Zidane konstrukcije i TOWER 6

[Vranješ]

@g. Milan

Zanima me da li ste razmišljali o izradi modula za seizmičku ("push-over") analizu zidanih objekata, imajući u vidu da je velika većina privatnih stambenihh objekata izgrađena upravo iz kamena ili opeke. Moja spoznaja je da je ovaj dio nepravedno zapostavljen i "nepokriven" sa ozbilnijim, pa i neozbiljnijim, računarskim programima.
Nedavno sam bio zamoljen da analiziram nekoliko objekata oštećenih prilikom zemljotresa u sjeverozapadnoj Sloveniji. Objekti su bili tlocrtno izrazito nepravilnog oblika. Pored toga, imali su nasuprot ograničenjima propisanim sa EC8 (s obzitrom na ag=0.225g) , preveliki broj etaža.
Tehnička kacelariija Slovenije propisala je veličinu projektnog ubrzanja u iznosu 22,5% od "g", što bi prema EC8 značilo da je BSC= 0,29 ( ultimate base shear coeficient) . Trebalo je računskim putem provjeriti seizmičku otpornost svih etaža , odnosno veličinu SRC- Shear Resistance Coeficient, to jest odnos između maksimalne strižne (tau..shear:)) sile i težine posmatrane etaže.Naravno, ovo se onosi samo na prizemlje, za više pozicionirane etaže sam morao uzeti u obzir veličinu potresne sile , koja djeluje na njih prema poznatoj distribuciji.
Ukratko, nakon izvršene analize, pokazalo se da su kritične više pozicionirane etaže, zbog poznate ovisnosti strižne(? tau) odponosti zidova od veličine osovinskih napona. Oštećena su bila veća u gornjim etažama.
E, sad, kako sve to analizirati sa sredstvima s kojim raspolažemo ?
Iskoristio sam sve mogućnosti, koje mi je i kod analize mogao nuditi TOWER5; veličinu potresnog opterećenja po etažama, osovinske napone zbog (g+p/2), i strižne napone (tau...shear ) po pojedinim etažama .. klap, klap za ovo, za TOWER5...
Nakon svega ovoga , i dobijenih podataka pomoću TOWER5 (nedostajao mi je TOWER4, zbog podatka o cetru masa ) , izvršio sam "push-over" analizu pomoću prograna SREMB-privatno vlasništvo mog prijatelja prof. Tomaževića , koji mi ga je za ovu priliku velikodušno ustupio bez nakanade ( i nije na prodaju...isključivo za istraživačke radove) .

Ispričavam se zbog ovog podužeg "uvoda", bio je samo zbog toga kako bih ukazao na jedan jako ozbiljan segment u građevinarstvu , s kojim se samo rijetki bave.
Uvjeren sam da će ekipa Radimpexa o svemu ovome ozbiljno razmisliti, i , kao i obično, iznenaditi svoje cjenjene korisnike programa TOWER sa jednim podmodulom za seizmičku analizu zidanih objekata.Ne izgleda mi nemoguće.

Ispričavam se zbog razumljivih jezičkih pogrešaka...

Pozdrav

Vranješ

[Astrodome]

Pozdrav,

Vrlo dobro pitanje koje je kolega postavio.

Kod nas se grade vrlo cesto konstrukcije u kombinaciji betonski skelet sa ispunom od zidane konstrukcije. Za obuhvatanje u analizi ovakve konstrukcije u Toweru ne postoji mogucnost, ako sam dobro informisan.

Znam daje problem u oblasti nelizenane analize ako dobro svatam zidanu konstrukciju jer ne moze da primi zatezanje.

