Ιωάννης ΤΕΓΟΣ 1, Θεόδωρος ΧΡΥΣΑΝΙ ΗΣ 2, ηµήτριος ΚΑΛΚΙΝΗΣ 3, Κωνσταντίνος ΜΑΚΡΟΝΙΚΟΛΑΟΥ 4, Νικόλαος ΓΙΑΝΝΑΚΑΣ 5

Transcript

1 1 Βελτίωση της Σεισµικής Απόκρισης Κρισίµων Περιοχών Τοιχωµάτων µε την ένταξη Κοιλοδοκών στα Ενισχυµένα Άκρα των διατοµών τους Improvement of Seismic Response of Critical Regions of Shear Walls with the Integration of Steel Hollow Sections in the Boundary Edges of their Cross-Sections Ιωάννης ΤΕΓΟΣ 1, Θεόδωρος ΧΡΥΣΑΝΙ ΗΣ 2, ηµήτριος ΚΑΛΚΙΝΗΣ 3, Κωνσταντίνος ΜΑΚΡΟΝΙΚΟΛΑΟΥ 4, Νικόλαος ΓΙΑΝΝΑΚΑΣ 5 Λέξεις κλειδιά: Τοιχώµατα Ο/Σ, Κοιλοδοκοί, ιατµητική Ολίσθηση, Περίσφιξη ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Η ένταξη, κατακορύφως, κοιλοδοκών κατάλληλης διατοµής εντός των ακραίων ενισχυµένων ζωνών στην κρίσιµη περιοχή των τοιχωµάτων των αντισεισµικών χωρικών συστηµάτων αναµένεται να συνεισφέρει, πλην της καµπτικής ενίσχυσης, αφενός στην αναβάθµιση της αναγκαίας περίσφιξης στις εν λόγω περιοχές και αφετέρου στη δραστική ανάσχεση της διατµητικής ολίσθησης κατά µήκος της ακραίας διατοµής εξαιτίας των εµφανιζοµένων καµπτικών διαµπερών ρωγµών στη βάση του τοιχώµατος. Η εργασία είναι πειραµατική και είναι δυνατόν να χαρακτηρισθεί ως εργασία βάσης, καθόσον στα πλαίσιά της εξετάζονται ανεξαρτήτως, επιµέρους θέµατα περίσφιξης και διατµητικής ολίσθησης µέσω των οποίων επιδιώκεται η εξαγωγή συµπερασµάτων αναφορικώς µε την αποδοτικότητα των κοιλοδοκών, συγκριτικώς µε συµβατικές διατάξεις του Κανονισµού. Την ολοκλήρωση των εργασιών βάσης, θα ακολουθήσει η πειραµατική διερεύνηση της µηχανικής συµπεριφοράς τοιχωµάτων υπό σεισµικού τύπου φόρτιση. ABSTRACT : The vertical integration of steel hollow sections with properly chosen cross-sectional area inside the extreme flanges of structural walls of seismic spatial structures is expected to contribute, apart from the role as an additional bending reinforcement, on one hand to the upgrade of the necessary confinement and on the other hand to the drastic halting of shear sliding along the extreme cross-section of the wall. Shear sliding takes place due to the cracks 1 Καθηγητής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης 2 MSc DIC Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ., Υποψήφιος ιδάκτορας Α.Π.Θ., thchrysa@civil.auth.gr 3 Πολιτικός Μηχανικός.Π.Θ. 4 Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ. 5 Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ.

