3c_ylika sxediasmou
Post on 19-Jan-2016
3 views
DESCRIPTION
jhTRANSCRIPT
Βασικές Αρχές Σχεδιασμού
Υλικά
Δομική Μηχανική ΙΙΙ
Χρ. Ζέρης
Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, ΕΜΠ
Το Ευρωπαϊκό
πλαίσιο
Μελετών και
Εκτέλεσης
έργων
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 2
ΕΝ 10080 Χάλυβας
οπλισμού
ΕΚΩΣ, ΕΝ1992: Μονάδες
• Σύστημα SI : Θεμελιώδη μεγέθη
– 1) Μήκος 1 m 2) Μάζα 1 Kg 3) Χρόνος 1 s
• Άλλα σχετικά μεγέθη κατά το σχεδιασμό:
– Δύναμη (Βάρος, Φορτίο, Τέμνουσα) 1 N = 1 Kg•m/s2
1 Kgf (Kp) ~ 10 N 1 ton ~ 10 kN
1 kN = 1000 N ~ 0,1 ton
– Τάση (πίεση), Αντοχή σ= P/A Pa = N/m2
1 MPa = 1000 kN/m2 = 1 N/mm2
– Μέτρο ελαστικότητας E = σ/ε MPa
1 GPa = 1000 MPa
– Δυσκαμψία Κ = F/ δ kN/m
– Θερμοκρασία oK , oC Κ = C + 273,15ο
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 3
ΕΚΩΣ, ΕΝ1992: Μονάδες
– Κατανεμημένο φορτίο = F/A
1 kN/m2
– Γραμμικά κατανεμημένο φορτίο = F/L
1 kN/m
– Ροπή 1 kNm
– Ίδια βάρη (πυκνότητα•g) W/V kN/m3
Οπλισμένο σκυρόδεμα : gc = 25 kN/m3
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 4
qL2/8
Υλικά στο οπλισμένο σκυρόδεμα
• Σκυρόδεμα
• Χάλυβας
• Συνάφεια
• Ιδιότητες
• Τυποποίηση
• Προσομοίωση
• Έλεγχος ποιότητας
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 5
Δεδομένα για το σκυρόδεμα
• Ιδιότητες σκληρυμένου σκυροδέματος
– Αντοχή
• Μηχανικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού
– Αντοχή σε θλίψη fc
– Αντοχή σε εφελκυσμό fct
– Αντοχή σε κάμψη fct,fl
• Άμεσες και χρόνιες παραμορφώσεις
– Μέτρο ελαστικότητας Ec
– Συντελεστής ερπυσμού φ
• Πρότυποι έλεγχοι (ΚΤΣ 97 και ΕΝ 206-1)
Νοέμ. 2013 6 Χ. Ζέρης
1.1) Δοκιμές σε θλίψη
• Ελέγχονται δοκίμια κύβου
15/15 (10/10) και κυλίνδρου
Φ15/30 με πρότυπη
παρασκευή και συντήρηση.
• Δοκιμή σε θλίψη στις 28
(αλλά και σε 7) ημέρες.
• Παραλαβή συντήρηση και
έλεγχος δοκιμίων στο έργο.
• Σκυρόδεμα με Πιστοποίηση
Ελέγχου Παραγωγής (ΕΝ
206-1).
Νοέμ. 2013 7 Χ. Ζέρης
1.2) Χαρακτηριστικά συμπεριφοράς
στη θλίψη
• Θλιπτική αντοχή fc
• Παραμόρφωση εο, εcu
• Τέμνον μέτρο
ελαστικότητας Ec
• Μπλοκ τάσεων
Νοέμ. 2013 8 Χ. Ζέρης
1.3) Τριαξονικότητα - Περίσφιγξη
• Περίσφιγξη: Η ουσιαστική
αύξηση της αντοχής σε θλίψη
όταν παρεμποδίζεται η εγκάρσια
παραμόρφωσή του
σκυροδέματος.
