ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Transcript

1 ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙΝΟΤΟΜΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ: ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΥΠΟ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΔΟΚΙΜΗ ΠΥΡΟΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΡΙΑΝΤΑΦΥΛΛΟΥ Χ. ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΠΑΤΡΑ, ΜΑΪΟΣ 2016

2 - i - ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία, εκπονήθηκε στα πλαίσια της λήψης του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης στην κατεύθυνση του Αντισεισμικού Σχεδιασμού Κατασκευών, από το τμήμα Πολιτικών Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Αντικείμενο της εργασίας, είναι η πειραματική και αναλυτική μελέτη ενός καινοτόμου συστήματος αντισεισμικής και ενεργειακής αναβάθμισης τοιχοποιίας. Επίσης, μελετήθηκε η συμπεριφορά της υπό μηχανικά φορτία μετά από δοκιμή πυρός. Επιβλέπων της εργασίας διετέλεσε ο Καθηγητής Τριανταφύλλου Χ. Αθανάσιος, μέλος Δ.Ε.Π. του τμήματος και διευθυντής του Εργαστηρίου Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών, στο οποίο έλαβε χώρα το πειραματικό μέρος της εργασίας. Είναι αρκετοί οι άνθρωποι οι οποίοι συνέβαλαν στην εκπόνηση αυτής της εργασίας και στην επιτυχή ολοκλήρωση του πειραματικού προγράμματος. Θα ήθελα, αρχικά, να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή μου, Καθηγητή Τριανταφύλλου Χ. Αθανάσιο, για την άρτια συνεργασία που είχαμε, την πολύτιμη βοήθειά του και την ουσιαστική καθοδήγησή του σε όλη τη διάρκεια της παρούσας εργασίας. Η συνεχής στήριξή του και η εμπιστοσύνη που έδειχνε στο πρόσωπό μου με βοήθησαν στην διεκπεραίωση της παρούσας εργασίας. Ευχαριστώ επίσης και τα υπόλοιπα μέλη της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής την Επίκουρη Καθηγήτρια Αικατερίνη Παπανικολάου και την Επίκουρη Καθηγήτρια Τριανταφυλλιά Καραντώνη για το χρόνο που αφιέρωσαν για την ανάγνωση της παρούσας διατριβής καθώς και για τις υποδείξεις τους. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Κάρλο Κυριάκο, μέλος του Εργαστηρίου Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών, για την πολύτιμη βοήθεια που προσέφερε στο πειραματικό μέρος της εργασίας, αλλά και για τις γενικότερες συμβουλές και υποδείξεις του. Ένα μεγάλο ευχαριστώ, οφείλω στην μεταπτυχιακή φοιτήτρια, Αργυροπούλου Ειρήνη-Μαρία, αλλά και στην προπτυχιακή φοιτήτρια, Πετροπούλου Άννα, με τις οποίες συνεργαστήκαμε άψογα και εργαστήκαμε ως ομάδα, στα πλαίσια εκπόνησης των αντίστοιχων εργασιών τους. Κεφάλου Καλλιόπη Μάιος 2016, Πάτρa

3 - ii - ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της ενίσχυσης δοκιμίων τοιχοποιίας, τμήματα δηλαδή των τοιχοπληρωμένων πλαισίων, μέσω της εφαρμογής μιας νέας τεχνικής που κάνει χρήση προηγμένων συνθέτων υλικών (ινοπλέγματα υάλου σε συνδυασμό με κονιάματα), τα γνωστά και ως Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (IAM). Η τεχνική αυτή αποτελεί εναλλακτική πρόταση ενίσχυσης έναντι άλλων, συμβατικών και μη, τεχνικών και σκοπεύει στην αντισεισμική αναβάθμιση των δοκιμίων τοιχοποιίας. Χαρακτηρίζεται από την ευκολία εφαρμογής της, τις εξαιρετικές ιδιότητες του υλικού καθώς και τα συγκριτικά πλεονεκτήματα του τελευταίου έναντι ανταγωνιστικών υλικών για τον ίδιο σκοπό, όπως τα ινοπλισμένα πολυμερή. Σε συνδυασμό όμως με την επίτευξη της αντισεισμικής προστασίας των δοκιμίων αυτών, έγινε και μελέτη για την ενεργειακή αναβάθμισή τους χρησιμοποιώντας εξωτερική θερμομόνωση. Λεπτομερέστερα, το πειραματικό πρόγραμμα που διενεργήθηκε για το σκοπό αυτό περιελάμβανε την κατασκευή 17 δοκιμίων τοιχοποιίας. Από αυτά, ενισχύθηκαν τα 16 δοκίμια τοιχοποιίας, τα οποία χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, ενώ το ένα δεν ενισχύθηκε και αποτελούσε το δοκίμιο αναφοράς. Στην πρώτη ομάδα των ενισχυμένων δοκιμίων ανήκουν τα 11 δοκίμια και στη δεύτερη ομάδα τα υπόλοιπα 5 δοκίμια. Η διαφορά τους έγκειται στο γεγονός ότι τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά πριν τη δοκιμή τους στο εργαστήριο. Έτσι, για την ενεργειακή αναβάθμιση των δοκιμίων της πρώτης ομάδας χρησιμοποιήθηκαν πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης (EPS) ως θερμομονωτικό υλικό, ενώ αντίστοιχα στην δεύτερη ομάδα χρησιμοποιήθηκαν οι θερμομονωτικές και ταυτόχρονα πυράντοχες πλάκες αυτόκλειστου κυψελωτού σκυροδέματος ("πορομπετόν") ή πιο απλά πλάκες "Ytong Multipor". Τα δοκίμια αυτά τοιχοποιίας που κατασκευάστηκαν αφού ενισχύθηκαν με τον κατάλληλο κάθε φορά τρόπο, υποβλήθηκαν σε εκτός επιπέδου ανακυκλιζόμενη κάμψη τριών σημείων. Το εκτενές αυτό πειραματικό πρόγραμμα υλοποιήθηκε στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών σε διάστημα έξι μηνών από το Σεπτέμβριο του 2015 έως το Φεβρουάριο του Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκαν, διάφορες περιπτώσεις ταυτόχρονης τοποθέτησης της εξωτερικής θερμομόνωσης και του σύνθετου υλικού ενίσχυσης (ΙΑΜ), ώστε να διαπιστωθεί ο βέλτιστος συνδυασμός τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας, με σκοπό την πλήρη "εκμετάλλευση" των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών. Θα

