SANACIJA GRADBENIH SANACIJA GRADBENIH KONSTRUKCIJKONSTRUKCIJ

PROTIPOTRESNA UTRDITEV IN PROTIPOTRESNA UTRDITEV IN PREPROJEKTIRANJE: PRIMER ZIDANIH PREPROJEKTIRANJE: PRIMER ZIDANIH

STAVBSTAVBII. DELII. DEL

Miha TomaMiha TomažževieviččZavod za gradbeniZavod za gradbenišštvo Slovenijetvo Slovenije

DimiDimiččevaeva 12, 1000 Ljubljana12, 1000 Ljubljana

•• ObnaObnaššanje gradbenih konstrukcij medanje gradbenih konstrukcij medpotresi. Kaj smo se naupotresi. Kaj smo se nauččili? ili?

•• Eksperimentalna simulacija obnaEksperimentalna simulacija obnaššanjaanjain ugotavljanje mehanskih lastnostiin ugotavljanje mehanskih lastnostimaterialov. Primer zidanih stavb.materialov. Primer zidanih stavb.

•• Protipotresna utrditev inProtipotresna utrditev inpreprojektiranje. Primer zidanih stavb.preprojektiranje. Primer zidanih stavb.

VsebinaVsebina

VsebinaVsebina

••Uvod Uvod

••Preiskave zidovPreiskave zidov

••Preiskave modelov zidanih stavb na Preiskave modelov zidanih stavb na potresni mizipotresni mizi

••PreizkuPreizkuššanje za vrednotenje zidanih anje za vrednotenje zidanih konstrukcijkonstrukcij

Zakaj preiskave in Zakaj preiskave in eksperimentalna simulacija?eksperimentalna simulacija?

••Da bi razumeli obnaDa bi razumeli obnaššanje med potresi in anje med potresi in razvili rarazvili raččunske modele za projektiranje unske modele za projektiranje konstrukcij;konstrukcij;

••Da bi ugotovili stanje konstrukcije, Da bi ugotovili stanje konstrukcije, vrednosti mehanskih lastnosti materialov vrednosti mehanskih lastnosti materialov in parametrov obnain parametrov obnaššanja konstrukcij, ki anja konstrukcij, ki jih rabimo za vrednotenje konstrukcij; jih rabimo za vrednotenje konstrukcij;

••Da bi preverili uDa bi preverili uččinkovitost metod za inkovitost metod za sanacijo in utrditev konstrukcij; sanacijo in utrditev konstrukcij;

••Da bi dobili podlage za zahteve tehniDa bi dobili podlage za zahteve tehniččnih nih predpisov in standardov (npr. redukcijo predpisov in standardov (npr. redukcijo projektnih potresnih sil)projektnih potresnih sil)

Preiskave za ugotavljanje Preiskave za ugotavljanje vrednosti mehanskih vrednosti mehanskih lastnosti in potresnih lastnosti in potresnih parametrov zidovjaparametrov zidovja

Mehanske lastnosti zidovjaMehanske lastnosti zidovja

••TlaTlaččna trdnost,na trdnost,••Natezna (striNatezna (strižžna) trdnost,na) trdnost,••Modul elastiModul elastiččnosti,nosti,••StriStrižžni modul,ni modul,

Odvisne so od lastnosti sestavnih materialov, Odvisne so od lastnosti sestavnih materialov, dolodoloččajo pa se bodisi s standardiziranimi ajo pa se bodisi s standardiziranimi (tlak) ali nestandardiziranimi metodami (tlak) ali nestandardiziranimi metodami (strig)(strig) na prizmah in/ali zidovih.na prizmah in/ali zidovih.

