1 ο Στάδιο: ΒΑΣΙΚΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ Τεκμηρίωση υφιστάμενης κατάστασης ΕΠΙΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ/ΕΝΙΣΧΥΜΕΝΩΝ Η. ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ ο Στάδιο: Αποτίμηση επάρκειας κατασκευής Στέφανος ρίτσος ο Στάδιο: Πανεπιστήμιο Πατρών Λήψη απόφασης επέμβασης - Επιλογή λύσης 4 ο Στάδιο: ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Η. ΡΙΤΣΟΣ 1 Αρχικός σχεδιασμός λύσης 5ο Στάδιο: Κατασκευή του Έργου Η. ΡΙΤΣΟΣ Απαιτείται καλή γνώση των μέσων που διατίθενται για επεμβάσεις Υλικά και Τεχνολογίες Επεμβάσεων -Ειδικοί Τύποι Σκυροδέματος -Πολυμερικές Κόλες (ρητίνες) Προσθήκη Τοιχωμάτων -Επισκευαστικά Κονιάματα Δικτυωτά Προσθήκη Πτερυγίων (α) Εμφατνούμενα σε Υποστυλώματα -Επικολλητά Φύλλα από Χάλυβα (προτιμότερη επιλογή) Συστήματα -Διατμητικοί Σύνδεσμοι (Βλήτρα) Αγκύρια (β) Εξωτερικά εν επαφή με τα πλαίσια του φορέα (προσοχή!) -Αγκυρώσεις και Συγκολλήσεις Νέων Ράβδων Οπλισμού -Σύνθετα Υλικά (Ινοπλισμένα Πολυμερή Η. (FRP)) Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Ειδικότερες Τεχνικές για : -Υποστυλώματα -Τοιχώματα Αντοχή & Αντοχή Δυσκαμψία & -Δοκούς -Πλάκες -Κόμβους Δοκών-Υποστυλωμάτων -Στοιχεία Θεμελίωσης ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΩΣ ΣΥΝΟΛΟ Πλαστιμότητα Μανδύες (α) από Ο. (β) από μεταλλικά στοιχεία (γ) από σύνθετα υλικά Πλαστιμότητα Η. ΡΙΤΣΟΣ Αντοχή & Δυσκαμψία Η. ΡΙΤΣΟΣ 4
ΕΠΙΣΚΕΥΕΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Ελαφρές Βλάβες (ρωγμές ρητινενέσεις) υνητικός Στόχος Βαριές Βλάβες (αποδιοργάνωση σκυροδέματος ή/και άνοιγμα συνδετήρων ή/και Αύξηση Καμπτικής Αντοχής Στοιχείου λυγισμό διαμήκων ράβδων αποκατάσταση ίσης διατομής) Αύξηση ιατμητικής Αντοχής Στοιχείου Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Αύξηση Πλαστιμότητας Στοιχείου Μέθοδος Χρήση έγχυτου ή εκτοξευόμενου Σκυροδέματος ή Ειδικών Κονιαμάτων Στρώσεις (μονόπλευρες, n πλευρες) Μανδύες Η. ΡΙΤΣΟΣ 5 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Χρήση Χαλύβδινων Στοιχείων Ελάσματα Γωνιακά Χρήση Σύνθετων Υλικών από Ινοπλισμένα Πολυμερή Ελάσματα Υφάσματα Η. ΡΙΤΣΟΣ 6 ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ Επικουρικός ρόλος παρουσία υφιστάμενου οπλισμού Προϋπόθεση (ACI. 440-R): τάση (MPa) 5000 Ανάληψη φορτίων από την υπάρχουσα κατασκευή: 1.G + 0.85Q Carbon FRP Μεγιστοποίηση ταχύτητας εκτέλεσης εργασίας 4000 Aramid FRP Υφάσματα Ελαχιστοποίηση αναστάτωσης 000 Ελάσματα Gla FRP Όχι για καμπτική ενίσχυση υποστυλωμάτων Η. Δ Φύλλα Ρ Ι Τ Σ Ο Σ 000 Λωρίδες Πλέγματα 1000 0!?!? Η. ΡΙΤΣΟΣ 7 Μηχανικά Χαρακτηριστικά Σύνθετων Υλικών Χάλυβας S500 0 1 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1 14 15 16 17 *Παρατήρηση: όχι για ανάληψη θλιπτικών δυνάμεων παραμόρφωση (%) Η. ΡΙΤΣΟΣ 8
