10
55 &216758&ğ,, – Nr. 2 / 2009 ,QVWLWXWXO 1DĠLRQDO GH &HUFHWDUH 'H]YROWDUH vQ &RQVWUXFĠLL úL (FRQRPLD &RQVWUXFĠLLORU ± ,1&(5& %XFXUHúWL [email protected] ABSTRACT The article presents a case study that analyzes the seismic response of two RC frame buildings with different heights (a low and a tall structure) with or without masonry infill, when they are subjected to three types of seismic motion records (low, medium and high frequency). This analyze was made on three models of RC frame buildings: simple frame, masonry infill frame with soft infill and masonry infill frame with stiff infill. Four rehabilitation methods were applied and studied on these frame structure models: (1) introducing RC walls, (2) introducing steel bracings, (3) using diagonal FRP bracing and (4) partial or total wrapping of frame elements (columns and beams) using FRP. The analysis was made having as parameters the maximum peak ground acceleration, the maximum inter-storey drift, the maximum storey shear and the energy dissipation capacity. Keywords: rehabilitation, strengthening, methods, seismic response REZUMAT Articolul SUH]LQWă XQ VWXGLX GH FD] SULQ FDUH VH DQDOL]HD]ă UăVSXQVXO VHLVPLF D GRXă VWUXFWXUL vQ FDGUH GLQ EHWRQ DUPDW FX vQăOĠLPL GLIHULWH R VWUXFWXUă MRDVă úL XQD vQDOWă FkQG VXQW VXSXVH OD WUHL WLSXUL GH vQUHJLVWUăUL VHLVPLFH FX IUHFYHQĠă MRDVă PHGLH úL vQDOWă S-au studiat trei modele de cadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LGăULH FX ULJLGLWDWH PLFă úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LGăULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH GH UHDELOLWDUH DX IRVW DSOLFDWH úL VWXGLDWH SH DFHVWH modele de structuri în cadre: (1) introducerea SHUHĠLORU GLQ EHWRQ DUPDW LQWURGXFHUHD FRQWUD vântuirilor metalice, (3) utilizarea diagonalelor din EHQ]L GLQ SROLPHUL DUPDĠL FX ILEU e (FRP) úL vQIăúXUDUHD SDUĠLDOă VDX WRWDOă D HOHPHQWHORU FDGUXOXL VWkOSL úL JULQ]L IRORVLQG PDWHULDOHOH GLQ SROLPHUL DUPDĠL FX ILEUă GH FDUERQ $QDOL]D D IRVW HIHFWXDWă având ca parametri DFFHOHUDĠLD GH YkUI a terenului PD[LPă deplasarea relativă de nivel maximă IRUĠD WăLHWRDUH GH QLYHO PD[LPă úL capacitatea de disipare a energiei. Cuvinte cheie: reabilitare, consolidare, metode, UăVSXQV seismic $1$/,=$ 5Ă638168/8, 6(,60,& $/ &/Ă',5,/25 &,9,/( ',1 BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITE 0(72'( 02'(51( '( ,17(59(1ğ,( $QGUHHD '8ğ8 1. INTRODUCERE Istoria ingineriei seismice în România este marcDWă GH SDWUX FXWUHPXUH LPSRUWDQWH octombrie 1802, 11/23 ianuarie 1838, 10 noiembrie úL PDUWLH Primul este considerat a fi cel mai mare eveniment seismic din zona Vrancea, când a avut ORF SUăEXúLUHa WXUQXOXL &ROĠHL &HO GHDO GRLOHD HVWH FRPSDUDELO FX SULPXO FD PDJQLWXGLQH úL HIHFWH Cutremurul din 10 noiembrie 1940, care a determinat SUăEXúLUHD EORFXOXL &DUOWRQ D IRVW SULPXO FDUH D QăVFXW vQWUHEăUL úL SUHRFXSăUL vQ LQJLQHULD VWUXFWXUDOă D FOăGLULORU GLQ EHWRQ DUPDW $FHVWHD DX FRQGXV OD DSDULĠLD SULPHORU QRUPH GH SURLHFWDUH D FRQVWUXFĠLLORU OD FXWUHPXU Ä,QVWUXFĠLXQLOH SHQWUX SUHYHQLUHD GHWHULRUăULL FRQVWUXFĠLLORU GLQ FDX]D FXWUHPXUHORU úL pentru refacerea celor degradate” publicate în 1942, QRUPH vQ FDUH D IRVW LQWURGXVă SULPD ]RQDUH VHLVPLFă a teritoriului. /D DFHD YUHPH FDOFXOXO VWUXFWXUDO VH IăFHD QXPDL OD IRUĠH JUDYLWDĠLRQDOH LDU WHQGLQĠD GH DOLQLHUH la principiile arhitecturale comune (de ex.: retragerile vQ WUHSWH GH OD IURQWRQXO VWUDGDO FX H[FHQWULFLWăĠL vQ VLVWHPXO GH WUDQVPLWHUH D IRUĠHORU D GHWHUPLQDW R YXOQHUDELOLWDWH VHLVPLFă LPSRUWDQWă [1]. 'HúL DYDULLOH DX IRVW PDMRUH QX VD SXV SUREOHPD UHDELOLWăULL IRQGXOXL FRQVWUXLW DYDULDW vQ XUPD FXWUHPXUXOXL GLQ $FHVW OXFUX D DYXW FRQVHFLQĠH grave în comportarea structurilor la cutremurul din PDUWLH FkQG VDX SUăEXúLW VDX DYDULDW vQ PDUH SURSRUĠLH GH FOăGLUL vQ %XFXUHúWL >@

BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

55 – Nr. 2 / 2009

[email protected]

ABSTRACT

The article presents a case study that analyzes the

seismic response of two RC frame buildings with

different heights (a low and a tall structure) with or

without masonry infill, when they are subjected to

three types of seismic motion records (low, medium

and high frequency). This analyze was made on

three models of RC frame buildings: simple frame,

masonry infill frame with soft infill and masonry

infill frame with stiff infill. Four rehabilitation

methods were applied and studied on these frame

structure models: (1) introducing RC walls, (2)

introducing steel bracings, (3) using diagonal FRP

bracing and (4) partial or total wrapping of frame

elements (columns and beams) using FRP. The

analysis was made having as parameters the

maximum peak ground acceleration, the maximum

inter-storey drift, the maximum storey shear and

the energy dissipation capacity.

Keywords: rehabilitation, strengthening, methods,

seismic response

REZUMAT

Articolul

S-au studiat trei modele de

cadre din beton armat: cadre simple, cadre cu

cadre cu

modele de structuri în cadre: (1) introducerea

vântuirilor metalice, (3) utilizarea diagonalelor din

e (FRP)

având ca parametri a

terenului deplasarea relativ de nivel

maxim

capacitatea de disipare a energiei.

Cuvinte cheie: reabilitare, consolidare, metode,

seismic

BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITE

1. INTRODUCERE

Istoria ingineriei seismice în România este

marc

octombrie 1802, 11/23 ianuarie 1838, 10 noiembrie

Primul este considerat a fi cel mai mare

eveniment seismic din zona Vrancea, când a avut

a

Cutremurul din 10 noiembrie 1940, care a determinat

pentru refacerea celor degradate” publicate în 1942,

a teritoriului.

la principiile arhitecturale comune (de ex.: retragerile

[1].

grave în comportarea structurilor la cutremurul din

Page 2: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

56 – Nr. 2 / 2009

st eveniment

gradelor din harta de zonare de atunci au fost drastic

În prezent

conceptul de

, în principal prin

structurilor acestora de disipare a

energiei [2].

R :

ceri in realitate

?” sau „ce

le

majore anterioare?”. Deoarece, unele dintre

vechi,

pentru locatari, aceasta nu numai

reabilitarea lor,

ieftine, mari semne de

întrebare.

probabilitatea

antiseismice, lucrurile merg foarte lent în ceea ce

:

unele

elem

În momentul în care se ia decizia de consolidare

a unei structuri, trebuie avut în vedere în primul rând

scop ,

consolidare prin care se poate realiza acest scop.

Din acest mot

scopul prin realizarea

2. STUDIU DE CAZ. A

COMPARA

METODE DE REABILITARE

[2] de la

Universitatea Concordia din Canada au investigat

de reabilitare a structurilor din

În

acest studiu sunt investigate performa

tipuri de cadre din beton armat care corespund

structurii pentru

din

rez terale.

orizontale a terenului)[4]

beton armat sau a contravântuirilor metalice.

Fig. 1.

de sporire

Page 3: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

57 – Nr. 2 / 2009

S-au luat în considerare trei modele pentru

cadrele din beton armat: cadru simplu, cadru cu

ditate

mare. S-au utilizat patru

introducerea unui perete din beton armat, (2)

introducerea contravântuirilor metalice, (3) utilizarea

polimeri FRP [2].

În studiul de caz, care va fi prezentat în

continuare,

utremurelor vrâncene

sunt diferite de cele ale cutremurelor din SUA, se

reabilitare studiate.

utilizate pentru consolidarea cadrelor

din beton armat

Diafragmele di

potrivite pentru reabilitarea

structurilor existente. Diafragmele din beton armat

pot asigura rigiditat

orizontale, consecin a

seism. S-au efectuat multe studii pentru aceste

spunsul l

aceste pentru

Sistemul de contravântuiri metalice are, de

structurii

metalice au avantajul major de a fi aplicate cu

mai ales

o

decât în cazul

introducerii diafragmelor.

e (FRP)

c

de reabilitare cu FRP

care pot fi folosite pentru elementele structurale ale

cadrului. Materialele din FRP pot fi utilizate pentru

panoului,

din FRP, lipite cu

[2].

cutremure de adâncime înregistrate în SUA.

