Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ

Σε ποιες περιπτώσεις χρειάζεται; ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΧΑΛΥΒΩΝ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Κυρίως σε επεµβάσεις σε υφιστάµενες κατασκευές Για αποκαταστάσεις µετά από βλάβες Για ενισχύσεις Για αλλαγή χρήσης Στέφανος ρίτσος Όµως και σε νέες κατασκευές Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών Νέα µορφοποιηµένα υλικά Συστήµατα αγκυρώσεων Συγκράτηση Ράβδων Πάτρα, ΣεπτέµβριοςΟκτώβριος 2009 1 2 4

Προσθήκη νέων στρώσεων σκυροδέµατος (ιδιαίτερα απαραίτητη σε µονόπλευρη επέκταση ή ανοιχτό µανδύα υποστυλωµάτων) 1. υπάρχον υποστύλωµα, 2. επέκταση υποστυλώµατος 1. παλιό υποστύλωµα, 2. ενίσχυση.. παλιοί οπλισµοί, 4. πρόσθετοι οπλισµοί, 5. πρόσθετοι συνδετήρες, 6. συγκολλήσεις, 7. αναρτήρες πάπιες. 5 6 ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΡΑΒ ΩΝ ΟΠΛΙΣΜΟΥ α >50mm α 50mm παλαιά ράβδος νέα ράβδος Μία ή δύο καβίλλιες Σύνδεσµοι τύπου Ω ( πάπιες ) ~ 10 α h s ~ 10 α 5d b 5d b 20 mm Είδη συγκολλήσεων: (1,8) Ουρανός, (2,4,5,9) Ανεβατό (ή Κατεβατό ), () Πλάκα, (6,7) Οριζόντιο, (10) Μετωπική 5d b 5d b 7 ΥΣΚΑΜΠΤΟΙ ΣΥΝ ΕΣΜΟΙ ΕΥΚΑΜΠΤΟΙ ΣΥΝ ΕΣΜΟΙ 8

Χρήση Ηλεκτροσυγκολληµένων Συνδέσµων 9 10 Σύνδεσµοι ΠαλαιώνΝέων Ράβδων Οπλισµού ~ 10 α αአ50mm 5db Μία ή δύο καβίλλιες ΥΣΚΑΜΠΤΟΙ ΣΥΝ ΕΣΜΟΙ ~ 10 ~ 10 α α 5db 5db 20 mm παλαιά ράβδος α >50mm hs νέα ράβδος 5db Σύνδεσµοι τύπου Ω ( πάπιες ) ΕΥΚΑΜΠΤΟΙ ΣΥΝ ΕΣΜΟΙ 11 12

Μορφή συνδετήρα µε ηλεκτροσυγκολληµένα άκρα Άνοιγµα Συνδετήρων 1 14 Ορθογωνικοί συνδετήρες µε συγκόλληση 2 τµηµάτων Π Ηλεκτροσυγκόλληση Άκρων Συνδετήρων Μανδύα 15 Συνδετήρες εκτός του κόµβου 16

Αποκοπή Οπλισµού και Πλάκα Αγκύρωσης Προσθήκη µήκους αγκύρωσης τεχνική καµπούρας συνδ. Φ8/50 Α 2 χαλύβδινες πλάκες συνδ. Φ8/50 d Εξαγωνικά περικόχλια ή ηλεκτροσυγκολλήσεις επί της πλάκας Α Όψη ΑΑ 17 18 Επέκταση Οπλισµού Προβόλων Συγκολληµένη Εγκάρσια Ράβδος Εκτός της Μάζας του Σκυροδέµατος ως Σύστηµα Αγκύρωσης Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Σ d trans Ο Σ Μείωση απαιτούµενου µήκους αγκύρωσης κατά 0% (ΕΚΩΣ 17.6.1) 19 20