Συνθήκες Περιβάλλοντος Εσωτερικοί χώροι Εξωτερικοί χώροι Ιδιαίτερα διαβρωτικό περιβάλλον Μείωση Αντοχής Μειωτικός συντελεστής C Ε για διάφορες συνθήκες περιβάλλοντος (ACI- 440) ΙΟΠ Άνθρακας ΙΟΠ - Αραμίδιο ΙΟΠ - Γυαλί Γενικές Απαιτήσεις Εσ. οπλισμός ενίσχυση Εσ. οπλισμός ενίσχυση Εσ. οπλισμός ενίσχυση 1. Επιδιώκεται Μονολιθικότητα 1.0 0.95 Η. 0.9 0.85 Δ 0.8 0.75 Ρ Ι Τ Σ Ο Σ - Μεγίστη ενεργοποίηση νέων στοιχείων 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 - Μικρότερες αβεβαιότητες προσομοιωμάτων n/ 0.85 n/ 0.70 n/ 0.50. Εξασφαλίζεται η συνεργασία (μεταφορά δυνάμεων) στις συνδέσεις παλαιών-νέων στοιχείων f fk =C Ε ffk ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ - Έλεγχοι επάρκειας διεπιφανειών αγκυρώσεων συνδέσμων Επιρροή μόνιμης σταθερής τάσης (ερπυσμός) Στατική κόπωση - Creep Rapture Stre (ACI- 440) ΙΟΠ Άνθρακας ΙΟΠ - Αραμίδιο ΙΟΠ - Γυαλί. Προσδιορίζεται η ικανότητα του νέου, σύνθετου, στοιχείου - Λαμβάνοντας υπ όψιν τις ολισθήσεις - Χρήση γ Rd όριο αντοχής 0.55 f fκ 0. f fκ 0.0 f fκ Η. ΡΙΤΣΟΣ 9 προβληματική η ανάληψη μονίμων φορτίων Η. ΡΙΤΣΟΣ 10 ΜΑΝΔΥΕΣ Ο. Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Η. ΡΙΤΣΟΣ 11 Η. ΡΙΤΣΟΣ 1
RjdSdΕΛΕΓΧΟΙ ΣΥΝ ΕΣΕΩΝ - ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΙΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ R Sjdd ΙΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝj Σε θλίψη Η. Δ Ρ Ι Τ - με βάση τη Σ θλιπτική αντοχή Ο του ασθενέστερου Σ υλικού = Αντίσταση σύνδεσης Θλιπτική Εφελκυστική Σε εφελκυσμό ιατμητικήj- επιτρέπεται να λαμβάνεται υπ όψιν η εφελκυστική αντοχή αποκόλλησης = Αντίστοιχη δρώσα δύναμη (υπό αξιόπιστες και πλήρως ελέγξιμες συνθήκες κατασκευής & συντήρησης) Η αστοχία του ενισχυμένου πρέπει να προηγείται της αστοχίας της διεπιφάνειας - με πρόσθετους οπλισμούς - αγκύρια Η. ΡΙΤΣΟΣ 1 Η. ΡΙΤΣΟΣ 14 ΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΥΝΟΧΗ Συνοχή : τ f όταν σ ο = 0 Για ανεκτή τιμή σχετικής ολίσθησης ανάλογα με την σκοπούμενη στάθμη 4 επιτελεστικότητας, υπολογίζονται οι αντιστάσεις που αναπτύσσονται για το Τραχιά διεπιφάνεια με συνοχή σύνολο των διαθέσιμων μηχανισμών. Συνοχή Τραχιά διεπιφάνεια χωρίς συνοχή Τριβή - ορθές τάσεις από εξωτερικές δράσεις Λεία διεπιφάνεια με συνοχή 1 - ορθές τάσεις από αντίσταση Η. εξόλκευσης εγκάρσιων οπλισμών Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Βλήτρα 0 0 0.1 0. 