Isto tako bi bilo lepo da se moze modelirati i nelinearni linijski i povrsinski oslonci. (za potrebe resavanja problema temelja gde se javlja zatezanje u kontaktnoj ravni, ili oslanjanje betonske ploce na zidanu konstrukcije)

Imao sam problem sledeci: najobicnija sahta u zemlji koji je bo po zahtevu opterecen sa V600 tojest F=100kN koncentrisane sile na ivici. Prostim matematickim formulama nisam mogao da dokazem da je sahta stabilna, da nece se prevrnuti. Posto nema mogucnosti da se iskljuci zatezanje kod povrsinskog oslonca koji sam hteo da ubacim na bocne zidove da simuliramo otpor tla pribegao sam dobroj staroj metodi kratkih prostih stapova odgovarajucih krutosti a koji su bili nelinearni i mogli su samo primiti silu pritiska. Trud mi je na kraju doneo svoje i dobio zeljene rezultate, ali vremenski bi se moglo jako skratiti ovakve akrobacije sa Towerom 5

S postovanjem,

[b.milan]

Zanima me da li ste razmišljali o izradi modula za seizmičku ("push-over") analizu zidanih objekata, imajući u vidu da je velika većina privatnih stambenihh objekata izgrađena upravo iz kamena ili opeke. Moja spoznaja je da je ovaj dio nepravedno zapostavljen i "nepokriven" sa ozbilnijim, pa i neozbiljnijim, računarskim programima.

O analizi zidanih objekata najozbiljnije razmišljamo. Kao što znate ova oblast je specifična zbog materijala, čije su osobine u odnosu na ostale materijale u gradjevinarstvu najslabije standardizovane, najnepreciznije određene i najteže za matematičku interpretaciju. To je i razlog zbog koga se sa ovim problemom, kao što ste i Vi rekli, malo koji proizvodjač softvera usuđuje da uhvati u koštac.

Jos uvek nemamo na zadovoljavajući nacin rešen ovaj problem, tako da smo otvoreni za sve predloge u vezi njegovog rešavanja.

G. Vranješ, zahvaljujem Vam se na konstruktivnim predlozima kao i na lepim rečima o našem programu.

[b.milan]

...Isto tako bi bilo lepo da se moze modelirati i nelinearni linijski i povrsinski oslonci.

Nelinearno ponašanje će biti omogućeno u Tower-u 6 - za sve vrste oslonaca.

Hteo bih samo da napomenem da uvođenjem nelinearnosti kod oslonaca ne prestaju svi problemi - naprotiv, otvaraju se novi. Jedan problem je taj što se modalna analiza (određivanje preioda i formi oscilovanja) ne može sprovesti u nelinearnim uslovima. I pod uslovom da se modalna analiza izvrši ignorišući nelinearnost, ostaje problem alternativnosti seizmičkog opterećenja kao i analiza tako dobijenih rezultata - naročito kod multimodalne seizmičke analize.

[NBM]

Vranješ.

Da li su analizirani objekti imali vertikalne serklaze?
Da li ste probali u Tower-u da modelirate zidove zamjenjujucim stapovima adekvatene aksijalne krutosti kao linijskim elementima koji primaju samo silu pritiska? Nisam siguran da bio ovo bilo rjesenje konkretno u vasem slucaju ali dva modela bi bila neizbjezna. Prvi bi bio za gravitaciono opterecenje i realno modeliran, dok drugi namjenjen samo seizmickom proracunu na ranije naveden nacin.

[Vranješ]

Vranješ.

Da li su analizirani objekti imali vertikalne serklaze?
Da li ste probali u Tower-u da modelirate zidove zamjenjujucim stapovima adekvatene aksijalne krutosti kao linijskim elementima koji primaju samo silu pritiska? Nisam siguran da bio ovo bilo rjesenje konkretno u vasem slucaju ali dva modela bi bila neizbjezna. Prvi bi bio za gravitaciono opterecenje i realno modeliran, dok drugi namjenjen samo seizmickom proracunu na ranije naveden nacin.