Κοντές Αναµονές; F F P s F α = Fs α P = s s 1 σb s Φ = P 2 2P 6 Fs 6 Fs α 6 Fs σ b max = = = = 2 Φ s2 s s s ℓαπ = σb Στις κρίσιµες περιοχές των δοµικών στοιχείων 78Φ, C16/20 67Φ, C20/25 Ο Ευροκώδικας 8, pren 19981, ( 5.6.) δεν επιτρέπει ηλεκτροσυγκολλήσεις µε υπερκάλυψη. ℓs ℓs/ Ο ΚΤΧ 2007 συνιστά να αποφεύγονται όλες. Για εξαιρετικές ανάγκες απαιτεί διασφάλιση ικανοποιητικής ολκιµότητας της σύνδεσης P Έστω Φ20 α Fs = f y A s Fs = 500,14 10 = 157KN Έστω s = 12Φ P σb 6 157 10 =16, MPa 122 202 16, σb = = 8,15 MPa 2 σ b,max Συγκόλληση ράβδων ορόφου Συγκόλληση αναµονών 21 F F 22 Πεδίο Εφαρµογής Μεθόδων Συγκόλλησης για Συγκολλήσιµους Χάλυβες Μέθοδος συγκόλλησης Συγκολλήσεις τόξου Χειρωνακτική συγκόλληση τόξου µε επενδεδυµένα ηλεκτρόδια (SMAW) Ηµιαυτόµατη συγκόλληση τόξου σε προστατευτική ατµόσφαιρα ArCO2 (GMAW, MAG) Ηµιαυτόµατη συγκόλληση τόξου σε προστατευτική ατµόσφαιρα ArCO2 µε σωληνωτά ηλεκτρόδια (FCAW) Ηµιαυτόµατη αυτοπροστατευόµενη συγκόλληση τόξου µε σωληνωτά ηλεκτρόδια (FCAW) Τύπος σύνδεσης Περιοχή ονοµαστικών διαµέτρων σε mm Κ.Τ.Χ.2007 Αλλού Μετωπική χωρίς υποστήριξη της ρίζας 16 Φ20 EC2 Μετωπική µε µόνιµη υποστήριξη της ρίζας 12 Κατά παράθεση 62 Με λωρίδες Σταυρωτή Με άλλα χαλύβδινα στοιχεία Κατά παράθεση Συγκόλληση µε ηλεκτρική αντίσταση Η µέγιστη εγκάρσια µετατόπιση των συγκολληµένων ράβδων σαν συνάρτηση της απόστασης συγκόλλησης για τις διάφορες τιµές της διαµέτρου d για µήκος σύγκλησης 4d (Αποστολόπουλος (Αποστολόπουλος,, 2007) 2 Σταυρωτή 520 Μετωπική 625 Κατά παράθεση Φ16 EC2 Φ16 EC2 Συγκόλληση µε προεξοχή (project welding) Σταυρωτή 520 Αυτογενής συγκόλληση µε συµπίεση και θέρµανση µε αέριο Μετωπική Αυτογενής συγκόλληση µε σπινθηρισµούς Μετωπική Συγκόλληση µε τριβή Μετωπική Με άλλα χαλύβδινα στοιχεία 24