Caracteristicile acestor cutremure sunt prezentate

în tabelul 1.

N r.

c r t.

C utre mu ru l D ata A (g )

V

(m /s )

D urata

(s) a mp la sa m en t

1 L o we r C a liforn ia E l Ce n tro 3 0.12 .1 9 3 4 0 ,1 60 0 ,2 0 9 9 0,36 Te re n rig id

2 S a n F ern a nd o , C a l.

2 50 0 W ilsh ire

Blvd ., L A

9 .0 2 .1 97 1 0 ,1 01 0 ,1 9 3 2 5,32 Te re n rig id

3 Lo ng B ea ch , C a l.

L A S u b wa z

T erm in al

1 0.03 .1 9 3 3 0 .0 97 0 ,2 3 7 9 9,00

4 S a n F ern a nd o , C a l.

2 3 4 Figu e roa

S t., L A

9 .0 2 .1 97 1 0 ,2 00 0 ,1 6 7 4 7,10 Te re n rig id

5 K e rn C ou n tz, Ca l.

Ta ft Lin coln

S ch o ol T un n e l

2 1.07 .1 9 5 2 0 ,1 79 0 ,1 7 7 5 4,42

6 Im pe rial V a lle y E l Ce n tro 1 8.05 .1 9 4 0 0 ,3 48 0 ,3 3 4 5 3,76 Te re n rig id

7 L ytle C ree k, C al.

60 7 4 P ark D r.,

W rig htwo o d

1 2.09 .1 9 7 0 0 ,1 98 0 ,0 9 6 1 6,74

8 P a rkf ie ld , Ca l.

Ch o lam e ,

Sh a n do n

2 7.06 .1 9 6 6 0 ,4 34 0 ,2 5 5 4 4,04

9 S a n Fra n cisco

Go ld e n Ga te

P a rk

2 2.03 .1 9 5 7 0 ,1 05 0 ,0 4 6 3 9,88

Tabelul 1.

Page 4: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

58 – Nr. 2 / 2009

pentru studiul diferitelor tehnici de

reabilitare

Au fost alese pentru acest studiu cadrele din

beton armat corespunz

la capacitatea de

etaje, reprezentând

tipuri

de

tipuri de cadre,

sunt prezentate în figura 2.

Fig. 2. cadre din beton armat cu 5, respectiv 15 niveluri

armarea acestora sunt

structurii. R a betonului este

fc

′ = 25 MPa, iar

este fy

= 400 MPa.

2.4. Scheme de aplicare a tehnicilor de

reabilitare pe structurile existente

structurilor în cadre

Au

fost reabilitate trei tipuri de cadre (un cadru din beton

cu panouri

. Prima

Page 5: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

59 – Nr. 2 / 2009

(des

,

10 cm grosime pentru cadrul cu 5 etaje. Procentul

de armare este de 0,015 pentru ambele cazuri. S-a

A doua de reabilitare a fost prin

cadrelor. Au fost utilizate profile HSS 219 × 6,4,

HSS 273 × 11 pentru

cea cu 15 etaje. Limita de curgere pentru este

Fy

= 350 MPa.

Cea de-a treia de reabilitare a fost

aplicarea diagonalelor din benzi din FRP, ancorate

pe cele trei

deschideri ale cadrelor,

diagonalele din FRP au

fost aplicate doar pe .

A patra

, pe trei

laturi,

S-au studiat:

contravântuiri metalice, cu benzi diagonale din FRP

din FRP. Toate acestea s-au studiat pentru cadrul

În figura 3 au fost prezentate schematic cele 4

de reabilita

Fig. 3. Cele patru de

reabilitarea structurilor din beton armat de 5, respectiv 15 etaje

În tabelele 2, 3 4

asupra perioadei propr

pentru fiecare tip de cadru analizat.

Tabelul 2.

Perioadele proprii ale cadrului din beton

armat simplu reabilitat cu diferite metode

Cadrul simplu

Nr.

et.Nereabilitat

Contravântuiri

metalice din FRP

5 1,01 0,38 0,59 1,01

15 2,49 1,52 1,75 2,49

Tabel 3.

Perioadele proprii de ale cadrului

cu panouri

reabilitat cu diferite metode

Nr.

et.Nereabilitat

Contravântuiri

metalice

Diagonale

FRP din FRP

5 0,39 0,28 0,35 0,38 0,39

15 1,38 1,19 1,28 1,36 1,38

Page 6: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

60 – Nr. 2 / 2009

Tabel 4.

