ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΣΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΑ ΔΟΜΗΜΑΤΑ

ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ ΤΕΕ ΑΘΗΝΑ,, 16 εκεμβρίου 2009 ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΣΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΑ ΔΟΜΗΜΑΤΑ Κεφάλαιο 9: Έλεγχοι ασφάλειας Μ.Ν.Φαρδής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστημίου Πατρών

Κεφάλαιο 9: Σκοπός Καθορισμός τιμών σχεδιασμού διαθέσιμων αντιστάσεων (αντοχής, παραμόρφωσης) στα κριτήρια ελέγχου γιά τις 3 διαφορετικές στάθμες επιτελεστικότητας.

Αποτίμηση / Ενίσχυση με βάση: 1. Μετακινήσεις/παραμορφώσεις, όχι δυνάμεις Έλεγχοι πλάστιμων τρόπων αστοχίας σε όρους παραμορφώσεων Σκεπτικό: η σεισμική δράση προκαλεί & επιβάλλει μετακινήσεις & παραμορφώσεις, όχι δυνάμεις (τις δυνάμεις τις γεννά το δόμημα). 2. Επιτελεστικότητα (: επιθυμητή συμπεριφορά) κτιρίου για ορισμένη στάθμη σεισμικής δράσης Ορίζονται (περισσότεροι από έναν) «στόχοι επιτελεστικότητας» = Στάθμες επιτελεστικότητας (:«οριακές καταστάσεις») υπό αντίστοιχες σεισμικές δράσεις

ΠΛΑΣΤΙΜΑ & ΨΑΘΥΡΑ ΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΛΑΣΤΙΜΑ ΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ (υποστυλώματα, δοκοί, τοιχώματα σε κάμψη, τοιχοπληρώσεις σε διάτμηση): ΕΛΕΓΧΟΙ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ. ΨΑΘΥΡΑ ΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ (υποστυλώματα, δοκοί, τοιχώματα, κόμβοι σε διάτμηση): ΕΛΕΓΧΟΙ ΣΕ ΟΡΟΥΣ ΥΝΑΜΕΩΝ.

ΙΑΚΡΙΣΗ ΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: «ΚΥΡΙΑ» («ΠΡΩΤΕΥΟΝΤΑ») : κρίσιμα για την αντίσταση έναντι σεισμού. «ΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΑ» : Συνεισφορά στις κατακόρυφες δράσεις. Μικρή (ή αναξιόπιστη) συνεισφορά έναντι σεισμικών δράσεων. Η δυσκαμψία& αντοχή τους μπορεί να αγνοείται στην ελαστική γιά σεισμικές δράσεις, εφόσον το κτίριο ενισχύεται. εν μπορεί να συμβάλλουν συνολικώς > 25% δυσκαμψίας ορόφου Υπόκεινται σε χαλαρότερες απαιτήσεις & κριτήρια επιτελεστικότητας.

Κριτήρια ελέγχου επιτελεστικότητας πρωτεύοντα Τοιχοπληρώσεις Άμεση χρήση R d y R d γ E γ y Ανελαστική ( y + um )/2γ Rd um /γ Rd γ E γ um /3 Προστασία ζωής Ελαστική m=( y + um )/2γ Rd y /m R d m = [ um /γ Rd ]/ y m=[γ um /3]/γ y Μη-κατάρρευση Ανελαστική Ελαστική um /γ Rd m=[ um /γ Rd ]/ y um m = um / y ( γ E γ um ) ( m=γ um /γ y ) 1.5V CD 1.25V CD πρωτεύοντα 1.2V CD V CD,, γ E : ένταση, γωνία στρ. χορδής, γων. παραμόρφωση τοιχοπλήρωσης από y, γ y : γωνία στροφής χορδής, γωνιακή παραμόρφωση τοιχοπλήρωσης στη διαρροή. R m, R d (V Rd ): Αντίσταση σε όρους δυνάμεων, με μέσες τιμές υλικών για πλάστιμο τρόπο αστοχίας ή με αντιπροσωπευτικές (: μέση-σ) και επιμέρους συντ. ασφαλείας ανάλογα με στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων για ψαθυρό. V CD : Τέμνουσα από Ικανοτικό Σχεδιασμό. um : παραμόρφωση αστοχίας (μέση τιμή). γ Rd =1.8, 2.15 ώστε um /γ Rd : μέση τιμή σ