Κανονιστικό Πλαίσιο 1 2 4 5 6 7 International standard ISO 17660 (2006) American National Standard ANSI/AWS D1.492 Welding of reinforcing steel Part 1: Loadbearing welded joints Part 2: Non loadbearing welded joints Structural welding codereinforcing steel BS 712 (1989) Metal are welding of steel for concrete Σύνδεση κατά παράθεση µε τεχνικές τόξου (Κ.Τ.Χ.. 2007) Σ. reinforcement Η. Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ DIN 241 (1997) Welding of reinforcing steel for concrete quality requirements DIN 4099 (1978) Welding of reinforcing steel Execution of welding work and testing ΠΕΤΕΠ 140110 (www.iok.gr) Προσθήκη οπλισµού µε ηλεκτροσυγκόλληση Κ.Τ.Χ. (2007) Σχέδιο Κανονισµός Τεχνολογίας Χαλύβων 25 Σύνδεση µε λωρίδες strip joint (Κ.Τ.Χ.. 2007) 26 Μετωπική Συγκόλληση butt joint (Κ.Τ.Χ.. 2007) Συγκολλήσεις επί Εγκαρσίου Χαλύβδινου Στοιχείου (Σχέδιο Κ.Τ.Χ. 2007) ιαδοχική εκτέλεση κορδονιών και πάσων Μετωπική σύνδεση µε υποστήριγµα της ρίζας της συγκόλλησης Ράβδος διερχόµενη από χαλύβδινο στοιχείο Ράβδος αγκυρούµενη εντός του πάχους του χαλύβδινου στοιχείου Σταυρωτή Συγκόλληση cross joint (Κ.Τ.Χ.. 2007) Μετωπική συγκόλληση ράβδου επί χαλύβδινου στοιχείου 27 Για περισσότερες από µία ράβδους s>d Στις περιπτώσεις αγκυρώσεων ο ΕΚΩΣ απαιτεί δοκιµές και εγκριτικές αποφάσεις 28

ΚΑΜΨΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΜΕΝΩΝ ΟΠΛΙΣΜΩΝ Αναγνώριση Υλικού Απαιτείται: Χηµική Ανάλυση οκίµιο µικρών διαστάσεων (2εκ.) Φασµατοσκοπική µέθοδος (EC2 l Ø) είγµα σε µορφή ρινισµάτων Τεχνική ατοµικής αναρρόφησης Ελάχιστη διάµετρος D καµπύλωσης για συγκολληµένους σταυρωτούς οπλισµούς Κάµψη οπλισµού µακριά από θέσεις ηλεκτροσυγκόλλησης ΚΤΧ2007 ΕΚΩΣ ( 17.2..2) Συνιστάται (για επιβεβαίωση): Μέτρηση σκληρότητας και µεταλλογραφικός έλεγχος Φ > 2Φ x > 4Φ για σταυρωτή Συνιστάται (αν δεν γίνεται ζηµιά λόγω του απαιτούµενου µήκους > 2Φ x > 2Φ άλλες δοκιµίου): Κατά ΚΤΧ 2007 ( 8.4.) οι ίδιοι περιορισµοί πρέπει να ισχύουν και επί κεκαµένων αν και το ISO 176601 επιτρέπει συγκολλήσεις επί του καµπυλωµένου (µε επιτρεπόµενες καµπυλότητες) τµήµατος οκιµή εφελκυσµού Προτιµότερο η κάµψη να προηγείται της συγκόλλησης 29 0 Πότε Επιτρέπεται η Συγκόλληση; Αν C<0.24% και Ceq < 0.52% Συγκολλήσιµος (ΕΛΟΤ 10080) Mn Cr+ Mo+ V Ni+ Cu Όλοι οι νέοι χάλυβες Β500A και Β500c Ceq= C+ + + 6 Σ. 5 15 Η. Παλαιοί χάλυβες Δ S500s, S400s Ρ Ι Τ Σ Ο S220, StI 700 800 S400 600 700 S500s Σ 0.25% C < 0.45% και Ceq < 0.70% Συγκολλήσιµος υπό προϋποθέσεις 600 500 (ΣΧΕ ΙΟ Κ.Τ.Χ.2007) 500 400 STIII, S4OO ; 400 C 0.45% ή/και Ceq 0.70% Μη Συγκολλήσιµος (ΣΧΕ ΙΟ Κ.Τ.Χ.2007) 00 00 (Για εξαιρετικές ανάγκες Συγκόλληση µετά από ειδική µελέτη Σύνταξη ειδικής προδιαγραφής Επίβλεψη ειδικών) S400 S500s Ενδεικτικές αναλογίες χηµικής σύστασης χάλυβα S400 και S500s (%) C 0.7 0.2 Mn 1.28 1.06 Si 0.29 0.21 N 0.007 0.009 Ni 0.066 0.114 Cu 0.194 0.45 Cr 0.09 0.08 S 0.0 0.07 P 0.02 0.0 Ceq 0.62 0.46 1 Τάση (ΜΡa) 200 100 ΣΥΓΚΟΛΛΗΜΕΝΟ AΣΥΓΚΟΛΛΗΤΟ 0 0 5 10 15 20 25 0 Παραµόρφωση (%) Τάση (ΜΡa) 200 100 ΣΥΓΚΟΛΛΗΜΕΝΟ AΣΥΓΚΟΛΛΗΤΟ 0 0 5 10 15 20 25 Παραµόρφωση (%) Τυπική εικόνα της επίδρασης της προθέρµανσης στο διάγραµµα τάσηςπαραµόρφωσης των χαλύβων 2

