Osnove projektovanja seizmič ki otpornih zgrada (II deo)

Transcript

1 Projektovanje i građ enje betonskih konstrukcija 2 Slajdovi uz predavanja Osnove projektovanja seizmič ki otpornih zgrada (II deo) 1

2 Elasto-plastič no ponašanje 2

3 Dinamika elasto-plastič nog sistema Elastič no ponašanje F e = k d m E p =E e1 +E h +E e2 Elastič no-plastič no ponašanje F y =F e /R E h nepovratna energija potrošena na trajnu deformaciju d p E p =E e2 3

4 Odgovor elasto-plastič nog sistema Relativno pomeranje Optereć enje na konstrukciju Primer bez prigušenja Oscilovanje sistema u deformisanom položaju 4

5 Odgovor elasto-plastič nog sistema primer El Centro Pomeranje Sila Potrebna duktilnost pomeranja 5

6 Nelinearni sistemi -koncept nelinearnog odgovora konstrukcije duktilitet m m - masa Δ F-nosivost S-seizmič ko opterećenje 6

7 Nosivost i duktilnost konstrukcije analogija sa duktilnim lancem Krte (neduktilne) karike Duktilna karika Krte karike n x Krta karika Duktilna karika Duktilni lanac Duktilnost lanca određuje duktilnost najslabije karike 7

8 Položaji plastič nih zglobova u elementima konstrukcije c) d) e) 8

9 Uticaj normalne sile na krivinu n=n u /(bdf b ) 9

10 Uticaj MB i podužne armature na krivinu 10

11 Efekat popreč ne armaturena na odnos napon dilatacija u betonu bez uzengija lom 3,5 11

12 Elasto-plastič no ponašanje AB elemenata pri ciklič nom opterećenju Sila Pomeranje Idealni elastoplastič an A b Plastič ni zglob na gredi M N A c <<A b A c T Plastič ni zglob na stubu Kratki (zdepasti) stub ΔP T Zid T preseka Lom smicanjem Oblici histerezisnih petlji na dijagramima sila pomeranje za AB elemente 12

13 Nelinearno ponašanje konstrukcije u toku zemljotresa (Konstrukcije manje krutosti) (Konstrukcije srednje krutosti) Za T<0.2s (izrazito krute konstr.) R=1 objekti se projektuju kao elastič ni 13

14 Postupak prorač una konstrukcije primenom projektnog spektra 14

15 SAVREMENI KONCEPT PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČ KI AKTIVNIM OBLASTIMA (Filozofija racionalnog seizmič kog prorač una) Rač unski intenzitet zemljotresa sa povratnim periodom od godina Elastič no ponašanje fi veliki uticaji Æ ekonomski razlozi Æ nelinearne deformacije Æ disipacija energije Moguća sanacija konstrukcije Manji zemljotresi u elastič noj oblasti Velika oštećenja Æ pad nosivosti Æ kolaps? 15

16 Koncepcija projektovanja ab konstrukcija: Zone sa koncentracijama nelinearnih deformacija ("plastič ni zglobovi") Za dejstvo projektnog zemljotresa konstrukcija mora da poseduje integritet (bez rušenja) Mora da poseduje kapacitet preostale nosivosti (gravitaciono opterećenje, naknadni potresi) Oštećenja da, ali takva da je moguća sanacija i da ona bude tehnič ki i ekonomski opravdana 16

17 GRANIČ NA STANJA a) UPOTREBLJIVOSTI (GSU) Æ ogranič avaju se pomeranja: Objekti: stanovanje, komercijalni Za zemljotrese niskog intenziteta Æ tp = 50 GODINA: -Nema oštećenja; ogranič ena spratna pomeranja - Funkcija objekta oč uvana -Rad u elastič nom područ ju -Prsline male širine -Nepotrebna sanacija - s A <s v 17

18 Objekti: bolnice, telekomunikacije, policija... -viši stepen zaštite - PRORAČUN GSU SA tp 100 GODINA B) NOSIVOSTI (GSN) DOKAZUJE SE: -Zahtevana nosivost i duktilnost - Preturanje objekta -Klizanje objekta -Temelji i podtemeljno tlo objekta -Efekti II reda -Stabilnost nekonstruktivnih elemenata 18

