Το σύστημα των Ευρωκωδίκων

Transcript

1 ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ ΤΕΕ/ΤΚM: ΕΥΡΩΚΩΔΙΚΕΣ 0, 1, 2, 8 Ευρωκώδικας 8 Γενικά (Κεφ. 1) Απαιτήσεις Συμπεριφοράς (Κεφ. 2) Σεισμικές δράσεις (Κεφ. 3) Καθηγητής Α. Ι. Κάππος Τμήμα Πολιτ. Μηχανικών ΑΠΘ Θεσσαλονίκη, Μάιος 2010 Το σύστημα των Ευρωκωδίκων EN 1990 EN 1991 EN 1992 EN 1993 EN 1994 EN 1995 EN 1996 EN 1999 Ασφάλεια, λειτουργικότητα και ανθεκτικότητα Δράσεις επί των κατασκευών Σχεδιασμός και κατασκευαστική διαμόρφωση EN 1997 EN 1998 Γεωτεχνικά και αντισεισμικός σχεδιασμός 1

2 Στοιχεία ενός εθνικού Ευρωκώδικα a a b c d e f εθνικό εξώφυλλο εθνικός πρόλογος εξώφυλλο EN κείμενο EN προσαρτήματα EN εθνικό προσάρτημα b c d e f Παράδειγμα: Η ελληνική έκδοση του Ευρωκώδικα 8 2

3 CEN/TC2 250 STRUCTURAL EUROCODES Structure for EN prod duction συνολικά: 58 Ευρωκώδικες! «Πακέτα» Ευρωκωδίκων 3

4 Οι Ευρωκώδικες και ο ρόλος τους στο σύστημα κανονισμών για τις κατασκευές από σκυρόδεμα From Draft Report: Eurocodes for sustainable construction The lead market in Europe (2009) Ιστοχώρος Ευρωκωδίκων (JRC) 4

5 Δομή του ΕΝ (και σχέση με ENV) 1. Γενικά (από ENV ) 2. Απαιτήσεις συμπεριφοράς και κριτήρια συμμόρφωσης (από ENV ) 3. Εδαφικές συνθήκες και σεισμική δράση (από ENV ) 4. Σχεδιασμός ( Μελέτη ) κτηρίων (από ENV ) 1 5. Ειδικοί κανόνες για κτήρια από σκυρόδεμα (από Κεφ. 2 του ENV ) 6. Ειδικοί κανόνες για κτήρια από χάλυβα (από Κεφ. 3 του ENV ) 7. Ειδικοί κανόνες για σύμμεικτα κτήρια από χάλυβα και σκυρόδεμα (νέο). 8. Ειδικοί κανόνες για κτήρια από ξύλο (από Κεφ. 4 του ENV ) 9. Ειδικοί κανόνες για κτήρια από τοιχοποιία (από Κεφ. 5 του ENV ) 10. Σεισμική μόνωση (νέο κεφάλαιο που περιλαμβάνει γενικές αρχές της μόνωσης από το ENV και ειδικότερα θέματα για το σχεδιασμό κτηρίων με σεισμική μόνωση ). Σύνθεση των Ομάδων Εργασίας (PT) PT 1 Συντονιστής: C. S. Oliveira [PG] E. C. Carvalho [PG] (γραμματέας SC8) H. Charlier [DE] (αντικαταστάθηκε από E. Fehling) C. Dyrbye [DK] F. Sabetta [IT] T. Wenk [CH] PT 2 Συντονιστής: J. Bouwkamp [DE] P. Bisch [FR] E. Cosenza [IT] A. Elnashai [UK] A. Kappos [GR] A. Plumier [BE] Πρόεδρος TC250/SC8: M. Fardis [GR] 5