1. Άμεση χρήση μετά το σεισμό Απαίτηση: Οιονεί ελαστική συμπεριφορά. Γιαελαστικήήανελαστικήηανίσωσηασφαλείας: = S(γ f S k ) < (1/γ Rd ) R(R k /γ m ) = R d μπορεί να ελέγχεται - για πρωτεύοντα και στοιχεία και τοιχοπληρώσεις - σε όρους δυνάμεων: : τιμή εντατικού μεγέθους από την (με ) R d : τιμή σχεδιασμού αντίστασης σε όρους δυνάμεων (εντατικών μεγεθών) με γ Rd =1 και μέσες τιμές ιδιοτήτων υλικών αν πρόκειται για πλάστιμο τρόπο αστοχίας, ή με αντιπροσωπευτικές (: μέση-σ) και επιμέρους συντελεστές ασφαλείας ανάλογα με τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων για ψαθυρό. Για ανελαστική η ανίσωση ασφαλείας για πλάστιμους τρόπους αστοχίας (και τοιχοπληρώσεις) μπορεί να ελέγχεται σε όρους παραμορφώσεων: : τιμή παραμορφωσιακού μεγέθους από την (με ) R d : τιμή σχεδιασμού αντίστασης σε όρους παραμορφώσεων με γ Rd =1 και αναμενόμενες (μέσες) τιμές ιδιοτήτων υλικών χωρίς επιμέρους συντ. ασφαλείας.

Κριτήρια ελέγχου επιτελεστικότητας πρωτεύοντα Τοιχοπληρώσεις Άμεση χρήση R d y R d γ E γ y Ανελαστική ( y + um )/2γ Rd um /γ Rd γ E γ um /3 Προστασία ζωής Ελαστική m=( y + um )/2γ Rd y /m R d m = [ um /γ Rd ]/ y m=[γ um /3]/γ y Μη-κατάρρευση Ανελαστική Ελαστική um /γ Rd m=[ um /γ Rd ]/ y um m = um / y ( γ E γ um ) ( m=γ um /γ y ) 1.5V CD 1.25V CD πρωτεύοντα 1.2V CD V CD,, γ E : ένταση, γωνία στρ. χορδής, γων. παραμόρφωση τοιχοπλήρωσης από y, γ y : γωνία στροφής χορδής, γωνιακή παραμόρφωση τοιχοπλήρωσης στη διαρροή. R m, R d (V Rd ): Αντίσταση σε όρους δυνάμεων, με μέσες τιμές υλικών για πλάστιμο τρόπο αστοχίας ή με αντιπροσωπευτικές (: μέση-σ) και επιμέρους συντ. ασφαλείας ανάλογα με στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων για ψαθυρό. V CD : Τέμνουσα από Ικανοτικό Σχεδιασμό. um : παραμόρφωση αστοχίας (μέση τιμή). γ Rd =1.8, 2.15 ώστε um /γ Rd : μέση τιμή - σ

2. Προστασία ζωής Δομικά στοιχεία επιτρέπεται να αναπτύξουν ανελαστικές παραμορφώσεις σε πλάστιμους τρόπους αστοχίας, αλλά πρέπει να έχουν σημαντικό περιθώριο ασφαλείας έναντι εξάντλησης της διαθέσιμης ικανότητας παραμόρφωσής τους. Κριτήρια ελέγχου ανάλογα με: Tρόπο Aνάλυσης : Ελαστική, ή Ανελαστική. Tρόπο αστοχίας : Πλάστιμο, ή Ψαθυρό.

Συνέχεια: Κριτήρια για Προστασία ζωής Ανελαστική Πλάστιμοι τρόποι αστοχίας : Ηανίσ. ασφαλείας: = S<R/γ Rd =R d ελέγχεται σε όρους παραμορφώσεων: = παραμορφωσιακό μέγεθος δ από με R d = R(R m /γ m ) τιμή σχεδιασμού αντίστασης σε όρους παραμορφώσεων με μέσες τιμές ιδιοτήτων υλικών χωρίς επιμέρους συντ. ασφαλείας. Πρωτεύοντα στοιχεία : R d = δ d = 0.5(δ y +δ u )/γ Rd Δευτερεύοντα στοιχεία (πλήν οριζοντίων) και τοιχοπληρώσεις: R d =δ d =δ u /γ Rd Αν δ = θ : γ Rd = 1.8 Αν δ = θ pl : γ Rd = 2.15 Για τοιχοπληρώσεις με δ = γ : γ Rd = 3 Ψαθυροί τρόποι αστοχίας : Ανίσωση ασφαλείας: <R d ελέγχεται σε όρους δυνάμεων: = εντατικό μέγεθος, V, από με R d = R(R k /γ m ) τιμή σχεδιασμού αντίστασης σε όρους δυνάμεων με αντιπροσωπευτικές τιμές ιδιοτήτων (μέση-σ) & επιμέρους συντελ. ασφαλείας ανάλογα με τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων.

