3c_ylika sxediasmou

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


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


qL2/8

Υλικά στο οπλισμένο σκυρόδεμα

• Σκυρόδεμα

• Χάλυβας

• Συνάφεια

• Ιδιότητες

• Τυποποίηση

• Προσομοίωση

• Έλεγχος ποιότητας


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).


1.2) Χαρακτηριστικά συμπεριφοράς

στη θλίψη

• Θλιπτική αντοχή fc

• Παραμόρφωση εο, εcu

• Τέμνον μέτρο

ελαστικότητας Ec

• Μπλοκ τάσεων


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


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)


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


1.6) Συσχέτιση των μηχανικών

χαρακτηριστικών ως προς την fc

• Ο Ευρωκώδικας 2

δίνει σε Πίνακα τα

μηχανικά

χαρακτηριστικά

του σκυροδέματος

ανά Κατηγορία

αντοχής.


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


85

Kg/m3

125 Kg/m3

1.8) Συμπεριφορά σε κάμψη:

Σκυρόδεμα οπλισμένο με ίνες χάλυβα


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)


• 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)


– 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)


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)


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


2.4) Αναγνώριση του χάλυβα οπλισμού


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


3c_ylika sxediasmou

Documents