2 2 which are caused under bending at the base of shear wall. The current work is experimental and can be characterized as base work, since confinement issues and shear sliding issues are investigated independently in its framework. The main goal of these investigations is to extract conclusions regarding the efficiency of steel hollow sections compared to the conventional provisions of codes. The completion of base work will be continued by the experimental investigation of the mechanical behavior of structural walls under seismic loading. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Είναι γνωστόν, ότι στις σύγχρονες κατασκευές οπλισµένου σκυροδέµατος τα τοιχώµατα ως δοµικά στοιχεία του συνολικού φέροντος οργανισµού έχουν σηµαίνοντα και πολυδιάστατο ρόλο. Κατ αρχάς αναλαµβάνουν το µεγαλύτερο µέρος των σεισµικών δυνάµεων (και γενικότερα των οριζόντιων δυνάµεων, π.χ. ανεµοφόρτιση, κλπ.), ενώ τα συνυπάρχοντα στον φέροντα οργανισµό πλαίσια, είτε αναλαµβάνουν τις κατακόρυφες δυνάµεις, είτε αποτελούν µια δεύτερη γραµµή άµυνας στην ανάληψη της σεισµικής δύναµης, είτε, το κυριότερο, µέσω αλληλεπίδρασης, βελτιώνουν την µηχανική απόκριση των τοιχωµάτων. Τα πλεονεκτήµατα των τοιχωµάτων είναι πολλά: (α) Έχουν τη δυνατότητα να διατηρούν µεγάλο µέρος της φέρουσας ικανότητάς τους ακόµη και µετά από εκτεταµένη ρηγµάτωσή τους, (β) αυξάνουν τη δυσκαµψία των κτιρίων στα οποία συµµετέχουν µε αποτέλεσµα να µειώνεται η ένταση των φαινοµένων δευτέρας τάξεως, (γ) προσδίδουν µεγαλύτερο βαθµό ασφάλειας στις κατασκευές, (δ) µειώνουν τις σεισµικές µετακινήσεις του κτιρίου, αλλά και τις σχετικές µετατοπίσεις των ορόφων, γεγονός που επιδρά ευεργετικώς στην ψυχολογία των ενοίκων ενός κτιρίου, (ε) µειώνουν τις ρηγµατώσεις και τις εν γένει βλάβες, που παρουσιάζονται στις τοιχοποιίες πλήρωσης µε αποτέλεσµα µικρότερο κόστος επισκευής και αποκατάστασής τους, κ.α.. Η πλαστιµότητα των τοιχωµάτων, ήτοι η επίτευξη µεγάλων ανελαστικών παραµορφώσεων, η διάχυση ενέργειας και γενικώς η εκδήλωση όλων εκείνων των µηχανικών χαρακτηριστικών, που χαρακτηρίζουν µια πλάστιµη συµπεριφορά εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από τον σχεδιασµό της πλαστικής άρθρωσης στη βάση τους. Η συµπεριφορά αυτής της πλαστικής άρθρωσης επηρεάζει καταλυτικώς την εν γένει συµπεριφορά του συνολικού τοιχώµατος. Επιθυµητό και ζητούµενο είναι η ακώλυτη καµπτική συµπεριφορά της πλαστικής άρθρωσης και η κατ επέκταση καµπτική αστοχία του τοιχώµατος. Η µηχανική συµπεριφορά της πλαστικής άρθρωσης υπονοµεύεται δραµατικώς από την τέµνουσα δύναµη, εξαιτίας της παρείσακτης διατµητικής ολίσθησης. Σύγχρονα πειράµατα που έχουν διεξαχθεί σε δοκίµια πλήρους κλίµακας, έχουν δείξει, ότι η διαθέσιµη πλαστιµότητα εξαρτάται από την ικανότητα της πλαστικής άρθρωσης να αντισταθεί στη διατµητική παρενέργεια, ώστε να αποφευχθεί µία ευνουχισµένη πλάστιµη συµπεριφορά (Riva P., 2003). Εν κατακλείδι, είναι δυνατόν να λεχθεί, ότι η πρόωρη, εξαιτίας της διατµητικής ολίσθησης αστοχία αποτελεί την πρωτεύουσα αιτία, που υπονοµεύει την εκδήλωση σε πλήρη

