εμφατνωμένου τοιχώματος στα κατακόρυφα υποστυλώματα, υπολογίζονται όπως τα βλήτρα των νησίδων υφισταμένων υποστυλωμάτων. βλ παρόντος. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 50

55 5. Οδηγός Χρήσης 5 Τοιχώματα παράπλευρα τοποθετημένα σε πλαίσια Η περίπτωση της παράπλευρης τοποθέτησης τοιχωμάτων, εμφανίζει ομοιότητες με τα εμφατνωμένα τοιχώματα με την βασική διαφορά ότι τα νέα αυτά τοιχώματα δεν τοποθετούνται εντός του φατνώματος του υπάρχοντος πλαισίου, αλλά παράπλευρα σε συρραφή με το πλαίσιο. Η άνω δοκός του παράπλευρου πλαισίου συρράπτεται στην παρειά του τοιχώματος, όπως επίσης συρράπτονται και τα κατακόρυφα υποστυλώματα με το τοίχωμα. Βήματα τοποθέτησης παράπλευρου τοιχώματος : o o o o o Διαιρούμε την πάνω και κάτω δοκό σε δύο τμήματα. Εισάγομε μια νέα διατομή, διαστάσεων όσο το εμφατνωμένο τοίχωμα. Τα υφιστάμενα υποστυλώματα του πλαισίου, αποτελούν μέρος της νέας διατομής προσομοιωμένα σαν νησίδες. Αφαιρούμε σβήνοντας τα δύο υφιστάμενα υποστυλώματα του πλαισίου. Τοποθετούμε την νέα διατομή σε θέση παράπλευρη με την δοκό του πλαισίου και σε επαφή με τον κορμό της δοκού. (απόσταση b/2 από τον κόμβο που δημιουργήθηκε από την διαίρεση της άνω δοκού, αν b το πλάτος της δοκού) Μεταξύ του κόμβου του μεσαίου κόμβου της διαιρεμένης δοκού και του κόμβου κεφαλής του o Στην ενότητα Ιδιότητες Ενίσχυσης της δοκού, στο πεδίο Ενσωμάτωση τα δύο τμήματα της δοκού τα χαρακτηρίζομε ως Συρραφή. o Στην ίδια ενότητα, στο πεδίο Επιφάνεια Συρραφής ορίζομε την κατακόρυφη παρειά της δοκού που είναι σε επαφή με το τοίχωμα, και εισάγομε την διάμετρο και την πυκνότητα των βλήτρων. Με τα παραπάνω βήματα έχομε τοποθετήσει και συρράψει ένα νέο τοίχωμα παράπλευρα ενός πλαισίου. Η κατακόρυφες συρραφές του τοιχώματος με τα υφιστάμενα υποστυλώματα, εισάγονται κατά την εισαγωγή των ακραίων νησίδων της διατομής του νέου τοιχώματος. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 51

56 5. Οδηγός Χρήσης 5 Υπολογισμός των βλήτρων συρραφής παράπλευρων σε πλαίσια τοιχωμάτων. Τα βλήτρα συρραφής του παράπλευρου τοιχώματος στα κατακόρυφα υποστυλώματα, υπολογίζονται όπως τα βλήτρα των νησίδων υφισταμένων υποστυλωμάτων. βλ παρόντος. Για τα βλήτρα συρραφής της δοκού έχομε : Η σύνδεση του παράπλευρου τοιχώματος με το πλαίσιο λαμβάνει χώρα μέσω της πλασματικής ράβδου. όπου : Ns = Η οριζόντια φόρτισης της σύνδεσης (ιση με την τέμνουσα V3 της πλασματικής ράβδου σύνδεσης) Vs = Η κατακόρυφη φόρτιση της σύνδεσης (ιση με την τέμνουσα V2 της πλασματικής ράβδου σύνδεσης) Ms = Η στρεπτική ροπή φόρτισης της σύνδεσης (ιση με την στρεπτική ροπή Mt της πλασματικής ράβδου σύνδεσης) Εάν τα βλήτρα έχουν τοποθετηθεί σε διάταξη ορθογωνικού κανάβου με ύψος κανάβου h και πλάτος b και κατακόρυφη μεταξύ τους απόσταση των βλήτρων e z και οριζόντια e x, και με n x ο αριθμός των βλήτρων στην οριζόντια διεύθυνση και n z ο αριθμός των βλήτρων στην κατακόρυφη διεύθυνση, τότε : Η μέγιστη καταπόνηση βλήτρου max. Ri; είναι ίση προς :. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 52

