Επισκευές και Ενισχύσεις Διαστασιολόγηση Επεµβάσεων

Transcript

1 Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών Επισκευές και Ενισχύσεις Διαστασιολόγηση Επεµβάσεων καθ. Στέφανος Η. Δρίτσος 1 ο Στάδιο: Τεκµηρίωση υφιστάµενης κατάστασης- Αξιοπιστία Δεδοµένων ο Στάδιο: Αποτίµηση επάρκειας κατασκευής 3 ο Στάδιο: Διαδικασία Λήψη απόφασης επέµβασης - Επιλογή λύσης 4 ο Στάδιο: Αρχικός σχεδιασµός της λύσης επέµβασης 5ο Στάδιο: Πάτρα, Κατασκευή του Έργου ΕΛΕΓΧΟΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΩΣ ΣΥΝΟΛΟΥ V (β) Αύξηση αντοχής Α Α Α Β Β Ανεπαρκές Επαρκές για την στάθµη DL (A) Επαρκές για την στάθµη SD (Β) Επαρκές για την στάθµη NC (Γ) Γ Τέµνουσα Βάσης (δ) Αύξηση αντοχής & πλαστιµότητας Ασφαλής Σχεδιασµός (α) Χωρίς ενίσχυση (γ) Αναίρεση τοπικών αδυναµιών & αύξηση πλαστιµότητας () Απαιτούµενη σεισµική ικανότητα Ανασφαλής σχεδιασµός Μετακινήσεις δ Στρατηγικές Ενίσχυσης 3 4

2 Σκυρόδεµα ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Χάλυβας Σύνθετα Γενικές Απαιτήσεις Έλεγχος διεπιφανειών Επεµβάσεις σε Κρίσιµες Περιοχές Ραβδόµορφων οµικών 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 Αντοχή Προσθήκη Τοιχωµάτων (α) Εµφατνούµενα (προτιµότερη επιλογή) (β) Εξωτερικά εν επαφή µε τα πλαίσια του φορέα (προσοχή!) Αντοχή & Πλαστιµότητα Δικτυωτά Συστήµατα Επεµβάσεις σε Κόµβους Πλαισίων Ανεπάρκεια λόγω διαγώνιας θλίψης κόµβου Ανεπάρκεια οπλισµού κόµβου Πλαστιµότητα 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 Μανδύες Προσθήκη Πτερυγίων (α) από Ο.Σ. σε Υποστυλώµατα (β) από µεταλλικά στοιχεία (γ) από σύνθετα υλικά Εµφάτνωση Πλαισίων Προσθήκη απλού γεµίσµατος Τοιχωµατοποίηση πλαισίων Ενίσχυση υφιστάµενων τοίχων πληρώσεως Προσθήκη ράβδων δικτύωσης, µετατροπή πλαισίων σε κατακόρυφα δικτυώµατα Προσθήκη Νέων Παράπλευρων Τοιχωµάτων και ικτυωµάτων Αντοχή & Δυσκαµψία 5 Σύνδεσµοι Θεµελίωση νέων τοιχωµάτων ιαφράγµατα 6 Επεµβάσεις σε Στοιχεία Θεµελίωσης Βλάβες σε οκίµιο µε Εκτοξευόµενο Σκυρόδεµα και Βλήτρα 7 8

3 Βλάβες σε οκίµιο µε Έγχυτο Σκυρόδεµα, Σκυρόδεµα, Λεία ιεπιφάνεια χωρίς ιατµητικούς Συνδέσµους 9 10 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 Απώλεια Σύνδεσης στη Διεπιφάνεια 11 1

4 Έλεγχος Διεπιφανειών παλαιό σκυρόδεµα Δ Β Α FΓΔ Α FΓ - Γ FAB F = V Γ Β, π ε ι j δi διεπ. Vi-j Β ΕΤΕΠ Δ ι j νέο σκυρόδεµα a Μ ή z Μ +Δ Μ ΦΕΚ 1Β/ 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 = Αd 0,18 ctm 13 yk Acδ ina Εκτράχυνση µε Αµµοβολή 14 Προετοιµασία Επιφάνειας µε Αεροµατσάκονο 15 16

5 ΜΑΝΔΥΕΣ Ο.Σ. Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ Τοποθέτηση ενδιάµεσων συνδετήρων σε επιµήκεις διατοµές 19 0