3 3 ανάπτυξη της απόδοσης της πλαστικής άρθρωσης και αποτελεί τον κυριότερο ανασταλτικό παράγοντα, για να αναπτύξει τις διαθέσιµες καµπτικές ανελαστικές παραµορφώσεις της. Οι διατµητικές ολισθήσεις αυξάνονται δραµατικώς, όταν αρχίζουν να µη κλείνουν, υπό θλίψη, τα καµπτικά ρήγµατα, που δηµιουργήθηκαν σε προηγούµενους κύκλους και διευρύνθηκαν στον προηγούµενο ηµίκυκλο φόρτισης, από καµπτικό εφελκυσµό (Σαλονικιός Θ., 1996 και 1999b). Σε αυτές τις περιπτώσεις, η απόκριση του τοιχώµατος στο σεισµό σχεδιασµού µπορεί να οδηγήσει σε διατµητική αστοχία και σε επακόλουθη δραµατική µείωση της αντοχής. Από την άλλη µεριά αν ο οριζόντιος διατµητικός οπλισµός διαρρεύσει, ακολουθεί ταχεία αποδιοργάνωση της ακαµψίας και της διάχυσης ενέργειας (Paulay T.,1999). Το φαινόµενο της διατµητικής ολίσθησης και η επικινδυνότητα του τύπου αυτού της αστοχίας, έχουν εκτεταµένως µελετηθεί και έχει καταδειχθεί η ευεργετική επίδραση τοποθέτησης διαγώνιου οπλισµού στις κρίσιµες περιοχές στην βάση των τοιχωµάτων (Paulay T., 1982 και Σαλονικιός Θ., 1999a και 2001). Οι διαγώνιες ράβδοι αποδείχθηκαν πολύ αποτελεσµατικές στην εξασφάλιση διατµητικής αντίστασης και στον έλεγχο των παραµορφώσεων που προκαλούνται από τη διατµητική ολίσθηση, µε αποτέλεσµα την διεύρυνση του εύρους των βρόχων υστέρησης και την ως εκ τούτου βελτίωση της αντισεισµικής µηχανικής συµπεριφοράς των τοιχωµάτων υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση (Σαλονικιός Θ., 1999c). Στην παρούσα εργασία επιχειρείται η ανάσχεση του φαινοµένου της διατµητικής ολίσθησης µε την ένταξη κοιλοδοκών δοµικού χάλυβα στα ενισχυµένα άκρα των τοιχωµάτων, στις κρίσιµες περιοχές αυτών. Με αυτόν τον τρόπο επιδιώκεται η βελτίωση της σεισµικής συµπεριφοράς των τοιχωµάτων υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Οι κοιλοδοκοί αφενός ενισχύουν σε κάµψη τη διατοµή του τοιχώµατος, αφού η ενσωµατωµένη χαλύβδινη διατοµή αυξάνει ή υποκαθιστά τον καµπτικό οπλισµό και, αφετέρου, αυξάνει την περίσφιξη, µε αποτέλεσµα την αύξηση της παραµορφωσιµότητας στη θλιβόµενη ζώνη της διατοµής του τοιχώµατος. Η «νέου τύπου» περίσφιξη ανεβάζει την πλαστιµότητα σε απρόσιτες, µε άλλα µέσα, τιµές. Εκτός των προαναφερθεισών ευεργετικών επιδράσεων, βελτιώνεται µε την ένταξη της κοιλοδοκού και η αντίσταση σε διατµητική ολίσθηση. ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ιάφοροι ερευνητές (Paulay T., 1982 και Σαλονικιός Θ., 1999a) προτείνουν την τοποθέτηση διαγώνιων ράβδων οπλισµού στη βάση του τοιχώµατος για την αντιµετώπιση της διατµητικής ολίσθησης, ενώ άλλοι έχουν προτείνει τρόπους αντιµετώπισης που σχετίζονται µε την ανάσχεση των επιπτώσεων που συνεπάγεται η διαµπερής ρωγµή στη βάση του τοιχώµατος κατά την ανακύκλιση της φορτίσεως. Ενδεικτικώς αναφέρεται η πρόταση χρησιµοποιήσεως µεγάλων διαµέτρων ράβδων στους κατακόρυφους οπλισµούς του κορµού εις τρόπον, ώστε µέσω της αντιδράσεως βλήτρου αυτών των ράβδων να ελέγχεται η τέµνουσα καλύτερα. Οι δύο προαναφερθείσες µέθοδοι, ενώ αντιµετωπίζουν το φαινόµενο