ιαγράµµατα τάσεων παραµορφώσεων δοκιµασθέντων χαλύβων (Τζωρτζάκης κ.α.,., 1990) Σύγκριση διαγραµµάτων πριν και µετά την συγκόλληση µετωπική (Τζωρτζάκης κ.α.,., 1990) 4 Συγκόλληση Χαλύβων Συγκολλήσιµων υπό προϋποθέσεις Τύποι Σύνδεσης Κατά παράθεση Με λωρίδες Σ. Η. Δ Ρ Ι Τ Μετωπική Σ Ο Σ Με άλλα στοιχεία Βήµατα Εργασίας Βήµα 1 ο : Καθαρισµός παλαιού οπλισµού Σκουριά Οργανικές και λιπαρές ουσίες Σύγκριση διαγραµµάτων τάσεων παραµορφώσεων πριν και µετά την συγκόλληση µε διπλή παράθεση (Τζωρτζάκης κ.α.,., 1990) 5 Βήµα 2 ο : Προθέρµανση Τ=200 ο C 250 o C σε όλο το µήκος της σύνδεσης + 50mm εκατέρωθεν Μέτρηση Τ µε φορητό θερµοστοιχείο Εναλλακτικά µε θερµοευαίσθητους χρωµατοδείκτες (κιµωλίες) 6