6 Τοποθέτηση ενδιάµεσων συνδετήρων σε τετραγωνικές διατοµές OXI NAI γωνία 45ο Άνοιγµα Συνδετήρων 1 Διατµητική Αντίσταση Διεπιφάνειας: VRdδιεπιφ. Μηχανισµοί Ηλεκτροσυγκόλληση Άκρων Συνδετήρων Μανδύα Τριβή και Συνοχή Δράση Βλήτρου Δράση Σφικτήρα Ηλεκτροσυγκολλήσεις 3 4

7 τ (N/mm ) ΑΟΠΛΕΣ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ Τραχεία διεπιφάνεια µε συνοχή Τραχεία διεπιφάνεια χωρίς συνοχή Λεία διεπιφάνεια µε συνοχή (mm) (CEB Bul. No. 16, 1983) τ/τ ud τ ud u τ 0 5 = 1 14 τ ud ( u ),, 3 / τ > 0, 5 = 0, 81+ 0, 19 u τ ud u u u (ΚΑΝ.ΕΠΕ., 01) Πρόσθετη Τριβή ΟΠΛΙΣΜΕΝΕΣ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ Όταν µια Χαλύβδινη Ράβδος διαπερνά µια ιεπιφάνεια, µπορεί να προκύψει δράση σφικτήρα, εάν: Η επιφάνεια του υφιστάµενου σκυροδέµατος έχει εκτραχυνθεί Η χαλύβδινη ράβδος είναι επαρκώς αγκυρωµένη (Taio and Vintzeleou, 1987) (1) Όταν εφαρµόζεται Διατµητική Τάση () Προκαλείται Ολίσθηση (3) Ανοίγει η Επιφάνεια Επαφής(επειδή εξαιτίας της τραχύτητας η µια επιφάνεια κινείται πάνω στην άλλη) (4) Ενεργοποιείται Εφελκυστική Δύναµη στη χαλύβδινη ράβδο τ = c 0.5 ct 0.75 ct 1.00 ct για λείες διεπιφάνειες τ = 0.4( σ ) 1/3 u c c (5) Ασκείται Θλιπτική Τάση (σ c ) στη διεπιφάνεια για εκτραχυµένες διεπιφάνειες (6) Πρόσθετη Τριβή Πρόσθετη ιατµητικήαντίσταση Δράση Σφικτήρα για εκτοξευόµενο ή µε χρήση ρητίνης 5 6 Οπλισµένες Διεπιφάνειες Αντίσταση Τριβής Οπλισµένες Διεπιφάνειες τ/τ ud u τ 0 5 = 1 14 τ ud ( u ),, 3 / V τ ud τ > 0, 5 = 0, 81+ 0, 19 u τ ud u u u (ΚΑΝ.ΕΠΕ., 01) τ = 0.4( ( σ +ρ )) 1/ 3 ud cd cd d yd Μηχανισµός Δράσης Βλήτρου 7 8

8 Διατµητική Αντίσταση Δράσης Βλήτρου V V V d = 0,1d u + 1,80d u d 0,5 d Vud Vud 4 Αλληλεπίδραση Μηχανισµού Ανάληψης Διατµητικού Φορτίου V+c V V+c,u V i 3 Vud Vd 5db 3db db S,u mm S S [mm] α) ράση συνοχής και τριβής S [mm] β) ράση τριβής λόγω εγκάρσιου οπλισµού 6db 0,5Vud Vtot Vd Vtot,u Vd,u 0.1d 0,1d=0.005d u 0.1 uu b d =0,1d b duduu=0,05d b Ελάχιστη απαιτούµενη επικάλυψη οπλισµού για πλήρη ενεργοποίηση της Δράσης Βλήτρου Sd,u Fud = 1,30db γ Rd cd yd A yd 3 γ Rd = Εκτράχυνση και Χρήση Χαλύβδινων Βλήτρων 31 Stot,u S [mm] γ) ράση βλήτρου S [mm] δ) ράση όλων των µηχανισµών Vtot = β D Vd + β V 30 Οπλισµένες Διεπιφάνειες Χαλύβδινοι Ηλεκτροσυγκολληµένοι Σύνδεσµοι (Αναρτήρες) 3