19 c) KONTROLA OŠTEĆENJA (Pri zemljotresu većeg intenziteta) Dopušta se: - s A >s v Æ Prsline velike širine -Otpadanje zaštitnog sloja pritisnutog betona fi Moguća sanacija oštećenja: -Tehnič ki izvodljiva -Ekonomski opravdana Æ Lako se uspostavlja prvobitna funkcija objekta 19

20 D) PRINCIP PREŽIVLJAVANJA - Pri najjačem mogućem zemljotresu na datoj lokaciji Æ nema gubitaka ljudskih života - Oštećenja nepopravljiva - Nema kolapsa konstrukcije - Oč uvan integritet za prenos gravitacionog opterećenja 20

21 ZAKLJUČAK Seizmička otpornost konstrukcije može se postići: a)velikom nosivošću (bez bilo kakvog oštećenja) - velika poč etna ulaganja b) Kombinacijom: manja nosivost + odgovarajuća duktilnost (jač i zemljotres fi prihvatljiva oštećenja + sanacija) Æ optimalno rešenje Æ manja poč etna ulaganja 21

22 Duktilno ponašanje podrazumeva Æ otvaranje plastič nih zglobova Æ preraspodelu statič kih uticaja (nač in da konstrukcije prežive jake zemljotrese) uz mali pad nosivosti fi Dobrodošle konstrukcije sa većom statičkom neodređenošću 22

23 Evrokod 8 (EC8) Sa ciljem da se izbegne nelinearna analiza, a uzimajući u obzir kapacitet konstrukcije za disipaciju energije kroz duktilno ponašanje njenih elemenata, sprovodi se elastič na analiza zasnovana na projektnom spektru odgovora koji je redukovan u odnosu na elastič ni spektar.ova redukcija se ostvaruje uvođenjem faktora ponašanja q. Ukupna seizmič ka sila u osnovi objekta za posmatrani pravac: F b = S d (T 1 ) m λ S d (T 1 ) ordinata projektnog spektra za period T 1, T 1 osnovni period sopstvenih oscilacija objekta m ukupna masa objekta iznad temelja ili krutog podruma, λ korekcioni faktor: λ =0.85 za T 1 2T c i n>2 sprata; λ =1 23

24 Projektni spektar za elastič nu analizu S d (T) a g -projektno ubrzanje tla β = 0.2 (faktor donje granice projektnog spektra) S parametar tla Elastič an spektar (q=1) α=a g /g 24

25 Tipovi konstrukcijskih sistema prema EC8: a) okvirni sistemi: vertikalna i horizontalna opterećenja se prihvataju pretežno prostornim okvirima, č ija je nosivost na smicanje u osnovi veća od 65% ukupne nosivosti na smicanje b) dvojni sistemi: u prijemu horizontalnih opterećenja uč estvuju delom okvirni sistem, a delom konstrukcijski zidovi, pojedinač ni ili spojeni; c) dvojni sistem sa dominantnim delovanjem zidova: nosivost na smicanje zidova u nivou temelja je veća od 50% ukupne nosivosti 25

26 d. duktilni sistem zidova (povezani ili nepovezani): vertikalna i horizontalna opterećenja prihvataju se pretežno vertikalnim konstrukcijskim zidovima, bilo povezanim ili nepovezanim, a č ija je nosivost na smicanje u osnovi veća od 65% ukupne nosivosti na smicanje e. sistem velikih lako armiranih zidova; f. sistem obrnutog klatna: sistem kod koga je 50% ili više od ukupne mase locirano u gornjoj trećini visine konstrukcije; g. torziono fleksibilni sistem: dvojni sistem ili sistem zidova koji nemaju dovoljnu torzionu krutost. 26

27 q = q 0 k w 1,5 q 0 -osnovna vrednost faktora ponašanja, zavisna od tipa konstrukcijskog sistema k w -faktor koji uzima u obzir preovlađujuću vrstu loma konstruk-cijskih sistema: sa zidovima 0.5 k w 1; okvirne konstr. k w = 1 Osnovne vrednosti faktora ponašanja q 0 za sisteme regularne po visini Tip konstrukcije DCM DCH Okvirni sistem, dvojni sistem, sistem povezanih zidova 3.0 do do 5.9 Sistem nevezanih zidova do 5.2 Torziono fleksibilni sistem Sistem obrnutog klatna DCM zgrade srednje duktilnosti DCH zgrade visoke duktilnosti 27