tmlc - expertizare ba - 5

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

industriale i agricole

Cursul 5

1

OPERAIILE PROCESULUI DEOPERAIILE PROCESULUI DE EVALUARE SEISMIC

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

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

3 Precizarea condiiilor seismice pe amplasament3. Precizarea condiiilor seismice pe amplasament(accelerograme specifice, valori PGA, spectre de proiectare).Selectarea nivelului hazardului seismic pentru diferitele stri limit.

4 COLECTAREA INFORMAIILOR C t t i ti il4. 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 a

2

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


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

t t lnestructurale.

8. Evaluarea strii de degradare a construciei

10 Evaluarea de nivel 2 Stabilirea factorilor de reducere individuali pentru

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

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.

3

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

METODOLOGIA DE NIVEL 2

Domeniul de aplicare: la toate cldirile la care nu se poate aplica metodologia de nivel 1se 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 deplasrileforelor laterale este stabilit astfel nct deplasrile obinute n urma unui calcul liniar s aproximeze deformaiile impuse structurii de ctre aciuneadeformaiile 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:R l d l ii l Regula deplasrii egale

Fe

d deplasarea la iniierea curgerii

T1 < Tc

dy deplasarea la iniierea curgerii

du deplasarea ultim

Fy fora la iniierea curgerii

Fy= Fe/qRegula

deplasrii egaleT1 > Tc

Fe fora asociat rspunsului seismic elastic

5ddy du= dyq


Principiul metodei de calcul:Pt fi l t t t l l i d ifi d i d 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)de solicitare (ncovoiere, for tietoare, for axial).

* n cazul cedrii ductile, verificarea se face comparnd cerina cu capacitateacerina 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 materialelorCapacitatea se determin cu rezistenele medii ale materialelor mprite la factorii de ncredere i coeficienii pariali de siguran.

6


Principiul metodei de calcul:F ii d ifi l l d 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 P100-3/2008sau 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 iarstructurii, iarcapacitatea este calculat cu valorile minime ale rezistenelor materialelor (cu valorile caracteristicerezistenelor materialelor (cu valorile caracteristice mprite la CF i coeficienii pariali de siguran).

8


Calculul structuralM t d f l i i t ti hi l t t d Metoda forelor seismice statice echivalente sau metoda de calcul modal cu spectre de rspuns (nereduse)Distribuia pe vertical a forelor seismice orizontale se Distribuia pe vertical a forelor seismice orizontale se face conform P100-1/2006

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

n cazul structurilor din materiale cu rigiditate 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 verificareV ifi t t ii f l ULS i ti SLS Verificarea structurii se face la ULS i, respectiv, SLS

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

rULSrr

SLSr dqcddqd ;

Indicatorul R3 (n termeni de deplasri)ULSSLS ddULSr

admrULSSLSr

admrSLS

dd

Rdd

R ,3,

3 ;

10


Relaiile de verificareEf il i l l l Eforturile secionale n elementele cu comportare inelastic:

g*Ed EEq

1E

- efortul total de calcul (cerina)

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

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

f t l d t t ti l i d l t li t ti t ii

E

gE

11

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

q


Relaiile de verificareEf il d l l l l d Eforturile de calcul n elementele cu cedare fragil se obin din condiii de echilibru pe

i l l d l ifimecanismul structural de plastificare Valorile individuale ale indicatorului R3j, j

pentru fiecare din elementele structurale:

djRRdj

djj E

R 3- efortul capabil din elementul j (capacitatea)R

12

- efortul capabil din elementul j (capacitatea)

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

djE


Relaiile de verificareI di l R l i l l ii Indicatorul R3 la nivelul structurii

RdVR jf ti t bil l t l i ti l j ( i i i t l

jE

Rd

qVR

j

j

*3

V - 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)

jRdV

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

- factorul de comportare atribuit elementelor pe baza mecanismului potenial de

*jE

V

q

13

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

jq


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

t t lnestructurale.

8. Evaluarea strii de degradare a construciei

10 Evaluarea de nivel 2 Stabilirea factorilor de reducere individuali pentru

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

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.