• Στην πράξη υλοποιείται με
διατάξεις εγκάρσιων
συνδετήρων, σε περιπτώσεις
όπου θέλουμε να αυξήσουμε την
φέρουσα ικανότητα σε θλίψη:
– Υποστυλώματα, δοκοί και βάση
τοιχωμάτων, κόμβοι ΟΣ
– Κρίσιμες ζώνες
– Περίσφιγξη με ΙΟΠ
Απερίσφιγκτο
Με διαμήκη
οπλισμό
Χωρίς διαμήκη οπλισμό
Διαμήκης
οπλισμός
Επικάλυψη
Περισφιγμένη περιοχή από εγκάρσιους συνδετήρες
Συνδετήρες
Περίσφιγξη
Νοέμ. 2013 9 Χ. Ζέρης
1.4) Προσομοίωμα σχεδιασμού
για το σκυρόδεμα
• Μηχανικά χαρακτηριστικά
συμπεριφοράς στη θλίψη
– Αντοχή fc
– Χαρακτηριστική αντοχή
– Παραμόρφωση εο, εcu
– Τέμνον μέτρο ελαστικότητας Ec
– Απλοποιημένο διάγραμμα
τάσεων – παραμορφώσεων
– Ο εφελκυσμός αγνοείται
ΕΚΟΣ
EC2 (EN 1992-1-1)
Νοέμ. 2013 10 Χ. Ζέρης
1.5) Κατηγορίες θλιπτικής
αντοχής • Επιρροή του δοκιμίου:
• Η αστοχία και η αντοχή του δοκιμίου επηρεάζεται από
τη μορφή του.
• Ως εκ τούτου, στο σχεδιασμό θεωρούμε την αντοχή σε
θλίψη του κυλίνδρου. Ταυτοποιούμε όμως είτε κύβο
είτε κύλινδρο, ενώ ελέγχουμε τη χαρακτηριστική τιμή:
• Παράδειγμα:
• Άλλες πρότυπες Κατηγορίες Αντοχής (ΕΝ 206-1):
C12/16 (Β120), C16/20 (Β160), C20/25 (Β225),
C25/30, C26/32, C28/35, C30/37 κλπ.
C20/25 = Χαρακτηριστική αντοχή
κυλίνδρου 20 MPa/ κύβου 25 MPa
σε 28 ημέρες
Νοέμ. 2013 11 Χ. Ζέρης
1.6) Συσχέτιση των μηχανικών
χαρακτηριστικών ως προς την fc
• Ο Ευρωκώδικας 2
δίνει σε Πίνακα τα
μηχανικά
χαρακτηριστικά
του σκυροδέματος
ανά Κατηγορία
αντοχής.
Νοέμ. 2013 12 Χ. Ζέρης
1.7) Συμπεριφορά σε εφελκυσμό
• Η αντοχή σε καθαρό
εφελκυσμό εμφανίζει έντονες
διασπορές για αυτό
χρησιμοποιούνται έμμεσες
μέθοδοι: κάμψη και διάρρηξη.
• Εφελκυστική αντοχή και
αντίστοιχη δοκιμή σε άμεσο
εφελκυσμό
– fctm = 0,3 • fck2/3
• Εφελκυστική αντοχή και
αντίστοιχη δοκιμή σε κάμψη
πρίσματος 10/10/50 εκ.
– fct,fl = 2 • fctm
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 13
85
Kg/m3
125 Kg/m3
1.8) Συμπεριφορά σε κάμψη:
Σκυρόδεμα οπλισμένο με ίνες χάλυβα
Νοέμ. 2013 14 Χ. Ζέρης
1.9) Παραμορφώσεις στο σκυρόδεμα
• Το υλικό χαρακτηρίζεται από άμεσες και χρόνιες
παραμορφώσεις.
