Αποτίμηση και Επεμβάσεις σε Υφιστάμενες Κατασκευές με βάση τον ΕC8 και τον ΚΑΝ.ΕΠΕ.

Transcript

1 Αποτίμηση και Επεμβάσεις σε Υφιστάμενες Κατασκευές με βάση τον ΕC8 και τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. Βασίλειος Γ. Μπαρδάκης Πολιτικός Μηχανικός, Δρ Παν. Πατρών Ειδ. Δομοστατικός, ΕΜΠ

2 EC8-μέρος 3 Αποτίμηση με βάση την Επιτελεστικότητα Αποτίμηση με βάση τις Μετακινήσεις 1. Ο μόνος Ευρωκώδικας που αφορά Υφιστάμενες Κατασκευές 2. Μαζί με τον ΚΑΝΕΠΕ είναι τα πρώτα κείμενα με κανονιστικές προβλέψεις για Αποτίμηση & Σχεδιασμό Επεμβάσεων 3. Η εφαρμογή του αποφασίζεται απ τον ιδιοκτήτη ή τις Τοπικές Αρχές 4. Περιέχει γενικούς κανόνες : 5. Παραρτήματα (πληροφορίες για) : απαιτήσεις και κριτήρια επιτελεστικότητας εύρος εφαρμοσιμότητας 4 μεθόδων ανάλυσης τύπο ελέγχων πλάστιμων & ψαθυρών μορφών αστοχίας/συμπεριφοράς τεκμηρίωση (συλλογή πληροφοριών για την αποτίμηση) κατασκευές σκυροδέματος σύμμικτες ή μεταλλικές κατασκευές κατασκευές από φέρουσα τοιχοποιία

3 Στάθμες Επιτελεστικότητας 1. Περιορισμός Βλαβών («Damage Limitation») 2. Σημαντικές Βλάβες («Significant Damage») 3. Οιονεί Κατάρρευση («Near Collapse») Σεισμός Σχεδιασμού 1. «ενδεχόμενος», περιόδου 225 ετών (20% πιθανότητα στα 50 έτη) 2. «σπάνιος», περιόδου 475 ετών (10% πιθανότητα στα 50 έτη) 3. «εξαιρετικά σπάνιος», περιόδου 2475 ετών (2% πιθανότητα στα 50 έτη) Κτήρια σπουδαιότητας διάφορης της συνήθους: πολλαπλασιασμός σεισμικής δράσης επί συντελεστή σπουδαιότητας Ιδιοκτήτης / μηχανικός: ελευθερία επιλογής πόσες / ποιες στάθμες επιτελεστικότητας θα ικανοποιηθούν οικονομικότερη ενίσχυση

4 Τεκμηρίωση (πληροφορίες δόμησης, υλικών, όπλισης) 1. «Περιορισμένη γνώση»: Δομική γεωμετρία από: Αρχική μελέτη, με δειγματοληπτική επιβεβαίωση, ή Πλήρη αποτύπωση, αν δεν διατίθεται η αρχική μελέτη. Υποθέσεις για τα υλικά. 1 δείγμα/όροφο/τύπο μέλους για επιβεβαίωση. Οπλισμοί από επανάληψη αρχικής μελέτης (με την τότε πρακτική & κανονισμούς). Επιβεβαίωση σε ~20% μελών/ τύπο μέλους. Μόνο για ελαστική ανάλυση, εφαρμόζεται διορθωτικός συντελεστής με συνιστώμενη τιμή 1.35 στις μέσες τιμές αντοχών υλικών από τις επί-τόπου μετρήσεις (διαίρεση ή πολλαπλασιασμός, ό,τι είναι δυσμενέστερο).

5 Τεκμηρίωση (πληροφορίες δόμησης, υλικών, όπλισης) 2. «Συνήθης γνώση»: Δομική γεωμετρία και οπλισμοί από: Αρχική μελέτη & δειγματοληπτική επιβεβαίωση ~20% μελών/ τύπο μέλους, ή Πλήρη αποτύπωση & αποκάλυψη οπλισμών σε >50% μελών/ τύπο μέλους, αν δεν διατίθεται η αρχική μελέτη. Υλικά από: Αρχική μελέτη & 1 δείγμα / όροφο/ τύπο μέλους για επιβεβαίωση, 2 δείγματα / όροφο/ τύπο μέλους. ή Ελαστική ή ανελαστική ανάλυση, εφαρμόζεται διορθωτικός συντελεστής με συνιστώμενη τιμή 1.2 στις μέσες τιμές αντοχών υλικών από τις επί-τόπου μετρήσεις (διαίρεση ή πολλαπλασιασμός, ό,τι είναι δυσμενέστερο).