Perioadele proprii ale cadrului cu

panouri

reabilitat cu diferite metode

Nr.

et.Nereabilitat

Contravântuiri

metalice

Diagonale

FRP din FRP

5 0,22 0,21 0,21 0,21 0,22

15 1,04 1,02 1,04 1,04 1,04

cadrelor analizate

vedere la efectuarea studiului:

orizontale a

terenului (PGA

hazardul seismic [4];

considerat;

-

nivel;

- capacitatea de disipare a energiei care se

la ca

pe care o poate consuma structura.

2.5.1. Valoarea de vârf

terenului

Ambele structuri, de 5, respectiv 15 etaje

evaluate pentru diferite scheme de reabilitare supuse

la 3 tipuri de cutremure

,

la inten

În figura 4 de vârf

ale terenului (PGA), maxime,

de structurile reabilitate cu diferite metode având

analizate.

Fig. 4.

Page 7: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

61 – Nr. 2 / 2009

metoda cu diagonale din FRP.

r cores-

seismice.

pentru structurile din beton armat

reabilitate

Pentru calculul el

maxime s-a utilizat un model al cadrului simplificat

prin concentrarea maselor la fiecare nivel,

În figura 5 este prezentat deplasarea relativ

de nivel maxim

unei PGA maxime) pentru structurile în cadre din

beton armat reabilitate prin diferite metode.

relative de nivel.

A

turii existente. Se poate

vedea, din figura 4 deplasarea relativ de nivel

maxim

o

deplasare relativ de nivel maxim mai mare.

Figura ev

Fig. 5.

structurile cu 5, respectiv 15 niveluri

deplasarea relativ de nivel maxim

e

ura 4

relative de nivel maxim

gradul de degradare al structurii în termeni de

deplasare relativ

În figura 6

de nivel

a structurilor în cadre din beton armat cu 5, respectiv

15 etaje, reabilitate prin diferite metode de

relative de nivel maxim

Page 8: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

62 – Nr. 2 / 2009

beton armat sau a contravântuirilor metalice în „X”

necesitatea

relative de nivel

maxime

Figura 7 relative

structurilor de 5, respectiv 15

etaje

cutremurul El Centro. Figura 7

relative de nivel maxime.

Di

contravântuirilor metalice au caracteristici diferite în

eplasarea relativ

de reabilitare.

Fig. 6. Curbele de capacitate pentru structurile

cu 5, respectiv 15 niveluri

Fig. 7. relative de nivel

relative de nivel asociat schemei de reabilitare prin

contravântuirilor metalice are avantajul de a avea o

deplasare relativ de nivel maxim mai redus

deplasarea relativ de nivel maxim

suplimentare rezultate din efectele P-∆”.

pentru structurile în cadre din

beton armat reabilitate

În figura 8

e.

din beton armat sau a contravântuirilor metalice

urii. Figura

Page 9: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

63 – Nr. 2 / 2009

panourilor

Figura 10

din beton armat sau a contravântuirilor metalice a

condus la o disipare de energie mai mare decât în

Fig. 8.

urii

Fig. 9.

i. În acest caz,

Fig. 10.

Page 10: BETON ARMAT REABILITATE PRIN DIFERITEcadre din beton armat: cadre simple, cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PLF úL cadre cu SDQRXUL GLQ ]LG ULH FX ULJLGLWDWH PDUH 3DWUX PHWRGH

64 – Nr. 2 / 2009

mare decât în cazul introducerii unui perete din beton

armat, a contravântuirilor metalice sau a diagonalelor

din FRP.

3. CONCLUZII

Din studiul de caz prezentat putem trage câteva

concluzii care pot fi luate în considerare la alegerea

re din

beton armat.

depl relative de nivel

maxime.

În cazul structurilor înalte, introducerea unui

capabile, în timp ce reabilitarea

relative de nivel maxime

a energiei.

D

relative de nivel maxime

structurii reabilitate.

din FRP, toate cadrele structurii

existente trebuie reabilitate pentru a ajunge la nivelul

de ductilitate dorit pentru cr

structurii la seism.

BIBLIOGRAFIE:

[1] Emil-Sever GEORGESCU, ,

ISBN 978-973-7633-

50-7, 2007

[2] El-Sokkary H, Galal K., Analytical investigation of

the seismic performance of RC frames rehabilitated

using different rehabilitation techniques.

Engineering Structures (2009), doi: 10.1016/

j.engstruct.2009.02.048

[3] Cod P 100-3:2006 – Cod de evaluare si proiectare a

vulnerabile seismic

[4] Cod P 100-1:2006 –