0. 0.4 0.5 0.6 (mm) Ανεκτή τιμή ολίσθησης - Λείες επιφάνειες: 0,5 f ct Στάθμη Επιτελεστικότητας Α : 0, mm - ιεπιφάνειες με τεχνητή τράχυνση: 0,75 f ct B : 0,8 mm - Νέο σκυρόδεμα: 1,00 f ct Γ : 1,5 mm - Μέγιστη τιμή συνοχής αντιστοιχεί σε πολύ μικρές τιμές σχετικής ολίσθησης Η συνοχή δεν λαμβάνεται υπόψη: α) σε ελέγχους για οριακή κατάσταση αστοχίας Η. ΡΙΤΣΟΣ 15 τ (N/mm ) Η. ΡΙΤΣΟΣ 16 β) σε διεπιφάνειες κάθετα στις οποίες ασκείται θλιπτική τάση
ΤΡΙΒΗ Τριβή : διατμητική τάση τ f όταν σ ο 0 Λεία ιεπιφάνεια Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο τ = 0, 4 σ Σ fud cd = 0,15 σ fud cd τ u = μ σ 0 0 Η. ΡΙΤΣΟΣ 17 μ max σ = 0,44 f c Υπό ανακύκληση: όπου Π.χ. n=5 τ = τ fud,n fud ( 1 0,15 n 1) n: πλήθος κύκλων τ = 0,7 τ Η. ΡΙΤΣΟΣ fud,n fud 18 Τραχεία ιεπιφάνεια ( ) 1/ τ = 0, 4 f σ fud cd cd τ (1) 0, 5 = 1,14 τ u fud u () > 0,5 = 0,81+ 0,19 Η. u τ Δ fud Ρ Ι Τ Σ Ο Σ u fud 1/ / f u c 1/ Υπό ανακύκληση: όπου Η. ΡΙΤΣΟΣ 19 Δτ = 0,05 ( n 1) τ1 σc u n: πλήθος κύκλων τ 1 (): διατμητική αντίσταση κατά τον 1 ο κύκλο για επιβαλλόμενη ολίσθηση fud =,00 mm τ Χρήση Αεροματσάκονου για Εκτράχυνση της ιεπιφάνειας Η. ΡΙΤΣΟΣ 0
ΟΠΛΙΣΜΕΝΕΣ ΙΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ Πρόσθετη Τριβή Αντίσταση Τριβής Όταν μια Χαλύβδινη Ράβδος διαπερνά μια ιεπιφάνεια, μπορεί να προκύψει δράση σφικτήρα, εάν: Η επιφάνεια του υφιστάμενου σκυροδέματος έχει εκτραχυνθεί τ = 0, 4 f ( σ +ρ f ) 1/ 0, f fud cd cd yd cd Η χαλύβδινη ράβδος είναι επαρκώς αγκυρωμένη Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ (1) Όταν εφαρμόζεται ιατμητική Τάση (Taio and intzeleou, 1987) () Προκαλείται Ολίσθηση () Ανοίγει η Επιφάνεια Επαφής(επειδή εξαιτίας της τραχύτητας η μια επιφάνεια κινείται πάνω στην άλλη) (4) Ενεργοποιείται Εφελκυστική ύναμη στη χαλύβδινη ράβδο Οπλισμένες ιεπιφάνειες fud mm (5) Ασκείται Θλιπτική Τάση (σ c ) στη διεπιφάνεια ράση Σφικτήρα (6) Πρόσθετη Τριβή Πρόσθετη ιατμητική Αντίσταση Η. ΡΙΤΣΟΣ 1 Όπου: ρ= Εμβαδόν ιατομής των Χαλύβδινων Ράβδων της ιεπιφάνειας Εμβαδόν ιατομής των Επιφανειών Επαφής Η. ΡΙΤΣΟΣ Οπλισμένες ιεπιφάνειες ράση Βλήτρου ΜΗΧΑΝΙΣΜΟI ΡΑΣΗΣ ΒΛΗΤΡΟΥ ΚΑΙ ΑΓΚΥΡΙΟΥ -N (α) (β) Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο ΣN +N R (γ) (δ) Η. ΡΙΤΣΟΣ Τύποι φόρτισης (α) ράση βλήτρου (β),(γ) ράση αγκυρίου (δ) Συνδυασμένη δράση βλήτρου και αγκυρίου Η. ΡΙΤΣΟΣ 4
