Παραδείγματα Εφαρμογής του Ευρωκώδικα 6 (ΕΝ1996)

Transcript

1 Παραδείγματα Εφαρμογής του Ευρωκώδικα 6 (ΕΝ1996) Συντακτική Ομάδα Ελισάβετ Βιντζηλαίου Φυλλίτσα Καραντώνη Κοσμάς Στυλιανίδης

2 Περιεχόμενα ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Ζλεγχοσ τοίχου ςε κλίψθ... 3 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ... 5 Ζλεγχοσ τοίχου ςε κλίψθ και κάμψθ... 5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Ελεγχοσ τοίχου ςε κλίψθ υπό ςυγκεντρωμζνα φορτία... 7 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ χεδιαςμόσ τοίχου για ανεμοφόρτιςθ... 9 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Υπολογιςμόσ διατμθτικισ αντίςταςθσ τοίχων από άοπλθ... 1 και οπλιςμζνθ τοιχοποιία... 1 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Ζλεγχοσ ςε κάμψθ εκτόσ επιπζδου τοίχων από άοπλθ, διαηωματικι και οπλιςμζνθ τοιχοποιία ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Ζλεγχοσ πυραντίςταςθσ τοίχου... 1

3 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1 Έλεγτος ηοίτοσ ζε θλίυη 10kN/m 10kN/m t/6 0.4 πλάκα Ο.. 3.0m πλάκα Ο.. χήμα 1: Κατακόρυφη τομή Ο τοίχος του χήματος έχει μήκος l=8m, πάχος 0.4m και μεταφέρει κεντρικά ένα φορτίο Ν d=10kn/m και έκκεντρα από την πλάκα P d=10 KN/m με εκκεντρότητα t/6. Για την κατασκευή του τοίχου θα χρησιμοποιηθούν τσιμεντόλιθοι Ομάδας 1, Κατηγορίας Ι και προδιαγεγραμμένο κονίαμα γενικής εφαρμογής Μ4. Κατά την κατασκευή του έργου εξασφαλίζεται στάθμη ποιοτικού ελέγχου. Να υπολογισθεί: α) η απαιτούμενη αντοχή των τσιμεντολίθων και β) η αξονική δύναμη αντοχής που θα εξασφαλίσουν οι επιλεγέντες τσιμεντόλιθοι. Σο ειδικό βάρος του τοίχου λαμβάνεται γ=0κν/m 3. α) Για το μήκος του τοίχου ισχύει: l=8.00>30*0.4=7.m, επομένως αγνοούνται οι πλευρικές συνθήκες στήριξης οπότε: h ef=ρ h=0.75*3.0=.5m=50mm t ef=t=0.4m την κορυφή του τοίχου: N Εd=130KN/m, M Ed=10*40/6=400KNmm/m e init=h ef/450 (αθέλητη εκκεντρότητα) e h1=0 (εκκεντρότητα λόγω οριζοντίων φορτίων) e 1 = e 1m + e h1 ±e init=400/ /450=8.07mm<0.05t=1.0mm οπότε λαμβάνεται ως e 1=1.0mm τη βάση του τοίχου: N Ed= (3.0*0.4*0) =149.44KN/m (προστίθεται το ίδιο βάρος) 3

4 M Ed=10*40/6=400KNmm/m e = e m + e h ±e init=400/ /450=7.69mm<0.05t=1.0mm οπότε πάλι λαμβάνεται ως e =1.0mm την κορυφή και στη βάση του τοίχου: i e 1 i =1-(1.0/40.0)= 0.90 t το μέσον του τοίχου: Ν Ed= (1.5*0.4*0)=139.7KN/m (προστίθεται το ίδιο βάρος) M Ed 0 (το σημείο μηδενισμού των ροπών βρίσκεται στο μέσον του τοίχου) e mk= e m+e k e k=0 (λόγω ερπυσμού) e m=0+0+50/450=5.0mm οπότε e mk=5.0mm<0.05t=1.0mm Για λυγηρότητα h / t 50 / και για Ε=1000f k από τις εξισώσεις ή το ef ef διάγραμμα του Παραρτήματος Η, προκύπτει Φ m=0.85 υντελεστής ασφαλείας τοίχου γ Μ =. (βλέπε Εθνικό Προσάρτημα) απαιτείται: N Rd=Φ min t f d=0.85*40*f k/ KN/m f k 1.50 Ν/mm Για τον τοίχο του παραδείγματος είναι Κ=0.55, f m=4 Ν/mm οπότε: f k=0.55*f b 0.7 * Ν/mm f b N/mm f b =δf bc.3n/mm Επιλέγονται τσιμεντόλιθοι ύψους 00mm, πλάτους 40mm και μήκους 300mm, οπότε δ=1.11. Επομένως πρέπει f bc.09 N/mm β) Σελικώς επιλέγονται τσιμεντόλιθοι με μέση θλιπτική αντοχή f bc=8.3 N/mm και η χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας προκύπτει: f k=0.55*(1.1*8.3) 0.7 *4 0.3 =3.91 N/mm οπότε: N Rd=0.85*40*3.91/.=36.6ΚΝ/m στο μέσον N Rd=0.90*40*3.91/.=383.9ΚΝ/m στα άκρα Άρα ο τοίχος επαρκεί 4

