Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ. Διαστασιολόγηση Επεµβάσεων. ιατµητικούς Συνδέσµους. Στέφανος Δρίτσος. Καθηγητής Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ

Transcript

1 ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ: «Ο ΝΕΟΣ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ (ΚΑΝ.ΕΠΕ) ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ & ΕΠΕΒΑΣΕΩΝ» Διαστασιολόγηση Επεµβάσεων Στέφανος Δρίτσος Καθηγητής Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών ΟΑΣΠ - ΤΕΕ /Τµ. Πελοποννήσου Κόρινθος, Ναύπλιο και Καβάλα 12/ Βλάβες σε οκίµιο µε Εκτοξευόµενο Σκυρόδεµα και Βλήτρα 3 Βλάβες σε οκίµιο µε Έγχυτο Σκυρόδεµα, Σκυρόδεµα, Λεία ιεπιφάνεια χωρίς ιατµητικούς Συνδέσµους 4

2 Έλεγχος Συνεργασίας στη Διεπιφάνεια Ανίσωση Ασφαλείας Rid > Sid Αντίσταση Διεπιφάνειας (σε θλίψη, σε εφελκυσµό, διατµητική) (βλ. Κεφ.6) Εντατικά Μεγέθη που δρουν στη διεπιφάνεια Ελάχιστα και Μέγιστα 5 6 Έλεγχος Διεπιφανειών παλαιό σκυρόδεµα Δ ι Β Α FΓΔ Α FΓ - Γ F = V FAB Γ Β, π ε ι j δi διεπ. Vi-j Β Δ j νέο σκυρόδεµα a Μ ή z Μ +Δ Μ. Viδιεπ j = V V διεπ. Μ ',V' =Ροπή, Τέµνουσα λόγω δράσεων µετά την επέµβαση Vi-j. π ε ι V. π ε ι j δi d Vδ R a M ' a = V' z' z' Ελάχιστο Ποσοστό Βλήτρων ρδ = Αsd f 0,18 ctm 7 fyk Acδ sina 8

3 Εκτράχυνση µε Αµµοβολή Προετοιµασία Επιφάνειας µε Αεροµατσάκονο 9 10 ΜΑΝΔΥΕΣ Ο.Σ. Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 11 12

4 Τοποθέτηση ενδιάµεσων συνδετήρων σε επιµήκεις διατοµές Τοποθέτηση ενδιάµεσων συνδετήρων σε τετραγωνικές διατοµές OXI NAI γωνία 45ο 15 Άνοιγµα Συνδετήρων 16

5 ΚFFcmF=Fy=4uoμΚfcδy=+δδ1yy0nbAΚsκ+Κ=ΚnDμεFuDΚδu=δuubtmΤριβή Αναρτήρες Βλήτρα (πάπιες) Συνδετήρες Μανδύα hελάχιστοι ΕΚΩΣ 2000 f Asw t f α 0.8 yw d 2 ctm d Και, δηλ. sw h αsw f f ywd ctm t Μανδύα 17 18s Προσεγγιστική Μέθοδος Μονολιθικής Συµπεριφοράς k k = 0,80 k r = 0,90 k θy = 1,25 k θu = 0,80 Ηλεκτροσυγκόλληση Άκρων Συνδετήρων Μανδύα Θλίβουσα ύναµη Μανδύα { { { P F Πλήρης Αλληλεπίδραση F µονολιθικό y,µ F y,ε Μερική Αλληλεπίδραση Διαχωρισµός Κ Κ µ δ y,µ δ y,ε εy,ε,μεπισκευασµένο,ε,μδ u,ε δ u,µ Εντατικού Μεγέθους Παραµόρφωσης µε Επισκευασµένα Στοιχεία F res,µ F res,ε δ,εδκαµπύλες,μ19 20