4 - iii - διαπιστωθεί, δηλαδή, εάν η διαφορετική διάταξη τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας επηρεάζει την μέγιστη αντοχή και την αντίστοιχη πλαστιμότητα του εν λόγω δοκιμίου τοιχοποιίας. Επιπλέον, εξετάστηκαν αντίστοιχα τα δοκίμια τοιχοποιίας τα οποία πρώτα υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά και εξήχθησαν συμπεράσματα για την ποιότητα του θερμομονωτικού και πυράντοχου υλικού που χρησιμοποιήθηκε, αλλά και για το επιθυμητό πάχος που πρέπει να έχει ώστε να προστατεύει πλήρως το πλέγμα ινών υάλου από την πυρκαγιά. Το ενδιαφέρον της εργασίας αυτής έγκειται στο συνδυασμό τοποθέτησης των δύο υλικών, των ΙΑΜ και της εξωτερικής θερμομόνωσης, η οποία διαφέρει στις δύο ομάδες δοκιμίων, που όπως θα διαπιστωθεί στη συνέχεια η παρουσία της εξωτερικής θερμομόνωσης συντελεί σε σημαντική αύξηση της αντοχής αλλά και της παραμορφωσιμότητας των δοκιμίων. Το γεγονός αυτό προσδίδει στην εργασία πρωτοτυπία καθώς τόσο η ίδια η μέθοδος όσο και η διαδικασία εφαρμογής της που ακολουθήθηκε δεν έχουν διερευνηθεί μέχρι σήμερα από τη διεθνή επιστημονική κοινότητα. Η διατριβή χωρίζεται σε οκτώ κεφάλαια. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία συνοπτική περιγραφή των τοιχοπληρωμένων φορέων, καθώς επίσης περιγράφονται αναλυτικά οι τρόποι καταπόνησης μίας τοιχοποιίας και κατ' επέκταση οι υφιστάμενες τεχνικές αντιμετώπισης (συμβατικές και μη) οι οποίες είτε εφαρμόζονται στο πεδίο είτε έχουν διερευνηθεί πειραματικά. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται συνοπτικά το υλικό το οποίο χρησιμοποιείται στη νέα τεχνική που αναπτύσσεται στην παρούσα εργασία, δηλαδή τα «Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ)», μαζί με μία σύντομη ανασκόπηση των ερευνητικών εργασιών της διεθνούς βιβλιογραφίας που κάνουν χρήση των ΙΑΜ σε εφαρμογές ενισχύσεων τοιχοποιίας οι οποίες υποβάλλονται σε εκτός επιπέδου κάμψη. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφονται ξεχωριστά οι διαδικασίες ενίσχυσης που ακολουθήθηκαν για κάθε ένα δοκίμιο τοιχοποιίας, καθώς επίσης και η ανάλυση της ονοματολογίας τους με τρόπο απλό και κατανοητό προς τον αναγνώστη. Στη συνέχεια του κεφαλαίου ακολουθεί η περιγραφή των ιδιοτήτων όλων των υλικών τα οποία χρησιμοποιήθηκαν τόσο για την κατασκευή, όσο και για την παρασκευή των μανδυών των σύνθετων υλικών ανόργανης μήτρας, καθώς και οι ιδιότητες αυτών, όπως προέκυψαν από πρότυπες δοκιμές, που πραγματοποιήθηκαν για το σκοπό αυτό στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών. Τέλος, γίνεται μια σύντομη περιγραφή της πειραματικής διάταξης, αλλά και του μηχανικού εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα των δοκιμών της πρώτης ομάδας

5 - iv - πειραμάτων. Αναφέρονται αναλυτικά για κάθε δοκίμιο η αντοχή και η παραμόρφωση αστοχίας που προέκυψε, ενώ απεικονίζεται και σχολιάζεται η μορφή με την οποία παρουσιάστηκε η αστοχία. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων προκειμένου να διευκολυνθεί η μετέπειτα εξαγωγή συμπερασμάτων. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μία αναλυτική προσέγγιση των αποτελεσμάτων όσον αφορά τον έλεγχο σε κάμψη και διάτμηση. Στο τέλος του κεφαλαίου αυτού, γίνεται μία σύγκριση των θεωρητικών αποτελεσμάτων, με τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Το Κεφάλαιο 6 περιλαμβάνει την περιγραφή του τρόπου με τον οποίο έγινε η προσομοίωση της πυρκαγιάς στο Εργαστήριο Δοκιμών Πυρός. Επίσης, περιγράφονται αναλυτικά τα δοκίμια τα οποία υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά και γίνεται αναφορά στην συμπεριφορά του πλέγματος υάλου όταν υπόκειται σε ψηλές θερμοκρασίες. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα των δοκιμών της δεύτερης ομάδας πειραμάτων. Αναφέρονται αναλυτικά για κάθε δοκίμιο η αντοχή και η παραμόρφωση αστοχίας που προέκυψε, ενώ απεικονίζεται και σχολιάζεται η μορφή με την οποία παρουσιάστηκε η αστοχία. Επίσης, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων προκειμένου να διευκολυνθεί η μετέπειτα εξαγωγή συμπερασμάτων. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται και σύγκριση των δύο ομάδων πειραμάτων.τέλος, στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται συνοπτικά τα συμπεράσματα της παρούσας διατριβής και ενδεικτικές προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. Γενικά, η μέθοδος των σύνθετων υλικών ανόργανης μήτρας προκύπτει πειραματικά ότι αδιαμφισβήτητα παρέχει ικανοποιητικά αποτελέσματα στην καμπτική ενίσχυση μελών από άοπλη οπτοπλινθοδομή. Επιπλέον, η ταυτόχρονη τοποθέτηση των πλακών διογκωμένης πολυστερίνης, που είναι ένα πάρα πολύ φτηνό υλικό, συνεισφέρει ακόμη περισσότερο στην αύξηση της αντοχής και της παραμορφωσιμότητας των δοκιμίων. Τέλος, ενώ οι πυράντοχες πλάκες Multipor προσδίδουν ικανοποιητική προστασία στο πλέγμα έναντι πυρκαγιάς, η διατμητική αντοχή τους είναι εξαιρετικά χαμηλή. Στο μέλλον λοιπόν, μπορεί και πρέπει να διενεργηθεί περαιτέρω πειραματική διερεύνηση, έτσι ώστε να οδηγηθούμε σε όσο το δυνατόν ασφαλέστερα συμπεράσματα και στη μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας του καινοτόμου αυτού συστήματος.

6 - v - ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... i ΠΕΡΙΛΗΨΗ... ii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... v ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ... ix ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ... xiv 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΝΙΚΑ ΤΡΟΠΟΙ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΟΙΧΟΠΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΠΛΑΙΣΙΩΝ ΟΣ Γενικά Υφιστάμενες συμβατικές τεχνικές ενίσχυσης Προηγμένες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σε τεχνικές ενίσχυσης Ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ) Χρήση συνθετικών κονιαμάτων ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΝΘΕΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ Ινοπλέγματα Ανόργανη μήτρα ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΜΕ ΙΑΜ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΓΕΝΙΚΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Γενικά Κατασκευή των δοκιμίων ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Γενική προετοιμασία των δοκιμίων πριν την ενίσχυση Διαδικασία ενίσχυσης Γενικά Λεπτομέρειες από τη διαδικασία της ενίσχυσης ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ... 40