5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Έλεγτος ηοίτοσ ζε θλίυη και κάμυη Ο τοίχος του Παραδείγματος 1 πρέπει να μεταφέρει μία οριζόντια υποπίεση ανέμου w Ed=1.0 KN/m εκτός από τα φορτία που αναφέρονται στο ίδιο Παράδειγμα. Να υπολογισθεί η αξονική δύναμη αντοχής του τοίχου αν κατασκευαστεί με τους επιλεγμένους τσιμεντόλιθους του Παραδείγματος 1, με f bc =8.3 N/mm. Από το Παράδειγμα 1 έχουμε: t h ef h t ef ef ef 40mm 50mm 9.37 Λόγω του οριζοντίου φορτίου, στα άκρα του συγκεκριμένου τοίχου θεωρούμενου ως αμφίπακτου άνω και κάτω, αναπτύσσεται ροπή 1 και στο μέσον Επειδή οι ροπές είναι ετερόσημες, στο συγκεκριμένο παράδειγμα θα γίνει θεώρηση και του προσήμου της εκκεντρότητας. Έτσι, η εκκεντρότητα που υπολογίσθηκε στο Παράδειγμα 1 είναι στην κορυφή αρνητική και στη βάση θετική με βάση το χήμα 1 4 _ Μ 1 + w d χήμα 1 _ + Μ + τα άκρα: Mid ei ehe einit 0, 05t N id Mw /1 ehe m 5.76mm N 130 e init id hef mm 5

6 Ειδικότερα: την κορυφή του τοίχου: 400 e mm 0.05t 1.0mm 130 τη βάση του τοίχου: 400 e mm 0.05t 1.0mm για τη μέγιστη εκκεντρότητα που παρατηρείται στη βάση: i e t 40 i το μέσον του τοίχου: M md em ehm einit 0.05t N M N e hm md md md 0, e 5.00mm, e 0 init Mmw / 4 N md k.68mm (από Παράδειγμα 1) em em ek mm 0.05t 1.0mm Για E 1000f οι εξισώσεις και το διάγραμμα δίδουν m Άρα N Rd KN / m Ο τοίχος επαρκεί 6

7 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 Ελεγτος ηοίτοσ ζε θλίυη σπό ζσγκενηρφμένα θορηία Ένας τοίχος ύψους.90m θα κατασκευαστεί από τσιμεντόλιθους ομάδας 1, διαστάσεων 440x15x140 με f b=6.6 N/mm κατηγορίας IΙ. τον τοίχο θα εδραστούν δοκοί ανά 0,75m, που εδράζονται όπως στο σχήμα. Σο κονίαμα είναι Μ4 και το επίπεδο ελέγχου της κατασκευής θα είναι 3. Να ελεγχθεί ο τοίχος αν οι δοκοί μεταφέρουν 5,5KN μόνιμα φορτία και 4 KN κινητά φορτία. 0.75m 0.14m 0.4m 0.150m 0.15m χήμα 1 Σο φορτίο σχεδιασμού που μεταφέρει στον τοίχο κάθε δοκός είναι: NEd KN Σο φορτίο εφαρμόζεται με εκκεντρότητα: mm 0, 5t 60mm Για λιθοσώματα Ομάδας 1, όταν εφαρμόζονται συγκεντρωμένα φορτία το αξονικό φορτίο αντοχής δίδεται από τη σχέση: NRd Ab f d όπου Α b είναι η φορτιζόμενη επιφάνεια, f d είναι η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού της τοιχοποιίας, και A h A 7 1 b c ef

8 1 όχι μικρότερο από 1,0 και όχι μεγαλύτερο από το μικρότερο των ( 1.5 ή 1.5). h 1 είναι η απόσταση της φορτιζόμενης επιφάνειας από το άκρο του τοίχου. Πρέπει A A b ef 0.45 c Ακραία έδραση Από το χήμα : hc 900 ef tan tan mm Ab A ef Οριακή τιμή: ή 1.50 λαμβά- 900 νεται η μικρότερη δηλαδή β=1.8. f K f f N / mm 0,70 0,30 0,7 0,3 b m l ef hc=.9m 0.5hc χήμα Άρα N A f kN N.7 Rd b d d Ενδιάμεση έδραση Θα ελεγχθεί η πρώτη ενδιάμεση έδραση που απέχει από τα άκρα του τοίχου 900mm 0.9m 900 ef tan mm Ab A ef l ef hc=.9m 0.5hc χήμα 3 8