6 Τεκμηρίωση (πληροφορίες δόμησης, υλικών, όπλισης) 3. «Πλήρης γνώση»: Δομική γεωμετρία & οπλισμοί από: Αρχική μελέτη & δειγματοληπτική επιβεβαίωση >20% μελών/ τύπο μέλους, ή Πλήρη αποτύπωση & αποκάλυψη οπλισμών σε >80% μελών/ τύπο μέλους. Υλικά από: Δελτία παλαιών δοκιμών & 1 δείγμα/ όροφο/ τύπο μέλους για επιβεβαίωση, ή 3 δείγματα / όροφο / τύπο μέλους. Ελαστική ή ανελαστική ανάλυση, χρησιμοποιούνται οι μέσες τιμές αντοχών υλικών από τις επί τόπου μετρήσεις.

7 Πλάστιμα ή Ψαθυρά Δομικά Στοιχεία «Πλάστιμα» δομικά στοιχεία (στο Ο.Σ.: υποστυλώματα, δοκοί, τοιχώματα σε κάμψη): Έλεγχος σε όρους παραμορφώσεων. «Ψαθυρά» δομικά στοιχεία (στο Ο.Σ.: υποστυλώματα, δοκοί, τοιχώματα, κόμβοι σε διάτμηση): Έλεγχος σε όρους δυνάμεων. Νέες Μέθοδοι Ανάλυσης 4 μέθοδοι ανάλυσης για εκτίμηση παραμορφώσεων λόγω σεισμού με ελαστικό φάσμα & απόσβεση 5% χωρίς διαίρεση με q: 1. Ελαστική (ισοδύναμη) στατική 2. Ελαστική δυναμική (φασματική) 3. Ανελαστική στατική (με επιβαλλόμενες οριζόντιες δυνάμεις) 4. Ανελαστική δυναμική (ανάλυση χρονοϊστορίας).

8 Παλαιές Μέθοδοι Ανάλυσης Επιτρέπεται και ελαστική ανάλυση με τιμή q που αντιστοιχεί στην ανταπόκριση του κτηρίου στο Μέρος 1 του ΕΚ 8 (q=1.5 για συνήθη παλαιά κτίρια), με έλεγχο αντοχής μελών μόνο στην οριακή κατάσταση «σοβαρές βλάβες» & σχετικών μετακινήσεων ορόφων για «περιορισμό βλαβών» Διάκριση δομικών στοιχείων «κύρια» («πρωτεύοντα») : κρίσιμα για την αντίσταση έναντι σεισμού «δευτερεύοντα» : συνεισφορά στις κατακόρυφες δράσεις, συνεισφορά έναντι σεισμικών δράσεων ασήμαντη ή αναξιόπιστη δυσκαμψία και η αντοχή τους αγνοείται στην (ελαστική) ανάλυση για σεισμικές δράσεις απαιτείται να αντιμετωπίσουν τις παραμορφώσεις που προκαλεί ο σεισμός σχεδιασμού χωρίς αστοχία

9 Έλεγχοι Ασφαλείας Στάθμη επιτελεστικότητας «Σημαντικής βλάβης», ανελαστική ανάλυση S d R d ψαθυρή αστοχία V sd V Rd,cyc(μθ) (έλεγχος σε όρους δυνάμεων) (πρωτεύοντα στοιχεία) oιονεί - πλάστιμη αστοχία (έλεγχος σε όρους παραμορφώσεων) θ Sd θ Rd θ Rd = 0.75 θ u / γ Rd (δευτερεύοντα στοιχεία) θ Rd = θ u / γ Rd

10 Παράδειγμα Σεισμικής Αποτίμησης Κτήριο Τεχνικών Υπηρεσιών Δήμου Πατρέων (πιλοτική εφαρμογή ΚΑΝ.ΕΠΕ.) εξαώροφο με υπόγειο, και κτίσμα επί του δώματος π.χ. σκαριφήματα οροφής: μεσωρόφου Δ ορόφου σκυρόδεμα B225 (f cm 18 MPa), χάλυβας StIII (f sym 460 MPa) χάλυβας StI (f sywm 253 MPa), τοιχοπληρώσεις (f icm 2.25 MPa)