57 5. Οδηγός Χρήσης 5 Εισαγωγή μεταλλικών κλωβών σε υποστυλώματα Ο/Σ Για την ενίσχυση ορθογωνικών υποστυλωμάτων μέσω μεταλλικών κλωβών δημιουργήθηκε στο ΡΑΦ ένας νέος τύπος διατομής υποστυλώματος Ο/Σ. Δηλαδή, διατομή υποστυλώματος ορθογωνικής διατομής στις γωνίες του οποίου τοποθετούνται γωνιακά χαλύβδινα ελάσματα στα οποία καθ ύψος συγκολλούνται οριζόντια ελάσματα. Η νέα αυτή διατομή έχει ενσωματωθεί στον κατάλογο των διαθέσιμων διατομών υποστυλωμάτων Ο/Σ του ΡΑΦ (Εικ. 5.1). Για την εφαρμογή του συγκεκριμένου τύπου ενίσχυσης στο ΡΑΦ έχουν ενσωματωθεί δύο δυνατότητες, οι οποίες θα παρουσιαστούν στη συνέχεια. Η πρώτη αφορά τη δημιουργία μίας νέας διατομής υποστυλώματος αυτού του τύπου. Ενώ, η δεύτερη αφορά την τροποποίηση και ενίσχυση υφιστάμενου υποστυλώματος το οποίο έχει ήδη εισαχθεί στο υπολογιστικό προσομοίωμα. Οι εντολές που αφορούν την ενισχυση στοιχείων Ο/Σ έχουν προστεθεί στην αντίστοιχη καρτέλα του ΡΑΦ όπως φαίνεται στην Εικ Εικ. 5.1: Κατάλογος διατομών υποστυλωμάτων Ο/Σ Εικ. 5.2: Εντολές για την ενίσχυση στοιχείων Ο/Σ με χάλυβα ή ΙΟΠ ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 53

58 5. Οδηγός Χρήσης 5 Δημιουργία νέας ορθογωνικής διατομής με μεταλλικό κλωβό Επιλέγοντας το πλήκτρο [Σκυρόδεμα] από το φύλλο [Εισαγωγή] εμφανίζονται στην «Πινακίδα Δεδομένων» οι επιλογές για την εισαγωγή των γραμμικών στοιχείων στο φύλλο Προσθήκη Στοιχείων. Για την δημιουργία ορθογωνικής διατομής με μεταλλικό κλωβό επιλέγουμε Οπλισμένου Σκυροδέματος Υποστυλώματα Μεταλλικοί Κλωβοί και πατάμε το πλήκτρο [Νέα]. Με αυτό τον τρόπο εμφανίζεται το παράθυρο «Ορισμός Νέας Διατομής Ενισχυμένου Υποστυλώματος με Κλωβό» (Εικ. 5.3). Η γεωμετρία της συγκεκριμένης διατομής περιλαμβάνει τις εξής διαστάσεις: Πλάτος b: το πλάτος της διατομής σε εκατοστά (cm) Ύψος h: το ύψος της διατομής σε εκατοστά (cm) Τα γωνιακά ελάσματα επιλέγονται από την αντίστοιχη λίστα ισοσκελών γωνιακών διατομών, στην οποία περιλαμβάνονται οι πιο συνηθισμένες διατομές που συναντώνται στο εμπόριο. Ενώ τα δεδομένα για τα οριζόντια ελάσματα περιλαμβάνουν τις εξής παραμέτρους: Ύψος h: το ύψος της διατομής του ελάσματος σε χιλιοστά (mm) Πάχος t: το πάχος της διατομής του ελάσματος σε χιλιοστά (mm) Απόσταση s: η αξονική απόσταση μεταξύ των ελασμάτων καθ ύψος του υποστυλώματος σε εκατοστά (cm) Εικ. 5.3: Διάλογος Ορισμού Νέας Διατομής Ενισχυμένου Υποστυλώματος με Κλωβό ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 54