9 οριακή τιμή: ή 1.50 λαμβάνεται β=1.41. Άρα N Rd kN Αποδείχθηκε ότι η αντοχή του τοίχου είναι μεγαλύτερη από το φορτίο σχεδιασμού kn και στην ακραία και στις μεσαίες θέσεις έδρασης των δοκών. ημείωση: Εφόσον ικανοποιείται ο έλεγχος στην ακραία έδραση, είναι εύλογο να ικανοποιείται και στην ενδιάμεση. Εδώ επανελήφθη η διαδικασία για εκπαιδευτικούς λόγους. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Στεδιαζμός ηοίτοσ για ανεμοθόρηιζη Να υπολογισθεί το απαιτούμενο πάχος του τοίχου του χήματος 1. Δεδομένα: Χαρακτηριστική τιμή φορτίου ανέμου w k = 0.405kN / m, λιθοσώματα αργιλικά ομάδας, κατηγορίας Ι με f = 7.3N / mm, στάθμη ποιοτικού ελέγχου 3, bc κονίαμα Μ6 γενικής εφαρμογής. 4.5m Έλεγχος κάμψης Η ροπή σχεδιασμού για κάμψη εκτός επιπέδου δίδεται από τη σχέση: M w ά ά ή ί Ed1 1 Ed Ed Ed M w ά ά ί απαιτείται η εύρεση του συντελεστή 0.10 fxk N / mm, fxk 0.40 N / mm h f f xk1 xk 4.5m χήμα 1 9

10 υνθήκες στήριξης Α (χήμα ), οπότε από τους Πίνακες του Παραρτήματος Ε προκύπτει: 0,094 1 Ed w KN / m M Ed KNm / m M Ed KNm / m Η ροπή αντίστασης (σχεδιασμού) είναι: M Rd f Z xd Για το συγκεκριμένο τοίχο είναι f xk M Rd1 Z Z.7 m f 0.40 xk M Rd Z Z m.7 Έλεγχος για το ελάχιστο πάχος του τοίχου (από ΕΝ ) που είναι 0,4m Z mm / m μήκους ή ύψους (ροπή αντίστασης) Προκύπτει: M Rd1=0.355 KN/m μήκους του τοίχου >0.6 KN/m = Μ Ed1 M Rd= 1.4 KN/m ύψους του τοίχου> 1.03 KN/m = M Ed Άρα ο τοίχος επαρκεί Έλεγχος λυγηρότητας, παράρτημα Σ A Δ h , t 0,4 t 0,4 έ ό ή Έλεγχος Διάτμησης B Γ χήμα Θα θεωρηθεί ότι η ανεμοπίεση κατανέμεται στον τοίχο όπως στο σχήμα : Σο φορτίο σχεδιασμού σε κάθε παρειά είναι: 1.5w k x ό ά Κατά μήκος της στήριξης ΒΓ (βάση του τοίχου) είναι: 10

11 VEd kn Η χαρακτηριστική διατμητική αντοχή είναι: fv fv o 0,4 d Αγνοώντας το ίδιο βάρος (επί το δυσμενέστερο) f vd N / mm 3 VRd KN.74KN Άρα ο τοίχος επαρκεί στη βάση f f 0.0 N / mm v v 0 τις κατακόρυφες παρειές του τοίχου ΑΒ και ΔΓ: VEd kN Διατμητική αντοχή ως άνω 71.4ΚΝ > 4.11ΚΝ Αν για εκπαιδευτικούς λόγους επιθυμούμε να παραλάβουμε την τέμνουσα αποκλειστικά και μόνον με συνδέσμους προκύπτει: Διατμητική δύναμη ανά μέτρο τοίχου: kn / m Αν τοποθετηθούν σύνδεσμοι πάχους 3mm ανά 0,90m πρέπει να παραλάβουν kN ο καθένας. την επιλογή τους πρέπει να συνυπολογισθεί ότι αν δίδεται το χαρακτηριστικό φορτίο, αυτό πρέπει να διαιρεθεί με ελέγχου 3 ισούται με.5. s για δευτερεύοντα στοιχεία που για στάθμη ποιοτικού Άρα πρέπει να έχουν ικανότητα ανάληψης, ,18kN χαρακτηριστικό φορτίο. 11

12 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5 Υπολογιζμός διαημηηικής ανηίζηαζης ηοίτφν από άοπλη και οπλιζμένη ηοιτοποιία Δίδεται τοίχος τετραγωνικής όψης από τοιχοποιία με μήκος l=3.8 m και πάχος t=0.4m (χήμα 1). την βάση του, ασκείται αξονικό φορτίο ίσο με Ν Ed= 00 ΚN και ροπή κάμψης Μ Ed= 50 ΚNm. Ζητείται να βρεθεί η μέγιστη τέμνουσα V Rd =V Ed την οποία μπορεί να παραλάβει ο τοίχος στην περίπτωση που η τοιχοποιία είναι: α) άοπλη και β) οπλισμένη με διαμήκη οπλισμό και οπλισμό διάτμησης β1) λιγότερο και β) ίσο με τον ελάχιστο. Θεωρείται ότι για την κατασκευή της τοιχοποιίας έχουν χρησιμοποιηθεί αργιλικές οπτόπλινθοι Ομάδας, Κατηγορίας Ι, με ανηγμένη θλιπτική αντοχή λιθοσωμάτων f b=15 MPa. Σο συνδετήριο κονίαμα είναι Μ10 γενικής εφαρμογής με μελέτη σύνθεσης. Σο σκυρόδεμα πλήρωσης είναι κατηγορίας C1/15 και ο χάλυβας S400. Για την κατασκευή του τοίχου εξασφαλίζεται στάθμη ποιοτικού ελέγχου 3. N Ed =00Κ MEd=50ΚΝ χήμα 1 V Ed t=0,4m l=3,8m α) Άοπλη Σοιχοποιία Η χαρακτηριστική διατμητική αντοχή της άοπλης τοιχοποιίας είναι ίση με: f vk=f vko+0.4σ d 0.065f b=0.065x15=0.975 MPa=975KPa, όπου f vko =300 kpa και σ d η τιμή σχεδιασμού της ορθής τάσης στο αρηγμάτωτο τμήμα του τοίχου. Η εκκεντρότητα των φορτίων στην βάση του τοίχου είναι ίση με: e=m Εd/N Εd = 50/00=1.5m>l/6=3.8/6=0.633m. υνεπώς, ο τοίχος είναι ρηγματωμένος και το τμήμα του υπό θλίψη έχει μήκος l c=3(l /-e)= 3(3.8/-1.5)=1.95m. Άρα, 1