9 Fcm=4uoμc+10nbA+nDFuDΚFF=FyΚδy=δδyyΚκΚ=ΚμεΚδu=δuu Θλίβουσα ύναµη Μανδύα P Και A α { ΕΚΩΣ 000 w w tmt { Τριβή Αναρτήρες (πάπιες) ctm ywd, δηλ. hελάχιστοι Συνδετήρες Μανδύα b33{ Βλήτρα α 0.8 w Προσεγγιστική Μέθοδος Μονολιθικής Συµπεριφοράς yw d ctm d t k k = 0,80 k r = 0,90 k θy = 1,5 k θu = 0,80 h 33 Πλήρης Αλληλεπίδραση Μερική Αλληλεπίδραση Διαχωρισµός 34 Πιθανή Κατανοµή Παραµορφώσεων και Τάσεων F F y,µ F y,ε Κ Κ µ δ y,µ δ y,ε εy,ε,μµονολιθικό επισκευασµένο,ε,μδ u,ε δ u,µ Εντατικού Μεγέθους Παραµόρφωσης µε Επισκευασµένα Στοιχεία F re,µ F re,ε δ,εδκαµπύλες,μπόσο θα ήταν το λάθος αν θεωρούσαµε µονολιθική συµπεριφορά; 35 36

10 k µ kδ u 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 Οριακήπαραµ όρφωση πραγµατικού σύνθετου στοιχείου = Οριακή παραµ όρφωση µονολιθικούστοιχείου R = Κ R i, ενισχ. i i, µονολ. 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 Για λοιπά στοιχεία: k k = 0,80 k r = 0,85 k θy = 1,5 k θu = 0, Αποκατάσταση Ικανότητας Περιοχής µε Μειωµένα Μήκη Ματισµένων Ράβδων σ j t j σ j t j σ j t j Καµπτική Ενίσχυση l σ j t j ρ σ h Building Klinkertr, Amterdam T απ = (1 λ) A (1 λ) A T=µ ρ σ σ = b µ ρ l ρ β= b l h h, απ. σ t =σ j j h B ό που: B (1- λ ) A A / j = b απαιτ. β μ l σ j 3 Aj 1 y d = ( a N ) w (. d : u ) u c a απ Nl 3 Για µανδύες t j = A / j απαιτ. y S c c d d ( Α j / ) απ. = 1.3 k 1( ) l d k E c S j ctm 39 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 40

11 Teng et al, 00 Teng et al, 00 Σ. Αναλαµβανόµενη Η. ΡΙΤΣΟΣ δύναµη επικολλητών φύλλων συναρτήσει του µήκους αγκύρωσης 41 Απόσχιση επικάλυψης σκυροδέµατος στο πέρας του σύνθετου υλικού Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 4 Διάγραµµα Φορτίου-Βύθισης για Δοκούς Ενισχυµένες µε Επικολλητά Ελάσµατα Teng et al, 00 Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ 43 44

12 Έλεγχος Αποκόλλησης P Pmax P/ Le = P/ Lb σcrit = Le β = βw βl βw = b j / bw 1 + b j / bw βl = 1 για πλήρη αγκύρωση Ej tj Lb ΚΑΝ.ΕΠΕ. ctm Έλεγχος Απόσχισης Άκρου Pmax = β ctm b j L e Vd,απολ. Vcd,απολ Md,απολ MRd,απολ E Pmax β j ctm b jt j tj σ j,d = σ j,crit γ Rd = 1, Ας θεωρηθεί η περίπτωση µίας δοκού από σκυρόδεµα C16/0 που ενισχύεται στο εφελκυόµενο πέλµα µε ένα έλασµα ΙΟΠ-Άνθρακα, πάχους tj=1mm και πλάτους bj=1/bw. Εξετάζοντας την η µορφή αστοχίας λαµβάνεται: ctm 0.3 ck / 3 = / 3 = 1.9 MPa, β = 1 και σ j,crit. = 00 x1.9 x103 = 438 MPa, σ j,d = 438 = 365 MPa 1, Rotay, 1997 t j σ j,crit Vdj = 45 Χρήσιµη τεχνική για ενισχύσεις γύρω από νέα ανοίγµατα σε πλάκες, τοιχώµατα A j σ jd A o ydo + A jσ jd Vd,απ όλ. 46 Καµπτική Ενίσχυση µε Οπλισµούς εντός Αυλακιών (Δεν καλύπτεται από τον ΚΑΝ.ΕΠΕ.) σκυρόδεµα σκυρόδεµα CFRP tripοπλισµός Λάµες - Ρητίνη Λάµες -Ρητίνη bonding agent σκυρόδεµα Εγκιβωτισµένη ράβδος οπλισµού Σ. Η. ΡΙΤΣΟΣ Λάµες - Ρητίνη Μιτολίδης, ιδακτορική ιατριβή 009, ΑΠΘ. 48

