Consolidarea sau-şi reabilitarea clădirilor din zidarie cu grile polimerice avand noduri rigide integrate

Consolidarea sau/şi reabilitarea clădirilor din zidărie de cărămidă cu grile

polimerice având noduri rigide integrate

Mari Catastrofe Naturale

Numărul marilor catastrofe naturale


Numărul catastrofelor şi pierderile economice în anul 2000


Efectele de lungă durată ale catastrofelor

Scara Macroseismică Europeană 1998EMS-98

Gradul 5:Distrugere

Gradul 1: Avariere uşoară

Gradul 2: Avariere moderată

Gradul 3: Avariere severă

Gradul 4: Avariere foarte severă

ISTORIA ŞTIINŢEIPALESTINA de 9.000 ani: Zidărie din cărămidă arsă

Zidăria originală: Cărămizi elastice casante + mortar de var ductil

Teoria Dislocaţiei

Două modele: una pentru forţă ca vector (Newton) şi alta pentru efortul unitar ca tensor (Pascal)

Teoria Dislocaţiei

Concentrarea eforturilor unitare în jurul unei imperfecţiuni geometrice sau structurale

Teoria Dislocaţiei

Variaţia eforturilor unitarea cu aria pentru o forţă constantă: Hiperbola lui Bernoulli

EUROCODE 2: Ductilitatea

Curba caracteristică efort unitar-deformmaţie specifică a oţelului

CIMENTUL Prima

descoperire aRevoluţiei

Industrialeîmpotriva zidăriei

Cărămizile cu goluri – A douadescoperire a Revoluţiei

Industriale împotriva zidăriei

ISTORIA ŞTIINŢEI

Prevederile Eurocodului 8 :

• Confinarea zidăriei cu componente structurale din beton armat.

• Armarea zidăriei cu bare din oţel înglobate în mortar de ciment.

TEORIA MATEMATICĂ A PLASTICITĂŢII

a. Vertical force P b. Horizontal force Q

Prandtl’s Model - 1923

Limit state of tangential stresses


Starea limită de plastificare la compresiune cu forfecare:

EFECTUL de SANDWICH

Diagrama compresiune - forfecare

P

Relaţia dintre compresiune şi forfecare ,

unde k este valoarea maximă a efortului unitar tangenţial

Soluţia stării de eforturi din rostul de mortar


Efortul unitar normal σx pentru y = 0

Efortul unitar normal σx pentru y = ±b

Efortul unitar normal σy în direcţia x


Variaţia eforturilor unitare pe grosimea rostului de mortar

Forţa de of expulzie şi măsura de prevenire

Armarea rostului cu grile polimerice Dispoziţia armăturii

CONCEPŢIA DE ARMARE A ZIDĂRIEI

Vederea izometrică a unui element structural din zidărie, armat în rosturi orizontale

Elementele structurale din zidărie armată pot fi la nevoie cămăşuite tot cu

grile polimerice.

Cămăşuirea este prin definiţie o operaţieesenţial exterioară!

TENSAR®

Grile polimerice de mare densitate şi rezistenţă

având noduri rigide integrate

Procesul tehnologic Tensar®

Performanţele grilelor de tip TENSAR

dANA

fA

N

Hiperbola echilateră a lui Bernoulli

A f= constant

p = bf = constant


Congruenţa hiperbolei lui Bernoulli

Geometria grilelor mono-axiale Geometria grilelor biaxiale



Transferul eforturilor în jurul nodurilor rigide integrate

Forţele tăietoare din jurul nodurilor rigide integrate

Caracteristicile geometrice ale grilelorTensar SS


Curbe caracteristice efort secţional în kN/m –deformaţie specifică în %


ÎNCERCĂRI STATICE

pe modele 1D de stâlpişori şi modele 2D de panouri

pentru pereţi

Proiect Peco 1994/96

Laboratorul de Inginerie Seismică al INCERC Iaşi

Stâlpişori din zidărie simplă şi armată


Panouri din zidărie simplă şi armatăsolicitate la compresiune axială


Panouri din zidărie simplă şi armatăsolicitate la întindere diagonală


Stâlpişori confinaţi (cămăşuiţi) din zidărie armată solicitaţi la compresiune axială