13 σ d=ν Εd/tl c =00/(0.4x1.95)=47 kpa και f vk=f vko+0.4σ d= x47=471 kpa 0.065f b=975 kpa. Η τιμή σχεδιασμού της διατμητικής αντοχής σε αυτήν την περίπτωση προκύπτει ίση με f vd= f vk/γ m=471/.=14 kpa. την περίπτωση της άοπλης τοιχοποιίας, η μέγιστη τέμνουσα που παραλαμβάνει ο τοίχος στην βάση του είναι ίση με V Εd=V Rd=V Rd1= f vd tl c=100. kn. β) Οπλισμένη Σοιχοποιία β1). την περίπτωση που χρησιμοποιείται οπλισμός διάτμησης λιγότερος από τον ελάχιστο, η διατμητική αντοχή της oπλισμένης τοιχοποιίας λαμβάνεται ίση με την μικρότερη τιμή από: 1) την διατμητική αντοχή της τοιχοποιίας, υπολογιζόμενη ως η τοιχοποιία να ήταν άοπλη και ) την διατμητική αντοχή του σκυροδέματος πληρώσεως: διατμητική αντοχή τοιχοποιίας f vk= f vko+0.4σ d= x19=388 kpa όπου σ d=ν Εd/tl =00/(0.4x3.8)=19 kpa. Σότε, f vd=388/.=176 kpa διατμητική αντοχή σκυροδέματος f cvd= f cvk/γ c=70/1.5=180 kpa Άρα η διατμητική αντοχή της oπλισμένης τοιχοποιίας θα είναι ίση με f vk=min{f vko+0.4σ d, f cvk, 0.065f b}=min{176, 180, 975}=176 kpa. Σότε, η μέγιστη τέμνουσα που παραλαμβάνει ο τοίχος στην βάση του είναι ίση με V Εd=V Rd=V Rd1= f vd tl =176x0.4x3.8=160.7 kn. β). την περίπτωση που χρησιμοποιείται οπλισμός διάτμησης ίσος με τον ελάχιστο, η μέγιστη τέμνουσα που μπορεί να αναλάβει ο τοίχος είναι ίση με το άθροισμα της τέμνουσας που αναλαμβάνει η oπλισμένη τοιχοποιία (V Rd1) και της τέμνουσας που αναλαμβάνει ο οπλισμός διάτμησης (V Rd): V Εd=V Rd= V Rd1+ V Rd Η τέμνουσα που παραλαμβάνει η oπλισμένη τοιχοποιία, V Rd1, υπολογίστηκε στο ερώτημα β1. 13

14 Ο ελάχιστος οπλισμός διάτμησης A MIN sw =0.05%A, αναλαμβάνει τέμνουσα ίση με: V Rd=0.9A swf yd=0.9x0.05%x0.4x3.8x400/1.15= 14.7kN. Σότε, V Εd=V Rd= V Rd1+ V Rd= =303.4kN. Σέλος, ελέγχεται αν ικανοποιείται ο περιορισμός για τον λοξό θλιπτήρα, ήτοι: V Rd 1 VRd 0.33MPa.0 N / mm tl ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6 Έλεγτος ζε κάμυη εκηός επιπέδοσ ηοίτφν από άοπλη, διαζφμαηική και οπλιζμένη ηοιτοποιία Ο τοίχος του παραδείγματος 5 εδράζεται κατά μήκος των τεσσάρων πλευρών του, όπως στο χήμα 1. Κάθετα στο επίπεδο του τοίχου ασκείται, επιπροσθέτως, ομοιόμορφο φορτίο w Εd=3 kn/m. Ζητείται να ελεγχθεί ο τοίχος έναντι κάμψεως εκτός επιπέδου, στην περίπτωση που η τοιχοποιία είναι: α) άοπλη, β) διαζωματική και γ) οπλισμένη με τον ελάχιστο οπλισμό κατακορύφως και οριζοντίως. Για τον έλεγχο κάμψης εκτός επιπέδου του τοίχου, να αγνοηθεί η θετική επίδραση του αξονικού φορτίου στην καμπτική τάση αντοχής της τοιχοποιίας. πλάκα Ο.. εγκάρσιοι τοίχοι w sd=3kn/m h=3.8m Δράσεις σχεδιασμού: l=3.8m t χήμα 1 Οι δρώσες ροπές κάμψης, Μ Εd1 και M Εd, υπολογίζονται από τις σχέσεις: - Μ Εd1 =μ α w Εd l, για επίπεδο αστοχίας παράλληλο προς τους οριζόντιους αρμούς - Μ Εd=α w Εd l, για επίπεδο αστοχίας κάθετο προς τους οριζόντιους αρμούς 14