7 - vi Γενικά Ονοματολογία όλων των δοκιμίων παράμετροι διερεύνησης ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΟΥΣ Πρώτη ομάδα δοκιμίων Δοκίμιο - Μ ή Control Δοκίμια - 2.Μ Δοκίμια - 2i.Μ.i Δοκίμια - 1i1.Μ.1i Δοκίμια - 2ii2.Μ Δοκίμια - 2ii.Μ Δοκίμιο - 2i.Μ.i2_na Δεύτερη ομάδα δοκιμίων Δοκίμιo - F_2i.Μ.i Δοκίμιο - F_i2.Μ.2i Δοκίμιο - F_i2i.Μ.i2i Δοκίμιo - F_2.Μ.i Δοκίμιo - 2.Μ.2i_th Σχηματική απεικόνιση των ενισχυμένων δοκιμίων σε 3-D Πρώτη ομάδα δοκιμίων Δεύτερη ομάδα δοκιμίων Διαστάσεις των δοκιμίων ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Γενικά Μηχανικές ιδιότητες υλικών οπτοπλινθοδομής Γενικά Οπτόπλινθοι Κονίαμα Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίας Μηχανικές ιδιότητες υλικών ενίσχυσης Γενικά Το κονίαμα της ανόργανης μήτρας Πλέγμα ινών υάλου Γενικά για το πλέγμα Δοκιμές για το χαρακτηρισμό του σύνθετου υλικού Θερμομονωτικές πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης (EPS)

8 - vii ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ Γενικά Δοκίμια υποβαλλόμενα σε εκτός επιπέδου κάμψη τριών σημείων ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΓΕΝΙΚΑ ΔΟΚΙΜΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ.Μ ΔΟΚΙΜΙΑ ΠΡΩΤΗΣ ΥΠΟΟΜΑΔΑΣ (ΒΗΜΑ 1 mm) Δοκίμιο A_2.Μ Δοκίμιο Α_2i.Μ.i Δοκίμιο Α_1i1.Μ.1i Δοκίμιο Α_2ii2.Μ Δοκίμιο Α_2ii.Μ ΔΟΚΙΜΙΑ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΥΠΟΟΜΑΔΑΣ (ΒΗΜΑ 2 mm) Δοκίμιο Β_2.Μ Δοκίμιο B_2i.Μ.i Δοκίμιο Β_1i1.Μ.1i Δοκίμιο Β_2ii2.Μ Δοκίμιο 2ii.Μ Δοκίμιο Β_2i.Μ.i2_na ΕΥΡΕΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΡΟΠΩΝ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΣΥΝΟΨΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Γενικά Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων της πρώτης υποομάδας (βήμα 1mm) Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων της δεύτερης υποομάδας (βήμα 2mm) Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων των ίδιων δοκιμίων Συγκριτική παρουσίαση αποτελεσμάτων σε πίνακες Σχολιασμός και περαιτέρω σύγκριση των αποτελεσμάτων ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕ ΚΑΜΨΗ Δοκίμιο 2.Μ Δοκίμιο 2i.Μ.i Δοκίμιο 1i1.Μ.1i Δοκίμιο 2ii2.Μ Δοκίμιο 2ii.Μ Σύγκριση πειραματικών και θεωρητικών ροπών

9 - viii ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕ ΔΙΑΤΜΗΣΗ Δοκίμιο Β_2i.M.i2 και Β_2i.M.i2_na Δοκίμιo B_2ii2.M Συγκριτικά αποτελέσματα ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ ΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Η ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΦΩΤΙΑΣ ΚΑΙ Η ΚΑΜΠΥΛΗ ISO ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Απεικόνιση των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά σε 3-D μορφή Καμπύλες θερμοκρασιών που προέκυψαν από τα τοποθετημένα στα δοκίμια θερμοζεύγη ΕΞΑΓΩΓΗ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΑΠΟ ΤΟ ΦΟΥΡΝΟ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ ΥΑΛΟΥ ΣΕ ΠΥΡΚΑΓΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗ ΔΕΥΤΕΡΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΓΕΝΙΚΑ ΔΟΚΙΜΙΟ F_2i.Μ.i ΔΟΚΙΜΙΟ F_i2.Μ.2i ΔΟΚΙΜΙΟ F_i2i.Μ.i2i ΔΟΚΙΜΙΟ F_2.Μ.2i_th ΕΥΡΕΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΡΟΠΩΝ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΣΥΝΟΨΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Γενικά Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων της δεύτερης ομάδας Συγκριτική παρουσίαση αποτελεσμάτων σε πίνακα Σχολιασμός και περαιτέρω σύγκριση των αποτελεσμάτων ΣΥΝΟΨΗ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΠΡΩΤΗΣ ΚΑΙ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΕΡΕΥΝΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

10 - ix - ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 1.1 Συνήθεις αστοχίες τοιχοποιίας (Earthquake-Resistant Construction of Adobe Buildings, March 2003 [31]) Παραμόρφωση και ρηγμάτωση κτιρίου χωρίς οριζόντια διαφράγματα από φέρουσα τοιχοποιία κατά την διάρκει της σεισμικής δράσης (Proffesor Kuldeep S. Virdi, PhD DIC CEng FICE FIStructE, Director, Engineering Structures Research Centre City University, London) Συνήθεις τύποι καταπόνησης τοιχοποιίας [Τριανταφύλλου 2006] Μορφές αστοχίας τοιχοποιίας για εκτός επιπέδου καταπόνηση Μορφές αστοχίας τοιχοποιίας για εντός επιπέδου καταπόνηση Βαθύ αρμολόγημα ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Συρραφή μεγάλων ρωγμών ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Καθαίρεση και τοπική ανακατασκευή ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Οπλισμένο επίχρισμα ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Διαζώματα ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Συρραφή αποκολλημένων τοίχων ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Ενέσεις σε ρωγμές ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Τοποθέτηση χαλύβδινων ράβδων σε εγκοπές ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Ελκυστήρες - τένοντες ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας Ενδεικτική διάταξη συνθέτων υλικών για ενίσχυση σε κάμψη (α) εκτός επιπέδου, (β) εντός επιπέδου με οπλισμούς κοντά στα πέλματα, (γ) εντός επιπέδου με ομοιόμορφα κατανεμημενους οπλισμούς στις πλευρές (Τριανταφύλλου 2005) Διατάξεις συνθέτων υλικών για ενίσχυση σε διάτμηση εντός επιπέδου (Τριανταφύλλου 2005) Διάφορα ινοπλέγματα δύο διαστάσεων με κλώνους ινών σε δύο κάθετες μεταξύ τους διευθύνσεις: (α) πλέγμα ινών άνθρακα χωρίς επικάλυψη, (β) πλέγμα ινών υάλου χωρίς επικάλυψη, (γ) πλέγμα ινών βασάλτη χωρίς επικάλυψη, (δ) επικαλυμμένο πλέγμα ινών άνθρακα, (ε) επικαλυμμένο πλέγμα ινών υάλου και (ζ) επικαλυμμένο πλέγμα ινών βασάλτη (α) 3-D όψη των δοκιμίων και (β) 2-D όψη των δοκιμίων, πριν την ενίσχυση (α) και (β) δύο διαφορετικές 3-D όψεις του τοιχίσκου στις οποίες φαίνονται και δύο τομές α-α' και β-β' Σχήμα για την καλύτερη κατανόηση της ονοματολογίας που επιλέχθηκε Χρώματα και σύμβολα για την κατανόηση των εικόνων (α) Εικονική τομή του δοκιμίου M και (β) η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, χωρίς τοποθέτηση σύνθετου υλικού ή εξωτερικής θερμομόνωσης 48