13 VR1dRdRM Αύξηση Φέρουσας Ικανότητας Έναντι Τέµνουσας Ανεπάρκεια Έναντι Λοξής Θλίψης (Vd>VRd) Με περίσφιγξη = 1,15+ 1,5aω )γ( 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) (Vd>VRd3) (γ) (δ) (ε) (α) (β) (γ) Ενδεικτικοί τρόποι ενίσχυσης σε διάτµηση έναντι ανεπάρκειας σε λοξή θλίψη: (α), (β) Κλειστές ενισχύσεις, (γ) Ανοικτές ενισχύσεις d V,r+V 49 (στ) (ζ) (η) 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 50 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 = 0,5 51 5

14 Περίσφιγξη µε ΙΟΠ σc περισφιγµένο µε FRP *c, FRP *c, περισφιγµένο µε στοιχεία χάλυβα απερίσφικτο c 0,85c 0 ε co ε cu ε*cu, FRP ε*co ε*cu ε Χαλύβδινη περίσφιγξη ε*cu = 0, ,1αωw Περίσφιγξη ΙΟΠ µε ίνες άνθρακος ε*cu = 0, 0035 ( c* : c ) Περίσφιγξη ΙΟΠ µε ίνες γυαλιού ε*cu = 0, 007 ( c* : c ) όπου c* = (1,15 + 1, 5αω w ) c 55 56

15 1q+τ(ττττqμ-1)ττότττττεuc 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 = τότ 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: * ε =, μ ε ν cu 1/r y Ογκοµετρικό µηχανικό ποσοστό περίσφιξης ω w : * Χαλύβδινη Περίσφιξη: ε = 0, ,1 α ω cu w * * Περίσφιξη µε CFRP: ε = 0,0035( : cu c c) * µε = (1,15+ 1,5 a ω ) c w c * * Περίσφιξη µε GFRP:με = 0,007 : 57 ( ) cu c c 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 θ =µ θ u, απ. θ, απ. y Όπου η θ y : Για δοκούς ή υποστυλώµατα ( 1/ r) d b y L + a z V h y θ = y ( 1/ r) + 0, ,5 y L 8 c Για τοιχώµατα ( ) Η συσχέτιση των µ θ και µ d γίνεται µέσω των σχέσεων: µ =µ θ µ =µ θ d d H H tot ορ. V θ = 1/ r + 0,00 1 0,15 + y y ( 1/ r) d b y L + a z L y 3 h 8 µη σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµού ορόφων πιθανός σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµού σε όροφο *µ = 3µ 1/ r, απ. d, απ.,τπωw,απ 58 c ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη χιαστί κολλάρων από χαλύβδινα στοιχεία Επισκευή µε ρητινενέσεις 59 CEA, Sacley 60

16 ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Προσθήκη επικολλητών ελασµάτων από χάλυβα Ενίσχυση κόµβων µε ΙΟΠ 61 CEA, Sacley 6 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 63 64

17 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 65 Μορφές: Εµφάτνωση Πλαισίων Σηµαντική Αύξηση της Δυσκαµψίας και της Σεισµικής αντίστασης του φορέα 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 υσκαµψία, Μεγάλη Στροφή στο Θεµέλιο Κατασκευαστικά θέµατα υσκολία σκυροδέτισης (ανεπαρκής πρόσβαση στην κορυφή) Αντιµετώπιση συστολής ξήρανσης 66 Προσθήκη Απλού Γεµίσµατος Τοιχώµατα από: α) Άοπλο ή οπλισµένο σκυρόδεµα (επί τόπου κατασκευαζόµενα ή προκατασκευασµένα) β) Άοπλη ή οπλισµένη τοιχοποιία Τοιχοµατοποίηση Πλαισίου Εµφατνώσεις πάχους µικρότερου ή ίσου µε το πλάτος της δοκού νέο νέο υποστύλ ωμα υποστύλ ωμα 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 67 68