15 Φ 8 Φ 8 Φ 8 Φ 8 Η τιμή του συντελεστή α, λαμβάνεται από Πίνακες του Παραρτήματος Ε του Ευρωκώδικα. Πιο συγκεκριμένα: α) Αν οι συνθήκες στη βάση του τοίχου μπορούν να θεωρηθούν έδραση και όχι πάκτωση και αν οι παράπλευροι τοίχοι έχουν μικρό μήκος ή έχουν άνοιγμα κοντά στη γωνία, μπορούν να θεωρούνται ότι δεν εξασφαλίζουν χήμα συνθήκες «πάκτωσης» στον τοίχο και έτσι για το προσομοίωμα επίλυσης θεωρούνται οι συνθήκες στήριξης του χήματος. Επομένως χρησιμοποιείται ο Πίνακας E του Παραρτήματος Ε. - Επί πλέον, από τα δεδομένα του προβλήματος, οι χαρακτηριστικές αντοχές για κάμψη εκτός επιπέδου του τοίχου παράλληλα και κάθετα προς τους οριζόντιους αρμούς, είναι ίσες με f xk1=0.10mpa και f xk=0.40mpa αντιστοίχως. υνεπώς, ο συντελεστής μ είναι ίσος με μ= f xk1/ f xk=0.5. -Σέλος, ο λόγος h/l=1.0. Επομένως, η τιμή του συντελεστή α, λαμβάνεται ίση με και άρα οι δρώσες ροπές προκύπτουν ίσες με: -Μ Εd1 =μ α w Εd l =0.5x0.071x3x3.8 =0.76 KNm/m -Μ Εd=α w Ε d l =0.071x3x3.8 =3.08 KNm/m Αντοχές κάμψης εκτός επιπέδου: α) άοπλη τοιχοποιία Οι αντοχές σε κάμψη εκτός του επιπέδου του τοίχου προκύπτουν ίσες με: Μ Rd1=f xd1z=[0.10/.]x[0.4 /6]=0.44 KNm/m< Μ Εd1=0.76 KNm/m (ο έλεγχος ΔΕΝ ικανοποιείται για κάμψη παράλληλα στους οριζόντιους αρμούς) Μ Rd=f xdz=[0.40/.]x[0.4 /6]=1.76 KNm/m< Μ Εd=3.08 KNm/m (ο έλεγχος ΔΕΝ ικανοποιείται για κάμψη κάθετα στους οριζόντιους αρμούς) β) διαζωματική τοιχοποιία: ισχύει ό,τι και για την άοπλη τοιχοποιία γ) οπλισμένη τοιχοποιία Φ8 Φ8 Σχηματική διάταξη κατακόπυυου οπλισμού χήμα 3: Κάτοψη τοίχου 15 Φ 8 Φ 8 Φ8 Φ8 Φ8 t=0.4m Φ8 Ο ελάχιστος κατακόρυφος και οριζόντιος οπλισμός, Α S=0.05%Α, θεωρείται ότι υλοποιείται με 1 ράβδους Φ8 (χήμα 3). Επομένως, οι αντοχές σε κάμψη εκτός του επιπέδου του τοίχου της οπλισμένης τοιχοποιίας θα είναι

16 Φ 8 Φ 8 Φ 8 Φ 8 ίσες με : M Rd1= M Rd=z A sf yd/l =(0.9x0.4)(6x0.50)(40/1.15)/3.8=5.93 ΚΝm/m, για τον μοχλοβραχίονα των εσωτερικών δυνάμεων z=0.9t. Ο έλεγχος ικανοποιείται και για τις δύο περιπτώσεις: M Rd1=5.93 KNm/m> Μ Ed1 =0.76 KNm/m M Rd=5.93 KNm/m> Μ Ed =3.08 KNm/m β) Αν η έδραση του τοίχου μπορεί να θεωρηθεί πάκτωση και οι πλευρικοί τοίχοι έχουν επαρκές μήκος και είναι καλά συνδεδεμένοι με τον υπόψη τοίχο, μέσω συνδέσμων ή εμπλοκής των λιθοσωμάτων τότε για το προσομοίωμα επίλυσης θεωρούνται οι συνθήκες στήριξης του χήματος 4. Επομένως χρησιμοποιείται ο Πίνακας χήμα 4 Η του Παραρτήματος Ε. - Επομένως, η τιμή του συντελεστή α, λαμβάνεται ίση με και άρα οι δρώσες ροπές προκύπτουν ίσες με: -Μ Εd1 =μ α w Εd l =0.5x0.039x3x3.8 =0.4 KNm/m -Μ Εd=α w Ε d l =0.039x3x3.8 =1.69 KNm/m Αντοχές κάμψης εκτός επιπέδου: α) άοπλη τοιχοποιία Οι αντοχές σε κάμψη εκτός του επιπέδου του τοίχου προκύπτουν ίσες με: Μ Rd1=f xd1z=[0.10/.]x[0.4 /6]=0.44 KNm/m> Μ Εd1=0.4 KNm/m (ο έλεγχος ικανοποιείται για κάμψη παράλληλα στους οριζόντιους αρμούς) Μ Rd=f xdz=[0.40/.]x[0.4 /6]=1.76 KNm/m> Μ Εd=1.69 KNm/m (ο έλεγχος ικανοποιείται για κάμψη κάθετα στους οριζόντιους αρμούς) β) διαζωματική τοιχοποιία: ισχύει ό,τι και για την άοπλη τοιχοποιία γ) οπλισμένη τοιχοποιία Σχηματική διάταξη κατακόπυυου οπλισμού χήμα 5: Κάτοψη τοίχου 16 Φ8 Φ8 Φ 8 Φ 8 Φ8 Φ8 Φ8 t=0.4m Φ8 Ο ελάχιστος κατακόρυφος και οριζόντιος οπλισμός, Α S=0.05%Α, θεωρείται ότι υλοποιείται με 1 ράβδους Φ8 (χήμα 5). Επομένως, οι αντοχές σε κάμψη εκτός του επιπέδου του τοίχου της

