ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (Ι.Ο.Π. ΚΑΙ ΚΑΝ.ΕΠΕ.) 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, ΙΑΤΜΗΣΗ, 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 ΙΟΠ με ίνες άνθρακα ΙΟΠ με ίνες υάλου Ίνες Μήτρα χάλυβας Ε f = Ε fib V fib +Ε m V m ~ Ε fib V fib ε fu ~ 1.7% ~3.0% ε f f ~ f fib V fib 1
ΙΑΠΩΝΙΑ BUILDING RESEARCH INSTITUTE ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΧΡΗΣΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ (2002) Αυτοκινητοβιομηχανία ιάφορα Αεροναυπηγική Συσκευές Καταναλωτικά είδη Ηλεκτρονικά Τεχνικά έργα Ναυσιπλοϊα ς εφαρμογών Αριθμό 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!! ΕΛΛΑ Α : >1100 εφαρμογές κατά την τελευταία 10-ετία Χαμηλό βάρος εν διαβρώνονται Πολύ μεγάλα μήκη Ευκολία, μεγάλη ταχύτητα εφαρμογής, μικρή όχληση Υψηλή αντοχή εν αυξάνουν τις διαστάσεις υνατότητα μανδύα μ χωρίς ρς αύξηση η 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 οκοί - πλάκες 2
Φορτίο «Πολύ» ενισχυμένο Μέτρια ενισχυμένο Ελαφρά ενισχυμένο Μη ενισχυμένο ΛΑΘΟΣ ΣΩΣΤΟ Μετατόπιση Μ Rd Συνήθως κρίσιμη η αποκόλληση (ΚΑΝΕΠΕ 6.1.4, 8.2.1.3) ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΕΝΑΝΤΙ ΤΕΜΝΟΥΣΑΣ V Μετά την ενίσχυση V f Ύφασμα συνθέτων υλικών (1) (2) Α t f B (3) (4) Γ Χωρίς ενίσχυση Λωρίδες συνθέτων υλικών (εύκαμπτα υφάσματα ή δύσκαμπτα ελάσματα) δ (5) (6) (7) Ε (10) (8) (9) ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΥ Α 0.1d ΠΑΧΟΥΣ ΜΑΝ ΥΑ t f ΚΑΝΕΠΕ 8.2.2 d d f θ α λοξή ρωγμή ( V + V V, ) 1 V Rd = min Rd,c Rd,s + Rd,f VRd,max γ Rd 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 = ενεργό για την ανάληψη τέμνουσας ύψος ενίσχυσης (KANEΠΕ: 2d/3) Μέγιστη απόσταση λωρίδων d f 2 3
ΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΟΜΒΩΝ Πάχος ανά διεύθυνση (ΚΑΝΕΠΕ): t fh =V jh /h δοκ f fed t fv =V jv /h υποστ f fed ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ ΥΠΟΣΤΥΛΩΜΑΤΩΝ σ c Αξονική τάση σ c f cd,c t f αυξάνεται f cd Απερίσφιγκτο (ε ccu, f cd,c ) KANEΠΕ 6.2.3 Αξονική παραμόρφωση ε cο = 0.002 ε ccu ε c 2tf σl = σ f D t f D f fed σ f σ f Αύξηση αντοχής Αύξηση γωνίας στροφής χορδής (πλαστιμότητας) ~800 m 2 CFRP Αποτροπή ολίσθησης ράβδων αστοχίας σε ματίσεις (ΚΑΝΕΠΕ 8.2.1.2) Λυγισμός ράβδων Καθυστέρηση λυγισμού Ενίσχυση Φ.Ο. σε 4 εβδομάδες, με το κτήριο 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 ΜΑΝ ΥΕΣ ΕΚTOΞ. ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΥΞΗΣΗ ΜΑΖΑΣ ΑΥΞΗΣΗ ΥΣΚΑΜΨΙΑΣ ΑΥΞΗΣΗ ΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΥΨΗΛΑ ΕΡΓΑΤΙΚΑ ΟΧΛΗΣΗ ΕΝ ΕΦΑΡΜΟΖΕΤΑΙ ΠΑΝΤΟΤΕ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΥΝΑΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Στοιχείο τύπου δοκού, εντός επιπέδου κάμψη/διάτμηση Εντός επιπέδου κάμψη ΤΥΠΙΚΗ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗ Εκτός επιπέδου κάμψη ιατμητικό τοίχωμα, εντός επιπέδου διάτμηση 5
ΚΑΜΨΗ ΕΚΤΟΣ Ή ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕ ΟΥ Ελάσματα ή ύφασμα ή ράβδοι σε εγκοπές Ελάσματα ή ύφασμα σε χιαστί διάταξη. Επιθυμητή η αγκύρωση των άκρων. ΙΑΤΜΗΣΗ ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕ ΟΥ (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 ΥΝΑΜΕΩΝ ΑΠΟ ΤΙΣ ΙΝΕΣ - ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΥΝΘ. ΥΛΙΚΩΝ - ΟΡΘΕΣ ΑΓΚΥΡΩΣΕΙΣ ΑΠΟΦΥΓΗ ΑΠΟΚΟΛΛΗΣΕΩΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΟΧΙ Α ΙΑΚΡΙΤΩΣ! ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ -2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΕΝΙΣΧΥΣΕΩΝ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ: ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ ΚΑΜΨΗ ΟΚΩΝ + ΠΛΑΚΩΝ ΙΑΤΜΗΣΗ (+ΣΤΡΕΨΗ) ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ (ΓΙΑ ΠΛΑΣΤΙΜΟΤΗΤΑ & ΑΞΟΝ. ΦΟΡΤΙΟ) ΤΟΙΧΟΠΟΙΪΑ ΙΑΤΜΗΣΗ ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΚΑΜΨΗ ΕΚΤΟΣ/ΕΝΤΟΣ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΠΕΡΙΣΦΙΓΞΗ ΕΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΕΤΑΙ Η ΑΥΞΗΣΗ ΥΣΚΑΜΨΙΑΣ! ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ 7