6 Απαιτήσεις συμπεριφοράς και κριτήρια συμμόρφωσης (Κεφ.. 2) Θεμελιώδεις απαιτήσεις Απαίτηση μη-κατάρρευσης (NC): το κτήριο να ανθίσταται στη σεισμική δράση σχεδιασμού χωρίς τοπική ή γενική κατάρρευση ( T NCR =475 yr.) Απαίτηση περιορισμού βλαβών (DL): το κτήριο να ανθίσταται σε σεισμική δράση με T r <475 χωρίς βλάβες και συνακόλουθο περιορισμό της χρήσης του, το κόστος των οποίων θα ήταν δυσανάλογα υψηλό σε σύγκριση με την αξία του ίδιου του κτηρίου ( T DLR =95 yr.) Για κτήρια με διαφορετική σπουδαιότητα υιοθετούνται ενγένει διαφορετικές απαιτήσεις επιτελεστικότητας (με βάση οικονομικά και κοινωνικά κριτήρια), οι στοχευόμενες στάθμες αξιοπιστίας πρέπει να είναι διαφορετικές για κάθε κατηγορία σπουδαιότητας Αντί να καθορίζονται διαφορετικές περίοδοι επανάληψης, στον Ευρωκώδικα αντιστοιχίζεται κάθε κατηγορία σπουδαιότητας με ένα δείκτη σπουδαιότητας I εξάγεται με τέτοιον τρόπο ώστε να αντιστοιχεί σε μια υψηλότερη ή χαμηλότερη τιμή (T L ) της περιόδου επανάληψης της σεισμικής δράσης γ I ~ (T LR /T L ) 1/k (k 3) 6

7 Κριτήρια συμμόρφωσης Οι θεμελιώδεις απαιτήσεις επιτελεστικότητας θεωρείται ότι ικανοποιούνται εφόσον ελέγχονται οι ακόλουθες δύο οριακές καταστάσεις: οριακές καταστάσεις αστοχίας: συνδέονται με κατάρρευση ή άλλες μορφές δομικής αστοχίας που ενδέχεται να είναι επικίνδυνες για την ανθρώπινη ασφάλεια οριακές καταστάσεις περιορισμού ρ βλαβών β (πρώην οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας): συνδέονται με βλάβες πέραν των οποίων δεν ικανοποιούνται πλέον οι προδιαγεγραμμένες απαιτήσεις λειτουργίας Δυνατότητα εφαρμογής απλούστερων κανόνων για ορισμένες κατηγορίες κτηρίων σε περιοχές χαμηλής σεισμικότητας (a g I 0.1g) όχι για Ελλάδα!... Για πολύ χαμηλή σεισμικότητα (a g I 0.05g), δεν χρειάζεται να εφαρμόζεται ο EN 1998 Για περιορισμό των αβεβαιοτήτων ββ και διασφάλιση καλής συμπεριφοράς των κτηρίων για σεισμική δράση με T r >475yr, θα λαμβάνονται και κατάλληλα ειδικά μέτρα ( 2.2.4): Απλή και κανονική μορφολογία (κτηρίου) Αποφυγή ψαθυρών αστοχιών ή πρόωρης δημιουργίας ασταθών μηχανισμών ( ικανοτικός σχεδιασμός) Κατασκευαστική διαμόρφωση του φορέα και των κρίσιμων περιοχών του, ώστε να διατηρεί την ικανότητα μεταφοράς δυνάμεων και κατανάλωσης (έκλυσης) ενέργειας υπό συνθήκες ανακυκλιζόμενης έντασης Ποιοτικός έλεγχος: σε περιοχές υψηλής σεισμικότητας ή/και κτήρια υψηλής σπουδαιότητας σύστημα ποιότητος! 7

8 Ευνοϊκοί και μη- ευνοϊκοί μηχανισμοί αστοχίας σε κτήρια: (a) μηχανισμός δoκών (ευνοϊκός) (b) μηχανισμός υποστυλωμάτων (μη-ευνοϊκός) Κυριότερες αλλαγές στο EN (2004) αναθεωρημένα ελαστικά φάσματα και φάσματα σχεδιασμού (δύο διαφορετικοί τύποι φασμάτων) νέα, πιο λεπτομερής, ταξινόμηση εδαφικών συνθηκών (5 κύριες κατηγορίες + μερικές ειδικές ) αναθεωρημένα κριτήρια κανονικότητας κτηρίων σε κάτοψη εισαγωγή έννοιας δευτερευόντων στοιχείων, που δεν σχεδιάζονται ως τμήμα του (κύριου) συστήματος ανάληψης σεισμικών δράσεων αναθεωρημένες αθε ες κλάσεις πλαστιμότητας ας στο σοο/σ λεπτομερέστερες διατάξεις για τα προκατασκευασμένα κτήρια από Ο/Σ νέο κεφάλαιο για τα σύμμεικτα κτήρια νέο κεφάλαιο για κτήρια με σεισμική μόνωση 8

