Διαστασιολόγηση Επεμβάσεων

Transcript

1 ΗΜΕΡΙΔΑ: «ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ (ΚΑΝ.ΕΠΕ.)» Διαστασιολόγηση Επεμβάσεων Στέφανος Δρίτσος Καθηγητής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών Αθήνα, 31/5/2012 1

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

3 3

4 Βλάβες σε Δοκίμιο με Εκτοξευόμενο Σκυρόδεμα και Βλήτρα 4

5 Βλάβες σε Δοκίμιο με Έγχυτο Σκυρόδεμα, Λεία Διεπιφάνεια χωρίς Διατμητικούς Συνδέσμους 5

6 6

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

8 Έλεγχος Διεπιφανειών παλαιό σκυρόδεμα F AB Α Β ι διεπ. V i-j a Γ Δ j F ΓΔ νέο σκυρόδεμα V διεπ,βγ =F -F i-j ΑΒ ΓΔ ή z Μ V διεπ. V i-j Μ +Δ Μ V V. i j M' a V' z' z' ',V' ή, έ ό ά ά έ a V V διεπ. διεπ. i- j Rd Α f ρ= 0,18 δ A sina Ελάχιστο Ποσοστό Βλήτρων sd ctm cδ f 8 yk

9 9

10 Εκτράχυνση με Αμμοβολή 10

11 Προετοιμασία Επιφάνειας με Αεροματσάκονο 11

12 ΜΑΝΔΥΕΣ Ο.Σ. Σ. Η. ΔΡΙΤΣΟΣ 12

13 13

14 14

15 Τοποθέτηση ενδιάμεσων συνδετήρων σε επιμήκεις διατομές 15

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

17 Άνοιγμα Συνδετήρων 17

18 Ηλεκτροσυγκόλληση Άκρων Συνδετήρων Μανδύα 18

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

20 P Πλήρης Αλληλεπίδραση Μερική Αλληλεπίδραση Διαχωρισμός 20

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

22 k k Συντελεστές Μονολιθικότητας ί ύ ύ ί ί ύ ί k r ή ύ ύ ί ή ύ ί k k k r 1,0 k ό ύ ύ ί ό ύ ί k u ή ό ύ ύ ί ή ό ύ ί Προσεγγιστική Μέθοδος Μονολιθικής Συμπεριφοράς Αντοχή, Πλαστιμότητα, Δυσκαμψία, Ικανότητα Παραμόρφωσης Ενισχυμένου Στοιχείου = k i (Αντοχή, Πλαστιμότητα, Δυσκαμψία, Ικανότητα Παραμόρφωσης Μονολιθικού Στοιχείου ) 22

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

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

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

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

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

28 Teng et al, 2002 Σ. Η. ΔΡΙΤΣΟΣ 28

29 Διάγραμμα Φορτίου-Βύθισης για Δοκούς Ενισχυμένες με Επικολλητά Ελάσματα 29

30 P P max Έλεγχος Αποκόλλησης L b P/2 P/2 L e = E j 2 f ctm P kf b L max ctm j e P Ef j 1,15 1,2 1,2b t 2 t crit max jd R j j j t j ctm Ας θεωρηθεί η περίπτωση μίας δοκού από σκυρόδεμα C16/20 που ενισχύεται στο εφελκυόμενο πέλμα με ένα έλασμα ΙΟΠ-Άνθρακα, πάχους t j =1mm και πλάτους b j =1/2b w. Εξετάζοντας την 2η μορφή αστοχίας λαμβάνεται: f σ ctm j,crit 0.3 f L e 2/3 ck L b 2/ MPa x1.92 x MPa 2 Χρήσιμη τεχνική για ενισχύσεις γύρω από νέα ανοίγματα σε πλάκες, τοιχώματα t j j,crit και 30

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

32 Μιτολίδης, Διδακτορική Διατριβή 2009, ΑΠΘ. 32

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

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

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

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

37 Περίσφιγξη με Μεταλλικό Κλωβό 37

38 Περίσφιγξη με ΙΟΠ Σ. Η. ΔΡΙΤΣΟΣ 38

39 Σ. Η. ΔΡΙΤΣΟΣ 39

40 Σ. Η. ΔΡΙΤΣΟΣ 40

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

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

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

44 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη χιαστί κολλάρων από χαλύβδινα στοιχεία 44

45 Επισκευή με ρητινενέσεις CEA, Sacley 45

46 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη επικολλητών ελασμάτων από χάλυβα 46

47 Ενίσχυση κόμβων με ΙΟΠ CEA, Sacley 47

48 CEA, Sacley 48

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

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

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

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

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

54 Τοιχωματοποίηση Πλαισίου Προσομοίωμα Ελέγχου Επάρκειας F s N s h P F N s F s Έλεγχος Αντίστασης Φατνώματος: L l Θλίψη Διαγώνιου Θλιπτήρα: s P h Ασκούμενη Τέμνουσα στο Τοίχωμα: F s V s 2V sd Rc N s L F s ' c N f 0,6f f t b ' R c w w c b w = ενεργό πλάτος διαγώνιου θλιπτήρα λ 0,4, συντελεστής απομένουσας απόκρισης του διαγώνιου θλιπτήρα μετά την υπέρβαση της κρίσιμης παραμόρφωσής του Διάτμηση κατά Μήκος των Διεπιφανειών: 1 h 1 F.,. Fs NR ndu F.,. F.,. nvdu L 2 2 Ελάχιστη ποσότητα βλήτρων 3Φ16 ανά μέτρο της περιμέτρου και ρ min 54

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

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

57 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΔΙΚΤΥΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 57

58 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ Ανεπάρκεια επιφάνειας έδρασης Ανεπαρκές ύψος Αύξηση διαστάσεων Συνδυασμός με ενίσχυση κατακόρυφων μελών A sw Pn tan f ywd Ενδεικτική ενίσχυση πεδίλων με την τεχνική των μανδυών, όταν η επέμβαση περιλαμβάνει και ενίσχυση του φέροντος κατακόρυφου στοιχείου 58

59 Ανάρτηση 59