Panouri confinate din zidărie armată solicitate la compresiune axială şi întindere diagonală

Proiect Peco 1994/96

ÎNCERCĂRI SEISMICE

pe modele 3D

de clădiri din zidărie fără componente structurale

din beton armat

Masa seismică a ISMES din Bergamo, Italia

Modelul 3D al unei clădiri din zidărie fără componente structurale din beton armat înainte şi după încercări


Confinarea (cămăşuirea) modelului 3D cu două centuri din tencuială armată cu SS40


Modelul 3D din zidărie fără b.a. după cămăşuirepe masa seismică la ultima încercare cu 14 dB


Răspunsul seismic al modelului 3D înainte şi după cămăşuire cu grile polimerice

E U R O Q U A K EProiect Inco Copernicus 1997/99

ÎNCERCĂRI PSEUDO -DINAMICE pe modele 2D de pereţi din zidărie fără componente structurale

din beton armat

Peretele de reacţiune al CE de la Ispra (Varese), Italia

Dispoziţia modelelor de pereţi fără goluri


Peretele fără goluri din zidărie armată


Modelul de perete pregătit pentru încercare


Avariile din peretele fără goluri şi zidărie nearmată


Încercarea pseudo-dinamică la 5 Hz


Avariile din peretele fără goluri şi zidărie armată


Diagrame histerezis comparative pentru panourilefără goluri din zidărie simplă şi armată


Curbe înfăşurătoare pentru panourile fără goluri din zidărie simplă şi armată


Dispoziţia modelelor de pereţi cu goluri


Peretele cu goluri din zidărie armată


Cărămizile cu goluri verticale şi armătura SS30


Cămăşuirea peretelui cu goluri din zidărie armată înainte de tencuire


Încercarea pseudo-dinamică a peretelui cu goluri la scară naturală armat şi cămăşuit cu grile SS30


Avariile din peretele cu goluri şi zidărie nearmată înainte de colaps


Avariile din peretele cu goluri şi zidărie armatădupă terminarea încercării


Diagrame histerezis comparative pentru panourilecu goluri din zidărie simplă şi armată


Curbe înfăşurătoare pentru panourile cu goluri din zidărie simplă şi armată

E U R O Q U A K EProiect Inco Copernicus 1997/99

ÎNCERCĂRI SEISMICE pe modele 3D de clădiri din cadre de beton armat cu pereţi de

compartimentare

din zidărie de cărămidă plină


Perete de compartimentare din zidărie de cărămidă plină armat la 5 rosturi cu Tensar SS20


Modelul 3D la 1:1 al unui cadru din b.a. armat după P100-92 şi compartimentat cu zidărie armată


Modelul 3D la 1:1 înainte de încercare


Peretele de la parter fără goluri pentru uşi


Modelul 3D la 1:1 de cadru din b.a. şi zidărie armată la 5 asize cu grile Tensar SS20 la ultima încercare cu 8 dB


Fisuri în nodul de jos al cadrului din ba

Nici o fisură în X în zidăria armată


Fisuri în nodul de mijloc al cadrului

Nici o fisură în X

în zidăria armată


Fisuri în nodul de sus al cadrului

Nici o fisură în X în zidăria armată


Adâncirea rosturilor în vederea cămăşuirii


Dibluri din plastic şi cu funcţie de purici


Peretele din zidărie armată pregătit pentru instalarea grilelor polimerice


Peretele pregătit pentru tencuirea manuală


Detalii privind echidistanţa prinderilor


Peretele cu goluri după instalarea grilelor


Bordarea pereţilor la goluri


Tencuirea manuală


Modelul 3D după cămăşuire şi înaintea celei de a doua serie de încercări


Model 3D de cadru din b.a. şi zidărie armată la 5 asize, cămăşuit cu grile Tensar SS20, la o încercare intermediară


