Tmlc - Expertizare Ba - 5

1Expertizarea i consolidarea structurilor din beton armat pentru construcii civile,

industriale i agricole

Cursul 5

OPERAIILE PROCESULUI DE EVALUARE SEISMIC

2

2. Stri limit suplimentare.Prevenirea prbuirii i funcionare continu.

3. Precizarea condiiilor seismice pe amplasament(accelerograme specifice, valori PGA, spectre de proiectare).Selectarea nivelului hazardului seismic pentru diferitele stri limit.

1. Stabilirea obiectivelor de performan.Stri limit obligatorii: SLU i SLS

4. COLECTAREA INFORMAIILOR - Cercetarea caracteristicilorconstruciei existente prin analiza documentelor construciei i cercetripe teren

5b. Cunoatere normal5a. Cunoatere limitat 5c. Cunoatere complet

6. Stabilirea factorilor de ncredere CF i avalorilor de calcul ale rezistenelor


3

7. Evaluarea calitativ: verificarea traseului ncrcrilor; redundana; condiiide regularitate; alctuirea planeelor; alctuirea fundaiilor; elementenestructurale.

8. Evaluarea strii de degradare a construciei

10. Evaluarea de nivel 2. Stabilirea factorilor de reducere individuali pentruelementele structurale. Calculul gradului de asigurare seismic pentruelementele structurale i pentru ntreaga structur.

11. Evaluare de nivel 3. Curba capacitii structurii. Cerine de deplasare.Calculul gradului global de asigurare seismic n termeni de deplasare.

12. Evaluare final i formularea concluziilor.ncadrarea n clase de risc seismic.Stabilirea necesitii interveniei structurale.

9. Evaluarea de nivel 1. Calculul gradului de asigurare seismic.

METODOLOGIA DE NIVEL 2

Domeniul de aplicare: la toate cldirile la care nu se poate aplica metodologia de nivel 1.

Principiul metodei de calcul: Efectele cutremurului sunt aproximate printr-un set de

fore convenionale aplicate construciei. Mrimea forelor laterale este stabilit astfel nct deplasrile obinute n urma unui calcul liniar s aproximeze deformaiile impuse structurii de ctre aciuneaseismic fora lateral corespunde rspunsului seismic elastic evaluat pe baza spectrului de rspuns neredus prin factorul de comportare q (regula deplasrii egale)

4


Principiul metodei de calcul: Regula deplasrii egale

5

Fy= Fe/q

Fe

ddy du= dyq

Reguladeplasrii egale

T1 < Tc

T1 > Tc

dy deplasarea la iniierea curgerii

du deplasarea ultim

Fy fora la iniierea curgerii

Fe fora asociat rspunsului seismic elastic


Principiul metodei de calcul: Pt. fiecare element structural relaia de verificare depinde

de modul de cedare, ductil sau fragil, la diferitele tipuri de solicitare (ncovoiere, for tietoare, for axial).

* n cazul cedrii ductile, verificarea se face comparnd cerina cu capacitatea.Cerina rezult sub aciunea ncrcrilor gravitaionale combinat cu aciunea forelor seismice mprit la un factor de comportare q a crui valoare este specific naturii ruperii elementului la tipul de efort considerat.

Capacitatea se determin cu rezistenele medii ale materialelor mprite la factorii de ncredere i coeficienii pariali de siguran.

6


Principiul metodei de calcul: Factorii de comportare pentru verificarea elementelor de

beton armat, funcie de modul potenial de rupere, ductil sau mai puin ductil, sunt dai n anexa B a P100-3/2008

7


Principiul metodei de calcul:

* n cazul cedrilor fragile cerina este asociat plastificrii elementelor structurale ductile ale structurii, iarcapacitatea este calculat cu valorile minime ale rezistenelor materialelor (cu valorile caracteristice mprite la CF i coeficienii pariali de siguran).

8


Calculul structural Metoda forelor seismice statice echivalente sau metoda

de calcul modal cu spectre de rspuns (nereduse) Distribuia pe vertical a forelor seismice orizontale se

face conform P100-1/2006

Efortul de torsiune de ansamblu se determin pe baza prevederilor din P100-1/2006

n cazul structurilor din materiale cu rigiditate degradabil prin fisurare n calculul structural se aplic prevederile P100-1/2006 privitoare la determinarea valorilor de proiectare ale rigiditilor, mpreun cu precizrile suplimentare date n anexa E 9


Relaiile de verificare Verificarea structurii se face la ULS i, respectiv, SLS

Deplasrile laterale: cf. anexei E din P100-1/2006

Indicatorul R3 (n termeni de deplasri)