17 m 4.55m m 0.8m 3.0m 1.m 1.4m 1.8m οπλισμένης τοιχοποιίας θα είναι ίσες με : M Rd1= M Rd=z A sf yd/l =(0.9x0.4)(6x0.50)(40/1.15)/3.8=5.93 ΚΝm/m, για τον μοχλοβραχίονα των εσωτερικών δυνάμεων z=0.9t. Ο έλεγχος ικανοποιείται και για τις δύο περιπτώσεις: M Rd1=5.93 KNm/m> Μ Ed1 =0.4 KNm/m M Rd=5.93 KNm/m> Μ Ed =1.69 KNm/m ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 7 Δίδεται διώροφο κτίριο από φέρουσα τοιχοποιία με κάτοψη ορόφου, όπως αυτή του χήματος 1. Ζητείται να ελεγχθεί έναντι θλίψης ο τοίχος Σ1 του 1 ου ορόφου. Για την κατασκευή της τοιχοποιίας έχουν χρησιμοποιηθεί αργιλικές οπτόπλινθοι ομάδας με f bc = 18 MPa, διαστάσεων 190x90x60 (mm), κατηγορίας Ι. Σο συνδετήριο κονίαμα είναι προδιαγεγραμμένο κονίαμα θλιπτικής αντοχής 10KN/mm (Μ10). Για την εκτέλεση του έργου θεωρείται ότι έχει εξασφαλιστεί στάθμη ποιοτικού ελέγχου 3. Δίδονται το πάχος των τοίχων και της πλάκας ίσο με 30cm και 15 cm, αντιστοίχως. 1.5m 1.m 1.0m 0.7m 4.1m 1.5m 1.5m 1.0m 4.0m 1.4m 1.8m Π1 Π Π3 Σ1 5.0m 5.3m 5.8m <L/4 1.5m 1.0m 1.0m 1.0m 4.10m 1.0m 1.0m 1.0m 1.5m χήμα 1 17

18 Μηχανικά Χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας Χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας f k Για τις ιδιότητες των οπτόπλινθων και του κονιάματος, η σταθερά Κ είναι ίση με Από τα δεδομένα του προβλήματος φαίνεται ότι το πάχος της τοιχοποιίας δεν ισούται με το μήκος ή το πλάτος της δομικής μονάδας. Για τον τρόπο διάταξης των οπτοπλίνθων, κατά την έννοια του πάχους των τοίχων, που απεικονίζεται στο χήμα, προκύπτει ύπαρξη κατακόρυφου αρμού κονιάματος που εκτείνεται μερικώς παράλληλα με τις όψεις των τοίχων. Επομένως, η σταθερά Κ πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τον μειωτικό συντελεστή 0.8. Για τις διαστάσεις της οπτοπλίνθου προκύπτει δ=0.84. t=300mm Έτσι, η χαρακτηριστική τιμή της θλιπτικής αντοχής της τοιχοποιίας είναι ίση με: f k=0.80x0.45x(0.84x18) 0.7 x =4.81 N/mm χήμα Θλιπτική αντοχή σχεδιασμού f d Για τα δεδομένα του προβλήματος, ο επιμέρους συντελεστής ασφαλείας για την τοιχοποιία είναι ίσος με γ m=.5. Άρα, f d=f k/γ m=4.81/.5=1.9 N/mm Μέτρο ελαστικότητας E E=1000f k=4.81 x 10 3 N/mm Φορτία: Μόνιμα Πλάκες: ίδιο βάρος =0.15 x 5=3.75 KN/m Φορτίο επικάλυψης = 1 KN/m Σοίχοι: ίδιο βάρος= 18 KN/m 3 Κινητά 18