Fisuri în nodurile de mijloc; nu fisuri în X


Fisuri în nodurile de sus; nu fisuri în X

Calculul comparativ cu SAP 2000

VALIDAREA

NUMERICĂ

a încercărilor pe

modele fizice


Modelul de referinţă


Cele trei modele alese pentru comparaţie


Deviaţiile (drifts) şi momentele de răsturnare

Răspunsul maxim în deplasări

Răspunsul maxim în viteze şi acceleraţii


Variaţia în timp a deplasărilor la primul nivel al modelului de referinţă

Variaţia în timp a vitezelor la primul nivel al modelului de referinţă

Variaţia în timp a acceleraţiilor la primul nivel al modelului de referinţă


Variaţia în timp a energiei cinetice la primul nivel al modelului de referinţă

Variaţia în timp a energiei disipate la primul nivel al modelului de referinţă

Variaţia în timp a energiei potentialela primul nivel al modelului de referinţă


Influenţa armăturii sintetice asupra deformaţiei (a) şi deviaţiei (b)

Spectrul răspunsului inelastic al deplasărilor la PGA=0.20 şi r = QYB/QEB

Spectrul răspunsului inelastic al acceleraţiilor la PGA=0.20 şi r = QYB/QEB


Spectrul răspunsului inelastic al vitezelor la PGA=0.20 şi r = QYB/QEB

Spectrul răspunsului inelastic al energiei induse la PGA=0.20 şi r = QYB/QEB

Spectrul răspunsului inelastic al energiei cinetice la PGA=0.20 şi r = QYB/QEB

ECOLEADER - Seriate 2001

ÎNCERCĂRI SEISMICE

pe modele 3D de

clădiri din zidărie fără componente structurale

din beton armat

Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri

verticale având un perete curb fără goluri şi o placă

din ba fără centură perimetrală

Vederea în plan a mesei seismice şi a cadrului din oţel


Vederea în plan a modelului la ±0.00 şi +2480 mm


Vedrea în plan a modelului la + 510 mm


Vederea în plan a modelului la + 1500 mm


Coordonatele celor trei centre de referinţă


Centrul mesei seismice:

CT (x=-140; y=0.00; z= -300)

Centrul de greutate al modelului:CG (x=0.00; y=61.0; z=+1665)

Centrul de rotatie al modelului:CR (x=0.00; y=1305; z=+2000)

Masa seismică

a ISMES din

Bergamo, Italia

Instalarea modelului din zidărie de

cărămidă cu goluri pe masa seismică

Programul de încercări al modelului din zidărie de cărămidă cu goluri armată numai în asize


Cored brick model

reinforced only in bed-layers

July 17, 2001

-12-9

-6-3

03

69

1215 17

0.0

5

0.0

6

0.0

8

0.1

2

0.1

4

0.2

1

0.3

0

0.3

9

0.4

8

0.7

2

0.9

0

0.0

6

0.0

9

0.1

0

0.1

2

0.1

6

0.2

5

0.3

6

0.4

1

0.5

1

0.6

9

0.8

6

0.01 1

ax/g

0.01 2

ay/g

0.01 30.01 40.01 50.02 60.03 70.03 80.05 9 0.19 100.29 11

az/g Test

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Test

Le

ve

l o

f e

xc

ita

tio

n [

dB

]

Modelul 3D din zidărie de cărămidă cu goluri, armată numai în asize cu grile Tensar SS20


Masa seismică

a ISMES din

Bergamo, Italia

Peretele curb al modelului după

primele încercări


Modelul din cărămizi cu goluri după prima serie de încercări pe masa seismică

Dispoziţia fisurilor pe frontonul vestic:

exterior-stânga; interior-dreapta


Dispoziţia fisurilor pe frontonul sudic: exterior-stânga; interior-dreapta


Dispoziţia fisurilor pe frontonul nordic: exterior-stânga; interior-dreapta


Dispoziţia fisurilor pe frontonul estic: exterior-stânga; interior-dreapta


Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri după cămăşuire


Programul de încercări al modelului din zidărie de cărămidă cu goluri după cămăşuire


Modelul 3D din zidărie de cărămidă cu goluri pe masa seismică la 17 dB


Dispoziţia fisurilor pe frontonul vestic: exterior-stânga; interior-dreapta








Fisuri pe pereţii exteriori ai modelului dar nu X-uri


Fisuri interioare în vecinătatea peretelui curb


Strivirea cărămizilor cu goluri şi conservarea armăturii la 17 dB = 1,4 g reparaţie capitală


Modelul din zidărie de cărămidă plină,

cu goluri pentru ferestre şi uşi în plin cintru şi

închis cu un planşeu din lemn fără centură din b.a.

