ΣΤΑΘΜΕΣ ΕΠΙΤΕΛΕΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ & ΣΤΟΧΟΙ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ - ΑΝΑΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ

ΠΡΟΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΕΙΣ ΥΣΜΕΝΕΙΑ ΠΑΛΑΙΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ (a) Σχεδιασµός για σεισµικές δράσεις 50% των αντιστοίχων για νέα κτίρια ΘΕΣΜΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ: Ευρωκώδικας 8 Μέρος 3 και ΚΑΝ.ΕΠΕ. Στέφανος ρίτσος Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών Πάτρα, Σεπτέµβριος-Οκτώβριος 2009 (β) Μόρφωση Φ.Ο. µε αρχιτεκτονικές υπερβολές (Έλλειψη κανονικότητας: γεωµετρίας ή αντοχής σε επίπεδο ορόφου ή κτιρίου) (γ) Προσδιορισµός των εντατικών µεγεθών µε απλοποητικές παραδοχές (Έλλειψη υπολογιστικών µέσων: απουσία χωρικής ανάλυσης & διδιάστατης πλαισιακής λειτουργίας) (δ) ιαστασιολόγηση µε διαδικασίες που σήµερα έχουν αναθεωρηθεί (Ανακριβή προσοµοιώµατα, απουσία ικανοτικού σχεδιασµού και πλαστιµότητας, ανεπαρκείς κατασκευαστικές διατάξεις για ελάχιστα και µέγιστα, κ.α.) υνητική υσµένεια 1:2 έως 1:3 1 2 ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Ποιες κατασκευές έχουν προτεραιότητα να ενισχυθούν, και πως θα προσδιοριστούν σε µεµονωµένη βάση; Μπορούν (ή αξίζει τον κόπο) να ενισχυθούν και µέχρι ποιο σηµείο; Μήπως η λύση της κατεδάφισης και ανακατασκευής είναι προτιµότερη; Τι µέσα (υλικά, µέθοδοι, τεχνικές) διατίθενται για να επέµβει κανείς και κάτω από ποιες προδιαγραφές αυτά εφαρµόζονται; Ποια είναι η καταλληλότερη µέθοδος ενίσχυσης ενός δεδοµένου κτιρίου; Ποιο είναι το υπολογιστικό υπόβαθρο που είναι απαραίτητο στο µηχανικό για να τεκµηριώσει τις επιλογές του, και ποιες οι διαδικασίες ποιοτικού ελέγχου των εργασιών; 3 ΑΝΑΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΘΕΜΑ ΥΣΚΟΛΟΤΕΡΟ ΑΠΟ ΤΟΝ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟ ΝΕΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ Γνώσεις λίγες και όχι επαρκώς τεκµηριωµένες Απουσία κανονισµού Μόρφωση του φορέα πιθανόν απαράδεκτη, αλλά υπαρκτή Αβέβαιες εκτιµήσεις βασικών δεδοµένων στην αρχική φάση τεκµηρίωσης Χρήση νέων υλικών υπό διερεύνηση Μικρή ή και αρνητική εξειδίκευση και εµπειρία συνεργείων 4

5 6 7 8

9 10 1 ο Στάδιο: Τεκµηρίωση δεδοµένων και αποτίµηση επάρκειας κατασκευής 2 ο Στάδιο: Λήψη απόφασης επέµβασης - Επιλογή λύσης 3 ο Στάδιο: Σχεδιασµός λύσης ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΑΝΑΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ 11 ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Συστάσεις για Προσεισµικές & Μετασεισµικές Επεµβάσεις (ΟΑΣΠ) ΠΕΤΕΠ = Προσωρινές Εθνικές Προδιαγραφές (www.iok.gr) 2005 Αµερικανικές Προδιαγραφές (FEMA Reports) Ευροκώδικας 8, Part3 Assessment & Retrofitting of Buildings Fib Bul 14, 24, 25 (Draft 5, 5 preen 1998-3,, 2004) ΚΑΝ.ΕΠΕ ΕΠΕ. (Ελληνικός Κανονισµός Επεµβάσεων, Σχέδιο 2, Οκτ.2005) 12