19 Πλάκες: KN/m υνολικό φορτίο ( )x x1.5=9.41KN/m Φορτία διατομής Καθώς ο τοίχος Σ1 έχει ανοίγματα με ύψος που υπερβαίνει το 5% του ύψους του ορόφου (χήμα 1), ο έλεγχος πραγματοποιείται για κάθε πεσσό χωριστά. το παράδειγμα ελέγχεται ο γωνιακός πεσσός (Π1) μήκους 1.8m (χήμα 3). Για τον συνδυασμό δράσεων 1.35G+1.5Q και για κατανομή των φορτίων της πλάκας οροφής σύμφωνα με το χήμα 3, το αξονικό φορτίο στην στέψη του πεσσού Π1 είναι ίσο με Ν 1d=6.54 KN. Οπότε: την κορυφή του πεσσού Ν 1d=6.54KN Για κατασκευαστικούς λόγους, θεωρείται ότι η κατανομή των τάσεων στην στέψη του πεσσού Π1 είναι τριγωνική (χήμα 4). υνεπώς, η εκκεντρότητα του ανωτέρω φορτίου είναι ίση με: e 1=0.30/-0.30/3=0.05m και επομένως M 1d=e 1Ν 1d=1.33KNm χήμα 3 τη βάση του πεσσού Εκτός από το φορτίο του πεσσού συμμετέχει και το μισό μήκους του ανωφλίου 0.10 Ν d= x18x0.30(1.8x3.+0.7x1.0) =73.6ΚΝ e Για τον υπολογισμό της εκκεντρότητας στη βάση του πεσσού οφειλόμενη στα φορτία, χρησιμοποιείται το Παράρτημα Ν1d 0.15 χήμα 4 C του Ευρωκώδικα 6. Έτσι, για το προσομοίωμα των χημάτων 5 και 6 και για εγκάρσια διάσταση 1.8m, η ροπή στην βάση του πεσσού Π1 προκύπτει από τη σχέση: 19

20 3.0m 3.0m M d n1e1 I h 1 1 nei h nei h n 3 E l 3 3 I 3 w l 3x 3 4( n 3 1) Καθώς η πλάκα που μεταφέρει τα φορτία στον τοίχο Md 3 είναι τετραέρειστη, τμήμα μόνον του επιφανειακού 1 φορτίου μεταφέρεται στον πεσσό Π1. υντελεστής χήμα 5 μεταφοράς κατά Markus κ = Για: h 1= h =3.m, l 3=5.0m w 3=9.41x1.80=16.94KN/m w 3x=16.94x0.4068=6.89KN/m 5.0m I 1=I =1.8x /1= m 4 I 3=1.8x /1= m 4 E 1=E =4.81*10 6 kn/m E 3=7.5*10 6 kn/m 1.8 m χήμα 6 n =3, n 1=n 3=4 προκύπτει Μ d=4.88m 1.33KNm 0.69 το μέσον του πεσσού: Ν md= x18x0.3x(1.8x x1)=5.4κν Από το χ. 7 προκύπτει ροπή Μ md = 1.78kNm 4.88KNm Mm χήμα 7 Έλεγχος αντοχής Ενεργό πάχος για τοίχο με μία μόνο στρώση t ef = t Ενεργό ύψος (μήκος λυγισμού) : h ef = ρ h O πεσσός Π1 έχει δύσκαμπτα στοιχεία στις 3 πλευρές του, άρα: ρ=ρ 3 Είναι: ρ = 0.75 ρ 3=ρ /[1+(ρ *h/3l)] = 0.6 επομένως είναι h ef = 0.6* 3.0 = 1.99m Κορυφή υνολική εκκεντρότητα: e 1 = e 1d + e he +e init = 1.33/ /450 = 0.054m>0.05t 0

21 Μειωτικός συντελεστής: Φ 1 = 1- e 1 /t = N Rd1 = Φ 1 x l x f d x t = x 1.8 x 190 x0.30 = ΚΝ > 6.54ΚΝ Άρα η αντοχή υπερβαίνει την δράση σχεδιασμού. Βάση: υνολική εκκεντρότητα: e = e d + e he +e init = 4.88/ /450 = 0.070m<t/ Μειωτικός συντελεστής: Φ = 1- e /t = N Rd1 = Φ x l x f d x t = x 1.8 x 190 x0.30 = 55.6 ΚΝ > 73.63ΚΝ Άρα η αντοχή υπερβαίνει την δράση σχεδιασμού. Μέσον: e m= e md + e hm ±e init = 1.78/ /450=0.038m e k=0.00 φ h ef/t (t e m) 0.5 = m, με 1, 0 υνολική εκκεντρότητα: e mk= e m+e k = = 0.039m>0.05t A= 1- e mk /t = 0.74 και u = [h ef/t - ] / [3-37 e mk/t ] = 0.55 Μειωτικός υντελεστής: =0.716 N Rdm = Φ mxlxf d xt = * 1.8 * 190 *0.30 = 74.3ΚΝ > 5.4ΚΝ Άρα η αντοχή υπερβαίνει την δράση σχεδιασμού. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 8 Έλεγτος πσρανηίζηαζης ηοίτοσ Έστω φέρων μονός τοίχος από οπτοπλινθοδομή μήκους 3 m με λιθοσώματα ομάδας 1 ανηγμένης θλιπτικής αντοχής fb=10 MPa μικτής πυκνότητας ρ=100 (Kg/m 3 ) και κονίαμα γενικής εφαρμογής M5. Κατηγορία λιθοσωμάτων ΙΙ και στάθμη ποιοτικού ελέγχου της κατασκευής. Η αναλογία φορτίου στον τοίχο δίδεται α=1.0. Ο τοίχος να υπολογιστεί ως μη επιχρισμένος εκατέρωθεν. Ο τοίχος περιβάλλεται από πυρκαγιά. Ζητείται (α) να βρεθεί το ελάχιστο πάχος του τοίχου για πυραντίσταση σε χρόνο 90 min και (β) για το ελάχιστο αυτό πάχος να βρεθεί η θλιπτική αντοχή 1