11 - x (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 2.Μ.2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται οι δύο στρώσεις σύνθετου υλικού εκατέρωθεν του τοιχίσκου (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 2i.M.i2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου μία στρώση θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 1i1.M.1i1 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου μία στρώση σύνθετου υλικού, μία στρώση θερμομόνωσης και μία στρώση σύνθετου υλικού (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης 2ii2.M και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού, δύο στρώσεις θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης 2ii.M.2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και από την άλλη δύο στρώσεις σύνθετου υλικού Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 2i.M.i2_na (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης F_2i.M.i2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου μία στρώση θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης F_i2.M.2i και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και μία στρώση πυράντοχης πλάκας Multipor (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης F_i2i.Μ.i2i και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται μία στρώση πυράντοχης πλάκας Multipor, μία στρώση σύνθετου υλικού και μία στρώση πυράντοχης πλάκας Multipor εκατέρωθεν του τοιχίσκου (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης F_2.M.i2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και από την άλλη πλευρά δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και μία στρώση Multipor (2cm) (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης F_2.M.2i_th και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και από την άλλη, δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και μία στρώση Multipor (7cm) Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων της πρώτης ομάδας σε 3-D, (α) Μ (β) 2.M.2, (γ) 2i.M.i2, (δ)1i1.m.1i1, (ε) 2ii2.M, (ζ) 2.M.ii2 και (η) 2iMi2_na Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας σε 3-D, (α) F_2i.M.i2, (β)f_i2.m.2i, (γ)f_i2i.m.i2i, (δ) F_2.M.i2 και (ε) F_2.M.2i_th Εξάοπη οπτόπλινθος και οι διαστάσεις της Διαστάσεις πρισματικών δοκιμίων 79

12 - xi Ένας από τους τρεις πανομοιότυπους τοιχίσκους που θα υποβληθεί σε 83 δοκιμή θλίψης. Διακρίνονται οι δύο επιπεδωμένες επιφάνειες 3.22 Διαγράμματα τάσης - μετατόπισης για τα τρία δοκίμια που υποβλήθηκαν σε δοκιμή θλίψης Διάγραμμα τάσης - παραμόρφωσης για τα δύο πρισματικά δοκίμια Διάγραμμα τάσης - παραμόρφωσης για τον υπολογισμό του εφαπτομενικού και του τέμνοντος μέτρου ελαστικότητας (σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C580) Διάγραμμα τάσης - παραμόρφωσης (α) για το πρώτο και (β) για το δεύτερο πρισματικό δοκίμιο για τον υπολογισμό του τέμνοντος μέτρου ελαστικότητας (σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C580) Γεωμετρία πλέγματος (α) Παρουσίαση των διαστάσεων του δοκιμίου σε 2D σχέδιο, (β) Το δοκίμιο σε 3D σχέδιο Διαγράμματα τάσης - παραμόρφωσης για τις δύο κατηγορίες δοκιμίων με μία ή δύο στρώσεις πλέγματος ινών, (α) 1L και (β) 2L Διάγραμμα αρχικού μέτρου ελαστικότητας (MPa) - πυκνότητας δοκιμίου πολυστερίνης (kg/m 3 ) υποβαλλόμενο σε ανεμπόδιστη θλίψη (α) Τύπος δοκιμίων, (β) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων (εκτός επιπέδου κάμψη) 2-D όψη και (γ) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων (εκτός επιπέδου κάμψη) 3-D όψη Ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη (Κάμψη τριών σημείων και στις δύο διευθύνσεις φόρτισης Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο αναφοράς Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2.Μ.2 της πρώτης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i2 της πρώτης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 της πρώτης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii2.Μ της πρώτης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii.Μ.2 της πρώτης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2.Μ.2 της δεύτερης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i2 της δεύτερης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 της δεύτερης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii2.Μ της δεύτερης υποομάδας Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii.Μ.2 της δεύτερης υποομάδας

13 - xii Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i2_na της δεύτερης υποομάδας 4.13 Εύρεση πειραματικής ροπής Διαγράμματα φορτίου -μετατόπισης πρώτης υποομάδας Συγκριτικό διάγραμμα περιβάλλουσων καμπυλών των δοκιμίων της πρώτης υποομάδας Συγκριτικά διαγράμματα (α) απορροφούμενης ενέργειας και (β) δυσκαμψίας σε συνάρτηση με τους κύκλους υστέρησης των δοκιμίων της πρώτης υποομάδας Διαγράμματα φορτίου - μετατόπισης πρώτης υποομάδας Συγκριτικό διάγραμμα περιβάλλουσων καμπυλών των δοκιμίων της πρώτης υποομάδας Συγκριτικά διαγράμματα (α) απορροφούμενης ενέργειας και (β) δυσκαμψίας σε συνάρτηση με τους κύκλους υστέρησης των δοκιμίων της δεύτερης υποομάδας Σύγκριση διαγραμμάτων που αντιστοιχούν στα ίδια δοκίμια Ραβδόγραμμα που δείχνει την μέγιστη δύναμη των δοκιμίων της πρώτης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης δύναμης των δοκιμίων της πρώτης ομάδας σε σύγκριση με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου αναφοράς Ραβδόγραμμα που δείχνει την μετατόπιση αστοχίας των δοκιμίων της πρώτης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την απορροφούμενη ενέργεια των δοκιμίων της πρώτης ομάδας τη στιγμή της αστοχίας Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης δύναμης των δοκιμίων της πρώτης ομάδας σε σύγκριση με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου 2M Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης μετατόπισης των δοκιμίων σε σύγκριση με τη μέγιστη μετατόπιση του δοκιμίου 2M Διατομή δοκιμίων Μετασχηματισμός διατομής σύνθετου υλικού ενίσχυσης με δύο στρώσεις πλέγματος Μετασχηματισμός διατομής σύνθετου υλικού ενίσχυσης με μία στρώση πλέγματος Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2.Μ.2 για την πρώτη υπόθεση Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2i.Μ.i2 για την πρώτη υπόθεση Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 για την πρώτη υπόθεση Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2ii2.Μ για την πρώτη υπόθεση Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2ii.Μ.2 για την πρώτη υπόθεση Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2ii.Μ.2 για την δεύτερη υπόθεση Ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη 181