Συνέχεια: Κριτήρια για Προστασία ζωής Ελαστική Πλάστιμοι τρόποι αστοχίας : Ανίσωση ασφαλείας: = S<R/γ Rd =R d ελέγχεται σε όρους δυνάμεων (~ισοδύναμη με έλεγχο σε όρους παραμορφώσεων ανελαστικής ς) : = εντατικό μέγεθος F (M, V, N) από με, διαιρεμένο με λόγο m=δ d /δ y παραμόρφωσης δ d που ορίσθηκε γιά ανελαστική, προς παραμόρφωση διαρροής δ y. (m: οιονεί τοπικός δείκτης συμπεριφοράς q) R d = R(R m ): τιμή σχεδιασμού αντίστασης σε όρους δυνάμεων με αντιπροσωπευτικές τιμές ιδιοτήτων (μέση-σ) & επιμέρους συντελ. ασφαλείας ανάλογα με τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων. Ψαθυροί τρόποι αστοχίας : Ανίσωση ασφαλείας: <R d ελέγχεται σε όρους δυνάμεων: = εντατικό μέγεθος V από ικανοτικό σχεδιασμό (από ισορροπία μέλους γιά υπεραντοχή, γ Rd R d, τωνθέσεωνπλάστιμηςσυμπεριφοράς) R d = R(R k /γ m ): όπως στην ανελαστική (τιμή σχεδιασμού αντοχής σε όρους δυνάμεων με αντιπροσωπευτικές τιμές ιδιοτήτων & με επιμέρους συντελεστές ασφαλείας υλικών (ανάλογα με τη στάθμη αξιοπιστίας δεδομένων). Ο έλεγχος αφορά την τέμνουσα, οπότε :

Για ελαστική Ικανοτική τέμνουσα V CD από ισορροπία, υπό τις ροπές που αναπτύσσονται όταν σχηματισθούν πλαστικές αρθρώσεις γύρω από κόμβους άκρων μέλους (σε δοκούς ή υποστυλώματα, όπoυ συμβούνπρώτα) MRb M M min( 1, Υποστυλώματα: οκοί: M i, d M Rb, i i, d min( 1, Rc, i M M Rc Rb ) M Rc )

3. Δοκοί: Υπολογισμός δυνάμεων για ελαστική RdM Rw VSd VE MEW M Rb Mi,d γrdm Rc,i min(1, ) M M Rc Rc Mi,d γrdmrb,i min( 1, ) M 1. Τοιχώματα: (M RW, M EW : στη βάση) 2. Υποστυλώματα: 4. Eλεγχος εδάφους και στοιχείου θεμελίωσης S Fd S F,G Rd S F,E Rb Ροπές άκρων γιά υπολογισμό δρώσας τέμνουσας : min M Rd /M Ed μεταξύ 2 οριζοντίων διευθύνσεων κατακορύφου στοιχείου στην κατώτατη πλαστική άρθρωση: -M Ed : καμπτική ροπή από για σεισμική δράση -M Rd : καμπτική αντίσταση με μέσες τιμές υλικών & αξονική δύναμη που αντιστοιχεί στην υπόψη διεύθυνση και φορά σεισμικής δράσης Προστασία ζωής: Πρωτεύοντα στοιχεία : γ Rd = 1.5 Δευτερεύοντα στοιχεία: γ Rd = 1.2 Αποφυγή κατάρρευσης: Πρωτεύοντα στοιχεία : γ Rd = 1.25 Δευτερεύοντα στοιχεία: γ Rd = 1

3. Αποφυγή κατάρρευσης Δεν επιτρέπεται να ξεπεραστεί η διαθέσιμη ικανότητα παραμόρφωσης των δομικών στοιχείων. Διαφορά με στάθμη «Προστασίας ζωής»: Πλάστιμοιτρόποιαστοχίας: R d = δ d = δ u /γ Rd Πρωτεύοντα στοιχεία : γ Rd = όπως στην «Προστασία ζωής» Δευτερεύοντα στοιχεία (πλήν οριζοντίων) και τοιχοπληρώσεις : γ Rd = 1 R d = με μέσες τιμές ιδιοτήτων χωρίς επιμέρους συντελεστές ασφαλείας υλικών.