9 Σεισμικές δράσεις (Κεφ. 3) Σαφής καθορισμός δύο σταθμών σεισμικής δράσης 10%/50 yr. (προστασία ζωής) 50%/50 yr. (περιορισμός βλαβών) Δύο τύποι φασμάτων ( Μ>5.5 ή Μ<5.5 ) EPGA PGA Νέα ταξινόμηση εδαφικών συνθηκών βασισμένη στην παράμετρο v s,30 Αύξηση μέγιστων τεταγμένων του φάσματος σχεδιασμού για μαλακά εδάφη Συμβατότητα μεταξύ S pa και S d, κατάργηση Τ 2/3 Νέα σχέση για το συντελεστή απόσβεσης (η) 10 /(5 ) 0.55 Κατηγορίες Εδάφους απαιτείται ειδική μελέτη για το φάσμα 9

10 Ευρωκώδικας 8 Κεφ. 3 Φάσμα απόκρισης / ΙΜΣ SDOF u m k, c a m ü + c ů + k u = - ma(t) Φάσμα απόκρισης / SDOF Input: εδαφική επιτάχυνση σύστημα: SDOF (T e, ) Output: μέγιστη σχετική μετακίνηση max(u(t)) 10

11 Φάσμα απόκρισης / SDOF Ισοδύναμη στατική δύναμη: F stat eq = k u max = m e2 u max = ms e (T) Φασματική ψευδο-επιτάχυνση: επιτάχυνση: S e (T) = e2 u max Φάσματα Τύπου 1 (M>5.5) Εδαφικός τύπος S T B (s) T C (s) T D (s) A B C D E Ισχύουν για Ελλάδα! 11

12 Φάσματα Τύπου 2 (M<5.5) Εδαφικός τύπος S T B (s) T C (s) T D (s) A B C D E Μη-γραμμικότητα δείκτης συμπεριφοράς q u u q max el F F 1 3 δείκτης πλαστιμότητας δείκτης συμπεριφοράς F F 1 F 2 F (ενδεικτικά) πρώτη διαρροή: = 1-2 επιδιορθώσιμη βλάβη: = 3-7 μη-επιδιορθώσιμη βλάβη: > 7 Sd1Sd2 Sd3 u αν F y >F d (υπεραντοχή) q = q μ q s 12

13 Φάσμα σχεδιασμού (οριζόντια συνιστώσα) ΣΕΠ ΕΛΟΤ ( ) Τιμές αναφοράς α gr της μέγιστης σεισμικής επιτάχυνσης σε έδαφος κατηγορίας Α Ζώνη α gr /g Ζ Ζ Ζ

14 Συντελεστής σπουδαιότητας γ Ι για κτίρια Φάσμα σχεδιασμού (κατακόρυφη συνιστώσα) S=1.0 q

15 Σύγκριση φασμάτων EC8 και μέσων φασμάτων ελληνικών σεισμών (71 καταγραφές με a g 0.1g) Φάσματα S pa Τύπου 1 (Μ>5.5) S m/sec 2 pa (m ) same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) 3.0 subsoil A: mean spec Χωρίς S subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 1 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type S pa (m/sec 2 ) same PGA (a g =0.1g) subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 1 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type 1 Εδαφικός τύπος S T B (s) T C (s) T D (s) A B C D E Σύγκριση φασμάτων EC8 και μέσων φασμάτων ελληνικών σεισμών (71 καταγραφές με a g 0.1g) Φάσματα S pa Τύπου 2 (Μ 5.5) 5) (m/sec 2 ) S pa same PGA (a g = 1.0m/sec 2 ) Χωρίς S subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 2 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 2 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type Εδαφικός τύπος S T B (s) T C (s) T D (s) A B C D E