59 5. Οδηγός Χρήσης 5 Η ποιότητα του σκυροδέματος, η ποιότητα του χάλυβα του οπλισμού καθώς επίσης και η ποιότητα του δομικού χάλυβα των γωνιακών και οριζοντίων ελασμάτων επιλέγονται από τις αντίστοιχες λίστες οι οποίες περιλαμβάνουν τα αντίστοιχα υλικά της βιβλιοθήκης του ΡΑΦ. Σε αυτά ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να προσθέσει τα δικά του χωρίς κάποιον περιορισμό. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα να επιλεγεί η διάταξη όπλισης η οποία εμφανίζεται στην οθόνη ώστε ο χρήστης να γνωρίζει ποια διάταξη όπλισης αφορούν οι εκάστοτε επιλογές που σχετίζονται με αυτή (π.χ. διαστάσεις οριζοντίων ελασμάτων, χάλυβας οπλισμού). Παρατήρηση: Τα οριζόντια μεταλλικά ελάσματα σχετίζονται με τη διάταξη όπλισης της διατομής. Με αυτόν τον τρόπο δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να εξετάσει διαφορετικές διατάξεις οριζοντίων ελασμάτων για την εφαρμογή της ενίσχυσης. Αντιθέτως, τα γωνιακά ελάσματα σχετίζονται με τη διατομή οπότε για την αλλαγή τους απαιτείται νέα διατομή. Τέλος, ο χρήστης επιλέγει αν τα γωνιακά ελάσματα θα είναι συνεχή από όροφο σε όροφο και επαρκώς αγκυρωμένα στη βάση τους ώστε να θεωρηθεί ότι συμβάλλουν τόσο στη δυσκαμψία του στοιχείου αλλά και ταυτόχρονα στην αύξηση της καμπτικής αντοχής του. Εφόσον γίνει η επιλογή Χωρίς Αγκύρωση τότε ο μεταλλικός κλωβός θεωρείται ότι συνεισφέρει μόνο στην περίσφιγξη του υποστυλώματος και στην αύξηση της διατμητικής αντοχής του. Ενίσχυση υπάρχουσας ορθογωνικής διατομής με μεταλλικό κλωβό Εναλλακτικά της προηγούμενης διαδικασίας δημιουργίας νέας διατομής οπλισμένου σκυροδέματος με μεταλλικό κλωβό, ο χρήστης μπορεί να ενισχύσει επιλεγμένα υποστυλώματα Ο/Σ με μεταλλικό κλωβό πατώντας το πλήκτρο [Ενίσχυση Υποστυλώματος με Μεταλλικό Κλωβό], το οποίο εμφανίζει τον αντίστοιχο διάλογο (Εικ. 5.4) μέσω του οποίου επιλέγονται τα δεδομένα που αφορούν τον μεταλλικό κλωβό, όπως έχουν παρουσιαστεί και στην προηγούμενη παράγραφο. Εικ. 5.4: Διάλογος ενίσχυσης ορθογωνικών υποστυλωμάτων με μεταλλικό κλωβό ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 55

60 5. Οδηγός Χρήσης 5 Τα δεδομένα που αφορούν τα ελάσματα του μεταλλικού κλωβού είναι διαθέσιμα και μέσω του γενικού διαλόγου διατομής του ΡΑΦ (Εικ. 5.5), μέσω του οποίου μπορούν και να τροποποιηθούν. Εικ. 5.5: Δεδομένα ελασμάτων μεταλλικού κλωβού στο γενικό διάλογο της διατομής Εισαγωγή ενισχύσεων με Ινοπλισμένα Πολυμερή (ΙΟΠ) Ενίσχυση δοκού Ο/Σ έναντι κάμψης με ελάσματα ΙΟΠ ή χάλυβα Η ανεπάρκεια του