11 Σύλλογος Πολιτικών Μηχανικών Ελλάδος Προσομοίωση Μελών Ο/Σ: θ y =φ y (L s +a v z)/3 + θ sh + θ sl y s y eff θ 3 L M I Ε = ( ) ( ) y y u y y u M θ θ θ M M p = ( ) s yw c s w u ρ,α,f,ν,ω,ω,f,l h,b f θ = ( ) + + = w R. tot s c c R.conc pl θ s s R.c omp.cyc R V,ρ h L,,A f V μ f L x h, N V V = j i j i θ θ L 2 EI M M Τοιχοπληρώσεων:

12 Εισαγωγή Δεδομένων Προσομοιώματος Λεπτομερής περιγραφή γεωμετρίας και οπλισμών, σ-ε υλικών Εκτελείται μια πρώτη στατική ανάλυση για τις μόνιμες και τις οιονεί-μόνιμες μεταβλητές δράσεις (συνδυασμός G+ψ2Q)

13 Υπολογισμός Καμπτικών Αντιστάσεων M Ε I = eff y L s 3θ y

14 Προκαταρτική Ελαστική Ανάλυση αμείωτη σεισμική δράση (q=1) υπολογισμός λόγων λ («δεικτών ανεπάρκειας») λ = S Ε / R m < > 2.00 όπου S Ε : R m : η ροπή λόγω του σεισμικού συνδυασμού η διαθέσιμη αντίσταση του στοιχείου

15 Εκτίμηση Ακανονικότητας ΚΑΝ.ΕΠΕ. : Όροφος Σλi/ (Σλ i V Si ) λορ/λγειτ % Ισόγειος Μεσώροφος 3.29 Α' Β' 1.79 Γ' Δ' 1.08 Δώμα Κέντρο Μάζας Κέντρο Δυσκαμψίας Κέντρο Αντοχής Όροφος X Z ΔX ΔZ ΔX ΔZ Δώμα Δ' Γ' B' A' Ισόγειο Μεσώροφ ος

16 Μέθοδος Ανάλυσης ανελαστική στατική ανάλυση πρότυπα φόρτισης: κατανομή καθ ύψος συμβατή με την κατανομή των τεμνουσών ορόφων που υπολογίζονται από την ελαστική δυναμική ανάλυση του κτηρίου «ομοιόμορφη» κατανομή αποτελούμενη από οριζόντια φορτία ανάλογα προς τη μάζα κάθε στάθμης ζώνη σεισμικής Επικινδυνότητας ΙΙ, α=0.24 Κατηγορία σπουδαιότητας Σ3, γ Ι =1.15 Κατηγορία εδάφους Β, Τ 1 =0.15,Τ 2 =0.60 συντελεστής θεμελίωσης θ=1 τιμή ποσοστού απόσβεσης 5 % παρουσίαση αποτελεσμάτων λ = max (λ V, λ θ.πζ )

17 Δείκτες Βλάβης δοκών στύλων < > 2.00 < > 2.00 Λογισμικό : ANSRuop

18 Βοηθητικά Διαγράμματα (π.χ. Ιδιομ. +Χ) 3000 Τέμνουσα Βάσης (kn) στοχευόμενη μετακίνηση > θπλ δοκού > θπζ δοκού > θακ δοκού >VR δοκού >θπλ στύλου >θπζ στύλου >θακ στύλου >VR στύλου Μετακίνηση Κορυφής (m) Υπερβάσεις Ορίων Στύλων Απόληξη Δώμα Δ' όροφος Γ' όροφος Β' όροφος Α' όροφος Ισόγειο Μεσόροφος Υπερβάσεις Ορίων Δοκών Πλήρης Λειτουργικότητα Προστασία Ζωής Αποφυγή Κατάρρευσης 0% 20% 40% 60% 80% 100% Υπερβάσεις Ορίων Διάτμησης Δοκών Στύλων Τοιχοληρώσεων Απόληξη Δώμα Δ' όροφος Γ' όροφος Β' όροφος Α' όροφος Ισόγειο Μεσόροφος Πλήρης Λειτουργικότητα Προστασία Ζωής Αποφυγή Κατάρρευσης Απόληξη Δώμα Δ' όροφος Γ' όροφος Β' όροφος Α' όροφος Ισόγειο Μεσόροφος 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100%

