Slide 1Procjena ponašanja postojeih zgrada pri
djelovanju potresa
Mario Uroš, Marta Šavor Novak, Josip Atali (doc. dr. sc.), prof. dr. sc. Damir Lazarevi,
Sveuilište u Zagrebu, Graevinski fakultet, Zagreb
prof. dr. sc. Marijan Herak, Snjean Prevolnik, dipl. ing. geofizike,
Sveuilište u Zagrebu, Prirodoslovno-matematiki fakultet, Zagreb
HRVATSKA KOMORA INENJERA GRAEVINARSTVA
Mario Uroš, Marta Šavor Novak, Josip Atali, Snjean
Prevolnik, Marijan Herak i Damir Lazarevi
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 2
• zgrada izgraena pedesetih godina u Zagrebu, Po+P+8, visina 33,5 m
• tlocrtne dimenzije 30,00/14,60 m.

površina zidova:

• okvirni sustav u prizemlju
• ostale etae, AB stupovi i betonski zidovi (40 cm) unutar AB serklaa
• klasini nain gradnje, predgotovljeni fasadni elementi, trakasti temelji, sitnorebriasti strop, tlana betonska ploa 5 cm (dijafragma)
• MB300 i MB160, glatka armatura GA240/360
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 3
• površina zidova u prizemlju
• površina zidova na 1. katu
3,3 % u y smjeru i 0,86 % u x smjeru
• popreni zidovi malim dijelom sudjeluju u uzdunoj krutosti
• fasadni sustav panela ima odreenu krutost i djeluje povoljno
• zgrada ne zadovoljava kriterij pravilnosti po visini i u tlocrtu
• stupovi prizemlja 80/155 i 80/280 cm
Uvod Nosivi elementi prizemlja
Nosivi elementi 1. kata

površina zidova:

HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 4
• armatura stupova je od 4Φ14 do 4Φ20m, vilice uglavnom Φ6/25 (30) cm
• armatura serklaa koji omeuju betonske zidove je 4Φ12
• armatura zidova - mree Φ6/20 uz dodatne šipke na uglovima
• posmina nosivost elemenata kritina
Uvod
7,5 m 7,5 m 7,5 m 7,5 m
5 ,1
m 6
,7 m
4 ,7
• nelinearna statika i dinamika metoda vremenske diskretizacije uz primjenu zapisa ubrzanja tla
• razorna ispitivanja svojstava materijala nisu provedena
• proraunom se kontroliraju pomaci konstrukcije, lokalna duktilnost kritinih elemenata, mehanizmi sloma te granina stanja
• raspucavanje poprenih presjeka prilikom potresa
• otvaranje plastinih zglobova - krivulje ponašanja plastinih zglobova
• za svaki element definirana granina stanja na krivulji ponašanja
Opis numerikog modela
otkazivanje elementa
• T1=0,871 s, T2=0,626 s i T3=0,457 s
• ukupna teina zgrade od 41000 kN na razini prizemlja
Dinamiki parametri konstrukcije
X
Y
pt.29
pt.29
pt.29
pt.29pt.29pt.29
• oblici optereenja (konstantno, linearno, oblici titranja itd.)
• stanja konstrukcije za poetno raspucavanje, stanje ogranienog ošteenja (IO), stanje znatnog ošteenja (LS) i stanje blizu rušenja (CP)
• stanje je odreeno ponašanjem primarnih nosivih elemenata ovisno o deformacijskim kriterijima (otkazivanjem takvog elementa postoji opasnost od djelominog urušavanja stropne konstrukcije)
• nije razmatran utjecaj razdjelnice i susjedne zgrade
U kritinom smjeru optereenje se preuzima samo uzdunim betonskim zidovima jezgre, serklaima i armiranobetonskim stupovima u kojima znaajno nedostaje uzdune i poprene armature
Metoda postupnog guranja
• stanje znatnog ošteenja - 1100 kN (2,7 %) - narušena nosivost
• djelomino urušavanje ploe 3. kata - 1150 kN (2,8 %)
Metoda postupnog guranja – smjer x
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
poetno
raspucavanje
elemenata
stanje
ogranienog
ošteenja
(IO)
• linearno ponašanje -1500 kN (3,7 %) - inicijalno raspucavanje ranije
• znaajan utjecaj torzije u odgovoru konstrukcije za smjer y
• kritina rubna os, rubni betonski zid i okolni AB serklai na 1. katu
• znaajan nedostatak nosivih elemenata u smjeru x (2,5 puta kritiniji)
Metoda postupnog guranja – smjer y
-3000
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
ypt. 29 - u m
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 10
• zapisi ubrzanja temeljnog tla u vremenu razliitog intenziteta - tlo tipa B
• faktor vanosti je II (γ=1), pretpostavljeno je viskozno prigušenje od 5%
• akcelerogram iji spektar odziva odgovara spektru iz EC8 (Tip 1 i Tip 2)
Nelinearni dinamiki proraun primjenom vremenskog zapisa
-0,12
-0,08
-0,04
0
0,04
0,08
0,12
EC8 0.1 g a_x (g) a_y (g)
0
0,1
0,2
0,3
EC8 0.1 g Sa_x (g)
Sa_y (g)
t s
T s
EC8 95 a_x (g)
EC8 95 Sa_x (g)
T s
Deterministiki (realni) scenariji potresa za PP 95 godina su sljedei: • epicentralna udaljenost D = 10 km, dubina arišta h = 10 km, magnituda M = 5,7
• epicentralna udaljenost D = 15 km, dubina arišta h = 5 km, magnituda M = 6,0
• epicentralna udaljenost D = 25 km, dubina arišta h = 12 km, magnituda M = 6,6
Za slabije potrese, vrijednost PGA = 0,1g. 3 det. scenarija potresa: • epicentralna udaljenost D = 5 km, dubina arišta h = 5 km, magnituda M = 4,8
• epicentralna udaljenost D = 10 km, dubina arišta h = 10 km, magnituda M = 5,1
• epicentralna udaljenost D = 25 km, s dubina arišta h = 12 km, magnituda M = 6,0
Potrebna je odreena razina tonosti podataka o geometriji, mehanikim svojstvima materijala i konstrukcijskim detaljima (faktor povjerenja)
Nelinearni dinamiki proraun primjenom vremenskog zapisa
-0,10
-0,06
-0,02
0,02
0,06
0,10
a_y (g)
t s
Det 0.1 g Sa_x (g)
Sa_y (g)
aS g
T s
• posmini slom zida ili stupa, relativni pomak kata
• kritini element je betonski zid jezgre postavljen u smjeru x
• relativni pomak 3. kata i kritinog uzdunog zida je 5,5 mm
• zid brzo dosegne svoju nosivost - preraspodjela na druge
• procijenjena sposobnost deformacije zida je 10 mm
• nije iscrpljena otpornost elementa pa time ni konstrukcije
• dosegnuto je stanje ogranienog ošteenja (IO)
Nelinearni dinamiki proraun - EC 0.1g
-300
-200
-100
0
100
200
300
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
Base FX
Base Fy
Base Shear X, Y - EC-0.1g kN poprena sila u zidu jezgre na katu 3 kN
t s
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 13
• relativni pomak 3. kata i kritinog uzdunog zida za potres je 2,2 mm
• procijenjena sposobnost deformacije kritinog zida od 10 mm osigurava da nije iscrpljena otpornost elementa
• za razliku od EC potresnog zapisa u ovom sluaju nije dosegnuto stanje ogranienog ošteenja (IO)
Nelinearni dinamiki proraun - DET 0.1 g
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
Base FX
Base Fy
Base Shear X, Y - DET-0.1g kN
t s

HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 14
• uzduni pomak se ne vrati u poetnu vrijednost nakon djelovanja potresa
sustavna plastifikacija i popuštanja elemenata, histereza kritinog elementa nije centrirana
• zaostali pomak od 10 mm nije znaajan na visinu zgrade od oko 33 m
• nema znaajnog utjecaja torzije (smjer y krui i ima veu nosivost)
• pomak rubne toke na razdjelnici – dolazi do sudaranja dilatacija
Nelinearni dinamiki proraun - DET 0.1 g
-0,015
-0,01
-0,005
0
0,005
0,01
0,015
29_ux 29_uy
x ypomak u i u toke 29 na katu 8 - DET-0.1g m
t s
1024_ux
t s
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 15
• relativni pomak 3. kata i kritinog uzdunog zida je 13,5 mm
• kritini zid prekorauje nosivost i sposobnost deformacije od 10 mm
• otkazivanje krit. zida i mogue urušavanje stropne konstrukcije 3. kata
• ovim potresnim scenarijom je dosegnuto granino stanje blizu rušenja
Nelinearni dinamiki proraun - EC95
Base FX
Base Fy
-0,015 -0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010
posmik zid X kat 3 Base Shear X, Y - EC95 kN
t s

HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 16
• relativni pomak 3. kata i kritinog uzdunog zida je 3,0 mm
• nije dosegnuto stanje ogranienog ošteenja
Nelinearni dinamiki proraun - EC95 (50%)
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
Base FX
Base Fy
-0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010
posmik zid X kat 3
Base Shear X, Y - EC95-0.075g kN poprena sila u zidu jezgre na katu 3 kN
t s
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 17
• mehanizmi otkazivanja i kritini elementi isti za statiku i dinamiku
• razina poprene sile za smjer x znaajno manja od one za smjer y
vei periodi u smjeru x koji nisu znaajno pobueni – spektri pobude
• za EC 0.1g vršne vrijednosti poprene sile u x smjeru idu do 2000 kN što je vee od nosivosti dobivene statikom metodom (1150 kN)
lokalni ekstremi ne moraju nuno nepovoljno djelovati na konstrukciju - to ovisi o nizu drugih parametara: duktilnost elemenata, prigušenje, frekvencijski spektar pobude, periodi konstrukcije itd.
• faktor ponašanja je relativno mali zbog neadekvatno izvedenih detalja armiranja, a i puno betonskih zidova bez armature
pokazano je da zgrada ipak ima odreenu razinu duktilnosti, pa bi propisana vrijednost u iznosu od q=1,5 mogla biti opravdana
Rezultati
HKIG – Opatija 2019. Mario Uroš 18
• kritina etaa za smjer x je 3. kat dok je za smjer y 1. kat
• otkazivanje konstrukcije poinje otvaranjem posminog plastinog zgloba u betonskim zidovima jezgre i nema izraenu duktilnost
• rubna os zgrade koja je udaljenija od jezgre je znaajno optereena zbog torzijskih efekata koji nastaju uslijed nepravilnosti u tlocrtu
• u stupovima, serklaima i zidovima znatno nedostaje armature te detalji armiranja nisu primjereni gradnji u seizmiki aktivnom podruju
• iako postoje odreena razina duktilnosti kritinih elemenata, moe se rei da do otkazivanja dolazi bez prethodne najave i upozorenja
• nedostatak zidova u uzdunom smjeru (visoki periodi titranja)
• dolazi do sudaranja zgrada - amplituda pomaka od oko 10 mm
Zakljuak