εφελκυόμενου οπλισμού σε ένα υφιστάμενο δομικό στοιχείο Ο/Σ μπορεί να αντιμετωπιστεί με επικόλληση ελασμάτων από χάλυβα ή ινοπλισμένα πολυμερή. Η τεχνική εφαρμόζεται κυρίως σε πλάκες και δοκούς, σπανίως δε σε υποστυλώματα ή τοιχώματα. Επίσης, δεν πρέπει να εφαρμόζεται σε περιοχές οι οποίες ενδέχεται να βρεθούν υπό θλιπτική καταπόνηση λόγω ανακυκλιζόμενης ροπής ή τυχηματικής δράσης. Για την ενίσχυση δοκών οπλισμένου σκυροδέματος με ελάσματα ινοπλισμένων πολυμερών ή χάλυβα δημιουργήθηκαν στο ΡΑΦ νέοι τύποι διατομής δοκού, στους οποίους ενσωματώνονται και τα χαρακτηριστικά των ενισχυτικών ελασμάτων. Οι νέες αυτές διατομές έχουν ενσωματωθεί στον κατάλογο των διαθέσιμων διατομών δοκών Ο/Σ του ΡΑΦ (Εικ. 5.6). Η ενίσχυση μπορεί να γίνει σε πλακοδοκούς, ανεστραμμένες πλακοδοκούς, δοκούς ορθογωνικής διατομής και δοκούς διατομής Ζ. Εικ. 5.6: Κατάλογος διατομών δοκών Ο/Σ ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 56

61 5. Οδηγός Χρήσης 5 Η εφαρμογή του συγκεκριμένου τρόπου ενίσχυσης μπορεί να γίνει με δύο τρόπους στο ΡΑΦ, όπως παρουσιάστηκε και στην προηγουμένη παράγραφο. Ο πρώτος τρόπος αφορά τη δημιουργία μίας νέας ενισχυμένης διατομής δοκού Ο/Σ η οποία περιλαμβάνει τα ελάσματα ενίσχυσης. Ενώ, ο δεύτερος αφορά την τροποποίηση και ενίσχυση υφιστάμενης δοκού η οποία έχει ήδη εισαχθεί στο υπολογιστικό προσομοίωμα. Παρατήρηση: Τα ενισχυτικά ελάσματα εισάγονται μόνο στο κάτω πέλμα της διατομής της δοκού σε όλο το μήκος της και κύρια λειτουργία τους είναι η αύξηση της καμπτικής αντοχής του ανοίγματος της δοκού. Γι αυτό το λόγο στις περιοχές των στηρίξεων θεωρείται ως προεπιλογή από το ΡΑΦ ότι το έλασμα δε συνεισφέρει στην καμπτική αντοχή αλλά επεκτείνεται μόνο για λόγους αγκύρωσης. Δίνεται όμως η δυνατότητα στο χρήστη να επιλέξει τις περιοχές όπλισης στις οποίες θεωρεί ότι τα ελάσματα συνεισφέρουν στην καμπτική αντοχή της διατομής. Δημιουργία ενισχυμένης διατομής δοκού με ελάσματα Επιλέγοντας το πλήκτρο [Σκυρόδεμα] από το φύλλο [Εισαγωγή] εμφανίζονται στην «Πινακίδα Δεδομένων» οι επιλογές για την εισαγωγή των γραμμικών στοιχείων στο φύλλο Προσθήκη Στοιχείων. Για την δημιουργία πλακοδοκού με ενισχυτικά ελάσματα επιλέγουμε Οπλισμένου Σκυροδέματος Δοκοί Πλακοδοκοί με ΙΟΠ ή Λάμες Χάλυβα και πατάμε το πλήκτρο [Νέα]. Με αυτό τον τρόπο εμφανίζεται το παράθυρο «Ορισμός Νέας Διατομής Δοκού Ενισχυμένης με ΙΟΠ ή Χαλύβδινα Ελάσματα» (Εικ. 5.7). Η γεωμετρία της συγκεκριμένης διατομής περιλαμβάνει τις εξής διαστάσεις: Συνεργαζόμενο Πλάτος b: το συνεργαζόμενο πλάτος της πλάκας σε εκατοστά (cm) (Ενδεικτική τιμή υπολογίζεται αυτόματα μετά την τοποθέτηση) Ύψος h: το συνολικό ύψος της διατομής σε