14 - xiii Μετασχηματισμός διατομής δοκιμίου B_2i.M.i2 και Β_2i.M.i2_na Μετασχηματισμός διατομής δοκιμίου 2ii2.M Πρότυπη καμπύλη θερμοκρασίας φούρνου σε συνάρτηση με το χρόνο (από το πρότυπο ΕΝ 1363) Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά σε 3-D (α) F_i2i.M.i2i, (β) F_i2.M.2i (γ) F_2i.M.i2, (δ) F_2.M.2i και (ε) F_2.M.i2, στις οποίες φαίνεται ποια πλευρά των δοκιμίων ήταν εκτεθειμένη στη φωτιά Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων σε 3-D στα οποία φαίνεται η τοποθέτηση των αισθητήρων θερμοκρασίας (α) Τοποθέτηση αισθητήρα στο δοκίμιο F_i2i.M.i2i κάτω από τις πυράντοχες πλάκες Ytong συνολικού πάχους 4cm, (β) τοποθέτηση αισθητήρα στο δοκίμιο F_2i.M.i2 κάτω από το πλέγμα και (γ) τοποθέτηση αισθητήρα στο δοκίμιο F_i2.M.i2 κάτω από την πυράντοχη πλάκα πάχους 2cm Διάγραμμα θερμοκρασίας ( ο C) - χρόνου (min). Απεικονίζεται η θερμοκρασία των τριών αισθητήρων των δοκιμίων και του αισθητήρα του φούρνου Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε φωτιά πριν και μετά τη δοκιμή πυραντίστασης Αντίσταση στη θερμοκρασία για διάφορους τύπους ινών [Kle2004] Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο i2.μ.2i Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο F_i2i.Μ.i2i Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2.Μ.2i_th Διαγράμματα φορτίου -μετατόπισης δεύτερης ομάδας Συγκριτικό διάγραμμα περιβάλλουσων καμπυλών των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας Συγκριτικά διαγράμματα (α) απορροφούμενης ενέργειας και (β) δυσκαμψίας σε συνάρτηση με τους κύκλους υστέρησης των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την μέγιστη δύναμη των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης δύναμης των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας σε σύγκριση με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου αναφοράς Ραβδόγραμμα που δείχνει την μετατόπιση αστοχίας των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την απορροφούμενη ενέργεια των δοκιμίων τη στιγμή της αστοχίας της δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την μέγιστη δύναμη των δοκιμίων της πρώτης και δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει την μέγιστη δύναμη των δοκιμίων της πρώτης και δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει τις παραμορφώσεις αστοχίας ανά διεύθυνση των δοκιμίων της πρώτης και δεύτερης ομάδας Ραβδόγραμμα που δείχνει τις παραμορφώσεις αστοχίας ανά διεύθυνση των δοκιμίων της πρώτης και δεύτερης ομάδας 225

15 - xiv - ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ 3.1 Ονοματολογία δοκιμίων πρώτης ομάδας και συνοπτική περιγραφή Ονοματολογία δοκιμίων δεύτερης ομάδας και συνοπτική περιγραφή Διαστάσεις των δοκιμίων Θλιπτική αντοχή οπτόπλινθων παράλληλα στην διεύθυνση των οπών Θλιπτική αντοχή οπτόπλινθων κάθετα στην διεύθυνση των οπών Εφελκυστική αντοχή κονιάματος δόμησης τοιχοποιίας από δοκιμή κάμψης τριών σημείων Θλιπτική αντοχή κονιάματος δόμησης τοιχοποιίας από δοκιμή θλίψης Μηχανικές αντοχές τοιχοποιίας σε διεύθυνση παράλληλα στους αρμούς Εφελκυστική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης από δοκιμή κάμψης τριών σημείων Θλιπτική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης από δοκιμή θλίψης Ιδιότητες πλέγματος υάλου που χρησιμοποιήθηκε στην ενίσχυση τοιχοποιίας Περιγραφή των συμβόλων που χαρακτηρίζουν το κάθε δοκίμιο Πάχη των δοκιμίων Πειραματικά αποτελέσματα για τα δοκίμια άμεσου εφελκυσμού Τεχνικά χαρακτηριστικά διογκωμένης πολυστερίνης Τεχνικά χαρακτηριστικά YTONG Multipor Δοκίμια σε κάθε κατηγορία Πειραματικές ροπές για την πρώτη και δεύτερη υποομάδα πειραμάτων Συγκριτική παρουσίαση αποτελεσμάτων Αρχικές δυσκαμψίες των δοκιμίων Αποτελέσματα για τα δοκίμια που αφορούν την % αύξηση της αντοχής σε σχέση με το δοκίμιο αναφοράς και τη μέγιστη παρατηρούμενη μετατόπιση Αποτελέσματα για τα δοκίμια που αφορούν την % αύξηση της αντοχής σε σχέση με το δοκίμιο 2Μ2 και την αύξηση της μέγιστης παρατηρούμενης μετατόπισης Συμβολισμοί όλων των στοιχείων και αριθμητικά δεδομένα για τον έλεγχο σε κάμψη Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2.Μ Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2i.Μ.i Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 1i1.Μ.1i Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2ii2.Μ Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2ii2.Μ.2 178

16 - xv Θεωρητικά αποτελέσματα από την δεύτερη υπόθεση για το δοκίμιο 179 2ii2.Μ Σύγκριση πειραματικών και θεωρητικών ροπών Συμβολισμοί όλων των στοιχείων και αριθμητικά δεδομένα για τον έλεγχο σε διάτμηση Υπολογισμός ροπής αδράνειας ως προς τον άξονα στον οποίο θα υπολογιστούν οι διατμητικές τάσεις- διατομή Β_2i.M.i2 και Β_2i.M.i2_na Υπολογισμός ροπής αδράνειας ως προς τον ουδέτερο άξονα - διατομή 2ii2.M Σύγκριση διατμητικών τάσεων Τεχνικά χαρακτηριστικά κονιάματος ενίσχυσης (κόλλας THC 405) Μέγιστες παρατηρούμενες θερμοκρασίες αισθητήρων Πειραματικές ροπές για την δεύτερη ομάδα πειραμάτων Συγκριτική παρουσίαση αποτελεσμάτων δεύτερης ομάδας δοκιμίων Αρχικές δυσκαμψίες των δοκιμίων 219

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ Οι τοιχοπληρωμένοι φορείς οπλισμένου σκυροδέματος (χρήση άοπλης οπτοπλινθοδομής για τη μερική ή ολική κάλυψη των φατνωμάτων), αποτελούν τον κοινότερο τύπο κτιριακού φορέα στην Ελλάδα και σε πολλές άλλες χώρες. Σύμφωνα με την παρατήρηση της συμπεριφοράς των τοιχοπληρώσεων σε μεγάλα σεισμικά γεγονότα, αλλά και σύμφωνα με αρκετές ερευνητικές εργασίες (π.χ. Mehrabi et al. 1996, Fardis and Panagiotakos 1997 και πολλές άλλες εργασίες) έχει διαπιστωθεί πως η ανάγκη ενίσχυσης των κτιριακών υφιστάμενων κατασκευών είναι πλέον επιτακτική. Μία από τις σημαντικότερες ανάγκες ενίσχυσης, κυρίως για κτιριακές κατασκευές Οπλισμένου Σκυροδέματος (ΟΣ), είναι η αντισεισμική τους ενίσχυση η ενίσχυση δηλαδή με τρόπο που να τις καθιστά λιγότερο ευάλωτες σε σεισμικές φορτίσεις. Ένα μεγάλο ποσοστό των υφιστάμενων κτιριακών κατασκευών παρουσιάζουν σοβαρές αδυναμίες στον φέροντα οργανισμό τους. Οι ανεπαρκείς λεπτομέρειες όπλισης των μελών του φέροντος οργανισμού, η έλλειψη πλαστιμότητας των μελών σε κρίσιμες περιοχές όπως τα άκρα των υποστυλωμάτων, η απουσία ικανοτικού σχεδιασμού στους κόμβους δοκού-υποστυλώματος και η εκκεντρότητα του κέντρου μάζας ως προς το κέντρο δυσκαμψίας σε κάτοψη, είναι μερικές μόνο από τις εγγενείς αδυναμίες του φέροντος οργανισμού των υφιστάμενων κτιριακών κατασκευών που δεν έχουν σχεδιασθεί βάσει σύγχρονων αντισεισμικών κανονισμών. Πέραν των εγγενών αδυναμιών του φέροντος οργανισμού των υφιστάμενων κτιρίων, ένα στοιχείο που συνήθως αγνοείται κατά την αποτίμηση μιας κτιριακής κατασκευής είναι η επιρροή των τοιχοπληρώσεων που δεν αποτελούν φέροντα στοιχεία, ή τουλάχιστον δεν σχεδιάστηκαν ως φέροντα και δεν συνυπολογίσθηκαν με οποιοδήποτε τρόπο στο σχεδιασμό του φέροντος οργανισμού. Οι φορείς οπλισμένου σκυροδέματος σχεδιάζονται και διαστασιολογούνται γυμνοί, απουσία δηλαδή τοιχοπληρώσεων, και μετά την σκυροδέτηση χτίζονται οι τοιχοπληρώσεις σύμφωνα με τις αρχιτεκτονικές απαιτήσεις (πλήρης κάλυψη φατνώματος ή μερική, με ανοίγματα). Επειδή, όπως ειπώθηκε οι τοιχοπληρώσεις θεωρούνται μή φέροντα στοιχεία απουσιάζουν από το μοντέλο και τους υπολογισμούς στο σχεδιασμό των νέων κατασκευών, ενώ λαμβάνονται υπόψη μόνο ως κατακόρυφα φορτία. Αγνοείται δηλαδή η αλληλεπίδρασή τους με τον περιβάλλοντα φορέα. Παρ όλα αυτά, η αντοχή τους δεν είναι - 1 -