Parametri potresne odpornostiParametri potresne odpornosti

•• Togost, kapaciteta sipanja energijeTogost, kapaciteta sipanja energije(du(duššenje), duktilnostenje), duktilnost

•• Upadanje togosti in nosilnostiUpadanje togosti in nosilnosti

Se doloSe določčijo s preiskavo zidov pri simulirani ijo s preiskavo zidov pri simulirani potresni (ciklipotresni (cikliččni) obteni) obtežžbibi

Preiskave na tlakPreiskave na tlak

Standardizirane metode preiskave Standardizirane metode preiskave (prizme, mali zidovi, zidovi)(prizme, mali zidovi, zidovi)

TlaTlaččna trdnostna trdnostModul elastiModul elastiččnostinosti

Vzorci za tlaVzorci za tlaččno preiskavo zidovja po no preiskavo zidovja po evropskem standarduevropskem standardu

BGC3

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

ε [‰]

σ [ M

Pa]

TlaTlaččna preiskava zidu iz na preiskava zidu iz opeopeččnih votlakovnih votlakov

BGC2

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

ε [‰]

σ [ M

Pa]

Preiskave potresne odpornostiPreiskave potresne odpornosti

Nestandardizirane metode preiskave Nestandardizirane metode preiskave (zidovi), simulacija robnih pogojev in (zidovi), simulacija robnih pogojev in

ččasovnega poteka obteasovnega poteka obtežžbebe

StriStrižžna (natezna trdnost)na (natezna trdnost)StriStrižžni modulni modul

Sposobnost sipanja energijeSposobnost sipanja energijeDuktilnostDuktilnost

Upadanje togosti in nosilnostiUpadanje togosti in nosilnosti

TipiTipiččni poruni poruššni mehanizmi pri potresni obteni mehanizmi pri potresni obtežžbi, bi, delujodelujočči v ravnini zidovi v ravnini zidov

Razporeditev sil v zidnih slopih pri potresuRazporeditev sil v zidnih slopih pri potresuPreiskava potresne Preiskava potresne

odpornosti ziduodpornosti zidu

TipiTipiččne histerezne zanke silane histerezne zanke sila--pomik, pomik, dobljene med laboratorijsko dobljene med laboratorijsko

preiskavo zidupreiskavo zidu

TipiTipiččni ni ččasovni poteki vsiljenih pomikov za asovni poteki vsiljenih pomikov za preiskavo potresne odpornosti zidovpreiskavo potresne odpornosti zidov

Histerezne ovojnice, dobljene s preiskavo enakih Histerezne ovojnice, dobljene s preiskavo enakih zidov z razlizidov z različčnimi nimi ččasovnimi poteki vsiljenih asovnimi poteki vsiljenih

pomikovpomikov

Definicija mejnih stanj in Definicija mejnih stanj in idealizacija ovojnice (krivulje) idealizacija ovojnice (krivulje)

odpornostiodpornosti

Mejna stanja:Mejna stanja:Meja nastanka razpok: HMeja nastanka razpok: Hcrcr, d, dcrcr

Maksimalna odpornost: HMaksimalna odpornost: Hmaxmax, d, dHmaxHmax

KonKonččno mejno stanje: Hno mejno stanje: Hdmaxdmax, d, dmaxmax

Idealizacija:Idealizacija:Efektivna togost: KEfektivna togost: Kee

Odpornost: HOdpornost: Huu = 0.9 H= 0.9 Hmaxmax

Mejni faktor duktilnosti: dMejni faktor duktilnosti: duu = d= d0.8Hmax0.8Hmax Idealizacija eksperimentalno dobljene ovojnice Idealizacija eksperimentalno dobljene ovojnice odpornosti z bilinearno odvisnostjo med silo in odpornosti z bilinearno odvisnostjo med silo in

pomikompomikom

Ke = Hcr/dcr

µ = du/de

de = Ke/Hu

Hu = min (Hu,shear; Hu,flex)

du = d at 0.8 Hmax

Laboratorijska preiskava starega opečnega zidu, izsekanega iz zidovja

stavbe

Diagonalne razpoke po Diagonalne razpoke po preiskavi zidu inpreiskavi zidu in--situsitu

Preiskave modelov na Preiskave modelov na potresnih simulatorjihpotresnih simulatorjih

PrednostiPrednosti

• ModelModelne preiskave so cenejne preiskave so cenejšše in enostavneje in enostavnejšše kote kotpreiskave prototipov preiskave prototipov

•• Lahko uporabljamo razmeroma enostavneLahko uporabljamo razmeroma enostavnepreizkupreizkušševalne napraveevalne naprave

•• Zanesljivo lahko ponazorimo globalno obnaZanesljivo lahko ponazorimo globalno obnaššanje inanje inporuporuššne mehanizmene mehanizme

