ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΑΘ. Χ. ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΥ [ ttriant@upatras.gr ] ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ [ www.sml.civil.upatras.gr ] ΙΟΠ: ΓΕΝΙΚΑ, ΥΛΙΚΑ, ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΟΣ ΚΑΜΨΗ, ΔΙΑΤΜΗΣΗ, ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Βασικά Υλικά Ενισχύσεων Ελάσματα CFRP Υφάσματα μίας διεύθυνσης Υφάσματα πολλών διευθύνσεων Εποξειδική ρητίνη δύο συστατικών Μηχανικά αγκύρια Ίνες γυαλιού Υφάσματα Ίνες Γυαλιού/Αραμιδίου Ίνες Άνθρακα Ίνες Αραμιδίου σ CFRP (FRP με ίνες άνθρακα) GFRP (FRP με ίνες γυαλιού) Ίνες Μήτρα Ε f = Ε fib V fib +Ε m V m ~ Ε fib V fib ε fu ~ 1.7% ~3.0% χάλυβας ε f f ~ f fib V fib 1
ΙΑΠΩΝΙΑ BUILDING RESEARCH INSTITUTE ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΧΡΗΣΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ (2002) Αυτοκινητοβιομηχανία Διάφορα Αεροναυπηγική Συσκευές Καταναλωτικά είδη Ηλεκτρονικά Τεχνικά έργα Ναυσιπλοϊα Αριθμός εφαρμογών 1400 1200 1000 800 600 400 200 Building Bridge pier Smokestack Tunnel Others Σεισμός Kobe ( Ιαν.. 1995 ) 0 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 Παγκόσμια αγορά (2005): 45 δισ. US$ 21% ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ 300% ΑΥΞΗΣΗ 2005 2010 (SPI) Έτος ΚΙΝΑ : 1000 m 2 το 1998, 600,000 m 2 το 2003!! ΕΛΛΑΔΑ : >1100 εφαρμογές κατά την τελευταία 8-ετία Χαμηλό βάρος Δεν διαβρώνονται Πολύ μεγάλα μήκη Ευκολία, μεγάλη ταχύτητα εφαρμογής, μικρή όχληση Υψηλή αντοχή Δεναυξάνουντιςδιαστάσεις Δυνατότητα μανδύα χωρίς αύξηση δυσκαμψίας Έλασμα για αύξηση καμπτικής αντοχής δοκού Ύφασμα για αύξηση διατμητικής αντοχής δοκού Επικόλληση ελασμάτων για την ενίσχυση καταστρώματος γέφυρας ΒΑΣΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ Υψηλό κόστος υλικών (όχι κατ ανάγκη και επέμβασης!) Έλλειψη πλαστιμότητας (όχι ικανότητας παραμόρφωσης!) Προστασία έναντι πυρκαϊάς (σοβάτισμα... γυψοσανίδες...) Έλλειψη «εκπαίδευσης» Περιτύλιξη υποστυλώματος με ύφασμα Εμποτισμός υφάσματος σε ειδική μπανιέρα ρητίνης Εφαρμογή προ-εμποτισμένου υφάσματος σε υποστύλωμα ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ!! ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΕΝΑΝΤΙ ΚΑΜΨΗΣ Εξομάλυνση και επιμελημένος καθαρισμός Επισκευή Απομάκρυνση σαθρού σκυροδέματος Δοκοί - πλάκες 2
Φορτίο «Πολύ» ενισχυμένο Μέτρια ενισχυμένο ΛΑΘΟΣ ΣΩΣΤΟ Ελαφρά ενισχυμένο Μη ενισχυμένο Μ Rd Μετατόπιση ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΕΝΑΝΤΙ ΤΕΜΝΟΥΣΑΣ V Μετά την ενίσχυση V f Ύφασμα συνθέτων υλικών (1) (2) Α t f B (3) (4) Γ Χωρίς ενίσχυση Λωρίδεςσυνθέτωνυλικών(εύκαμπτα υφάσματα ή δύσκαμπτα ελάσματα) δ (5) (6) Δ (7) Ε (10) (8) (9) ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ 3