4 4 της διατµητικής ολίσθησης, παρουσιάζουν σηµαντικά µειονεκτήµατα: Η χρήση διαγώνιου οπλισµού είναι αρκετά, έως πολύ δύσκολη κατασκευαστικά, εξαιτίας της πυκνότητας των ήδη υπαρχόντων οπλισµών στη βάση των τοιχωµάτων, γεγονός που συνεπάγεται τη διακύβευση της καλής συµπύκνωσης του σκυροδέµατος. Η χρήση µεγάλων διαµέτρων οπλισµών σε όλο το µήκος του τοιχώµατος, συµπεριλαµβανοµένου του κορµού, οδηγεί σε µια αναφανδόν αντιοικονοµική λύση. Η χωρίς τις ανωτέρω παρενέργειες επίτευξη αυτού του σκοπού, διερευνάται στην παρούσα εργασία. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΠΕΠΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΟΙΛΟ ΟΚΩΝ ΕΝΑΝΤΙ ΚΑΘΑΡΗΣ ΤΕΜΝΟΥΣΑΣ Σκοπός της πειραµατικής διερεύνησης Σκοπός της πειραµατικής διερεύνησης είναι να αναδείξει την υπεροχή της αντίστασης έναντι καθαρής τέµνουσας ενός δοκιµίου, που συµπεριλαµβάνει πέραν των συµβατικών οπλισµών και µία κοιλοδοκό δοµικού χάλυβα πεπληρωµένη µε σκυρόδεµα, έναντι ενός άοπλου δοκιµίου και δοκιµίων οπλισµένων µε συνήθη οπλισµό σκυροδέµατος µε διαφορετικά ποσοστά οπλισµού και διαµέτρους. Η έρευνα αποτελεί έρευνα βάσης και την ολοκλήρωσή της µέλλει να ακολουθήσει η πειραµατική διερεύνηση της µηχανικής συµπεριφοράς τοιχωµάτων υπό σεισµικού τύπου φόρτιση. οκίµια (περιγραφή, κατασκευή) Το πειραµατικό πρόγραµµα που εξετάζει την αντίσταση πεπληρωµένων κοιλοδοκών έναντι καθαρής τέµνουσας περιλαµβάνει, για λόγους σύγκρισης, 4 δοκίµια, τα οποία κατασκευάστηκαν µε τέτοιο τρόπο ώστε να οµοιάζουν µε δοκίµια παλαιότερης εργασίας (Τέγος Ι., 1994) για να εξασφαλίζεται η καλύτερη µελέτη της αντίστασης έναντι καθαρής τέµνουσας. Όλα τα δοκίµια έχουν διαστάσεις 300mm x 300mm x 150mm και περιλαµβάνουν δύο προβόλους στο άνω και κάτω πέλµα του δοκιµίου. Η «ενεργός διεπιφάνεια» των δοκιµίων έχει διαστάσεις 150mm x 150mm. Πριν από τη σκυροδέτηση στην «ενεργό διεπιφάνεια» τοποθετήθηκαν φύλλα νάιλον, µε στόχο την κατάργηση της συνάφειας µεταξύ των εκατέρωθεν παρειών, ούτως ώστε κατά τη διάρκεια της φόρτισης να υπάρξουν συνθήκες ρηγµάτωσης και η «ενεργός διεπιφάνεια» να αντιστοιχεί σε ρωγµή, διευρυνόµενη διαρκώς υπό την αύξηση της φόρτισης. Εκατέρωθεν αυτής της προκαθορισµένης ρωγµής τοποθετήθηκαν δύο συνδετήρες, οι οποίοι απέχουν µεταξύ των 4Ø L, όπου Ø L η διάµετρος των ράβδων της κύριας όπλισης. Οι εν λόγω συνδετήρες αποτελούν τα οιονεί «στηρίγµατα» των αντιστεκοµένων στη φόρτιση βλήτρων και εκπροσωπούν τους πυκνούς συνδετήρες των άκρων των διατοµών των τοιχωµάτων. Τα χαρακτηριστικά των δοκιµίων παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 ενώ η διάταξη των οπλισµών και οι διαστάσεις των δοκιµίων φαίνονται στο Σχήµα 1.