εκατοστά (cm) Πλάτος b o : το πλάτος του κορμού της δοκού σε εκατοστά (cm) Πάχος πλάκας h o :το πάχος της πλάκας σε εκατοστά (cm) (Ενδεικτική τιμή υπολογίζεται αυτόματα μετά την τοποθέτηση) Ενώ τα δεδομένα για τα ενισχυτικά ελάσματα περιλαμβάνουν τις εξής παραμέτρους: Πλήθος: το πλήθος των ελασμάτων κατά πλάτος της διατομής. Οι τιμές που μπορεί να πάρει είναι από 1-3. Πλάτος c: το πλάτος της διατομής του ελάσματος σε χιλιοστά (mm) Πάχος t: το συνολικό πάχος των στρώσεων των ελασμάτων σε χιλιοστά (mm) ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 57

62 5. Οδηγός Χρήσης 5 Παρατήρηση: Το πάχος το οποίο εισάγεται στο συγκεκριμένο πεδίο είναι το συνολικό πάχος των στρώσεων εφόσον τα ελάσματα εφαρμόζονται σε περισσότερες στρώσεις. Προσοχή θα πρέπει να δοθεί από το χρήστη σε περίπτωση που χρειάζεται απομείωση του πάχους όταν οι στρώσεις είναι περισσότερες από 4 κάτι το οποίο δε συνίσταται από τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. (βλ ) Τέλος, δίνεται η επιλογή στο χρήστη να επιλέγει σε ποιες περιοχές όπλισης θα λαμβάνεται υπόψη η συνεισφορά των ενισχυτικών ελασμάτων στην καμπτική αντοχή της διατομής. Η συγκεκριμένη επιλογή έχει άμεση σχέση με το κατά πόσο τα ελάσματα μπορούν να αγκυρωθούν κατάλληλα ώστε να μπορέσουν να αναπτύξουν την αντοχή τους χωρίς πρόωρη αποκόλληση ή αστοχία της διεπιφάνειας μεταξύ σκυροδέματος και ελάσματος ενίσχυσης. Η επιλογή σχετίζεται με την τρέχουσα περιοχή όπλισης που έχει επιλέξει ο χρήστης. Η τρέχουσα περιοχή φαίνεται στο σχήμα με πράσινο χρώμα. Εικ. 5.7: Διάλογος Ορισμού Νέας Διατομής Δοκού Ενισχυμένης με ΙΟΠ ή Χαλύβδινα Ελάσματα Το υλικό των ενισχυτικών ελασμάτων καθώς και η ποιότητα μπορούν να επιλεχθούν από τις αντίστοιχες λίστες στις οποίες περιλαμβάνονται τα αντίστοιχα υλικά της βιβλιοθήκης του ΡΑΦ. Τα ενισχυτικά ελάσματα μπορούν να είναι είτε από δομικό χάλυβα είτε από ινοπλισμένα πολυμερή. Επίσης ο χρήστης επιλέγει την ποιότητα σκυροδέματος της διατομής και την ποιότητα του χάλυβα οπλισμού. Τέλος, μπορεί να δώσει και το επιθυμητό όνομα στο αντίστοιχο πεδίο. ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 58

63 5. Οδηγός Χρήσης 5 Ενίσχυση τοποθετημένης δοκού με ελάσματα έναντι κάμψης Εναλλακτικά της προηγούμενης διαδικασίας δημιουργίας νέας διατομής δοκού οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένη με ελάσματα ενίσχυσης έναντι κάμψης, ο χρήστης μπορεί να ενισχύσει επιλεγμένες δοκούς Ο/Σ με ελάσματα από χάλυβα ή ΙΟΠ πατώντας το πλήκτρο [Ενίσχυση Δοκού με Μεταλλικά Ελάσματα ή Ελάσματα ΙΟΠ], το οποίο εμφανίζει τον αντίστοιχο διάλογο (Εικ. 5.8) μέσω του οποίου επιλέγονται τα δεδομένα που αφορούν τα ενισχυτικά