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΥ ΠΑΧΟΥΣ ΜΑΝΔΥΑ t f d d f θ α Α 0.1d λοξή ρωγμή ( V + V V, ) 1 V Rd = min Rd,c Rd,s + Rd,f VRd,max γrd Λωρίδες πλάτους και πάχους t f ανά αποστάσεις VRd 2t fbf = dfσ sf ( cot θ cot α) sinα,f + fe, d Συνεχής μανδύας πάχους t f 2 VRd,f = 2t fdfσfe,d ( cot θ + cot α) sin α d f = ύψος μανδύα που διαπερνάται από τη ρωγμή, μετρούμενο από τη στάθμη του διαμήκους οπλισμού = 0.9d για κλειστό μανδύα Μέγιστη απόσταση λωρίδων df 0.9d sf min, 2 2 ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ ΥΠΟΣΤΥΛΩΜΑΤΩΝ σ c Αξονική τάση σ c f cc = f ccu t f αυξάνεται f co (ε ccu, f ccu ) (ε cc, f cc ) Απερίσφιγκτο Αξονική παραμόρφωση ε cο = 0.002 ε ccu ε c 2tf σl = σ f D t f D f fde σ f σ f Αύξηση αντοχής Αύξηση γωνίας στροφής χορδής (πλαστιμότητας) ~800 m 2 CFRP Αποτροπή ολίσθησης ράβδων αστοχίας σε ματίσεις Λυγισμός ράβδων Καθυστέρηση λυγισμού Ενίσχυση Φ.Ο. σε 4 εβδομάδες, με το κτίριο σε χρήση! 4
ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΟ ANSRuop ΓΙΑ ΝΑ ΕΧΟΥΜΕ ΜΙΑ «ΑΙΣΘΗΣΗ» ΜΕΓΕΘΩΝ... 2 στρώσεις κοινού υφάσματος ινών άνθρακα (πάχους 0.12 mm) ισοδυναμούν με οπλισμό διάτμησης S500 Φ8/10 2-3 στρώσεις δίνουν δείκτη πλαστιμότητας μ θ = μ Δ > 4-5 και αποτρέπουν αστοχία σε ματίσεις σε αρκετές συνήθεις περιπτώσεις ΦΕΡΟΥΣΕΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΪΕΣ ΜΑΝΔΥΕΣ ΕΚTOΞ. ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΥΞΗΣΗ ΜΑΖΑΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΑΥΞΗΣΗ ΔΥΣΚΑΜΨΙΑΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΑΥΞΗΣΗ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΥΨΗΛΑ ΕΡΓΑΤΙΚΑ ΟΧΛΗΣΗ ΔΕΝ ΕΦΑΡΜΟΖΕΤΑΙ ΠΑΝΤΟΤΕ Στοιχείο τύπου δοκού, εντός επιπέδου κάμψη/διάτμηση Εντός επιπέδου κάμψη ΤΥΠΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ Εκτός επιπέδου κάμψη Διατμητικό τοίχωμα, εντός επιπέδου διάτμηση 5
ΚΑΜΨΗ ΕΚΤΟΣ Ή ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕΔΟΥ Ελάσματα ή ύφασμα ή ράβδοι σε εγκοπές Ελάσματα ή ύφασμα σε χιαστί διάταξη. Επιθυμητή η αγκύρωση των άκρων. ΔΙΑΤΜΗΣΗ ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕΔΟΥ (α) (β) Ελάσματα ή ύφασμα ανά αποστάσεις (ε) Ράβδοι σε εγκοπές Extrados strip Intrados strip Ύφασμα ή πλέγμα με τις ίνες κυρίως σε οριζόντια διάταξη (γ) (δ) Ράβδος σε εγκοπή στη θέση του αρμού ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ (β) (α) (γ) ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ... Ορισμένα προβλήματα σχετικά με τις εποξειδικές ρητίνες Αντικατάσταση ρητίνης με κονίαμα Χρήση «υφασμάτων» νέου τύπου συνεργασία ινών μητρικού υλικού Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ) 6
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ -1 ΕΥΚΟΛΙΑ, ΤΑΧΥΤΗΤΑ, ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ - ΑΝΑΛΗΨΗ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ΑΠΟ ΤΙΣ ΙΝΕΣ - ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΥΝΘ. ΥΛΙΚΩΝ - ΟΡΘΕΣ ΑΓΚΥΡΩΣΕΙΣ ΑΠΟΦΥΓΗ ΑΠΟΚΟΛΛΗΣΕΩΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΟΧΙ ΑΔΙΑΚΡΙΤΩΣ! ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ -2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΕΝΙΣΧΥΣΕΩΝ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ: ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΚΑΜΨΗ ΔΟΚΩΝ + ΠΛΑΚΩΝ ΔΙΑΤΜΗΣΗ (+ΣΤΡΕΨΗ) ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ (ΓΙΑ ΠΛΑΣΤΙΜΟΤΗΤΑ & ΑΞΟΝ. ΦΟΡΤΙΟ) ΤΟΙΧΟΠΟΙΪΑ ΔΙΑΤΜΗΣΗ ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΚΑΜΨΗ ΕΚΤΟΣ/ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ ΔΕΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΕΤΑΙ Η ΑΥΞΗΣΗ ΔΥΣΚΑΜΨΙΑΣ! ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ 7