16 Σύγκριση φασμάτων EC8 με μέσα φάσματα ελληνικών επιφανειακών σεισμών και σεισμού Κυθήρων 2006 (ενδιάμεσου βάθους) S pa (m/sec 2 ) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) subsoil A: shallow subsoil A: intermed. depth subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: shallow subsoil B: intermed. depth subsoil B: EC8 - type 1 0,5 S pa (m/sec 2 ) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 subsoil A: shallow subsoil A: intermed. depth subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: shallow subsoil B: intermed. depth subsoil B: EC8 - type 1 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 2.0 Type 1 Spectrum Type 2 Spectrum (T) S d ENV ENV ENV A,B C D E pren A B C D E pren pren Φάσματα σχεδιασμού (ΕΝ και ENV) για q=4 16

17 Φάσματα μετακινήσεων (Πληροφ. Παράρτημα A) Εδαφικός τύπος T E (s) T F (s) A B C D E Σύγκριση φασμάτων EC8 και μέσων φασμάτων ελληνικών σεισμών (71 καταγραφές με a g 0.1g) Φάσματα μετακινήσεων (S d ) Τύπου 1 (Μ>5.5) S d (m mm) subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 1 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type 1 same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) Χωρίς S 20 S d (mm) subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 1 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type 1 same PGA (a g=0.1g)

18 Σύγκριση φασμάτων EC8 και μέσων φασμάτων ελληνικών σεισμών (71 καταγραφές με a g 0.1g) Φάσματα μετακινήσεων (S d ) Τύπου 2 (Μ 5.5) (mm) S d Χωρίς S same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 2 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 2 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 2 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 2 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type 2 same PGA (a g=0.1g) S d (mm) Σύγκριση φασμάτων EC8 με μέσα S d φάσματα ελληνικών επιφανειακών σεισμών και σεισμού Κυθήρων 2006 (ενδιάμεσου βάθους) S d (mm) S subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 1 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type 1 same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) 20 S d (mm) subsoil A: mean spec subsoil A: EC8 - type 1 subsoil B: mean spec subsoil B: EC8 - type 1 subsoil C: mean spec subsoil C: EC8 - type 1 same PGA (a g = 1.0 m/sec 2 ) 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2, ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 18

19 Εναλλακτικές προσομοιώσεις της σεισμικής δράσης ( 3.2.3) Προσομοίωση χρονοϊστορίας για χωρικό προσομοίωμα του φορέα a x (t), a y (t), a z (t) επιτρεπόμενοι τύποι επιταχυνσιογραφημάτων: φυσικά (καταγραφές), τεχνητά, προσομοιωμένα Tεχνητά επιταχυνσιογραφήματα (τουλάχιστον 3): συμβατά με ελαστικό φάσμα για ξ=5% μέση τιμή για Τ=0, S(0) a g S μεταξύ 0.2T 1 και 2T 1 : S(T i ) 0.9S e (5%) Καταγραφές ή προσομοιώσεις επιταχυνσιογραφημάτων: συμβατά με σεισμικές πηγές + εδαφικές συνθήκες περιοχής κλιμάκωση στην τιμή του a g.s και για S(T i ) 0.9S e (5%) Χωρική προσομοίωση (χωρική μεταβλητότητα): βλέπε EN , EN και EN Συνδυασμοί της σεισμικής δράσης με άλλες δράσεις ( 3.2.4) Μάζες που υπεισέρχονται στην εκτίμηση των αδρανειακών δυνάμεων: ΣG k,j "+" Σψ Σψ E,i Q k,i οι συντελεστές συνδυασμού E,i εκφράζουν την πιθανότητα τα φορτία 2i.Q ki να μην ασκούνται ταυτόχρονα σε όλο το κτήριο στη διάρκεια του σεισμού οι τιμές των 2,i δίνονται στο EN1990 ( Ευρωκώδικας 0 ) οι τιμές των Ε,i δίνονται στα αντίστοιχα μέρη του ΕΝ