ελάσματα, όπως έχουν παρουσιαστεί και στην προηγούμενη παράγραφο. Όσο αφορά τη συμμετοχή των ελασμάτων σε κάμψη, η επιλογή «Μόνο στο μέσο» σημαίνει ότι τα ελάσματα ενίσχυσης λαμβάνονται υπόψη μόνο στις μεσαίες περιοχές όπλισης της δοκού ενώ στις ακραίες αγνοούνται καθώς θεωρείται ότι εκτείνονται εκεί για λόγους αγκύρωσης. Αντιθέτως η επιλογή «Σε όλο το μήκος» σημαίνει ότι τα ελάσματα θεωρείται ότι λειτουργούν σε όλες τις περιοχές όπλισης της δοκού. Τυχόν διαφοροποιήσεις μπορούν να γίνουν από το διάλογο της διατομής ανά περιοχή όπλισης πλέον (Εικ. 5.9). Εικ. 5.8: Διάλογος ενίσχυσης δοκού με ελάσματα ΙΟΠ ή χάλυβα Τα δεδομένα που αφορούν τα ελάσματα ενίσχυσης έναντι κάμψης της δοκού είναι διαθέσιμα και μέσω του γενικού διαλόγου διατομής του ΡΑΦ (Εικ. 5.9), μέσω του οποίου μπορούν και να τροποποιηθούν. Εικ. 5.9: Δεδομένα ελασμάτων ενίσχυσης δοκών στο γενικό διάλογο της διατομής ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 59

64 5. Οδηγός Χρήσης 5 Ενίσχυση δομικών στοιχείων Ο/Σ με υφάσματα ΙΟΠ Η ενίσχυση με υφάσματα από ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ) βρίσκει εφαρμογή τόσο σε υποστυλώματα όσο και δοκούς οπλισμένου σκυροδέματος. Για τα μεν υποστυλώματα τα υφάσματα συνεισφέρουν στην περίσφιγξη και στην αύξηση της διατμητικής αντοχής του στοιχείου, ενώ για τις δοκούς η ενίσχυση μέσω υφασμάτων χρησιμοποιείται για την αύξηση της φέρουσας ικανότητας έναντι τέμνουσας. Εφαρμογή υφασμάτων ΙΟΠ σε υποστυλώματα Ο/Σ Ο διάλογος για την εφαρμογή των υφασμάτων ΙΟΠ στα επιλεγμένα υποστυλώματα εμφανίζεται πατώντας το πλήκτρο [Ενίσχυση με υφάσματα ΙΟΠ] μέσω του οποίου επιλέγονται οι παράμετροι που αφορούν την ενίσχυση μέσω υφασμάτων (Εικ. 5.10). Οι σχετικές επιλογές παρουσιάζονται παρακάτω: Υλικό: από τη συγκεκριμένη λίστα επιλέγεται το υλικό του υφάσματος από τον κατάλογο υφασμάτων ΙΟΠ του ΡΑΦ, στον οποίο έχουν εισαχθεί υφάσματα από διάφορες εταιρείες. Ο χρήστης μπορεί να προσθέσει και άλλα χωρίς περιορισμό. Στρώσεις: εισάγεται ο αριθμός των στρώσεων στις οποίες θα εφαρμοστεί το ύφασμα. Εφαρμογή μόνο στην τρέχουσα Διάταξη Όπλισης: επιλέγεται αν η ενίσχυση θα αφορά μόνο την τρέχουσα διάταξη όπλισης του στοιχείου ή όλες που αφορούν τη συγκεκριμένη διατομή. Ακτίνα στρογγύλευσης: η ακτίνα στρογγύλευσης των ακμών της διατομής σε χιλιοστά (mm). Πριν την τοποθέτηση των υφασμάτων γίνεται εξομάλυνση των ακμών της διατομής ώστε να μην υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση τάσεων στο ύφασμα στις συγκεκριμένες περιοχές. Στρώσεις: εισάγεται ο αριθμός των στρώσεων στις οποίες θα εφαρμοστεί το ύφασμα. Εικ. 5.10: Διάλογος ενίσχυσης υποστυλώματος με υφάσματα ΙΟΠ ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 60