EUROPEAN STANDARD EN 1998-3: 2005 NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM March 2005 Γιατί χρειάζεται ένας νέος κανονισµός; Οι υφιστάµενες κατασκευές: Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance Part 3: Assessment and retrofitting of buildings Ευροκώδικας 8: Αντισεισµικός Σχεδιασµός Κατασκευών Μέρος 3: Αποτίµηση και Επισκευή/Ενίσχυση Κτιρίων a) Έχουν κατασκευαστεί µε γνώσεις που ανταποκρίνονται στην περίοδο της κατασκευής τους. b) Είναι πιθανόν να έχουν κρυµµένα «χοντρά» σφάλµατα ή ατέλειες. c) Έχουν πιθανότητα υποστεί προηγούµενες σεισµικές (ή άλλες) επιβαρύνσεις µε επιπτώσεις που δεν είναι πάντοτε εµφανείς. Αποτίµηση της ικανότητάς τους υπόκειται σε µεγαλύτερο βαθµό αβεβαιότητας απ ότι οι νέες κατασκευές Απαιτούνται νέοι συντελεστές στα υλικά και νέες µέθοδοι ανάλυσης, που θα εξαρτώνται από την αξιοπιστία των διαθέσιµων δεδοµένων 13 14 ΣΚΟΠΟΣ Κανονισµός για τη Μελέτη Επισκευών και Ενισχύσεων των Κτιρίων (ΚΑΝ.ΕΠΕ.) Αποτίµηση σεισµικής συµπεριφοράς υφισταµένων κατασκευών Επιλογή απαραίτητων µέτρων επέµβασης Σχεδιασµός της λύσης επέµβασης Το σκεπτικό Τρόποι στατικής ανάλυσης ιαστασιολόγηση των τελικών στοιχείων και των συνδέσεών τους µε τα παλαιά. 15 Η ΕΠΙΤΡΟΠΗ Συντακτική Οµάδα Αµπακούµκιν Β. Βιντζηλαίου Ε. Βλάχος Ι. Βουγιούκας Ε. ρίτσος Σ. Θεοδωράκης Σ. Κάππος Α. Κωστίκας Χ. (Συντονιστής) Πλαϊνης Π. Σπανός Χ. Στυλιανίδης Κ. Τάσιος Θ. Π. (Επιστηµονικός υπεύθυνος) Φαρδής Μ. Χρονόπουλος Μ. Μέλη : Γκαζέτας Γ., Κρεµέζης Π., Σπυράκος Κ. 16