18 Τοιχωµατοποίηση Πλαισίου Ενίσχυση Υφισταµένων Τοίχων Πληρώσεως Προσοµοίωµα Ελέγχου Επάρκειας P F h F l Ασκούµενη Τοίχωµα: L N Τέµνουσα στο Ελάχιστο πάχος στρώσης 50 mm h N F V F = V Rc γ d 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 = F l NR = λ t w bw ' c c' = 0, 6 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 ιάτµηση κατά Μήκος των ιεπιφανειών: Fβλ., οριζ. = F 1 l N R > n δ Du L h 1 Fβλ., κατ. = Fβλ.,οριζ. > n v D u l Ελάχιστη ποσότητα βλήτρων 3Φ16 ανά µέτρο της περιµέτρου και ρmin 69 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΝΕΩΝ ΠΑΡΑΠΛΕΥΡΩΝ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ Η ΧΑΛΥΒ ΙΝΩΝ ΙΚΤΥΩΜΑΤΩΝ (Λύση που απαιτεί ιδιαίτερα υψηλή µελετητική και κατασκευαστική εµπειρία) 70 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΙΚΤΥΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 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 71 κατά τον σεισµό 7

19 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ Ανεπάρκεια επιφάνειας έδρασης Ανεπαρκές ύψος Αύξηση διαστάσεων Συνδυασµός µε ενίσχυση κατακόρυφων µελών ΑΣΚΗΣH Επεµβάσεις µε Στόχο την Αύξηση της Τοπικής Πλαστιµότητας ΖΗΤΕΙΤΑΙ: Να προσδιοριστεί η απαιτούµενη περίσφιγξη στο πλέον εύτρωτο πρωτεύον υποστύλωµα της κατασκευήςπουναικανοποιείτηναπαίτησηγια συντελεστήσεισµικήςσυµπεριφοράς q=3,0. (Για τον ορισµό του πλέον εύτρωτου δοµικού στοιχείου βλ. ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ 8..3(iii)) Ενδεικτικήενίσχυσηπεδίλωνµετηντεχνικήτωνµανδυών, 73 όταν η επέµβαση περιλαµβάνει και ενίσχυση του φέροντος κατακόρυφου στοιχείου A w Pn tanα ywd ΙΝΕΤΑΙ: Ορθογωνικόυποστύλωµαύψους: h καθ =3m ιατοµή: dc=500mm, bc=350mm Επικάλυψη οπλισµού: c=5mm Σκυροδέµατος µε: ctm=17mpa και ck=14mpa Ο χάλυβας αναγνωρίστηκε: S400 Αξονικήδύναµη: Νd=-800 kn Παράγονταςυπεραντοχής qυ=1,γιατηνεπιλογήτουπαράγονταυπεραντοχής qυβλ. ΚΑΝ.ΕΠΕ. Κεφ.4, Παράρτηµα 4. και EC Η ιδιοπερίοδος του κτιρίου να θεωρηθεί Τ=0,33 ec Oαπαιτούµενοςδείκτηςπλαστιµότηταςµ δ τουδοµήµατοςσεόρουςµετακινήσεων, γιατ=0,33 ec < T c =0,8ec, είναι (ΚΑΝ.ΕΠΕ. εξίσωση (8.17)): Τc = 1+ T 0,8 0,33 ( q 1) = 1+ (,5 1) 4,6 µ δ π = d c Για το πλέον εύτρωτο πρωτεύον στοιχείο της κατασκευής απαιτείται µ = µ δ δi = Ηαπαιτούµενητιµήτουδείκτηπλαστιµότηταςσεόρουςκαµπυλοτήτωνµ 1/r γιατηνκρίσιµηδιατοµήτου υποστυλώµατος υπολογίζεται (ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ8..3 δ (iv)): 4,6 Τ c =0,8 b c ( 1) /( µ 1) = 3 µ = 3µ = ( 3 4,6) 11,8 µ 1/r δi 1/r δi = Σχήµα 1: Φάσµα σχεδιασµού Έλεγχος ικανότητας επιβολής περίσφιγξης ΛΥΣΗ Ολόγοςπλευρώντουυποστυλώµατοςείναι : d c /b c =500/350 1,4< Σχήµα : ιαστάσεις διατοµής Ητεχνικήείναιευχερήςσεστοιχείαµεκυκλικήδιατοµήήορθογωνικήδιατοµήσχετικάµικρώνδιαστάσεων, µελόγοπλευρώνπουδενξεπερνάτο :1, ΚΑΝ.ΕΠΕ., Σ8..3(α). O απαιτούµενος δείκτης συµπεριφοράς λόγω πλαστιµότητας θα είναι Η απαιτούµενη τιµή µέγιστης θλιπτικής παραµόρφωσης του σκυροδέµατος είναι (ΚΑΝ.ΕΠΕ. εξίσωση (Σ8.11)): 400 1,15 ν=, 11,8 0,7 0, (ΚΑΝ.ΕΠΕ δ (i)) q 75 π =q:q υ =3,0:1, =,5. 76 ε cu, c =, µ ν = 800/ 1/r ε y για ανηγµένη αξονική θλιπτική δύναµη υπολογιζόµενη µε τη µέση τιµή της ονοµαστικής αντοχής του σκυροδέµατος ίση µε: 3 ( 0,5 0, ) = 0,7 > 0, Οιτιµέςε y καινυπολογίζονταιµεβάσητιςµέσεςτιµέςαντοχήςχάλυβακαισκυροδέµατος. Λαµβάνεται ym=1,15yk.