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ αμελητέα, και είναι σίγουρο πως οι τοιχοπληρώσεις ενεργοποιούνται και δουλεύουν με τον υπόλοιπο φορέα, όταν αυτός υποβάλλεται σε πλευρικές, σεισμικές κατά κύριο λόγο φορτίσεις. Αγνοώντας έτσι την παρουσία τους, συχνά κατά το σεισμό αναπτύσσονται τάσεις στον υπόλοιπο φορέα οπλισμένου σκυροδέματος, που απέχουν αρκετά από αυτές για τις οποίες αυτός σχεδιάστηκε και διαστασιολογήθηκε. Γενικά έχει διαπιστωθεί πως η επιρροή των τοιχοπληρώσεων στη σεισμική συμπεριφορά ενός φορέα μπορεί, κατά περίπτωση, να είναι είτε ευμενής είτε δυσμενής, και αυτό καθορίζεται από διάφορους παράγοντες. Ο σημαντικότερος παράγοντας που καθορίζει το αν οι τοιχοπληρώσεις έχουν ευμενή ή δυσμενή επιρροή στη συμπεριφορά απόκριση μιας κατασκευής, είναι η διάταξή τους σε κάτοψη, σε τομή, αλλά και μέσα στα φατνώματα οπλισμένου σκυροδέματος. Τοιχοπληρώσεις οι οποίες κατανέμονται ομοιόμορφα κατά μήκος της περιμέτρου του κτηρίου και χωρίς ασυνέχειες καθ ύψος έχουνε γενικά ευνοϊκό ρόλο σε σχέση με την αντίσταση του κτηρίου σε σεισμικά φορτία. Η θετική αυτή επιρροή είναι σημαντική κυρίως για πλαισιακούς φορείς οπλισμένου σκυροδέματος σχεδιασμένους με παλαιότερες αντιλήψεις, αφού αυξάνουν την αντοχή τους υπό οριζόντια φορτία. Εκτός από την αντοχή, αυξάνεται και η συνολική πλευρική δυσκαμψία αυτών των φορέων, με αποτέλεσμα να μειώνονται οι μετακινήσεις λόγω σεισμού, άρα και οι ροπές και τέμνουσες, δευτέρας τάξεως φαινόμενα (έντονα σε εύκαμπτες πλαισιακές κατασκευές) τα οποία προκαλούν την τελική κατάρρευση υπό σεισμικά φορτία. Προϋπόθεση των παραπάνω είναι να επικρατούν καλές συνθήκες ενσφήνωσης της τοιχοποιίας στα περιμετρικά μέλη του πλαισίου, κάτι που συνήθως ισχύει αν έχουν αποφευχθεί κενά κατά μήκος της περιμέτρου. Σε ορισμένες χώρες (συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας) λαμβάνεται ειδική μέριμνα για το καλό σφήνωμα της τοιχοποιίας στη δοκό του πλαισίου. Στην πραγματικότητα όμως ελάχιστοι είναι οι πλαισιακοί φορείς με γεωμετρία που να χαρακτηρίζεται από συμμετρίες και τοιχοπληρώσεις ομοιόμορφα κατανεμημένες σε κάτοψη και τομή. Στις περισσότερες των περιπτώσεων τουλάχιστον η διάταξη των τοιχοπληρώσεων, αν όχι και η γεωμετρία του φορέα, για διάφορους λόγους (αρχιτεκτονικούς, γωνιακές οικοδομές κ.α) χαρακτηρίζεται από σημαντική ασυμμετρία και μη κανονικότητα. Τέτοια διάταξη τοιχοπληρώσεων συνήθως οδηγεί σε δυσμενή επιρροή στην απόκριση του φορέα κατά τη σεισμική διέγερση. Οι κύριες δυσμενείς επιρροές συνοψίζονται παρακάτω (Fardis, 2009): - 2 -

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πιθανότητα δημιουργίας «μαλακού ορόφου» και κατά συνέπεια ενεργοποίησης κάποιου μηχανισμού κατάρρευσης του κτιρίου. Η πιθανότητα αυτή σχετίζεται με την απώλεια της δομικής ακεραιότητας των τοιχοπληρώσεων στον πρώτο όροφο (εννοώντας το ισόγειο), το οποίο στην περίπτωση πολυώροφων κτιρίων οδηγεί σε συγκέντρωση της απαίτησης πλευρικών παραμορφώσεων στον όροφο αυτό. Έχει άλλωστε σημειωθεί από τον Fardis (2000) ότι σε πολυώροφα τοιχοπληρωμένα κτίρια υπάρχει η ανησυχία για συγκέντρωση της βλάβης στον πρώτο όροφο, κάτι που μεταφράζεται ως μεγάλη αύξηση των σχετικών μετακινήσεων που οδηγεί τελικώς στη δημιουργία «μαλακού ορόφου». Συγκέντρωση των ανελαστικών παραμορφώσεων σε μία περιοχή του κτιρίου σε κάτοψη. Αυτό συμβαίνει στην περίπτωση μη-συμμετρικής παρουσίας των τοιχοπληρώσεων σε κάτοψη με αποτέλεσμα τη δημιουργία εκκεντρότητας του κέντρου μάζας ως προς το κέντρο δυσκαμψίας. Πιθανή είναι και η συγκέντρωση των ανελαστικών παραμορφώσεων σε μια περιοχή του κτιρίου καθ ύψος, στην περίπτωση μη-συμμετρικής παρουσίας των τοιχοπληρώσεων σε όψη (π.χ. pilotis ή απουσία τοιχοπληρώσεων σε ανώτερη στάθμη εξυπηρετώντας αρχιτεκτονικούς σκοπούς). Πρόωρη διατμητική αστοχία των υποστυλωμάτων που είναι σε επαφή με την τοιχοπλήρωση, λόγω τοπικών φαινομένων. Συγκεκριμένα, δύσκαμπτες τοιχοπληρώσεις που διαθέτουν μεγάλη διατμητική αντοχή μπορούν να προκαλέσουν διατμητική βλάβη σε αδύναμα υποστυλώματα (συνήθως στην περιοχή ακριβώς κάτω από τον κόμβο). Συνοψίζοντας, σε υφιστάμενα κτίρια που ο σχεδιασμός τους δεν έχει γίνει σύμφωνα με σύγχρονους αντισεισμικούς κανονισμούς, οι τοιχοπληρώσεις αποτελούν συνήθως μια «πρώτη γραμμή άμυνας» απέναντι σε μεγάλους σεισμούς, αυξάνοντας την πλευρική αντοχή και τη δυσκαμψία του. Όμως παρά την ευμενή επιρροή στα αρχικά στάδια μιας έντονης σεισμικής διέγερσης, οι τοιχοπληρώσεις αστοχούν πρόωρα. Πέραν της πρόωρης αστοχίας, είναι πολύ πιθανό να προκληθεί και έντονη βλάβη στα περιμετρικά μέλη του πλαισίου ΟΣ σε περιπτώσεις όπου τοιχοπληρώσεις μεγάλης αντοχής και δυσκαμψίας είναι σε επαφή με υποστυλώματα/δοκούς μικρής δυσκαμψίας και αντοχής (πρακτικά μικρής διατομής με πτωχή ποιότητα σκυροδέματος και ελάχιστο οπλισμό). Θα παρουσιαστούν στη συνέχεια οι υφιστάμενοι τρόποι ενίσχυσης της τοιχοποιίας οι οποίοι προκύπτουν από τους παρατηρούμενους τρόπους καταπόνησής της