22 του τοίχου σε κατάσταση πυρκαγιάς (πυραντίσταση σε χρόνο 90 min) και να συγκριθεί με τη θλιπτική αντοχή του τοίχου υπό κανονικές συνθήκες. (α) Από πίνακα Ν.Β.1.3 του παραρτήματος Β του ΕΝ (για μονούς φέροντες τοίχους μήκους >1.0 m): για λιθοσώματα ομάδας 1 αντοχής 10 ΜΡα, κονίαμα γενικής χρήσης, ρ=100 και α=1.0 οδηγούμαστε στη γραμμή του πίνακα και με βάση τη στήλη για tfi,d=90 min λαμβάνουμε: tf=40 mm ημείωση:(δεν ελήφθη η τιμή της παρενθέσεως γιατί αυτή αναφέρεται σε τοίχους με επίχρισμα 10 mm) (β) Θα χρησιμοποιήσουμε το παράρτημα Γ του ΕΝ : οι προδιαγραφές του Γ.1 () για να ισχύσει η απλοποιημένη μέθοδος πληρούνται στο παράδειγμα μας (οπτόπλινθοι ομάδας 1, αντοχή λιθοσώματος 10ΜΡα, μικτή πυκνότητα 1500Kg/m 3 και κονίαμα γενικής εφαρμογής). Από Γ. (3): Ν Rd,fi(θi)=Φ(fdθ1Αθ1+fdθΑθ) εξίσωση Γ. Όπου: Φ =1 μειωτικός συντελεστής που λαμβάνει υπόψη του την εκκεντρότητα eδθ όπου στην περίπτωση μας eδθ = 0 με βάση την εξίσωση Γ3β (το στοιχείο περιβάλλεται από φωτιά). fdθ1 η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού της τοιχοποιίας μέχρι τη θερμοκρασία θ1 όπου η θερμοκρασία θ1 είναι εκείνη η θερμοκρασία μέχρι την οποία μπορεί να χρησιμοποιείται η αντοχή της τοιχοποιίας υπό κανονική θερμοκρασία άρα:

23 f dθ1= K*fb 0.7 *fm 0.3 /γμ =( 0.50 *0.80)* * /.5=1.30 ΜΡα διότι Κ= 0.5 και υπάρχει κατακόρυφος αρμός σε τμήμα του πάχους της τοιχοποιίας, fdθ η θλιπτική αντοχή σχεδιασμού της τοιχοποιίας μεταξύ της θερμοκρασίας θ1 και θ και λαμβάνεται ίση με c *f dθ1 όπου η c λαμβάνεται από σχήμα Δ.(β) του παραρτήματος Δ για θερμοκρασία θ που λαμβάνεται από πίνακα του παραρτήματος Γ. Έτσι από πίνακα του παραρτήματος Γ για οπτόπλινθους με κονίαμα γενικής εφαρμογής θ =600 ο C και θ1 =100 ο C και από σχήμα Δ.(β) για θ=600 ο C c = 0.78 άρα fdθ = 0.78*1.30=1.01 ΜΡα Αθ1 η επιφάνεια της τοιχοποιίας μέχρι θερμοκρασία θ1 Αθ η επιφάνεια της τοιχοποιίας μεταξύ θερμοκρασίας θ1 και θ από σχήμα Γ.3(α) για t = 90min και για Σ=100 ο C t=100mm (δηλαδή η θερμοκρασία 100 ο C έχει φτάσει σε βάθος 100mm από την εξωτερική επιφάνεια της τοιχοποιίας) για Σ=600 ο C t=5mm (δηλαδή η θερμοκρασία 600 ο C έχει φτάσει σε βάθος 5mm από την εξωτερική επιφάνεια της τοιχοποιίας) 3

24 θ1 θ τμήμα της τοιχοποιίας που έχει χάσει την αντοχή του λόγω πυρκαγιάς 5mm 75mm 40mm 40mm 75mm 5mm άρα με βάση το σχήμα Αθ1 = 0.04m*3m=0.1m Αθ = *(0.075m*3m)=0.45m ΑΡΑ ΝRd,fi(θi)=1.0(1.30*10 6 * *10 6 *0.45)= Ν= ΚΝ Σο αξονικό φορτίο αντοχής του τοίχου υπό κανονικές συνθήκες είναι: ΝRd = 1.30*10 6 N/m *(3m*0.4m)= N= KN ΑΡΑ έχουμε μείωση της θλιπτικής αντοχής ( )/936=0.347= 34.7%! 4