6 tπ.=(1-λβμs)lsabjfsk µ k k k r Συντελεστές Μονολιθικότητας υσκαµψία πραγµατικού σύνθετου στοιχείου = υσκαµψία µονολιθικούστοιχείου Αντοχή πραγµατικού σύνθετου στοιχείου = Αντοχή µονολιθικούστοιχείου k k k r 1,0 Πλαστιµ ότητα πραγµατικού σύνθετου στοιχείου = Πλαστιµ ότητα µονολιθικούστοιχείου Εκτίµηση ικανότητας Προσθήκη Νέας Στρώσης Σκυροδέµατος 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 Οριακήπαραµ όρφωση πραγµατικού σύνθετου στοιχείου kδ u = Για λοιπά στοιχεία: Σ. Οριακή παραµ όρφωση Η. µονολιθικούστοιχε Δ ίου Ρ Ι Τ Προσεγγιστική Μέθοδος Μονολιθικής Συµπεριφοράς k k Σ = 0,80 k r Ο = 0,85 k θy Σ = 1,25 k θu = 0,75 Αντοχή, Πλαστιµότητα, Δυσκαµψία, Ικανότητα Παραµόρφωσης Ενισχυµένου Στοιχείου = k i (Αντοχή, Πλαστιµότητα, Δυσκαµψία, Ικανότητα Παραµόρφωσης Μονολιθικού Στοιχείου ) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕ ΜΕΙΩΜΕΝΑ Σ. ΜΗΚΗ Η. ΜΑΤΙΣΜΕΝΩΝ ΡΑΒ ΩΝ σ j t j Δ σ j t j Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Building Klinkerstr, Amsterdam ρ f l s σ j t σ j h T απ = (1 λs) A f b s (1 λs) A f T=µ b ρ l f s σ σ = h h, απ. µ ρ l σ t =σ B j j h ό που: ρ β= f f B s s j,ασσjtj 23 Καµπτική Ενίσχυση Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 24

7 Teng et al, 2002 Teng et al, 2002 Σ. Αναλαµβανόµενη Η. ΡΙΤΣΟΣ δύναµη επικολλητών φύλλων συναρτήσει του µήκους αγκύρωσης 25 Σ. Απόσχιση Η. ΡΙΤΣΟΣεπικάλυψης σκυροδέµατος στο πέρας του σύνθετου υλικού 26 Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Διάγραµµα Σ Φορτίου-Βύθισης Ο για Δοκούς Ενισχυµένες Σ µε Επικολλητά Ελάσµατα Teng et al, 2002 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 27 28

8 Έλεγχος Αποκόλλησης P Pmax Le = P/2 P/2 Lb σ jd = Le Έλεγχος Απόσχισης Άκρου Ej tj Vs d,απολ. Vcd,απολ 2 f ctm Msd,απολ MRd,απολ Pmax = k f ctm b j L e E f σcrit P = max 1,15 j ctm 2tj γ R = 1, 2 1, 2 b j t j Lb Ας θεωρηθεί η περίπτωση µίας δοκού από σκυρόδεµα C16/20 που ενισχύεται στο εφελκυόµενο πέλµα µε ένα έλασµα ΙΟΠ-Άνθρακα, πάχους tj=1mm και πλάτους bj=1/2bw. Εξετάζοντας την 2η µορφή αστοχίας λαµβάνεται: 2/3 fctm 0.3 fck = /3 = 1.92 MPa και σ j,crit = x 1.92 x 103 = 504 MPa 2 Rostasy, 1997 Χρήσιµη τεχνική για ενισχύσεις γύρω από νέα ανοίγµατα σε πλάκες, τοιχώµατα t j σ j,crit Vsdj = 29 A j σ jd A so fydo + A jσ jd Vsd,απ όλ. 30 Καµπτική Ενίσχυση µε Οπλισµούς εντός Αυλακιών (Δεν καλύπτεται από τον ΚΑΝ.ΕΠΕ.) σκυρόδεµα σκυρόδεµα CFRP stripοπλισµός Λάµες - Ρητίνη Λάµες -Ρητίνη bonding agent σκυρόδεµα Εγκιβωτισµένη ράβδος οπλισµού Μιτολίδης, ιδακτορική ιατριβή 2009, ΑΠΘ. 31 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ Λάµες - Ρητίνη 32

9 VdR1dRdRMΑύξηση Φέρουσας Ικανότητας Έναντι Τέµνουσας Ανεπάρκεια Έναντι Λοξής Θλίψης (Vsd>VRd2) Με περίσφιγξη f = 1,125+ 1,25aω )γ( f ck,c w ck Με προσθήκη νέων στρώσεων σκυροδέµατος κλειστός µανδύας (συνιστάται) τρίπλευρη ενίσχυση Ανεπάρκεια Οπλισµού Διάτµησης Με πρόσθετες στρώσεις σκυροδέµατος Με εξωτερικά στοιχεία από χάλυβα ή ΙΟΠ (α) (β) (Vsd>VRd3) (γ) (δ) (ε) (α) (β) (γ) Ενδεικτικοί τρόποι ενίσχυσης σε διάτµηση έναντι ανεπάρκειας σε λοξή θλίψη: (α), (β) Κλειστές ενισχύσεις, (γ) Ανοικτές ενισχύσεις (στ) (ζ) (η) V+V Ενδεικτικοί τρόποι ενίσχυσης σε διάτµηση έναντι ανεπάρκειας οπλισµού διάτµησης:,r s(α), (β) κλειστή ενίσχυση, (γ), (δ),(ε),(στ) ανοικτή ενίσχυση µε αγκυρωµένα άκρα & 33 (ζ) ανοικτή ενίσχυση αποδεκτή κατά παρέκκλιση 34 Διατµητική Ενίσχυση µε ΙΟΠ Περίσφιγξη µε Μεταλλικό Κλωβό (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,