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.2 ΤΡΟΠΟΙ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ Οι συνήθεις παρατηρούμενες αστοχίες σε κτίρια από φέρουσα τοιχοποιία είναι που καθορίζουν και τους τύπους καταπόνησης και στην συνέχεια τους τρόπους και τις τεχνικές ενίσχυσής τους. Ο συνδυασμός των δύο κυριότερων υλικών κατασκευής της φέρουσας τοιχοποιίας, τα τοιχοσώματα (οπτόπλινθοι, πέτρα, τσιμεντόπλινθοι κ.α) και το τσιμεντοκονίαμα, παρέχει την ικανότητα παραλαβής και μεταφοράς φορτίων. Κατά την σεισμική φόρτιση εκτός από τα κατακόρυφα φορτία η τοιχοποιία καλείται να μεταφέρει και οριζόντιες δυνάμεις οι οποίες έχουν τον κύριο λόγο στην αστοχία της. Έτσι, όταν η καταπόνηση υπερβεί την αντοχή της τοιχοποιίας οδηγούμαστε σε ψαθυρή θραύση με απρόβλεπτες συνέπειες που μπορεί να οδηγήσουν ακόμα και στην κατάρρευση. Σχήμα 1.1 Συνήθεις αστοχίες τοιχοποιίας (Earthquake-Resistant Construction of Adobe Buildings, March 2003 [31]) - 4 -

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.2 Παραμόρφωση και ρηγμάτωση κτιρίου χωρίς οριζόντια διαφράγματα από φέρουσα τοιχοποιία κατά την διάρκει της σεισμικής δράσης (Proffesor Kuldeep S. Virdi, PhD DIC CEng FICE FIStructE, Director, Engineering Structures Research Centre City University, London). Σχήμα 1.3 Συνήθεις τύποι καταπόνησης τοιχοποιίας [Τριανταφύλλου 2006] Με βάση την προέχουσα καταπόνηση, γενικά ένα στοιχείο τοιχοποιίας μπορεί να θεωρηθεί ως φορτιζόμενο σύμφωνα με μια από τις παρακάτω περιπτώσεις: 1. Εκτός επιπέδου κάμψη, πχ. λόγω φόρτισης κάθετα στο επίπεδο ενός τοίχου. 2. Εντός επιπέδου κάμψη, πχ. σε πεσσούς ή υπέρθυρα. 3. Εντός επιπέδου διάτμηση σε στοιχεία τύπου διατμητικού τοιχώματος. 4. Εντός επιπέδου διάτμηση σε στοιχεία τύπου δοκού

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στις περιπτώσεις των φορτίσεων 2 και 3 θα πρέπει να θεωρηθεί και το αξονικό φορτίο που προκύπτει από το βάρος των υπερκείμενων ορόφων όταν αυτοί υπάρχουν ή ακόμα και από την ίδια την στέγη. Οι παραπάνω καταπονήσεις προκαλούν μορφές αστοχίας, τόσο για εκτός (Σχ.1.3) όσο και εντός επιπέδου (Σχ.1.4) φορτίσεις, που εξαρτώνται τόσο από την γεωμετρία της τοιχοποιίας, τον τρόπο στήριξης όσο και από τις αντοχές τσιμεντοκονιάματος, οπτόπλινθων και διεπιφάνειας των δύο τελευταίων. Στην περίπτωση της κάμψης εκτός επιπέδου η αποκόλληση-αστοχία των αρμών είναι το κυρίαρχο φαινόμενο με τα τοιχοσώματα να παραμένουν στις περισσότερες των περιπτώσεων άθικτες. Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναφερθεί ότι ο συνδυασμός καμπτικής και διατμητικής συμπεριφοράς μπορεί να συνυπάρχει για στοιχεία που ρηγματώνονται αρχικά σε κάμψη και στην συνέχεια ανακατανέμουν τις διατμητικές τάσεις σε μια μικρότερη αρηγμάτωτη επιφάνεια. Σχήμα 1.4 Μορφές αστοχίας τοιχοποιίας για εκτός επιπέδου καταπόνηση. Σχήμα 1.5 Μορφές αστοχίας τοιχοποιίας για εντός επιπέδου καταπόνηση. Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζονται αστοχίες σε τοιχοποιίες εμφατνούμενες σε πλαίσια ΟΣ που σημειώθηκαν μετά από ισχυρές σεισμικές δονήσεις στην πόλη Sinchuan της Κίνας το 2008, στην πόλη L Aquila της Ιταλίας το 2009, και προσφάτως στην - 6 -

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Κεφαλλονιά (2014). Σε όλες τις εικόνες διακρίνεται η έντονη βλάβη των τοιχοπληρώσεων, ενώ δε λείπουν και οι περιπτώσεις μερικής ή σχεδόν ολικής κατάρρευσής τους. (α) (β) (γ) Εικόνα 1.1 Εικόνες από αστοχίες τοιχοπληρώσεων σε πλαισιακές κατασκευές ΟΣ κατά τα σεισμικά γεγονότα: (α) Sinchuan-Κίνα 2008, MS 8.0 (Moyeddin et al., 2008), (β) L Aquila-Ιταλία 2009, Ms 6.3, και (γ) Κεφαλλονιά-Ελλάδα 2014, Μs

