Επίδραση διάβρωσης χάλυβα σε υφιστάμενες κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος
Date Issued
2015
Author(s)
Advisor
Abstract
Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας υφιστάμενου κτηρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα, λαμβάνοντας υπόψη τη γήρανση των υλικών με τη χρήση ανελαστικής δυναμικής ανάλυσης. Σκοπός είναι να καθοριστεί κατά πόσον τα υφιστάμενα κτίρια τα οποία έχουν διανύσει περίπου 50 χρόνια ζωής παρουσιάζουν σημαντική μείωση της σεισμικής τους επάρκειας και είναι δυνατόν να έχουν σημαντικές ζημιές σε συχνούς σεισμούς. Επίσης θα καθοριστεί η αναμενόμενη επιδείνωση της κατάστασης στα επόμενα 25 χρόνια και κατά πόσο αυτή θα φέρει την κατασκευή κοντά στην μοναδική λύση της αντικατάστασης.
Αναλύονται οι παράγοντες οι οποίοι δρούν αρνητικά στο οπλισμένο σκυρόδεμα και έχουν ως αποτέλεσμα την μείωση της αντοχής των μελών. Το πολύπλοκο φαινόμενο της διάβρωσης, η ύπαρξη ή η δημιουργία ρωγμών, τά αίτια τους καθώς επίσης οι συνέπειες που προκαλούν είτε στο σκυρόδεμα είτε στον οπλισμό προσεγγίζονται θεωρητικά. Για την αποτίμηση της συμπεριφοράς, προσομοιώθηκε ένα υφιστάμενο κτήριο στο λογισμικό SAP2000 έτσι ώστε για διάφορες σεισμικές διεγέρσεις και για 3 διαφορετικές χρονικές περιόδους να εκτιμηθεί η ευπάθεια του κτηρίου. Οι 3 χρονικές περιόδοι ανάλυσης καλύπτουν πρίν και μετά την διάβρωση για 0 ,50 και 75 χρόνια ζωής του κτηρίου. Για την εύρεση του χρόνου έναρξης της διάβρωσης, στο υπο μελέτη κτήριο έγινε χρήση ενός πιθανολογικού μοντέλου το οποίο προτάθηκε από την FIB-CEB Task Group 5.6 (2006) που λαμβάνει υπόψη την εισχώρηση των χλωριόντων στο σκυρόδεμα. Στην συνέχεια έγιναν ανελαστικές δυναμικές αναλύσεις χρονοιστορίας, οι οποίες επιτυγχάνονται με τη χρονική εξέλιξη του σεισμού μεσω επιταχυνσιογραφημάτων. Τέλος, εξάχθηκαν αποτελέσματα για τις μέγιστες μετακινήσεις των κόμβων του πλαισιωτού κτηρίου καθώς επίσης ο σχηματισμός καμπύλων τρωτότητας, οι οποίες έχουν ως στόχο τον καθορισμό της πιθάνοτητας να ξεπεράσει το κτήριο ένα καθορισμένο επιπέδο βλάβης. Τα συμπεράσματα της ανάλυσης είναι ότι η αύξηση της τρωτότητας σε σχέση με την αυξημένη ύπαρξη διάβρωσης φαίνεται να είναι σημαντική και είναι ικανή να μειώσει την αντοχή του κτιρίου σε σεισμική φόρτιση και να προκαλέσει σημαντικές αστοχίες ακόμα και σε συχνούς σεισμούς. Επομένως η απόφαση συντήρησης και ενίσχυσης του κτιρίου μετά την πάροδο των 50 ετών (χρονική περίοδος ζωής πλείστον υφιστάμενων κτιρίων Οπλισμένου σκυροδέματος) κρίνεται επιτακτική όχι μόνο για να αντισταθεί σε μεγάλους σεισμούς αλλά και σε συχνούς με μικρή περίοδο επανάληψης.
Αναλύονται οι παράγοντες οι οποίοι δρούν αρνητικά στο οπλισμένο σκυρόδεμα και έχουν ως αποτέλεσμα την μείωση της αντοχής των μελών. Το πολύπλοκο φαινόμενο της διάβρωσης, η ύπαρξη ή η δημιουργία ρωγμών, τά αίτια τους καθώς επίσης οι συνέπειες που προκαλούν είτε στο σκυρόδεμα είτε στον οπλισμό προσεγγίζονται θεωρητικά. Για την αποτίμηση της συμπεριφοράς, προσομοιώθηκε ένα υφιστάμενο κτήριο στο λογισμικό SAP2000 έτσι ώστε για διάφορες σεισμικές διεγέρσεις και για 3 διαφορετικές χρονικές περιόδους να εκτιμηθεί η ευπάθεια του κτηρίου. Οι 3 χρονικές περιόδοι ανάλυσης καλύπτουν πρίν και μετά την διάβρωση για 0 ,50 και 75 χρόνια ζωής του κτηρίου. Για την εύρεση του χρόνου έναρξης της διάβρωσης, στο υπο μελέτη κτήριο έγινε χρήση ενός πιθανολογικού μοντέλου το οποίο προτάθηκε από την FIB-CEB Task Group 5.6 (2006) που λαμβάνει υπόψη την εισχώρηση των χλωριόντων στο σκυρόδεμα. Στην συνέχεια έγιναν ανελαστικές δυναμικές αναλύσεις χρονοιστορίας, οι οποίες επιτυγχάνονται με τη χρονική εξέλιξη του σεισμού μεσω επιταχυνσιογραφημάτων. Τέλος, εξάχθηκαν αποτελέσματα για τις μέγιστες μετακινήσεις των κόμβων του πλαισιωτού κτηρίου καθώς επίσης ο σχηματισμός καμπύλων τρωτότητας, οι οποίες έχουν ως στόχο τον καθορισμό της πιθάνοτητας να ξεπεράσει το κτήριο ένα καθορισμένο επιπέδο βλάβης. Τα συμπεράσματα της ανάλυσης είναι ότι η αύξηση της τρωτότητας σε σχέση με την αυξημένη ύπαρξη διάβρωσης φαίνεται να είναι σημαντική και είναι ικανή να μειώσει την αντοχή του κτιρίου σε σεισμική φόρτιση και να προκαλέσει σημαντικές αστοχίες ακόμα και σε συχνούς σεισμούς. Επομένως η απόφαση συντήρησης και ενίσχυσης του κτιρίου μετά την πάροδο των 50 ετών (χρονική περίοδος ζωής πλείστον υφιστάμενων κτιρίων Οπλισμένου σκυροδέματος) κρίνεται επιτακτική όχι μόνο για να αντισταθεί σε μεγάλους σεισμούς αλλά και σε συχνούς με μικρή περίοδο επανάληψης.
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
Διπλωματική μαστερ_Μελίνα Κόμπου.pdf
Size
2.2 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
45b352a47fecc204f8cf2c6a419a263c