19 «Διαστασιολόγηση Επεμβάσεων» κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. (Κεφ. 8) 8.1 Γενικές Απαιτήσεις (Έλεγχος διεπιφανειών) 8.2 Επεμβάσεις σε Κρίσιμες Περιοχές Ραβδωτών Στοιχείων (Επεμβάσεις με στόχο: την αύξηση της ικανότητας έναντι μεγεθών ορθής έντασης, την αύξηση της φέρουσας ικανότητας έναντι τέμνουσας, την αύξηση της τοπικής πλαστιμότητας, 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) 8.7 Επεμβάσεις σε Στοιχεία Θεμελίωσης

20 «Παραδοσιακές» Τεχνικές Επεμβάσεων

21 «Σύγχρονες» Τεχνικές Επεμβάσεων

22 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Κτήριο Εθνικής Πινακοθήκης Ενίσχυση & Προσθήκη Ορόφου

23 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) ΓΝΠ «Ο Άγιος Ανδρέας» Σεισμική Αποτίμηση & Ενίσχυση

24 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) «ΑΤΤΙΚΟ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ» Σεισμική Ενίσχυση & Προσθήκη Μεταλλικού Ορόφου

25 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης Στάθμη f cm (MPa) Υπόγειο 15 6 υπέργειοι όροφοι παραδοχές αρχικής μελέτης: κατηγορία σκυροδέματος Β160 κατηγορία χάλυβα οπλισμού St-I σεισμικός συντελεστής ε=0.06 (Καν. 1959) f sym (MPa) 259 (f t /f y ) k > 1.15 ε uk > 7.5% Ισόγειο 16 Α όροφος 15 Β όροφος 16 Γ όροφος 17 Δ όροφος 16 Ε όροφος 17 Δώμα 17

26 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης Αποκλίσεις από τις σύγχρονες αντιλήψεις ακανονικότητα καθ ύψος μή αντισεισμικές λεπτομέρειες όπλισης ασυνέχειες στη μεταφορά των δυνάμεων "φυτευτά τοιχεία" "κοντά" δοκάρια

27 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Προβλεπόμενες Επεμβάσεις Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης i. τοιχωματοποίηση πλαισίων στις θέσεις ασυνέχειας μεταφοράς δυνάμεων των υφιστάμενων τοιχωμάτων ii. επέκταση των διατομών των υφιστάμενων στύλων και δημιουργία αντισεισμικών λεπτομερειών στις θέσεις ασυνέχειας όπου προβλέπεται άνοιγμα iii. μανδύες σκυροδέματος προς αύξηση δυσκαμψίας και δημιουργία αντισεισμικών λεπτομερειών όπλισης στους πυρήνες ανελκυστήρων/κλιμακοστασίων iv. περίσφιγξη με μανδύα ινοπλισμένων πολυμερών (ΙΟΠ), η οποία σχεδιάστηκε προς αύξηση της πλαστιμότητας και της αντίστασης σε τέμνουσα, στα υπόλοιπα κρίσιμα δομικά στοιχεία

28 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης Προσομοίωση: Λογισμικό : ANSRuop

29 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Δυναμικά Χαρακτηριστικά Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης

30 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Θέσεις σχηματισμού Π.Α. Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης

31 Παραδείγματα Επεμβάσεων (με βάση EC8/ΚΑΝΕΠΕ) Καπναποθήκες Παπαστράτου (Αγρίνιο) Σεισμική Ενίσχυση & Αλλαγή Χρήσης Καμπύλη Αντίστασης Στοχευόμενη Μετακίνηση Έναρξη Πλ. Στύλων Προστασία Ζωής ΚΑΝΕΠΕ Σημαντική Βλάβη EC8 Τέμνουσα Βάσης (kn) Μετακίνηση Κορυφής (m)

32 Ειδικά Θέματα Ενίσχυση δοκού έναντι ορθής έντασης (M s / M y ) M s από 1.35 G+1.50 Q = knm

33 Ενίσχυση δοκού έναντι ορθής έντασης Ειδικά Θέματα ΚΑΝΕΠΕ (α).(i) "Η τεχνική δεν εφαρμόζεται σε περιοχές οι οποίες ενδέχεται να βρεθούν υπό θλιπτική καταπόνηση" κατασκευαστικές δυσκολίες 70% μεγαλύτερη απαίτηση A s

34 Ειδικά Θέματα Αξονική Δύναμη προστιθέμενων στοιχείων - οιονεί σταδιακή δόμηση αμελώντας το ΔΝ s λαμβάνοντας υπόψη το ΔΝ s υπερτίμηση M y 20 ~ 35 % υπερτίμηση δυσκαμψίας 20 ~ 40 %