10

rULSrr

SLSr dqcddqd ;

ULSr

ULSadmrULS

SLSr

SLSadmrSLS

dd

Rdd

R ,3,

3 ;


Relaiile de verificare

Eforturile secionale n elementele cu comportare inelastic:

11

g*Ed EEq

1E

- efortul total de calcul (cerina)

- efortul din aciunea seismic considernd spectrul de rspuns elastic (neredus)

- efortul din aciunile neseismice, (cu valorile corespunztoare combinaiei de ncrcri care include aciunea seismic)

- factorul de comportare corespunztor tipului de element analizat, respectiv naturii cedrii la tipul de efort considerat.

dE*EE

gE

q



Eforturile de calcul n elementele cu cedare fragil se obin din condiii de echilibru pe mecanismul structural de plastificare

Valorile individuale ale indicatorului R3j, pentru fiecare din elementele structurale:

12

dj

djj E

RR 3

- efortul capabil din elementul j (capacitatea)

- efortul total de calcul din elementul j (cerina)djR

djE



Indicatorul R3 la nivelul structurii

13

- fora tietoare capabil a elementului vertical j (sau proiecia pe orizontal a efortului axial, n diagonalele de contravntuire) corespunztoare mecanismului de cedare al elementului (dup caz ncovoiere sau for tietoare)

- fora tietoare n elementul j, obinut pe baza valorilor din spectrul de rspuns neredus

- factorul de comportare atribuit elementelor pe baza mecanismului potenial de rupere al acestora (valoare dat n anexele B, C, D ale P100-3/2008)

jE

Rd

qVV

Rj

j

*3

jRdV

*

jEV

jq


14

7. Evaluarea calitativ: verificarea traseului ncrcrilor; redundana; condiiide regularitate; alctuirea planeelor; alctuirea fundaiilor; elementenestructurale.

8. Evaluarea strii de degradare a construciei

10. Evaluarea de nivel 2. Stabilirea factorilor de reducere individuali pentruelementele structurale. Calculul gradului de asigurare seismic pentruelementele structurale i pentru ntreaga structur.

11. Evaluare de nivel 3. Curba capacitii structurii. Cerine de deplasare.Calculul gradului global de asigurare seismic n termeni de deplasare.

12. Evaluare final i formularea concluziilor.ncadrarea n clase de risc seismic.Stabilirea necesitii interveniei structurale.

9. Evaluarea de nivel 1. Calculul gradului de asigurare seismic.


Domeniul de aplicare: La construcii importante i complexe la care se dorete o evaluare

mai precis a performanelor seismice ale construciei.

* n prealabil, construciile trebuie evaluate prin metodologia de nivel 2.

Implic o evaluare prin calcul ce consider n mod explicit comportarea inelastic a elementelor structurale sub aciunea cutremurelor severe.

Pentru aplicarea metodologiei de nivel 3 este preferabil s se dispun de proiectul iniial al cldirii analizate, datorit necesitii cunoaterii cu precizie superioar a detaliilor de execuie.

15


Se pot utiliza ambele metode de calcul neliniar: Metoda bazat pe calculul static neliniar Metoda bazat pe calculul dinamic neliniar

* Metodele de calcul neliniar sunt descrise n P100-1/2006.

** Unele precizri referitoare la aplicarea calculului static neliniar sunt prezentate i n P100-3/2008 la paragraful 6.9.2.

16


Determinarea capacitii de rotire plastic: Rotirea plastic maxim, ,utilizabil n verificrile la ULS ale

elementelor de beton armat solicitate n regim de ncrcare ciclic reprezint diferena ntre rotirea ultim i cea corespunztoare iniierii curgerii n armtura ntins. Expresii empirice (P100-3/2008, paragraf B.7.1): pentru elementele verticale (stlpi i perei):

pentru grinzi:

17

plum

c

ywx

d

ff

Vc

plum h

Lf

25

4

35,02,0

c

ywx f

f

Vc

plum h

Lf

25

35,0

2,0

3,0'


Determinarea capacitii de rotire plastic: Rotirea plastic maxim, ,utilizabil n verificrile la ULS ale

elementelor de beton armat solicitate n regim de ncrcare ciclic reprezint diferena ntre rotirea ultim i cea corespunztoare iniierii curgerii n armtura ntins. Model analitic bazat pe ipoteze simplificatoare de distribuie a

curburii n stadiul ultim (P100-3/2008, paragraf B.7.2):