Vederea în plan a mesei seismice şi a cadrului din oţel


Vederea în plan a modelului la ±0.00 şi +2480 mm


Vedrea în plan a modelului la + 390 mm


Vederea în plan a modelului la + 840 mm


Coordonatele celor trei centre de referinţă


Centrul mesei seismice:

CT (x=-160; y= 140; z= -300)

Centrul de greutate al modelului:CG (x= 417; y=0.00; z=+1450)

Centrul de rotaţie al modelului:CR (x=1485; y=0.00; z= +870)

Programul de încercări al modelului din zidărie de cărămidă plină armată numai în asize


Solid brick model

reinforced only in bed-layers

July 24, 2001

-12

-9

-6

-3

0

3

6

9

12

1518 1817

0.0

5

0.0

7

0.0

9

0.1

2

0.1

4

0.2

0

0.3

0

0.3

9

0.4

9

0.6

8

0.9

0

1.0

7

1.0

0

0.0

5

0.0

7

0.1

0

0.1

2

0.1

6

0.2

5

0.3

5

0.4

0

0.5

2

0.6

6

0.8

5

1.1

7

1.0

0

ax/g

0.01 1

ay/g

0.01 2

0.01 3

0.01 4 0.01 5 0.02 6

0.02 7

0.02 8 0.03 9

0.07 10 0.18 11

az/g Test

0.30 12 0.65 13

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Test

Le

ve

l o

f e

xc

ita

tio

n [

dB

]


Modelul 3D din zidărie de cărămidă plină după încercarea la 17 dB = 0,9 g

Dispoziţia fisurilor exterioare pe frontonul vestic


Dispoziţia fisurilor exterioare pe frontoanele din sud-stânga şi nord-dreapta


Dispoziţia fisurilor exterioare pe frontonul estic


Model 3D din zidărie de cărămidă plină, armată în asize cu grile Tensar SS20, la încercarea cu 18 dB = 1.17 g


Instalarea modelului din zidărie de cărămidă

plină pe masa seismică

Masa seismică a ISMES

din Bergamo, Italia

Programul de încercări al modelului din zidărie de cărămidă plină după cămăşuire


Modelul 3D din zidărie de cărămidă plină armată în asize şi cămăşuită cu grile Tensar SS20 la încercarea cu 18 dB = 1.96 g


Dispoziţia fisurilor pe frontonul vestic: exterior-stânga; interior-dreapta








Modelul 3D după a doua serie de încercări






Ruperea armăturii şi conservarea cărămizilor pline la 18 dB = 1.96 g reparaţie facilă



VALIDAREA

NUMERICĂ

a încercărilor pe

modele fizice

Iulie 2001

Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri

armată numai în asize

Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize:Primul mod propriu - încovoirea

Clădiri din zidărie fără beton armat

S11 (11) –Frontonul, peretele lateral şi peretele curb


[kPa]


Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize:Al doilea mod propriu - încovoirea


[kPa]

S22 (22)–Frontonul, peretele lateral şi peretele curb


Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize:Al treilea mod propriu - torsiunea


[kPa]


Noiembrie 2001

Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize şi

cămăşuit


Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize şi cămăşuit: Primul mod propriu - încovoirea


[kPa]



Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize şi cămăşuit: Al doilea mod propriu - încovoirea


[kPa]



Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize şi cămăşuit: Al treilea mod propriu - torsiunea


[kPa]


Iulie 2001

Modelul din zidărie de cărămidă plină armată

numai în asize


Modelul din zidărie de cărămidă plină armată numai în asize:Primul mod propriu - încovoirea


[kPa]

S11 (11)–Frontonul, peretele lateral şi peretele plin


Modelul din zidărie de cărămidă plină armată numai în asize:Al doilea mod propriu - încovoirea


[kPa]S22 (22) –Frontonul, peretele lateral şi peretele plin


Modelul din zidărie de cărămidă plină armată numai în asize:Al treilea mod propriu - torsiunea


[kPa]

S33 (22) –Frontonul, peretele lateral şi peretele plin

Noiembrie 2001

Modelul din zidărie de cărămidă plină armată

în asize şi cămăşuit


Modelul din zidărie de cărămidă plină armată în asize şi cămăşuit: Primul mod propriu - încovoirea


[kPa]



Modelul din zidărie de cărămidă plină armată în asize şi cămăşuit: Al doilea mod propriu - încovoirea


[kPa]



Modelul din zidărie de cărămidă plină armată în asize şi cămăşuit: Al treilea mod propriu - torsiunea


[kPa]


Energia disipată

în timpul

excitaţiei seismice

Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată numai în asize: Energia disipată


0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0 10 20 30 40 50

Time [sec.]