Ne, nisu imali vertikalne serklaže. Radilo se o objektima zidanim od kamena, na početku 20. stoljeća. Tokom vremena su na njima vršene razne rekonstrukcije, gdje su bili interpolirani čak i zidovi od opeke,te nove ab stropne ploče, pa čak i protivpotresno ojačavanje sa horizontalnim metalnim šipkama na nivou etaža. Nažalost, pokazalo se prilikom zadnjeg potresa, da izvedena sanacija nije bila adekvatna.
O tvom prijedlogu sa zamjenjujućim štapovima se već svojevremeno razmišljalo, pa su čak i vršena i eksperimentalna ispitivanja zidova sa vertikalnim i horizontalnim serklažima. Ispitivanja je, na institutu ZRMK, izvodio prof. Žarnić (sada predaje Zidane stavbe na građevinskom fakultetu u LJ.) . Dalje od računskog modela za samo jedan zid se nije išlo.
Sve probleme i dileme, u vezi sa računskim modeliranjem zidanih objekata je g. Milan, naznačio u samo jednoj rečenici....(vidi njegov odgovor).
Dakle, treba dokazati, da neće doći do rušenja niti jednog zida u nekoj etaži, za vrijeme djelovanja stvarnog potresa. Ako kontroliramo samo jedan zid i njegovu otornost na poprečne sile potresa, znamo da nije problem računskim putem odrediti njegovu otpornost, i kod koje kombinacije osovinske i poperečne sile ( kao i horizontalnog pomaka vrha zida) će se rušenje dogoditi. Dok imamo posla samo sa nekoliko zidova moguće je čak i "pješke" izračunati ovojnicu odpornosti etaže kao cjeline-takozvani idealizirani dijagram "H-delta" . Međutim, već kod 5-6 zidova ima li bi "muke ježove".
"Push-over" metoda je praktički propisana sa EC8, prema kojim treba dokazati da je SRC>BSCu (vidi uvodni tekst!). Propisana je i veličina dodatne torzije usljed nesigurnosti računskim putem utvrđene torzije...u stvari, dodatak zbog geometrijske imperfekcije.
Sve se to odnosi na jednu etažu (prizemlje) , što se odmah vidi i iz oznake BSC (Base), a nigdje ni riječi (u EC8) o utjecaju mase , na primjer, prvog kata na prizemlje. Moramo imati u vidu da se centri masa i krutosti dviju etaža skoro nikad ne poklapaju. Ppostavilo mi se pitanje, a što sa tim evidentno mogućim utjecajem torzije sprata iznad na samo prizemlje?
Znali bi mi to izračunati , ali "pješke"...brrrrr.

Ostane nam da se ponadamo da će ekipa, koja je radila TOWER, sve ove dileme riješi na najbolji mogući način (u što ne sumnjam! ) .
Sam imam neki prijedlog, ali ne bih vas time zamarao. I ovako sam bio previše profesorski..

Pozdrav

Vranješ

[nebojsa.s]

Pozdrav,

>Vrlo dobro pitanje koje je kolega postavio.

>Kod nas se grade vrlo cesto konstrukcije u kombinaciji betonski skelet >sa ispunom od zidane konstrukcije. Za obuhvatanje u analizi ovakve >konstrukcije u Toweru ne postoji mogucnost, ako sam dobro informisan.

>Znam daje problem u oblasti nelizenane analize ako dobro svatam >zidanu konstrukciju jer ne moze da primi zatezanje.

U skladu sa preporukama prof. Rosmana (1986) konstrukcija betonskog skeleta sa ispunom moze se modelovati time sto ce se zidovi ispune modelovati dijagonalnim stapom zglobno oslonjenim u cvorovima betonskog skeleta. evo citata: " Ispunjenjem zidjem od opeke ili bloketa okviri postaju bocno bitno kruci, a momenti savijanja stupova i precki osjetljivo manji. Uzduzne sile u stupovima, medjutim, postaju bitno vece.
Eksperimentalna i teoretska ispitivanja su pokazala da zidje u podrucju dijagonala radi kao pritisnut stap visine cca 1/3 duzine dijagonale, dok zidje izvan tog podrucja ostaje prakticki nenapregnuto.
..Ispune od tankog zidja se, napose ako su jos i oslabljene i otvorima za prozore obicno smatraju nenosivima..."