5 5 Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά δοκιµίων αντίστασης έναντι καθαρής τέµνουσας. Αριθµός δοκιµίου Οπλισµός «ενεργού διατοµής» Ποσοστό οπλισµού «ενεργού διατοµής» (%) 1 εν υφίσταται Ø4,2 0, Ø8 3,57 4 8Ø8 + SHS40x40x3 3,72 Σχήµα 1. οκίµια πειραµατικής έρευνας αντίστασης έναντι καθαρής τέµνουσας: (α) οκίµιο 1, (β) οκίµιο 2, (γ) οκίµιο 3, (δ) οκίµιο 4.

6 6 Φόρτιση και διάταξη µετρήσεων Η φόρτιση των τεσσάρων προαναφερθέντων δοκιµίων έλαβε χώρα σε πρέσσα του Εργαστηρίου Πειραµατικής Μηχανικής του Α.Π.Θ., µέσω της οποίας ασκήθηκε θλίψη στα δοκίµια. Η επιβολή της φόρτισης έλαβε χώρα µέσω µεταλλικών πλακών πάχους 10mm και διαστάσεων 150mm x 150mm. Με την κατάλληλη τοποθέτηση βελοµέτρων ελέγχονταν αφενός η σχετική οριζόντια µετατόπιση των παρειών της κατακορύφου ρωγµής και, αφετέρου, η κατακόρυφη σχετική µεταξύ των ολίσθηση. Η φορτιστική διάταξη καθώς και σκαρίφηµα επιβολής των δυνάµεων παρουσιάζονται στο Σχήµα 2. (α) (β) Σχήµα 2. (α) Πειραµατική διάταξη φόρτισης µονοαξονικής θλίψης, (β) Σκαρίφηµα επιβολής φόρτισης. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΜΠΤΙΚΗΣ ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΚΟΙΛΟ ΟΚΩΝ Σκοπός της πειραµατικής διερεύνησης Σκοπός της πειραµατικής διερεύνησης είναι να µελετήσει την καµπτική συνεισφορά πεπληρωµένων µε σκυρόδεµα κοιλοδοκών ενταγµένων είτε στην θλιβόµενη είτε στην εφελκυόµενη ζώνη δοκών οπλισµένου σκυροδέµατος. Τα

7 7 αποτελέσµατα της έρευνας αυτής θα αποτελέσουν µία πρώτη εκτίµηση σχετικά µε τη συνεισφορά των κοιλοδοκών στη σεισµική συµπεριφορά των τοιχωµάτων, όταν εγκιβωτίζονται µέσα στις κρίσιµες περιοχές αυτών. Το πείραµα αυτό αποτελεί πείραµα βάσης για τα µελλοντικά δοκίµια προσοµοίωσης τοιχωµάτων και κρυφοϋποστυλωµάτων που θα ακολουθήσουν σε επόµενη εργασία. Το συγκεκριµένο πειραµατικό πρόγραµµα περιλαµβάνει ένα δοκίµιο προσοµοίωσης δοκού. Το δοκίµιο αυτό έχει κατασκευαστεί σε πραγµατική κλίµακα 1:1 και έχει διαστάσεις 4000mm x 400mm x 200mm. Η γεωµετρία του δοκιµίου και η όπλισή του παρουσιάζονται στο Σχήµα 3. Σχήµα 3. οκίµιο προσοµοίωσης δοκού οπλισµένου σκυροδέµατος µε κοιλοδοκούς. Φόρτιση Η πειραµατική διάταξη φόρτισης της παραπάνω δοκού παρουσιάζεται στο Σχήµα 4α. Η δοκός υποβλήθηκε σε κάµψη σε δύο στάδια φόρτισης. Στο πρώτο στάδιο οι κοιλοδοκοί βρίσκονταν στην κάτω παρειά της δοκού, δηλαδή στο εφελκυόµενο πέλµα (Σχήµα 4β). Στο δεύτερο στάδιο η δοκός ανεστράφη και υποβλήθηκε ξανά στο ίδιο είδος καταπόνησης µε αποτέλεσµα οι κοιλοδοκοί να βρίσκονται στο άνω πέλµα της δοκού και εποµένως να αποτελούν µέρος της θλιβόµενης ζώνης της δοκού (Σχήµα 4γ).