14

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


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

plum

iniierii curgerii n armtura ntins. Expresii empirice (P100-3/2008, paragraf B.7.1):

pentru elementele verticale (stlpi i perei): pentru elementele verticale (stlpi i perei):

c

ywx

d

ff

Vc

plum h

Lf

25

4

35,02,0

pentru grinzi:

c

ywx f

f

Vc

plum h

Lf

25

35,02,0

3,0'

17

h


Determinarea capacitii de rotire plastic:Rotirea plastic maxim utilizabil n verificrile la ULS alepl 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 i i i ii ii i

plum

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):( , p g )

plplyuplum L

LL

5.011 vel L

)(15,02,0

MPafdh

LL yblvpl

18

)(,,

30 MPafcpl


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

d

s

uddR 3

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

sd

(cerina de deplasare)

- deplasarea lateral ultim a structurii, la acelai nivel( it t d d l )

ud

19

(capacitatea de deplasare)


Calcul static neliniarC it t d d l i t l i l GLD 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 GLDdeplasarea capabil a sistemului echivalent cu 1 GLD

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

bazat pe regula deplasrii egale

2** TTScd pe baza spectrelor de rspuns inelastic

es 2TScd

20


Calcul static neliniar 0.6

0.7 2*e*s 2TTScd

5000

6000

0.3

0.4

0.5

S

d

(

m

)

77inc11-sv77inc13-sv86inc11-sv86inc13-sv86tit11

2000

3000

4000

F

[

k

N

]

n GLD

0

0.1

0.2

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0T (s)

86tit1186tit13Spec P100-1/2006T_str

0 7

0

1000

20001 GLD1 GLD - BiliniaraCerinta de deplasare

T (s)

0.4

0.5

0.6

0.7

m

/

s

2

)

2*e*s 2TTScd

udR

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

d [m]

0.1

0.2

0.3

P

S

a

(

m

Medie

Spec P100-1/2006

T_str

21s

uddR 3 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

T (s)


Calcul dinamic neliniarC it t d d l t t ii d fi t Capacitatea de deplasare a structurii se definete ca reprezentnd valoarea deplasrii laterale la care intervine ruperea n primul element vertical (asociat depiriiruperea n primul element vertical (asociat depirii capacitii de rotire plastic).

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

22


Calcul dinamic neliniar0.15

0.00

0.05

0.10

0.15

[

m

]

-0.15

-0.10

-0.05

p

l

a

s

a

r

e

l

a

v

r

f

0 35

-0.30

-0.25

-0.20

D

e

p

d

-0.350 5 10 15 20 25 30 35 40

Timp [sec]

23s

uddR 3

EVALUAREA CANTITATIV

Cu caracter orientativ, ncadrarea construciei n clase de risc n baza gradului de asigurareclase de risc n baza gradului de asigurare structural seismic - R3 (exprimat n procente)

f f t b l l ise face conform tabelului:

Clasa de risc seismic - RClasa de risc seismic RsI II III IV

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

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

NECESITATEA INTERVENIEINECESITATEA INTERVENIEI STRUCTURALE

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

realizarea unui nivel de siguran raional; i l fi i t i l i mrimea resurselor financiare, materiale i umane

disponibile pentru reducerea riscului seismic al construciilor din fondul existent raportate laconstruciilor din fondul existent, raportate la dimensiunile acestui fond;

perioada de exploatare ateptat, mai mic la cldirile pe oada de e p oata e ateptat, a c a c d eexistente 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 consideratpermit 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 65 t i i b t l V i- 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:valoarea 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 i t di l l il dif i t l f t l iintermediul valorilor difereniate ale factoruluiI, care amplific valorile ag.

27


Nivelul interveniei va fi cel puin cel corespunztor valorilor:valorilor:

R3 = 0,65 pentru sursa seismic Vrancea, respectivR3 = 0 70 pentru sursa seismic BanatR3 0,70 pentru sursa seismic Banat.

!!! Obs : De regul expertiza tehnic se completeaz / se!!! 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

bili i i ldi iireabilitare seismic a cldirii.28

tmlc - expertizare ba - 5

Documents