(, ) ud = min ud, a ud, b, ud, c Αντοχή Βλήτρου A f yd ud, a = (α) Η. (β) Δ Ρ Ι Τ 1, ud,b = db f cd.fyd γ Σ Ο Σ m 1/5 o 1,1 l b / ud,c = db fcd cp ( N) ος τύπος γc db αστοχίας 1 ος τύπος αστοχίας ος τύπος αστοχίας Τύποι αστοχίας από δράση βλήτρου α) Λόγω διαρροής χάλυβα, β) Λόγω αστοχίας περιβάλλοντος σκυροδέματος, γ) Λόγω απόσχισης πλευρικού κώνου. (γ) o ud, c = ud, c a1.. a 1 t a = 1,4 a c p 1,0 [ ( ) ] 0 min max min = max 0, + 0,7cn /1,5 c p, cn + cn /,5c p 1, Η. ΡΙΤΣΟΣ 6 ΕΠΙΡΡΟΗ ΜΗΚΟΥΣ ΕΜΠΗΞΗΣ ΒΛΗΤΡΟΥ Για l e 8d b : u Για l e = 6d b : = 0,6 u d d Για 6d b < l e < 8d b Η. Δ Ρ Ι Τ Σ b Ο b : Γραμμική Παρεμβολή 6d b Σ Για l e < 6d b : Ανεπαρκές 5d b Ελάχιστη απαιτούμενη επικάλυψη οπλισμού για πλήρη ενεργοποίηση της ράσης Βλήτρου Η. ΡΙΤΣΟΣ 7 Η. ΡΙΤΣΟΣ 8
ιατμητική Αντίσταση ράσης Βλήτρου = 1, d f f 1 u,μον. b c y = u,ανακ. u,μον. Οπλισμένες ιεπιφάνειες ράση Αγκυρίου Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ FFd d -0,5 d duuub F F udud 4 Η. ΡΙΤΣΟΣ 9 Η. ΡΙΤΣΟΣ 0 0,=0,d+,Αστοχία αγκυρίου λόγω διαρροής χάλυβα (Α τύπος) (α) Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ (β) Αστοχία αγκυρίου λόγω ολίσθησης (Γ τύπος) (γ) Αστοχία λόγω απόσχισης ή διάρρηξης σκυροδέματος (Β τύπος) Η. ΡΙΤΣΟΣ 1 Η. ΡΙΤΣΟΣ
ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΑΓΚΥΡΙΟΥ (Για τεμάχια ράβδων οπλισμού νευροχάλυβα πακτωμένων μέσω ρητίνης) 1. ιαρροή του αγκυρίου: N = A f yd yd ΑΛΛΗΛΕΠΙ ΡΑΣΗ ΡΑΣΗΣ ΒΛΗΤΡΟΥ ΑΓΚΥΡΙΟΥ a a d N d + = 1 N ud ud α= εάν οι τιμές σχεδιασμού ud and N ud προκύπτουν από αστοχία του χάλυβα. Αστοχία συνάφειας μεταξύ αγκυρίου Η. και συνδετικού υλικού Δ (ρητίνης): Ρ Ι Τ Σ Ο Σ α=1,5 εάν οι ως άνω τιμές προκύπτουν από άλλες μορφές αστοχίας N = f bk l e π d α=1 λαμβάνεται ως μία συντηρητική απλοποίηση b bd / / γ b N d + Sd = 1 (ΚΑΝ.ΕΠΕ.) f bk : χαρακτηριστική τιμή αντοχής συνάφειας σκυροδέματος Nyd ud γ b = 1,. Αστοχία συνάφειας μεταξύ περιβάλλοντος σκυροδέματος: συνδετικού υλικού (ρητίνης) 4,5 π le fck D N = ( mm,mpa cd ) γ c D=διάμετρος οπής γ = γ γ με γ c1 = 1,8 (για εφελκυσμό) c c1 int και γ int. = 1,0 έως 1,4 (ανάλογα με τις συνθήκες ποιότητας της εφαρμογής) Η. ΡΙΤΣΟΣ και N d /N ud προσεγ γιστική εκτίμησ η d / ud Η. ΡΙΤΣΟΣ 4 Αλληλεπίδραση μηχανισμών