65 5. Οδηγός Χρήσης 5 Τα δεδομένα που αφορούν τα υφάσματα ενίσχυσης υποστυλωμάτων είναι διαθέσιμα και μέσω του γενικού διαλόγου διατομής του ΡΑΦ (Εικ. 5.11), μέσω του οποίου μπορούν και να τροποποιηθούν. Εικ. 5.11: Δεδομένα ενίσχυσης με υφάσματα ΙΟΠ σε υποστύλωμα Ο/Σ Εφαρμογή υφασμάτων ΙΟΠ σε δοκούς Ο/Σ Η εφαρμογή υφασμάτων ΙΟΠ για την ενίσχυση δοκών γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως στα υποστυλώματα Ο/Σ μέσω του ίδιου διαλόγου. Ο διάλογος για την εφαρμογή της ενίσχυσης μέσω υφασμάτων ΙΟΠ στις επιλεγμένες δοκούς εμφανίζεται πατώντας το πλήκτρο [Ενίσχυση με υφάσματα ΙΟΠ]. Οι κοινές επιλογές μεταξύ δοκών και υποστυλωμάτων έχουν παρουσιαστεί στην προηγούμενη παράγραφο. Οι πρόσθετες επιλογές που έχουν να κάνουν με την εφαρμογή σε δοκούς είναι οι εξής: Αγκύρωση Υφάσματος: Εφόσον η ενίσχυση σε πλακοδοκούς είναι συνήθως ανοικτής μορφής τύπου U ο χρήστης επιλέγει αν το ύφασμα είναι αγκυρωμένο ή απλά τοποθετείται με χρήση εποξειδικής κόλλας (Ανοιχτό). Τοποθέτηση Υφάσματος: Επιλέγεται αν η εφαρμογή των υφασμάτων θα γίνεται σε όλο το μήκος της δοκού (Σε όλο το μήκος των στοιχείων) ή μόνο στην αρχή και στο τέλος στις περιοχές κοντά στις στηρίξεις της δοκού (Μόνο στην αρχή και στο τέλος των στοιχείων). Εφαρμογή σε λωρίδες: Στις δοκούς δίνεται η δυνατότητα το ύφασμα να μην είναι συνεχές αλλά να εφαρμοστεί σε λωρίδες ανά κάποια απόσταση. Αν ο χρήστης επιλέξει το συγκεκριμένο τρόπο εφαρμογής δίνει τις αντίστοιχες τιμές που αφορούν το πλάτος των λωρίδων και την μεταξύ τους απόσταση. Εικ. 5.12: Διάλογος ενίσχυσης δοκού με υφάσματα ΙΟΠ ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 61

66 5. Οδηγός Χρήσης 5 Τα δεδομένα που αφορούν τα υφάσματα ενίσχυσης υποστυλωμάτων είναι διαθέσιμα και μέσω του γενικού διαλόγου διατομής του ΡΑΦ (Εικ. 5.13), μέσω του οποίου μπορούν και να τροποποιηθούν. Εικ. 5.13: Δεδομένα ενίσχυσης με υφάσματα ΙΟΠ σε δοκό Ο/Σ Αφαίρεση Ενισχύσεων Η αφαίρεση των ενισχύσεων από τοποθετημένα στοιχεία μπορεί να γίνει πολύ απλά πατώντας το πλήκτρο [Αφαίρεση Ενισχύσεων] (Εικ. 5.14). Οι ενισχύσεις αφαιρούνται και το στοιχείο αποκτά ξανά την αρχική του διατομή. Η εντολή μπορεί να εφαρμοστεί έχοντας διάφορα στοιχεία επιλεγμένα ταυτόχρονα (υποστυλώματα ενισχυμένα με μεταλλικό κλωβό, υποστυλώματα ενισχυμένα με υφάσματα ΙΟΠ, δοκούς με ελάσματα ενίσχυσης κλπ.). Επίσης δίνεται η δυνατότητα της αφαίρεσης συγκεκριμένου τύπου ενίσχυσης από τα επιλεγμένα στοιχεία όπως παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα. Εικ. 5.14: Εντολή αφαίρεσης ενισχύσεων από επιλεγμένα στοιχεία ΡΑΦ Υπομονάδα «Ενισχύσεις» 62