Βήµα ο : Εργασία Συγκόλλησης Κατά παράθεση ή µε λωρίδες Μέθοδος: Συγκόλληση τόξου (α) Χειρονακτική µε επενδεδυµένα ηλεκτρόδια (SMAW) Συνιστώνται: Ηλεκτρόδια ρουτιλίου Ε601 (f y =4080MPa, f t =40460MPa, ε s =1722%) ER70S6 για S400 Ηλεκτρόδια Σ. χαµηλού υδρογόνου Ε9018 (f y Η. =50620MPa, f t Δ ~ 620MPa, ε s Ρ Ι ER805G Τ για S500 Σ Ο Σ =1424%) Λοξοτοµές όπως και για τους νέους οπλισµούς (καλλίτερη το κατακόρυφο διπλό V) (β) Ηµιαυτόµατη σε ατµόσφαιρα ArCO 2 (GMAW ή MAG) Να προτιµηθεί εφόσον υπάρχει δυνατότητα Προσεκτική αφαίρεση σκουριάς µεταξύ εν απαιτεί ιδιαίτερη επιδεξιότητα συγκολλητή διαδοχικών πάσων Συνιστώνται: Ηλεκτρόδιοσύρµα ΕR70S6 (f y =420MPa, f t =540MPa, ε s =25%) ή υψηλότερης αντoχής ER805G (f y =460MPa, f t =570MPa, ε s =22%) 7 Μετωπική Συγκόλληση Μέθοδος: Ηµιαυτόµατη συγκόλληση σε ατµόσφαιρα ArCO2 (GMAW ή MAG) εν επιτρέπεται η χειρονακτική (SMAW) κίνδυνος παρουσίας µη µεταλλικών εγκλεισµάτων διασπορά στα µηχανικά χαρακτηριστικά Ηλεκτρόδια όπως και στην κατά παράθεση Έλεγχος θερµοκρασίας µετάλλου σε κάθε πάσο στα όρια των (200250) ο C 8 Οδηγίες Τεχνικής Αρτιότητας Επιλέγεται: Απαιτούνται: Καλός καιρός και ξηρός Πιστοποιηµένες διαδικασίες (µονάδες διαµόρφωσης) εν επιτρέπεται σε περίπτωση βροχής, υγρό περιβάλλον, άνεµο Πιστοποιηµένοι συγκολλητές Σ. θερµοκρασίες κάτω Η. του µηδενός Δ Ρ Ι Τ Σ Ο Σ (Σε περίπτωση ανάγκης: λήψη ειδικών µέτρων) Μη πιστοποιηµένος συγκολλητής; Εκτελείται αργά Επιτρέπεται για συγκεκριµένη µέθοδο και τύπο συγκόλλησης, από διπλωµατούχο Ήρεµη ψύξη στον αέρα συγκολλητή Α τάξης (Επαγγ. Άδεια από τις Υπηρεσίες Βιοµηχανίας του Υπουργείου Εθνικής Οικονοµίας), εφόσον προηγουµένως κατασκευάσει δοκίµια και ελεγχθούν (Απαγορεύεται η επιτάχυνση της απόψυξης π.χ. µε νερό) επιτυχώς. Έλεγχος Ποιότητας Πιστοποίηση και Έλεγχος Ίδιες δοκιµές που προβλέπονται για τις νέες ράβδους Έλεγχος σκληρότητας στην συγκόλληση + ΘΕΖ (~Φ/2) Σε αυτοµατοποιηµένες διαδικασίες συγκόλλησης στο εργοστάσιο ή µονάδα διαµόρφωσης Ελέγχεται το τελικό προϊόν < 50 HV (00HV) 9 Σε χειρωνακτικές ή ηµιαυτόµατες διαδικασίες στο εργοτάξιο Ελέγχεται η ικανότητα του ηλεκτροσυγκολλητή 40

Πεδίο Εφαρµογής και Πλήθος οκιµίων για Έλεγχο Ποιότητας Συγκόλλησης (ΣΧΕ ΙΟ Κ.Τ.Χ.2007) Οπτικός έλεγχος Πλήθος δοκιµίων (ρωγµές, ατελής διείσδυση) Μέθοδος συγκόλλησης Τύπος σύνδεσης οκιµή οκιµή οκιµή Μηχανικές οκιµές εφελκυσµού κάµψης διάτµησης Εφελκυσµού Μετωπική Κάµψης Κατάπαράθεση/ Με λωρίδες ιάµετρος ράβδου ιάµετρος στη δοκιµή Συγκόλληση τόξου Σταυρωτή * * (mm) κάµψης (mm) Σ. Με άλλα µεταλλικά Η. Δ Ρ Ι Τ Σ d 8 Ο 5d Σ στοιχεία 8<d 12 6d * οκιµή διάτµησης στην ράβδο που ενδιαφέρει 12<d 20 8d 20<d 2 10d Αν αστοχήσει ένα δοκίµιο κατασκευάζονται 2 πρόσθετα 2<d 12d Αν αστοχήσει ένα από τα πρόσθετα απόρριψη Έλεγχος: όχι ρωγµές στην ράβδο Έλεγχοι Συγκολλήσεων 41 42 ιάτµησης F S F A b f yk S F = Συντελεστής ιάτµησης 0, για φέρουσες συνδέσεις d trans www.ggde.gr Επιπλέον d min 0,5d max εν γένει ( 0,57EC2) www.episkeves.civil.upatras.gr.gr d min 0,6d max για δοµικά πλέγµατα πάχος ραφής max(0,d min, 4mm) πάχος ραφής max(0,5d min, 6mm) F Σχέδιο Κανονισµού Τεχνολογίας Χαλύβων Οπλισµένου Σκυροδέµατος (ΚΤΧ 2007) Για περισσότερες εγκάρσιες ράβδους S d trans 4 44