8 8 (α) (β) Σχήµα 4. (α) Πειραµατική φορτιστική διάταξη δοκού, (β) Πρώτο στάδιο φόρτισης, (γ) εύτερο στάδιο φόρτισης (γ)

9 9 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΠΕΡΙΣΦΙΓΚΤΙΚΗΣ ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΚΟΙΛΟ ΟΚΩΝ Σκοπός της πειραµατικής διερεύνησης Κατασκευάστηκε ένα κυλινδρικό δοκίµιο διαµέτρου 200mm και ύψους 800mm (Σχήµα 5α). Όσον αφορά την όπλισή του το δοκίµιο διέθετε σπειροειδή εγκάρσιο οπλισµό Ø4,2/15mm και εντός αυτού σωλήνα διαµέτρου Ø150 και πάχους t=2mm. Ο σωλήνας µορφώθηκε από φύλλο λαµαρίνας, η οποία συγκολλήθηκε κατά γενέτειρα. Τα άκρα του δοκιµίου ενισχύθηκαν µε διεύρυνση του πάχους και πρόσθετη σπείρα, προς αποφυγήν πρόωρης αστοχίας του δοκιµίου, πριν αυτό αναπτύξει πλήρως τη φέρουσα ικανότητά του (Σχήµα 5). Το δοκίµιο φορτίστηκε αξονικώς (Σχήµα 5γ). (α) (β) (γ) Σχήµα 5. Το ενισχυµένο ως προς την περίσφιξη µε σπείρα και σωλήνα δοκίµιο: (α) Σχηµατική αναπαράσταση του δοκιµίου, (β) οκίµιο στύλου, (γ) Φορτιστική διάταξη σε µονοαξονική θλίψη.

10 10 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ οκίµια µελέτης φαινοµένου διατµητικής ολίσθησης (α) (β) (γ) Σχήµα 6. Μορφές αστοχίας των δοκιµίων µελέτης φαινοµένου διατµητικής ολίσθησης για καταπόνηση έναντι καθαρής τέµνουσας: (α) Άοπλο, (β) 16Ø4,2mm και (γ) ιαγράµµατα φορτίου παραµόρφωσης των 4 δοκιµίων µελέτης της επιρροής της δράσης βλήτρου στο φαινόµενο της διατµητικής ολίσθησης.

11 11 Πίνακας 2. Πειραµατικά αποτελέσµατα για δοκίµια υποβαλλόµενα σε καθαρή τέµνουσα. Αριθµός δοκιµίου Οπλισµός «ενεργού διατοµής» Φορτίο αστοχίας (kn) Παραµόρφωση αστοχίας (%) οκίµιο 1 εν υφίσταται 110 9,60 οκίµιο 2 16Ø4, ,80 οκίµιο 3 16Ø ,00 οκίµιο 4 8Ø8 + SHS40x40x ,60 Στο Σχήµα 6 παρουσιάζονται οι µορφές αστοχίας δύο δοκιµίων και τα διαγράµµατα φορτίου παραµορφώσεων και των τεσσάρων δοκιµίων ενώ στον Πίνακα 2 φαίνονται τα πειραµατικά αποτελέσµατα. Κατ αρχάς παρατηρείται ότι η ένταξη οπλισµών βελτιώνει δραστικώς την συµπεριφορά σε διατµητική ολίσθηση σε σχέση µε το άοπλο δοκίµιο, τόσο όσον αφορά το τελικό φορτίο αστοχίας αλλά και όσον αφορά την τελική παραµόρφωση αστοχίας. Η σύγκριση µεταξύ των δοκιµίων 2 και 3, τα οποία είναι οπλισµένα και τα δύο µε συµβατικό οπλισµό αλλά µε διαφορετικό ποσοστό οπλισµού (0,98% και 3,57% αντίστοιχα), καθώς και µε ράβδους διαφορετικής διαµέτρου (Ø4,2 και Ø8), καταδεικνύει την σαφή υπεροχή του δοκιµίου 3 µε το µεγαλύτερο ποσοστό οπλισµού και τις χονδρότερες ράβδους όσον αφορά την συµπεριφορά του, αφού αστοχεί για µεγαλύτερο φορτίο και µεγαλύτερη παραµόρφωση αστοχίας σε σχέση µε το δοκίµιο 2. Σηµειωτέον, ότι το φέρον την κοιλοδοκό δοκίµιο δεν κατέστη δυνατόν να αποδώσει την φέρουσα ικανότητά του, καθόσον αστόχησαν πρόωρα οι εκατέρωθεν, πάνω και κάτω, πρόβολοι. οκίµιο δοκού µε ενσωµατωµένη κοιλοδοκό Σχήµα 7. ιάγραµµα φορτίου παραµόρφωσης δοκιµίου µελέτης επιρροής της ενσωµάτωσης στη µηχανική συµπεριφορά καµπτόµενων εναλλάξ τοιχωµάτων.

