BETONSKE KONSTRUKCIJE u Visokogradnji

nikolic@vggs.rs

dr Dragan Nikolić, dipl.inž.građ.PROJEKTOVANJE SEIZMIČKI OTPORNIH KONSTRUKCIJA

Predavanje: 25.11.2020.

KONCEPCIJA PROJEKTOVANJA AB KONSTRUKCIJA

Aseizmičko inženjerstvo podrazumeva projektovanje ikonstruisanje seizmički otpornih konstrukcija

Za značajan broj AB konstrukcija, zemljotres predstavljadominantno opterećenje, a merodavna kombinacija opterećenjasadrži uticaj zemljotresa na konstrukciju.

Za uobičajene objekte potrebno je obezbediti da ostanuneoštećeni usled manjih zemljotresa (zemljotresa za koje postovivelika verovatnoća da će se dogoditi u periodu eksploatacije)

KONCEPCIJA PROJEKTOVANJA AB KONSTRUKCIJA:

Za dejstvo projektovanog zemljotresa konstrukcija mora daposeduje integritet (bez rušenja)

Konstrukcija mora da poseduje kapacitet preostale nosivosti(gravitaciono opterećenje naknadni potresi)

Zone sa koncentracijama nelinearnih deformacija (“plastičnizglobovi”)

Oštećenja su dopuštena, ali takva da je moguća sanacija i da onabude tehnički i ekonomski opravdana.

GRANIČNA STANJA UPOTREBLJIVOSTI:

‐ Za zemljotrese niskog intenziteta Tp=50 god.

‐ Nema oštećenja (ograničena spratna pomeranja)

Komercijalni objekti i objekti za stanovanje

‐ Funkcija objekta očuvana

‐ Rad u elstičnom području

‐ Prsline male širine

‐ Nije neophodna sanacija

GRANIČNA STANJA UPOTREBLJIVOSTI:

‐ Proračun GSU sa Tp≥100 godina.‐Viši stepen zaštite

Bolnice, telekomunikacije, policija

GRANIČNA STANJA NOSIVOSTI:

‐ Zahtevana nosivost i duktilnost

‐ Sigurnost na preturanje objekta

‐ Sigurnost na klizanje objekta

‐ Dokaz nosivosti temelja i podtemeljnog tla objekta

‐ Stabilnost nekonstruktivnih elemenata

‐ Uticaj efekata II reda

KONTROLA OŠTEĆENJA (zemljotres većeg intenziteta):

‐ Pri zemljotresu većeg intenziteta dopušta se(prsline velike širine)

‐ Otpadanje zaštitnog sloja pritisnutog betona

‐ Moguća sanacija oštećenja

‐ Lako se uspostavlja prvobitna funkcija objekta

SEIZMIČKA OTPORNOST KONSTRUKCIJE SE MOŽE POSTIĆI:

‐ VELIKA NOSIVOST (bez bilo kakvog oštećenja ‐ velika početnaulaganja)

‐ KOMBINACIJA: MANJA NOSIVOST+ODGOVARAJUĆA DUKTILNOST

‐ Jači zemljotres ‐ prihvatljiva oštećenja + sanacija)

Optimalno rešenja ‐ manja početna ulaganja

DUKTILNO PONAŠANJE PODRAZUMEVA:

‐ Otvaranje plastičnih zglobova ‐ preraspodela statičkih uticaja

‐ Dobrodošle konstrukcije sa većom statičkom neodređenošću

(način da konstrukcija “preživi” jake zemljotrese uz malipad nosivosti)

POMERANJE OBJEKATA

‐U1(R,M) ‐ pomeranje osnovne stene

‐U2=A.U1‐ amplifikacija pomeranja      lokalnog tla

‐U3=I.U2‐ pomeranje na nivou temelja u funkciji interakcije tlo‐objekat(I)

‐U4=k.U3‐ pomeranje konstrukcije u funkciji njene krutosti (k)

UTICAJ KRUTOSTI LOKALNOG TLA

Generalno, meka tla mogu bitno da menjaju karakteristikeosnovne stene.U nekim slučajevima došlo je do amplifikacije ubrzanja osnovnestene čak 5 puta!

KARAKTERISTIKE ZEMLJOTRESA

‐ Mera jačine zemljotresas (M)

‐ Intenzitet zemljotresa (I)

‐ Vremenski interval ‐ povratni period zemljotresa (Tp)

MAGNITUDA

‐ Mera energije koja se oslobađa (Rihter),

‐ M se zasniva na merenju amplituda pomeranja tla na različitimudaljenostima od epicentra

‐ Intenzitet zemljotresa se procenjuje na osnovnu učinaka naZemljinoj površini na:ljude, objekte, okolinu, životinje

‐ Izražena je u jedinicama skale 5<M<9

VII stepen ag≤0.1g

VIII stepen ag≤0.2g

IX stepen ag≤0.4g

‐ MCS skala (Merkali ‐ Kankani ‐ Zibergova)‐ MM skala (modifikovana Merkalijeva)‐ MSK skala (Medvedev ‐ Sponher ‐ Karnik)

12 stepeni intenziteta

POVRATNI PERIOD

‐ Prosečan vremenski interval između dva zemljotresa iste jačine M

‐ Tp=50 god. (oštećenja koja ne zahtevaju popravku)

‐ Verovatnoća pojave u tekućoj godini je 2% za Tp=50god.