20 Χαλύβδινη περίσφιγξη (µεταλλικός κλωβός) α n b p b p b p d p d c d p b c Περισφιγµένο σκυρόδεµα d p Εφαρµογή ενίσχυσης A = c = bc dc = 0,35 0,5 0,175m bp 50 d p 50 β= = 0,86 γ = = 0, (ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ6..β) b 350 d 500 c 1 = 1 0,35 (1 0,86) + 0,5 3 0,175 ΗεφαρµογήτουµεταλλικούκλωβούακολουθείτιςδιατάξειςτουΚΑΝ.ΕΠΕ. της Σ8..3, 6.. και Σ6... Γιατοµεταλλικόκλωβόθαχρησιµοποιηθούν 4 γωνιακά L50x50x5mm που θα τοποθετηθούν σε όλο το ύψος του υποστυλώµατος και ελάσµατα ανά αποστάσεις όλαποιότηταςχάλυβα Fe360 ( y =35 N/mm ) Οπότε b p =d p =50mm: (1 1 = 1 (0, ,16) αn 0,576 0,55 α = αn a = 0,576 0,9 α = 0,5184 c 0,) = (ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ6..β) (ΚΑΝ.ΕΠΕ. εξίσωση (Σ6.13)) (α απόκαν.επε. Σ6..β) 77 Υπολογίζεταιτοω wd: ε cu, c όπου = 0, ,1 a ω wd ω wd 0,016 0,0035 = 0,4 0,1 0,5184 ω = ρ wd σκ σκ n A σκ σκ nbaw h w = ( ) =, Aw nb nh Aw 1 A ρmin min ρb,ρh min = min, = min, = 4( m ) b h b h 0,5 0,35 Έτσι: A 3 min σκ w 0,4 14 1,15 = 10 1,37 mm ,5 Έστω ελάσµατα πλάτους 5mm και πάχους 5mm Οι αποστάσεις προκύπτουν: A = σκ A w w yd cd (ΚΑΝ.ΕΠΕ. εξίσωση (8.18)) (ΕΚΩΣ ) = = 91 mm 0,5 bc = 0,5 350= 175 mm 1,37 1,37 σκ w 35,5 4 = 0,4 14 1,15 ΑπόΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ8..3ζστηνπερίπτωσητουµεταλλικούκλωβούαρκείηικανοποίησητηςσχέσης 0,5b c. Εποµένωςεπιλέγονταινατοποθετηθούνοριζόντιαχαλύβδιναελάσµατα b w t w =5mm 5mm ανά 90 mm καθ ύψος του υποστυλώµατος. Προφανώς µπορούν 5 7 να 175 τοποθετηθούν και ελάσµατα µεγαλύτερου πάχους π.χ. 5mm 7mm αφού τότε: = = 18 mm 0,5 bc = 0,5 350= 175 mm 1,37 1,37 78 Τελικάτοποθετούνταιελάσµατα 5mm x 7mm ανά 15mm όπου d p d c d p b c d p Περίσφιγξη µε επικολλητά υφάσµατα ΙΟΠ άνθρακα Ακολουθούνται οι διατάξεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σ.8..3.