12 12 Στο Σχήµα 7 δίνονται οι καµπύλες φορτίου παραµόρφωσης (βέλους) της δοκού µε την κοιλοδοκό. Σηµειωτέον, ότι και στην περίπτωση αυτή το πείραµα διεκόπη από άσχετη µε την έρευνα αιτία (αστοχία αγκυρώσεων της κοιλοδοκού). οκίµιο έρευνας περισφιγκτικής συνεισφοράς των κοιλοδοκών Σχήµα 8. Η υψηλή απόδοση της κυκλικής κοιλοδοκού ως µέσο περίσφιξης στύλου. Σχήµα 9. Μορφή αστοχίας στύλου µε ενσωµατωµένη κυκλική κοιλοδοκό.

13 13 Στο Σχήµα 8 δίνεται η καµπύλη αξονικής φόρτισης παραµορφώσεων του περισφιγµένου µε σπείρα και σωλήνα δοκιµίου. Παρουσίασε, όπως φαίνεται, εξαιρετική πλάστιµη µηχανική συµπεριφορά, δεδοµένου ότι η οριακή του βράχυνση έφτασε στο 3,2%, ενώ η µέγιστη θλιπτική του αντοχή πλησίασε τα 50MPa, έναντι 25MPa της χαρακτηριστικής αντοχής του σκυροδέµατος. Παρατηρήθηκε έντονη εγκάρσια διόγκωση του δοκιµίου και κατόπιν έντονη αποφλοίωση του κορµού, οπότε εµφανίστηκε ο περιβάλλων τον σωλήνα εγκάρσιος οπλισµός. Η αστοχία του δοκιµίου προήλθε από διάρρηξη του σωλήνα σε τµήµα της ραφής συγκόλλησης, ενώ η τοποθέτηση του εγκάρσιου σπειροειδή οπλισµού απεσόβησε τις τυχόν συνέπειες της εκρηκτικού τύπου αστοχίας. Στο Σχήµα 9 εικονίζεται η µορφή αστοχίας του εν λόγω δοκιµίου. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εξετάστηκε πειραµατικώς στην παρούσα εργασία η βελτίωση της σεισµικής απόκρισης των κρισίµων περιοχών των τοιχωµάτων µε την ένταξη κοιλοδοκών στα ενισχυµένα άκρα αυτών. Η εξέταση αυτή πραγµατοποιήθηκε µε την κατασκευή έξι δοκιµίων τα οποία αποτελούν δοκίµια βάσης για ψηλάφιση της µηχανικής συµπεριφοράς των τοιχωµάτων µε ενσωµατωµένες στα άκρα τους κοιλοδοκούς και τα αποτελέσµατά τους αποτελούν πρελούδιο για την περαιτέρω έρευνα. Πιο αναλυτικά µελετήθηκε το φαινόµενο της διατµητικής ολίσθησης το οποίο και αποτελεί την αχίλλειο πτέρνα των τοιχωµάτων. ιατυπώνονται τα κάτωθι συµπεράσµατα: 1) Η ένταξη κοιλοδοκών στα ενισχυµένα άκρα των τοιχωµάτων αναµένεται να βελτιώσει την αντισεισµική τους συµπεριφορά σε σχέση µε το φαινόµενο της διατµητικής ολίσθησης γιατί αποκλείει οποιαδήποτε ολίσθηση λόγω της ισχυρής αντίστασης που προβάλλουν οι κοιλοδοκοί έναντι σεισµικής τέµνουσας. 2) Καταδεικνύεται σε µια πρώτη εξέταση ότι υπάρχει καµπτική και περισφικτική συνεισφορά των κοιλοδοκών, όταν αυτές εντάσσονται στις ακραίες ζώνες των τοιχωµάτων και µάλιστα αυξάνουν κατά πολύ αφενός την αντοχή της θλιβόµενης ζώνης αυτών και αφετέρου την τοπική περίσφιξη της ίδιας ζώνης. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Άρθρα σε επιστηµονικά περιοδικά Paulay T., Priestley M.J.N., Synge A.J., Ductility in earthquake resistant squat shearwalls, ACI Structural Journal, Vol. 79, No 4 (July August 1982) Riva P., Meda A., Giurani E., Cyclic behaviour of a full scale R/C structural wall, Engineering Structures, No 25 (2003)