18

plum

v

plplyu

el

plum L

LL

5.01

1

)(

)(15,02,0

30 MPaf

MPafdh

LL

c

yblvpl


Gradul de asigurare structural seismic se determin n termeni de deplasare, cu expresia:

19

s

uddR 3

- deplasarea lateral impus structurii de cutremur, la nivelul considerat ca fiind caracteristic, de regul la vrful construciei(cerina de deplasare)

- deplasarea lateral ultim a structurii, la acelai nivel(capacitatea de deplasare)

sd

ud


Calcul static neliniar Capacitatea de deplasare a sistemului real cu n GLD

este furnizat de curba push-over, dup care se calculeaz deplasarea capabil a sistemului echivalent cu 1 GLD

Cerina de deplasare se poate evalua: pe baza relaiei aproximative date n P100-3/2008,

bazat pe regula deplasrii egale

pe baza spectrelor de rspuns inelastic

20

2*e*s 2TTScd


Calcul static neliniar

21s

uddR 3

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

d [m]

F

[

k

N

]

n GLD

1 GLD

1 GLD - Biliniara

Cerinta de deplasare

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0T (s)

S

d

(

m

)

77inc11-sv

77inc13-sv

86inc11-sv

86inc13-sv

86tit11

86tit13

Spec P100-1/2006

T_str

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0T (s)

P

S

a

(

m

/

s

2

)

Medie

Spec P100-1/2006

T_str

2*e*s 2TTScd

2*e*s 2TTScd


Calcul dinamic neliniar Capacitatea de deplasare a structurii se definete ca

reprezentnd valoarea deplasrii laterale la care intervine ruperea n primul element vertical (asociat depirii capacitii de rotire plastic).

Cerina de deplasare este furnizat direct de analiza time-history, reprezentnd valoarea maxim nregistrat a deplasrii laterale la vrful construciei

22


Calcul dinamic neliniar

23s

uddR 3

-0.35

-0.30

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0 5 10 15 20 25 30 35 40Timp [sec]

D

e

p

l

a

s

a

r

e

l

a

v

r

f

[

m

]

EVALUAREA CANTITATIV

Cu caracter orientativ, ncadrarea construciei n clase de risc n baza gradului de asigurare structural seismic - R3 (exprimat n procente) se face conform tabelului:

24

Clasa de risc seismic - RsI II III IV

Valori R3 (%)< 35 35 65 66 90 91 100

* Pt. exemplificarea metodologiei de nivel 3 vezi Exemplu de evaluare seismica.pdf

NECESITATEA INTERVENIEI STRUCTURALE

Necesitatea interveniei structurale asupra construciilor existente, degradate de aciunea cutremurului sau vulnerabile seismic, se stabilete pe baza urmtoarelor criterii:

realizarea unui nivel de siguran raional;

mrimea resurselor financiare, materiale i umane disponibile pentru reducerea riscului seismic al construciilor din fondul existent, raportate la dimensiunile acestui fond;

perioada de exploatare ateptat, mai mic la cldirile existente dect la cele nou construite

25


S-a considerat c condiiile existente pe plan naional permit ca o cldire existent de tip curent s fie consideratca avnd un nivel de siguran suficient dac satisfacecerinele asociate obiectivului de performan sigurana vieii pentru cutremure cu IMR = 40 ani.

Astfel, intervenia structural este necesar dac structura cldirii nu ndeplinete condiiile verificrii la SLU pentru o acceleraie de:

- 0,65ag pentru sursa seismic subcrustal Vrancea i

- 0,70ag pentru sursa seismic crustal din Banat(ag - acceleraia terenului pentru un cutremur cu IMR = 100 ani)

26


n concluzie, intervenia structural este necesar dacvaloarea gradului de asigurare structural seismic este:

o R3 < 0,65 pentru sursa seismic Vrancea

o R3 < 0,70 pentru sursa seismic Banat

!!! Diferenierea siguranei cldirilor aparinnd diferitelor clase de importan i expunere la cutremur se face prin intermediul valorilor difereniate ale factoruluiI, care amplific valorile ag.

27


Nivelul interveniei va fi cel puin cel corespunztor valorilor:

R3 = 0,65 pentru sursa seismic Vrancea, respectiv

R3 = 0,70 pentru sursa seismic Banat.

!!! Obs.: De regul, expertiza tehnic se completeaz / se detaliaz la ncheierea lucrrilor de decopertare a elementelor structurale, care se efectueaz n vederea realizrii proiectului de consolidare, situaie care poate influena volumul, costurile i durata lucrrilor de reabilitare seismic a cldirii.

28

Tmlc - Expertizare Ba - 5

Documents

Transcript of Tmlc - Expertizare Ba - 5