ανάληψης διατμητικού φορτίου f+c fy Χρήση Χαλύβδινων Βλήτρων και Εκτράχυνση της Επιφάνειας σε Υφιστάμενο Υποστύλωμα f+c,u S f,u mm α) Δράση συνοχής και τριβής fy,u S [mm] S y,u S [mm] β) Δράση τριβής λόγω εγκάρσιου οπλισμού d d,u Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ tot,u S d,u 0,d b S S S [mm] γ) Δράση tot,u [mm] δ) Δράση όλων των βλήτρου μηχανισμών interface R, total = Σ Ri i = κάθε ανεξάρτητη διατμητική αντίσταση Η. ΡΙΤΣΟΣ Ri = τιμή που αντιστοιχεί σε μια συνηθισμένη ολίσθηση διεπιφάνειας 5 Η πιο Η. ΡΙΤΣΟΣ διαδεδομένη μέθοδος για επίτευξη επαρκούς σύνδεσης στη διεπιφάνεια 6
ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΙΑΤΜΗΤΙΚΩΝ ΥΝΑΜΕΩΝ ΣΕ ΟΠΛΙΣΜΕΝΕΣ ΙΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ Μεταφορά υνάμεων με Ηλεκτροσυγκολλήσεις = β F + β F Rd,int D Η. ud F Fud Δ Ρ Ι Τ Σ d b Ο Σ Για μικρές τιμές < 0,40 mm : β D = 0,7 και β F = 0,4 5d (π.χ. Στάθμη Επιτελεστικότητας Α) b 5d 00mm b d b / συγκολ. ud = AS. f Συγκόλληση κατά παράθεση yd Για μεγάλες τιμές =,0 mm : β D = 0,7 και β F = 0,8 (π.χ. Στάθμη Επιτελεστικότητας Γ) Για άγνωστες τιμές : β D = 0,6 και β F = 0,7 Η. ΡΙΤΣΟΣ 7 4d b d b 4d b db / Η. ΡΙΤΣΟΣ 8 Συγκόλληση με λωρίδες Ηλεκτροσυγκολλήσεις με Εύκαμπτους Συνδέσμους (Χαλύβδινοι Αναρτήρες) Προσομοίωμα Εύκαμπτων Συνδέσμων (Taio, 004) new bar T h old bar Όταν συμβαίνει στη διεπιφάνεια, τότε το ένα άκρο του αναρτήρα επιμηκύνεται κατά Το άλλο βραχύνεται / Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ / ε και σ b =Ε f b = = yb h h h T Εφελκυστικές και Θλιπτικές Τάσεις ενεργοποιούνται στα άκρα: Μεταφέρεται ύναμη μεταξύ των Οπλισμών: T = Ab E (/ h ) Ty = Abfyb Η. ΡΙΤΣΟΣ 9 Η. ΡΙΤΣΟΣ 40
Μεταφορά ύναμης Ολίσθηση ιεπιφάνειας ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΕΥΚΑΜΠΤΩΝ ΣΥΝ ΕΣΜΩΝ 1. T/Ty 1.0 0.8 0.6 0.4 0. 0.0 Η. Ty= A Δ b f Ρ Ι Τ Σ Ο Σ yb h h = 60 mm A h = 10 mm 0.0 0.1 0. 0. 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 (mm) Ο Μηχανισμός δραστηριοποιείται για πολύ μικρή Ολίσθηση Η. ΡΙΤΣΟΣ 41 =σ / E A = EA= h h 0,15 x00 A = u 0 h A = = 10 h A h u Η. ΡΙΤΣΟΣ ud γ 4 Rd= cr E = 0,15mm = 00GPa ~ 10 α α 50mm (α) ΔΥΣΚΑΜΠΤΟΙ ΣΥΝΔΕΣΜΟΙ 5d b Μία ή δύο καβίλλιες (d b 14mm) συγκολ. ud = A f yd / 5d b 5d b 0 mm 5d b ~ 10 α Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ παλαιά ράβδος h α>50mm (β) ΕΥΚΑΜΠΤΟΙ ΣΥΝΔΕΣΜΟΙ νέα ράβδος. A συγκολ ud = 10 < Af yd Σύνδεσμοι τύπου Ω h (d b 14 mm) [kn, mm] Η. ΡΙΤΣΟΣ 4