‐ Tp=500 god. (projektni zemljotres ‐ oštećenja koja se popravljaju)

‐ Tp=1000 god. (nepopravljiva oštećenja ‐ ali bez kolapsa)

Prema Rihteru odnos magnitude M i energije seizmičkih talasa E je

logE = 4.8 + 1.5 ⋅M.

Za našu zemlju veza između intenziteta Io u epicentru i magnitude M zemljotresa iznosi

Io = 1.5 ⋅M - 0.5

EC8 – Oblik elastičnog spektra odgovora

Se(T) -ordinata spektra odgovora u jedinici ubrzanja tla

ag -osnovno računsko ubrzanje tla

S -modifikovani faktor tla

T -osnovni period oscilovanja linearnog sistema

TB, TC -granice intervala konstantnog spektralnog ubrzanja

TD -granica koja definiše početak područja spektra s konstantnim pomeranjima

β0 -faktor spektralnog ubrzanja

Tip 2 – magnitude površinskih talasa Ms<5.5 

EC8 nudi izbor između tri nivoa projektnog opterećenja

klase duktilnosti: - klasa visoke duktilnosti sa oznakom DCH (najniži iznos projektnog opterećenja),

-klasa srednje duktilnosti - DCM

-klasa niske duktilnosti - DCL (najviši iznos projektnog opterećenja).

EC8 uvodi pojam faktor ponašanja:

q=q0 kD kR kW ( 1,5 ≤ q ≤ q0)

gde je:

- q0 osnovna vrednost faktora ponašanja (zavisi od vrste konstrukcijskog sistema)

- kD faktor koji uzima u obzir usvojenu klasu duktilnosti, jednak: =1,00/0,75/0,50 za klase duktilnosti DCH/DCM/DCL, respektivno;

- kR faktor koji uzima u obzir pravilnost konstrukcije po visini, jednak: 1,00/0,80 za regularne odnosno neregularne konstrukcije, respektivno;

- kW faktor koji uzima u obzir "preovlđujuću vrstu loma konstrukcijskih sistema sa zidovima", zavisno od toga da li su zidovi vitki ili kratki. Za okvirne sisteme je kW =1, dok za sisteme zidova i dvojne sisteme zidova, njegova vrednost zavisi od preovlađujućih proporcija zidova, i manja je od 1,0 kada je odnos visine prema širini zida manji od 3.

Kriterijumi regularnosti osnove:

- Konfiguracija u osnovi mora biti kompaktna, to jest svaka tavanica mora biti ograničena sapoligonalnom konveksnom linijom uz dopuštenje da površina između konture tavanice ikonveksne poligonalne linije koja obuhvata tavanicu ne prelazi 5% od površine tavanice.

- Krutost tavanice u svojoj ravni mora da bude dovoljno velika da deformacije tavanice imamali uticaj na raspodelu sila između vertikalnih nosećih elemenata.

- Tavanice koje imaju oblike L, C, H i X u ovom smislu treba pažljivo razmotriti.

- Vitkost zgrade u osnovi (odnos veće i manje dimenzije u osnovi mjereno u ortogonalnimpravcima) ne sme da bude veća od 4.

- Da bi se sprečili neprijatni torzioni efekti, na svakom spratu rastojanje između centrakrutosti i centra masa mora biti manje od propisanog. Takođe, data je i minimalna torziona krutostkoja mora biti zadovoljena.

Kriterijumi regularnosti po visini:

- Svi elementi osnovnog konstruktivnog sistema koji obezbeđuju otpornost nahorizontalna seizmička dejstva moraju da se prostiru bez prekida od temelja do vrha zgrade ili, akopostoje smanjenja osnove objekta na gornjim spratovima, onda do vrha relevantne zone zgrade.

- Krutost na dejstvo horizontalnih sila kao i masa pojedinačnih spratova, moraju da ostanukonstantni ili da se postepeno smanjuju bez naglih promena, od osnove pa do vrha posmatranezgrade.

- Kod zgrada sa ramovskim sistemima stvarna spratna nosivost ne sme da se značajnorazlikuje između susednih spratova. Ovde se posebno apostrofira uticaj zidane ispune.

- Ako postoji sažimanje (setback), smanjenje osnove zgrade po visini se mora sprovoditipostepeno idući odozdo na gore.

Položaji plastičnih zglobova u elementima konstrukcije

Oblikovanje konstruktivnih detalja ‐ grede

Oblikovanje konstruktivnih detalja ‐ grede

Oblikovanje konstruktivnih detalja ‐ stubovi

Oblikovanje konstruktivnih detalja ‐ stubovi

Oblikovanje konstruktivnih detalja ‐ stubovi

Oblikovanje konstruktivnih detalja

Oblikovanje konstruktivnih detalja

Oblikovanje konstruktivnih detalja

PRINCIPI PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČKIM OBLASTIMA

PRINCIPI PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČKIM OBLASTIMA

PRINCIPI PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČKIM OBLASTIMA

PRINCIPI PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČKIM OBLASTIMA

PRINCIPI PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČKIM OBLASTIMA

PRINCIPI PROJEKTOVANJA ZGRADA U SEIZMIČKIM OBLASTIMA