•• ModelModelne tehnike lahko prilagodimo zmone tehnike lahko prilagodimo zmožžnostimnostim

PomanjkljivostiPomanjkljivosti

• ModelModelna merila so omejena zaradi tehnolona merila so omejena zaradi tehnološških ovirkih ovir•• Ne moremo raziskovati obnaNe moremo raziskovati obnaššanja konstrukcijskihanja konstrukcijskih

detajlovdetajlov

Shaking Table

Horizontal Actuators(X:5 units)

Vertical Actuators

(Z:14 units)

Horizontal Actuators(Y:5 units)

Shaking Table

3-D Universal Joints

(24 units)

20m

15m

Preparation BuildingE-Defense

3-D Full-Scale EarthquakeTesting FacilityWorld’s Largest Shaking Table

Z dovoljenjem: K. Ohtani

NRIESDP

National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention, Miki, Hyogo Pref.,

Japan

TipiTipiččni model zidane ni model zidane stavbe na enostavni stavbe na enostavni potresni mizi na ZAGpotresni mizi na ZAG

SploSploššna odvisnost med fizikalnimi na odvisnost med fizikalnimi veliveliččinami na prototipu in modeluinami na prototipu in modelu

qqPP = q= qMM SSqq

q – veličina,SSqq – faktor merila za veličino q,P - prototipM - model

SploSploššne zahteve za fizikalno modeliranje ne zahteve za fizikalno modeliranje obnaobnaššanja zidanih konstrukcij pri potresni anja zidanih konstrukcij pri potresni

obteobtežžbibi

• Podobnost dinamičnega obnašanjapodobna porazdelitev mas in togosti po višiniprototipa in modela

• Podobnost porušnih mehanizmov Podobno razmerje med tlačnimi napetostmi intlačno trdnostjo zidovja v zidovih prototipa inmodela

HHiisteresterezne zanke, zne zanke, dobljene s preiskavo dobljene s preiskavo prototipnega ziduprototipnega zidu

HHiisteresterezne zanke, zne zanke, dobljene s preiskavo dobljene s preiskavo modelnega zidumodelnega zidu

Modelna podobnost pri Modelna podobnost pri kamnitem zidovju, kamnitem zidovju,

merilo 1:4merilo 1:4

Odvisnost med eksperimentalno in izraOdvisnost med eksperimentalno in izraččunano unano etaetažžno ovojnico odpornosti (krivuljo odpornosti)no ovojnico odpornosti (krivuljo odpornosti)

Preiskave za vrednotenje Preiskave za vrednotenje obstojeobstoječčih stavb in ih stavb in

arhitekturnih spomenikovarhitekturnih spomenikov

Preiskave za ugotavljanje Preiskave za ugotavljanje stanja materialovstanja materialov

•• Meritve homogenosti materialov Meritve homogenosti materialov

•• Meritve vlageMeritve vlage

•• Meritve vsebnosti soliMeritve vsebnosti soli

•• Meritve korozijskih potencialovMeritve korozijskih potencialov(n.pr.kloridi v betonu) (n.pr.kloridi v betonu)

•• DrugoDrugo

Preiskave za ugotavljanje Preiskave za ugotavljanje mehanskih lastnosti materialovmehanskih lastnosti materialov

•• Nedestruktivne in semidestruktivneNedestruktivne in semidestruktivnepreiskave (na terenu)preiskave (na terenu)

•• Destruktivne preiskave (v laboratorijuDestruktivne preiskave (v laboratorijuin na terenu)in na terenu)

•• Kombinirane preiskaveKombinirane preiskave•• DrugoDrugo

LABORATORIO PROVINCIALE PROVE MATERIAL I DA

COSTRUZIONE DI VERONA

LABORATORIO PROVINCIALE PROVE MATERIAL I DA

COSTRUZIONE DI VERONA

IRMA d.o.o.