• Οι άμεσες παραμορφώσεις είναι συνάρτηση του μέτρου
ελαστικότητας του σκυροδέματος (τέμνον μέτρο Ec) :
– Ec = 9,5 (fck + 8)1/3 (fck εκφράζεται σε MPa)
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 15
• Ο ερπυσμός αφορά μακροχρόνιες
παραμορφώσεις του σκυροδέματος
λόγω της σταδιακής εκτόνωσης της
περιεχόμενης υγρασίας από το
υλικό σε βάθος χρόνου.
1.10) Παραμορφώσεις στο σκυρόδεμα
• Ο ερπυσμός είναι ιδιότητα του σκληρυμένου
σκυροδέματος και είναι ανάλογος προς την διεύθυνση
της φόρτισης. Πρακτικά: δ(t,t0) = δ(1+φ(t,t0))
• Ο ερπυσμός εξαρτάται από:
– Το χρόνο εφαρμογής της φόρτισης t0 (ο ερπυσμός μεγαλώνει
όσο νωρίτερα φορτίζεται το στοιχείο) – βαθμός ενυδάτωσης
– Τη σχετική υγρασία του περιβάλλοντος (μειώνεται σε κορεσμένο
περιβάλλον)
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 16
– Το λεπτότοιχο της
διατομής (διάσταση
του στοιχείου 2Αc/u)
– Τη σύνθεση (μικρός
Ν/Τ και μεγάλος Α/Τ)
2.1) Χάλυβας οπλισμού: Δεδομένα
• ΚΤΧ 2000 και ΕΝ 10080 & ΕΛΟΤ 959 και 971
• Κατηγορίες αντοχής
– S220, S400, S500 (σε MPa)
• Παραμόρφωση ή συμβατικό όριο διαρροής (επαρ = 0,2%)
• Ελαστική περιοχή – Μέτρο ελαστικότητας - Κράτυνση
• Αντοχή και παραμόρφωση διάρρηξης
• Ολκιμότητα εu, Υπεραντοχή fu/fy
• Θερμοκρασία μετάπτωσης (αφορά την πυρκαγιά)
Νοέμ. 2013 17 Χ. Ζέρης
2.2) Ταξινόμηση του χάλυβα οπλισμού
• Μέθοδος παραγωγής
– Θερμής έλασης χωρίς άλλη
κατεργασία
– Θερμής έλασης με
περαιτέρω θερμική
κατεργασία
– Ψυχρής κατεργασίας
(χάλυβα προερχόμενου
από θερμή έλαση
• Ονομαστικές διάμετροι
– 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18,
20, 22, 25, 28, 32
• Επιφάνεια
– Λείος
– Με νευρώσεις
– Με αυλακώσεις
• Ολκιμότητα
– Κανονική (Ν) πλάκες
– Αυξημένη (Η) σεισμικά
• Συγκολησιμότητα
– Συγκολήσιμοι (S400s,
S500s, Β500s)
– Υπό προϋποθέσεις (S220,
S400, S500)
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 18
2.2) Ανακυκλιζόμενη συμπεριφορά
• Φαινόμενο Bauschinger
• Ανακυκλιζόμενο μέτρο
δυσκαμψίας
• Κράτυνση
• Λυγισμός στη θλίψη
• Επιρροές στον Α/Σ σχεδιασμό
– Εγκάρσια στήριξη
(συνδετήρες)
– Αγκύρωση για ανάπτυξη
τάσης διαρροής
Bauschinger
Νοέμ. 2013 19 Χ. Ζέρης
2.4) Αναγνώριση του χάλυβα οπλισμού
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 20
S400s: Δύο σειρές παράλληλων
νευρώσεων αντίθετης φοράς
διαφορετικών αποστάσεων
S500s: Δύο σειρές παράλληλων
νευρώσεων αντίθετης φοράς με τη μία
σειρά με εναλλασσόμενη γωνία
S400 – S500 : Δύο
σειρές παράλληλων
νευρώσεων αντίθετης
φοράς ίσων
αποστάσεων Αναγνώριση χώρας
προέλευσης
3) Προσομοίωμα υπολογισμού
σκυροδέματος και χάλυβα
Νοέμ. 2013 Χ. Ζέρης 21