14 14 Salonikios T.N., Kappos A.J., Tegos I.A., Penelis G.G., Cyclic load behaviour of low-slenderness reinforced concrete walls: design basis and test results, ACI Structural Journal, Vol. 96, No 4 (July August 1999) (1999a) Βιβλία Paulay T., Priestley M.J.N., «Αντισεισµικός Σχεδιασµός Κατασκευών», Κλειδάριθµος, Αθήνα (1999) Άρθρα σε διεθνή επιστηµονικά συνέδρια (δηµοσιευµένα σε πρακτικά) Τέγος Α. Ιωάννης, ιεπιφανειακή µεταφορά τέµνουσας στο ινοπλισµένο σκυρόδεµα, in Proceedings of the 29 th International Symposium on Archaeometry (Ankara Turkey May 9-14, 1994), METU Press, Ankara, Turkey (1994) Σαλονικιός Ν. Θωµάς, Τέγος Α. Ιωάννης, Κάππος Ι. Ανδρέας, Πενέλης Γ. Γεώργιος, Συµπεριφορά τοιχωµάτων Ο/Σ µέσης λυγηρότητας µε συµβατικές και µη συµβατικές διατάξεις όπλισης υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση, 12 ο Ελληνικό Συνέδριο Σκυροδέµατος (Λεµεσός Κύπρος Οκτωβρίου, 1996), Τόµος ΙΙ, Λεµεσός, Κύπρος (1996) Σαλονικιός Ν. Θωµάς, Κάππος Ι. Ανδρέας, Τέγος Α. Ιωάννης, Πενέλης Γ. Γεώργιος, Προσδιορισµός παραµορφώσεων τοιχωµάτων υπό σεισµική φόρτιση αντοχή σε διατµητική ολίσθηση, 13 ο Ελληνικό Συνέδριο Σκυροδέµατος (Ρέθυµνο, Ελλάδα, Οκτωβρίου, 1999), Τόµος ΙΙ, Ρέθυµνο, Ελλάδα (1999b) Σαλονικιός Ν. Θωµάς, Κάππος Ι. Ανδρέας, Τέγος Α. Ιωάννης, Πενέλης Γ. Γεώργιος, Πειραµατική έρευνα της συµπεριφοράς σε ανακυκλιζόµενη φόρτιση τοιχωµάτων µε λόγο διατµήσεως 1.0 και 1.5 βελτίωση ανελαστικών χαρακτηριστικών., 13 ο Ελληνικό Συνέδριο Σκυροδέµατος (Ρέθυµνο, Ελλάδα, Οκτωβρίου, 1999), Τόµος ΙΙ, Ρέθυµνο, Ελλάδα (1999c) Σαλονικιός Ν. Θωµάς, ιαστασιολόγηση τοιχωµάτων Ο/Σ που υπόκεινται σε ανακυκλιζόµενη φόρτιση µε χαµηλή αξονική δύναµη και άνοιγµα διάτµηση , 2 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Αντισεισµικής Μηχανικής & Τεχνικής Σεισµολογίας (Θεσσαλονίκη, Ελλάδα, Νοεµβρίου, 2001), Τόµος Β, Θεσσαλονίκη, Ελλάδα (2001)