10 Περίσφιγξη µε ΙΟΠ Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 37 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 38 σc περισφιγµένο µε FRP f*c, FRP f*c, s περισφιγµένο µε στοιχεία χάλυβα απερίσφικτο fc 0,85fc 0 ε co ε cu ε*cu, FRP ε*co Χαλύβδινη περίσφιγξη ε*cu = 0, ,1αωw Περίσφιγξη ΙΟΠ µε ίνες άνθρακος ε*cu = 0, 0035 (f c* :f c ) 2 Περίσφιγξη ΙΟΠ µε ίνες γυαλιού ε*cu = 0, 007 (f c* :f c ) 2 όπου Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 39 ε*cus ε f c* = (1, , 25αω w ) f c 40

11 1q+τ(ταττqμ-1)ττό22τατττ2εucΑπαιτούµενος Οπλισµός Περίσφιξης Αύξηση Πλαστιµότητας 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: ( ) cu c c 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 µ d = θ =µ θ u, απ. θ, απ. y τότ Υπολογίζεται η απαιτούµενη τιµή του δείκτη πλαστιµότητας σε όρους Όπου η θ y : καµπυλότητας : Για δοκούς ή υποστυλώµατα Για τοιχώµατα (µ d 1):(µ 1/r 1) = 3 ( 1/ r) d f L + a z ( ) L a z s V h s V Ls 1/ r d f y b y + y b y θ = Υπολογίζεται η απαιτούµενη µέγιστη θλιπτική παραµόρφωση σκυροδέµατος: ( ) ( 1/ r) + 0, ,125 y θ = 1/ r + 0, ,5 + y y y 3 h + 3 L 8 fc s 8 fc * ε = 2,2 μ ε ν cu 1/r sy Ογκοµετρικό µηχανικό ποσοστό περίσφιξης ω w : * Χαλύβδινη Περίσφιξη: ε = 0, ,1 α ω cu w * * 2 Περίσφιξη µε CFRP: ε = 0,0035 cu ( f : f c c) * µε f = (1,125+ 1,25 a ω )f 2 c w c * * Περίσφιξη µε GFRP:μΣ. Η. Δ Ρ Ι Τ Η συσχέτιση των µ θ Σ και µ d Ο Σ γίνεται µέσω των σχέσεων: µ =µ µη σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµού ορόφων θ d Htot µ =µ θ d πιθανός σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµού σε όροφο Hορ. *ε = 0,007 f : f 41 µ = 3µ / r, απ. d, απ.,απωw,απ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Επισκευή µε ρητινενέσεις Προσθήκη Σ. χιαστί κολλάρων Η. από χαλύβδινα Δ στοιχεία Ρ Ι Τ Σ Ο Σ 43 CEA, Sacley 44

12 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη επικολλητών ελασµάτων από χάλυβα Ενίσχυση κόµβων µε ΙΟΠ 45 CEA, Sacley 46 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) CEA, Sacley 47 48