ONSITEFORMASONRYONSITEFORMASONRYOnOn--site investigation techniques site investigation techniques

for structural evaluation of historic for structural evaluation of historic masonry buildingsmasonry buildingsPišece Castle Workshop

Hosted by ZAG and IRMA

Grad PiGrad Piššece ece

Meritve širjenja mikroseizmičnih valov

IImpact echo and mpact echo and inin--situ shear situ shear resistance test resistance test testtest

Radarska Radarska preiskavapreiskava

Ugotavljanje trdnostnih Ugotavljanje trdnostnih lastnosti s ploskimi bati lastnosti s ploskimi bati (flat jack)(flat jack)

Preiskave za ugotavljanje Preiskave za ugotavljanje dinamidinamiččnih lastnosti konstrukcijnih lastnosti konstrukcij

•• Preiskave ambientnih vibracij (na terenu)Preiskave ambientnih vibracij (na terenu)

•• Preiskave z vsiljenim nihanjem (na terenu)Preiskave z vsiljenim nihanjem (na terenu)

0

1

2

3

0 10 20 30 40 50 60Frequency [Hz]

Four

ier A

mpl

itude

Meritve frekvenc lastnega nihanjaMeritve frekvenc lastnega nihanja

01234

0 10 20 30 40 50 60Frequency [Hz]

Four

ier A

mpl

itude

7

1

2

3

4

5

6

ExcitationExcitationff == 23 Hz23 Hz

ExcitationExcitationff == 23 Hz23 Hz

First modeFirst modeff == 2.6 Hz2.6 Hz

First modeFirst modeff == 2.6 Hz2.6 Hz

Preiskave za preverjanje Preiskave za preverjanje uuččinkovitosti utrditvenih inkovitosti utrditvenih

posegovposegov

•• Destruktivne preiskave vDestruktivne preiskave v

laboratoriju in na terenu laboratoriju in na terenu

•• Preiskave modelov na potresni miziPreiskave modelov na potresni mizi

InIn--situ preiskava situ preiskava kamnitega zidukamnitega zidu

0

50

100

150

200

0.0 0.7 1.4 2.1 2.8

R (%)

H (k

N)

Grouted

Existing

(b)

Injektiranje Injektiranje kamnitega zidukamnitega zidu

UUččinek inek injektiranjainjektiranja

InIn--situ preiskava z situ preiskava z a.c. ometom a.c. ometom obloobložženega opeenega opeččnega nega ziduzidu

Pretrg armaturne Pretrg armaturne palice na natezni palice na natezni stranistrani

UUččinek oblaganjainek oblaganja

Kamnita hiKamnita hišša z lesenimi a z lesenimi stropi in nepovezanim stropi in nepovezanim zidovjem med preiskavo na zidovjem med preiskavo na potresni mizipotresni mizi

Modela kamnitih hiModela kamnitih hišš z lesenimi stropi z lesenimi stropi brez zidnih vezi in z njimi med brez zidnih vezi in z njimi med

preiskavo na potresni mizipreiskavo na potresni mizi

Dimenzioniranje jeklenih veziDimenzioniranje jeklenih vezi

•• Nihanje pravokotno na ravnino: Nihanje pravokotno na ravnino: analogija z a.b. zidno vezjo analogija z a.b. zidno vezjo (upogib)(upogib)

•• V ravnini: mehanizem diagonalne V ravnini: mehanizem diagonalne razpore v konrazpore v konččnem mejnem stanjunem mejnem stanju

Model opeModel opeččne hine hišše z e z masivnimi stropi med masivnimi stropi med preiskavo na potresni mizipreiskavo na potresni mizi

Namesto sklepov: zakaj preiskave in Namesto sklepov: zakaj preiskave in eksperimentalna simulacija?eksperimentalna simulacija?

••Da razumemo obnaDa razumemo obnaššanje med potresi in anje med potresi in preverimo rapreverimo raččunske modele;unske modele;

••Da ugotovimo stanje konstrukcije, Da ugotovimo stanje konstrukcije, vrednosti mehanskih lastnosti materialov vrednosti mehanskih lastnosti materialov in parametrov obnain parametrov obnaššanja konstrukcij; anja konstrukcij;

••Da preverimo uDa preverimo uččinkovitost metod za inkovitost metod za sanacijo in utrditev konstrukcij; sanacijo in utrditev konstrukcij;

••Da dobimo podlage za zahteve tehniDa dobimo podlage za zahteve tehniččnih nih predpisov in standardovpredpisov in standardov

HVALA!HVALA!