(α),(δ) και Περισφιγµένο σκυρόδεµα bp b p b p Γίνεταιεξοµάλυνσηγωνιώνσεµήκος b p = d p =50 mm α n = 0,576 όπως και προηγουμένως έχει προκύψει, όμως α = 1,0 επειδή το ύφασμα είναι συνεχές ε cu,c = 0,0035( c,c : c ) (ΚΑΝ.ΕΠΕ. εξίσωση (8.19)) Θα χρησιµοποιηθούν υφάσµατα ινοπλισµένων πολυµερών µείνεςάνθρακαµεε j =31 GPa, u =3800MPa c, c = εcu,c c /0,0035 c,c = 0, /0, c, c = 9,9 MPa ( 1,15+ 1,5α ω ) 9,9 14 c, c = wd (ΚΑΝ.ΕΠΕ. εξίσωση (6.1)) c 1,5 0,576 ωwd = 1,15= 1,01 ωwd = 1,40 οπότε: Απαιτούµενοσυνολικόπάχοςυφάσµατος (t ολ ): = u jd 1, (Λαµβάνεταιγ =1,) m σκ Aw ωwd cd ωwd cd 1, , 3 tολ = = = = 10 0,516 nb nh jd jd ,5 min, min, b h 0,35 0,5 79 Μπορούν να τεθούν 3 στρώσεις υφάσματος με πάχος ινών 0,17 mm. Για την σχέση πάχους t ολ με το ω w χρησιμοποιείται ο τύπος του ΕΚΩΣ 000 ( ) όπου αντί του yd, τίθεται η εφελκυστική αντοχή jd των ΙΟΠ εφόσον το πλήθος κ των στρώσεων ΙΟΠ είναι 3. Διαφορετικά αν ήταν κ>4 θα ετίθετο: jd = jd ψ όπου ψ=κ -1/4 (βλ ). Έτσιεάνεπιλέγετούφασµαµεπάχοςινών 0,1mm θααπαιτούντανπάνωαπό 3 στρώσεις, άρα: t απ. =0,516/7-1/4 =0,84 mm. Άρατοπλήθοςτων στρώσεων θα είναι 0,84/0,1=7 στρώσεις. ΑΣΚΗΣΗ ΖΗΤΕΙΤΑΙ: Να προσδιοριστεί η απαιτούµενη περίσφιγξη του υποστυλώµατος της Άσκησης 1 µε απαίτηση τοπικού δείκτη συµπεριφοράς m=4,6. ΛΥΣΗ Ισχύει: m απ. = µ δ,απ. (ΚΑΝ.ΕΠΕ. 8..3(ε)) Εποµένωςµ δi = 4,6. ΙσχύουντααποτελέσµατατηςΆσκησης 1 ΑΣΚΗΣΗ 3 ΖΗΤΕΙΤΑΙ: Να προσδιοριστεί η απαιτούµενη περίσφιγξη του πλέον εύτρωτου υποστυλώµατος περίσφιγξης της Άσκησης 1 µεαπαίτησηγωνίαςστροφήςστηναστοχίαθ u =θ u,απαιτ. Να θεωρηθεί ότι το κτίριο είναι πενταόροφο µε ισοϋψείς ορόφους και ότι είναι πιθανός ο σχηµατισµός πλαστικού µηχανισµο ορόφου στο ισόγειο. ΛΥΣΗ L ( ) + avz h 1/r y dby θ y = ( 1/r) y + 0, , L (ΣχέσηΣ ΚΑΝ.ΕΠΕ.) 8 c θu,απ. Ηορ. 1 Εποµένως µ θ,απ. =. Ισχύει µ δ = µ θ = µ θ (Σχέση ΚΑΝ.ΕΠΕ.) θ Ηtot 5 y Εποµένως μ δ,απ. = (1/5) µ θ,απ. ΗΆσκησηεπιλύεταιόπωςκαιη1 η Άσκηση θέτοντας μ δ = μ δ,απ. αντίµ δ = 4,6. 80