M-D

am

p E

ne

rgy

[K

J]


0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 10 20 30 40 50

Time [sec.]

M-D

am

p E

ne

rgy [

KJ

]

Modelul din zidărie de cărămidă cu goluri armată în asize şi confinat: Energia disipată


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 10 20 30 40 50

Time [sec.]

M-D

am

p E

nerg

y [

KJ]

Modelul din zidărie de cărămidă plină armată numai în asize: Energia disipată


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 10 20 30 40 50

Time [sec.]

M-D

am

p E

ne

rgy [

KJ

]

Modelul din zidărie de cărămidă plină armată în asize şi confinat: Energia disipată

Modelul din cărămidă cu goluri: Creşterea capacităţii de disipare după cămăşuire


0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 10 20 30 40 50

Time [sec]

M-D

am

p E

ne

rgy

[K

J]

Model A/July

Model A/November

Modelul din cărămidă plină: Creşterea capacităţii de disipare după cămăşuire


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 10 20 30 40 50

Time [sec]

M-D

am

p E

ne

rgy

[K

J]

Model B/July

Model B/November

Zidarie de piatra consolidata cu grile

polimerice

Dimensiunile in plan ale modelului de baza

Pozitionarea accelerometrelor

Modelul 3d:

a) Inainte de testare

b) Proceduri de consolidare

c) Modelul consolidat

Modurile naturale de vibratie calculate

Fisuri in modelul original

Fisuri in modelul original

Time History pentru deplasarile relative

Fisuri la modelul consolidat: (a) perete sud; (b) colt nord-est

Fisuri la modelul consolidat

Time History pentru deplasarile relative

Raspunsuri spectrale de tip Time history pentru inputurileseismice – stanga ultimele teste ale modelului initial;dreapta – ultimele teste ale modelului consolidat

Aplicatii pentru utilizarea grilelorpolimerice la structuri din zidarie depiatra

Folosirea grilelor polimerice in structuri

anti-tero

Model testat

Plan si pozitii accelerometre

Fereastra sparta si urma exploziei pe perete

Explozia nu a afectat tencuiala armata

Studii de caz

Ministerul Lucrărilor Publice

AGREMENTUL TEHNIC008 – 01/017 - 1999

Bazat pe decizianr. 908016 / 8.12.1999

Septembrie 1999

Prima aplicaţie:

Com. Nuci, jud. Ilfov

Consolidarea unei clădiri cu două etaje din 1929

fără evacuarea locatarilor

Pregătirea suprafeţelor

pentru cămăşuire

Prima aplicaţie1999

Preparing the surfaces

Pregătirea suprafeţelor şi instalarea grilelor

Instalarea grilelor la parter cu grijă pentru

colţurile intrânde


Instalarea grilelor şi aplicarea tencuielii


Cămăşuirea peretelui sub golul pentru fereastră

Iulie 2001

Aplicaţie în baza :Agrementului tehnic MLPAT

008-01/017-1999

Bucureşti

Str. Av. Gh. Stâlpeanu 21

Pregătirea suprafeţelor pentru instalarea grilelor Tensar SS20

Pregătirea suprafeţelor pentru instalarea grilelor

Tensar SS20

A doua aplicaţie fără evacuare

2001


Tensar SS20


2001

Pregătirea suprafeţelor pentru instalarea grilelor Tensar SS20


Tensar SS20

A doua aplicaţie fără

evacuare

2001

Instalarea grilelor peste colţul curb

Instalarea grilelor Tensar SS20


2001

Documents

Consolidarea sau-şi reabilitarea clădirilor din zidarie cu grile polimerice avand noduri rigide integrate