Τι το ΚΑΙΝΟΥΡΙΟ στον ΚΑΝ.ΕΠΕ ΕΠΕ.; 1. Στάθµες & Στόχοι Επιτελεστικότητας (Επιλογή µε συµµετοχή του ιδιοκτήτη) 2. Στάθµες Αξιοπιστίας εδοµένων 3. Πρωτεύοντα ευτερεύοντα Στοιχεία 4. Συνυπολογισµός Τοιχοπληρώσεων ΣΤΑΘΜΕΣ ΕΠΙΤΕΛΕΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ & ΣΤΟΧΟΙ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ - ΑΝΑΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ Στάθµη Επιτελεστικότητας: Επιθυµητή Συµπεριφορά Κατασκευής = Αποδεκτός Βαθµός Βλάβης Στόχος Επιτελεστικότητας: Στοχευόµενη Στάθµη Επιτελεστικότητας για Επιλεγµένη Σεισµική ράση 5. Ελαστική Ανάλυση µε χρήση τοπικών δεικτών δεικτών συµπεριφοράς 6. Εκτίµηση είκτη Συµπεριφοράς (q) σε υφιστάµενες κατασκευές 7. Ανελαστικές Αναλύσεις 8. Έλεγχος S d R d Σε όρους δυνάµεων για ψαθυρές αστοχίες ( ιάτµηση) Σε όρους παραµορφώσεων για πλάστιµες αστοχίες (Κάµψη) 9. Μεθόδους Επισκευής & Ενίσχυσης των Κατασκευών 10. Υπολογιστικό Υπόβαθρο για τον Έλεγχο των Επεµβάσεων (m) 17 Για πιθανότητα υπέρβασης 10% σε 50 έτη χρησιµοποιείται η δράση που προβλέπει ο ΕΑΚ 2000 Για πιθανότητα υπέρβασης 50% λαµβάνεται υπόψη το 60% αυτής 18 ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ (µέθοδος q) ΑΡΧΕΣ ΣΤΑΤΙΚΗΣ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Φd Φd Χονδρική Εκτίµηση είκτη Συµπεριφοράς q Εφαρµοσθέντες Κανονισµοί µελέτης (και κατασκευής) 1995 < Ευµενής παρουσία τοιχοπληρώσεων (στο σύνολο του κτιρίου) 3,00 υσµενής παρουσία ή απουσία τοιχοπληρώσεων 2,30 Καµπύλη Απαίτησης T 1 T 2 Φ δ T = Τ 2 4π 2 Φ d g V T 1 Καµπύλη Απαίτησης T 2 Καµπύλες Απαίτησης Φ δ 1985 < < 1995 <1985 2,30 1,80 1,80 1,30 V = α Φ d δ=β Φ δ W n 1 2 5 α 1 0,90 0,80 β 1 1,20 1,35 Ελαστικό Φάσµα 19 Ανελαστικά Φάσµατα 20 δ

ΑΡΧΕΣ ΣΤΑΤΙΚΗΣ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Στατική Οριζόντια Φόρτιση Βαθµιαία Αυξανόµενη µέχρι τέρµα V 3 V 2 V 1 δ 1 δ 2 δ 3 3 V 3 V 3 V 2 V 1 2 3 2 1 2 1 1 3 2 1 PUSH-OVER Καµπύλη Ικανότητας V ΕΛΕΓΧΟΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Α Α Α Β Β Ανεπαρκές Γ Επαρκές για την στάθµη Α Επαρκές για την στάθµη Β Επαρκές για την στάθµη Γ δ δ 1 δ 2 δ 3 δ 21 22 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΩΣ ΣΥΝΟΛΟΥ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ (δ) Αύξηση αντοχής Τέµνουσα Βάσης (α) Χωρίς ενίσχυση (γ) Αύξηση αντοχής & πλαστιµότητας Ασφαλής Σχεδιασµός Ανασφαλής Σχεδιασµός (β 2 ) Όπως γ 1 µε σύγχρονη µικρή αύξηση της αντοχής Στρατηγικές Ενίσχυσης (s) Απαιτούµενη σεισµική ικανότητα (β 1 ) Αναίρεση τοπικών αδυναµιών & αύξηση πλαστιµότητας Μετακινήσεις Αντοχή Προσθήκη Τοιχωµάτων (α) Εµφατνούµενα (προτιµότερη επιλογή) (β) Εξωτερικά εν επαφή µε τα πλαίσια του φορέα (προσοχή!) ικτυωτά Συστήµατα Αντοχή & Πλαστιµότητα Προσθήκη Πτερυγίων σε Υποστυλώµατα Πλαστιµότητα Μανδύες (α) από Ο.Σ. (β) από µεταλλικά στοιχεία (γ) από σύνθετα υλικά 23 Αντοχή & υσκαµψία 24

25 26 27 28

Η κατασκευή δικτυωτών συστηµάτων µέτρια αύξηση αντοχής, κυρίως αύξηση δυσκαµψίας & πλαστιµότητας ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΙΑΦΟΡΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ Τύπος Κρίσιµα σηµεία Μεταλλικά συστήµατα (σχήµα Κ, ρόµβου ή χιαστί διαγωνίων) Αξιολόγηση ανακατανοµής έντασης Επάρκεια αντοχής κόµβων Πλευρική φόρτιση µονολιθικό τοίχωµα τοίχωµα εντός πλαισίου χιαστί δικτυώµατα τσιµεντόπλιθες προκατ. panels αρχικό πλαίσιο Μετακινήσεις (x 10-2 rad) 29 30 ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΥΠΑΡΧΟΥΣΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ 31 32

ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΣ ΚΛΩΒΟΣ ΤΟΙΧΩΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ Πρόσθετο τοίχωµα Υφιστάµενο υποστύλωµα Πρόσθετο τοίχωµα Υφιστάµενο υποστύλωµα µανδύας ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΠΤΕΡΥΓΙΩΝ Υφιστάµενο υποστύλωµα Υφιστάµενο υποστύλωµα Πρόσθετο τοίχωµα (πτερύγιο) Πρόσθετο τοίχωµα (πτερύγιο) µανδύας 33 34 ΜΑΝ ΥΕΣ Ο.Σ. 35 36

37 38 Ολικός Μανδύας Άνοιγµα Συνδετήρων 39 Ηλεκτροσυγκόλληση Άκρων Συνδετήρων Μανδύα 40

41 42 Ποιος είναι ο στόχος της επεµβασης; Από τι πάσχει η κατασκευή; Τι ιατίθεται; Πώς θα γίνει ο Επανυπολογισµός; ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΛΥΣΗΣ Υλικά και Τεχνολογίες Επεµβάσεων -Ειδικοί Τύποι Σκυροδέµατος -Πολυµερικές Κόλες (ρητίνες) -Επισκευαστικά Κονιάµατα -Επικολλητά Φύλλα από Χάλυβα ή Ινοπλισµένα Πολυµερή (FRP) - ιατµητικοί Σύνδεσµοι (Βλήτρα) Αγκύρια -Αγκυρώσεις και Συγκολλήσεις Νέων Ράβδων Οπλισµού Ειδικότερες Τεχνικές για : -Υποστυλώµατα -Τοιχώµατα - οκούς -Πλάκες -Κόµβους οκών-υποστυλωµάτων -Στοιχεία Θεµελίωσης Η Γενική Υπολογιστική ιaδικασία { Ανάλυση ιαστασιολόγηση Υπολογιστικά Θέµατα για Ειδικότερες Τεχνικές 43 44

Χρήση Αεροµατσάκονου για Εκτράχυνση της ιεπιφάνειας 45 Εκτράχυνση και Χρήση Χαλύβδινων Βλήτρων 46 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ (ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ) ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ 47 48

Βλάβες σε οκίµιο µε Εκτοξευόµενο Σκυρόδεµα και Βλήτρα 49 200 0-50 -100-150 -100-50 0 50 100 (mm)(kn) Lateral ύναµη force Lateral force ύναµη (KN) (kn) W -100-150 -100-50 0 50 100 150 Lateral force (kn) RD 150 D 100 R 50 RD 0 NTR -50 M E -100 NT -150 O -200 51 M 200 Οριζόντια µετακίνηση (mm) NTP Lateral force (kn) 0-50 NT 50-200 -150 150 D Lateral force (kn) I4 100 Lateral force (kn) Lateral force (kn) 50 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΥΣΕΣ ΒΡΟΓΧΩΝ ΥΣΤΕΡΗΣΗΣ F4 150 Οριζόντια µετακίνηση (mm) Displacement (mm) R Lateral force (kn) I2 100-200 -150 Lateral force (kn) F2 150 ΚΝ)) ύναµη (ΚΝ 200 O Βλάβες σε οκίµιο µε Έγχυτο Σκυρόδεµα, Σκυρόδεµα, Λεία ιεπιφάνεια 50 χωρίς ιατµητικούς Συνδέσµους -150 F2-100 -50 0 50 100 150 Οριζόντια µετακίνηση (mm) F4 52

Μέγιστη Εδαφική Επιτάχυνση. Επιτάχυνση. Πιθανότητα Υπέρβασης 10% σε 50 Χρόνια www.episkeves.civil.upatras.gr 53 54