13 Ενίσχυση Τοιχωµάτων Εµφάτνωση Πλαισίων Αύξηση Φέρουσας Ικανότητας Έναντι Τέµνουσας Ανεπάρκεια λόγω λοξής θλίψης κορµού Μορφές: Προσθήκη νέων στρώσεων σκυροδέµατος ή µανδύα Ανεπάρκεια οπλισµού διάτµησης Προσθήκη Απλού Γεµίσµατος Προσθήκη Εξωτερικών στοιχείων χάλυβα ή ΙΟΠ ή µανδύας Τοιχωµατοποίηση Πλαισίου Ολίσθηση Τοιχώµατος Προσθήκη κατακόρυφων µεταλλικών στοιχείων εκατέρωθεν του αρµού Ενίσχυση Υφισταµένων Τοίχων Πληρώσεως Τοπικός µανδύας Αύξηση Πλαστιµότητας (Δεν προσφέρονται Σ. οι µέθοδοι περίσφιγξης) Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Αύξηση διατοµής θλιβόµενου πέλµατος µε προσθήκη εγκάρσιου τοιχώµατος Κατασκευαστικά θέµατα µε τοπική διεύρυνση του άκρου υσκολία σκυροδέτισης (ανεπαρκής πρόσβαση στην κορυφή) Τοποθέτηση εγκαρσίων διαµπερών σφικτήρων 49 Σηµαντική Αύξηση της Δυσκαµψίας και της Σεισµικής αντίστασης του φορέα Κρίσιµα σηµεία της µελέτης Έλεγχος επάρκειας µεταφοράς τέµνουσας στις στάθµες των ορόφων Μικρή Αξονική Μειωµένη Ενεργός υσκαµψία, Μεγάλη Στροφή στο Θεµέλιο Αντιµετώπιση συστολής ξήρανσης 50 Σ. Προσθήκη Απλού Η. Γεµίσµατος Δ Ρ Ι Τ Σ Τοιχοµατοποίηση Ο Πλαισίου Σ Τοιχώµατα από: α) Άοπλο ή οπλισµένο σκυρόδεµα νέο νέο (επί τόπου κατασκευαζόµενα ή προκατασκευασµένα) υποστύλ ωμα υποστύλ ωμα β) Άοπλη ή οπλισµένη τοιχοποιία Εµφατνώσεις πάχους µικρότερου ή ίσου µε το πλάτος της δοκού Δεν λαµβάνονται ειδικά µέτρα σύνδεσης του γεµίσµατος µε το πλαίσιο παλαιό υποστύλωμ α νέο τοίχωμα παλαιό υποστύλωμ α νέο τοίχωμα Προσοµοίωση του γεµίσµατος µέσω διαγώνιου θλιπτήρα Χαµηλή πλαστιµότητα. Συνιστάται m 1,5 Εµφατνώσεις πάχους µεγαλύτερου του πλάτους της δοκού Προσοχή Πρόσθετες Τέµνουσες σε Δοκούς και Υποστυλώµατα 51 52

14 Τοιχωµατοποίηση Πλαισίου Ενίσχυση Υφισταµένων Τοίχων Πληρώσεως Προσοµοίωµα Ελέγχου Επάρκειας P Fs h F l s Ασκούµενη Τοίχωµα: L Ns Τέµνουσα στο Ελάχιστο πάχος στρώσης 50 mm h Ns Fs 2V Fs = Vs Rc γ sd P ℓ Min ρv= ρh=0,005 Εξασφάλιση της από κοινού λειτουργίας υφιστάµενης τοιχοποιίας µε τις δύο στρώσεις ενίσχυσης µέσω διαµπερών κοχλωτών συνδέσµων: Έλεγχος Αντίστασης Φατνώµατος: Θλίψη ιαγώνιου Θλιπτήρα: L N s = Fs l NR = λ f t w bw ' c Με αµφίπλευρες οπλισµένες στρώσεις εκτοξευόµενου σκυροδέµατος χωρίς υποχρεωτική αγκύρωση στο περιβάλλον πλαισίωµα. bw = ενεργό πλάτος διαγώνιου θλιπτήρα λ 0,4, συντελεστής αποµένουσας απόκρισης του διαγώνιου θλιπτήρα µετά την υπέρβαση της κρίσιµης παραµόρφωσής του Αντίσταση ενισχυµένου τοίχου = Αντίσταση λοξού θλιπτήρα f c' = 0, 6 f c ιάτµηση κατά Μήκος των ιεπιφανειών: Fβλ., οριζ. = Fs 1 l N R > n δ Du L 2 h 1 Fβλ., κατ. = Fβλ.,οριζ. > n v D u l 2 Ελάχιστη ποσότητα βλήτρων 3Φ16 ανά µέτρο της περιµέτρου και ρmin 53 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΝΕΩΝ ΠΑΡΑΠΛΕΥΡΩΝ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ Η ΧΑΛΥΒ ΙΝΩΝ ΙΚΤΥΩΜΑΤΩΝ (Λύση που απαιτεί ιδιαίτερα υψηλή µελετητική και κατασκευαστική εµπειρία) Λεπτοµέρεια Α 54 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΙΚΤΥΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 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 55 κατά τον σεισµό 56

15 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ Ανεπάρκεια επιφάνειας έδρασης Ανεπαρκές ύψος Αύξηση διαστάσεων Συνδυασµός µε ενίσχυση κατακόρυφων µελών Ανάρτηση A sw Pn tanα f ywd episkeves.civil.upatras.gr Ενδεικτικήενίσχυσηπεδίλωνµετηντεχνικήτωνµανδυών, 57 όταν η επέµβαση περιλαµβάνει και ενίσχυση του φέροντος κατακόρυφου στοιχείου 58