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με βάση τα όσα ειπώθηκαν στις δύο προηγούμενες υποενότητες είναι προφανής η ανάγκη ενίσχυσης των υφιστάμενων τοιχοπληρώσεων σε πλαίσια ΟΣ έτσι ώστε: Να μετατραπούν σε αξιόπιστα μέλη ανάληψης δυνάμεων της εντός του επιπέδου διέγερσης Να αυξηθεί η πλευρική αντοχή ή/και η δυσκαμψία του κτιρίου σε επιλεγμένες θέσεις σε κάτοψη. Να μειωθεί η πιθανότητα δημιουργίας «μαλακού ορόφου» σε πολυώροφα πλαίσια. Να μειωθεί ο κίνδυνος κατάρρευσής τους. 1.3 ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ Γενικά Στο πλαίσιο των ενισχύσεων τοιχοπληρωμένων πλαισίων, έχουν πραγματοποιηθεί έρευνες για την αναζήτηση λύσεων και έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές οι οποίες μπορούν να διακριθούν σε δύο κατηγορίες: (α) τις συμβατικές τεχνικές που κάνουν χρήση συμβατικών υλικών και (β) τις νέες τεχνικές που κάνουν χρήση προηγμένων υλικών. Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν οι τεχνικές ενίσχυσης οι οποίες χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως σε ενισχύσεις κατασκευών, όπως οι μανδύες ΟΣ καθώς και με μανδύες κονιάματος ενισχυμένου με πλέγμα χαλύβδινου οπλισμού, ενώ στη δεύτερη κατηγορία ανήκουν οι τεχνικές ενίσχυσης με χρήση κονιαμάτων οπλισμένων με ίνες χάλυβα ή ίνες πολυβινυλίου και με χρήση εξωτερικά επικολλούμενων Ινοπλισμένων Πολυμερών (ΙΟΠ) αποτελούμενων από ίνες υψηλής αντοχής (π.χ. άνθρακα ή υάλου). Ακολουθεί σύντομη ανασκόπηση των παραπάνω τεχνικών ενίσχυσης Υφιστάμενες συμβατικές τεχνικές ενίσχυσης 1. Βαθύ αρμολόγημα (Improvement of mortar joints) : Εφαρμόζεται σε τοιχοποιίες με σχετικώς μικρό πάχος και με ελαφρές μάλλον βλάβες. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Καθολική καθαίρεση επιχρίσματος - 8 -

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Βαθύ ξύσιμο των αρμών, μικροσπασίματα λίθων ή πλίνθων Πλύσιμο με νερό υπό πίεση Εισαγωγή ισχυρού τσιμεντοκονιάματος με ψιλό μυστρί βαθιά μέσα στους αρμούς των τοίχων Εξωτερικό αρμολόγημα και τελικό επίχρισμα Σχήμα 1.6 Βαθύ αρμολόγημα ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας. 2. Συρραφή μεγάλων ρωγμών (Stitching of wide cracks) : Όταν οι ρωγμές είναι περίπου κατακόρυφες η αποκατάσταση της τοιχοποιίας μπορεί να γίνει με μία από τις ακόλουθες μεθόδους: Τοποθέτηση μεταλλικών ελασμάτων συρραφής, αφού προηγουμένως έχουν καθαιρεθεί τα σπασμένα λιθοσώματα, τα οποία αντικαθίσταται από ισχυρό τσιμεντοκονίαμα. Αφαιρούνται λίθοι ή πλίνθοι σε πλάτος εκατοστών γύρω από την ρωγμή και ανακατασκευάζεται ο τοίχος. Χρησιμοποιούνται πλακοειδείς πλίνθοι ή λίθοι συρραφής. Εναλλακτικά το κενό μπορεί να πληρωθεί από σκυρόδεμα με ελαφρύ οπλισμό. Σχήμα 1.7 Συρραφή μεγάλων ρωγμών ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3. Καθαίρεση και τοπική ανακατασκευή (Local reconstruction): Εφαρμόζεται σε πολλές περιπτώσεις σοβαρών βλαβών (τοπική εκτροπή και των δύο παρειών του τοίχου από την κατακόρυφο, μονόπαντο φούσκωμα, κατάρρευση γωνίας). Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Υποστυλώνεται ή αφαιρείται η στέγη Συμπληρώνεται η καθαίρεση Καθαρίζεται η διεπιφάνεια Ξανακτίζεται η περιοχή της γωνίας με προσεκτικό δέσιμο των λιθοσωμάτων στη θέση της διεπιφάνειας και στην γωνία Η αποκατάσταση συμπληρώνεται με την κατασκευή διαζώματος στη στέψη του τοίχου Σχήμα 1.8 Καθαίρεση και τοπική ανακατασκευή ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας. 4. Οπλισμένο επίχρισμα (Reinforced plastering) : Εφαρμόζεται όπως και το βαθύ αρμολόγημα, σε τοιχοποιίες μικρού και μέτριου πάχους, οι οποίες είναι σε σχετικώς καλή κατάσταση. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Απομάκρυνση σπασμένων λίθων ή πλίνθων και ξύσιμο των αρμών σε αρκετά μεγάλο βάθος Πλύσιμο με άφθονο νερό υπό πίεση Διάταξη οπλισμού (ελαφρά δομικά πλέγματα) καλά τεντωμένα Αγκύρωση του οπλισμού βαθιά μέσα στους αρμούς του τοίχου Ισχυρό και πηκτό τσιμεντοκονίαμα με πάχος 30-50cm

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.9 Οπλισμένο επίχρισμα ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας. 5. Διαζώματα (Construction of RC "Belts") : Εφαρμόζεται για την ομοιόμορφη κατανομή των φορτίων της στέγης για την μεταφορά των σεισμικών δράσεων στα κατακόρυφα στοιχεία αλλά και για τη σύνδεση των τοίχων. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι τοπική ανάσυρση ή υποστύλωση της στέγης. Σχήμα 1.10 Διαζώματα ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας. 6. Συρραφή αποκολλημένων τοίχων (Stitching of cracks at wall intersections): Εφαρμόζεται για αποκατάσταση τοίχων που έχουν αποσυνδεθεί. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Λιθο-πλινθοσυρραφή (αφαιρούνται λίθοι ή πλίνθοι και αντικαθίσταται από νέο κοινό στοιχείο). Συμπληρώνεται το κενό ανάμεσα στους τοίχους με ισχυρό τσιμεντοκονίαμα. Τοποθετείται δομικό πλέγμα μέσα-έξω και επίχρισμα τσιμεντοκονιάματος, ενώ κατασκευάζεται διάζωμα στη στέψη του τοίχου ή ενισχύεται το υπάρχον Χύτευση υποστυλώματος Προσθήκη ελκυστήρων ή χαλύβδινων ελασμάτων περιβαλλόμενα από ισχυρό τσιμεντοκονίαμα

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.11 Συρραφή αποκολλημένων τοίχων ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας. 7. Ενέσεις σε ρωγμές (Filling of cracks with mortar injection and mass homogenization): Η τεχνική αυτή βασίζεται στο γέμισμα των κενών και των ρωγμών μέσα σε τοίχους, με ενέσεις νέου κονιάματος, αποκαθιστώντας τη συνέχεια. Οι ενέσεις επιτρέπουν την ομογενοποίηση της τοιχοποιίας, διαποτίζοντας τις κοιλότητες. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Εισαγωγή στη μάζα μιας κατασκευής ενός νέου υλικού υπό υγρή μορφή το οποίο στη συνέχεια στερεοποιείται Πραγματοποιείται με δύο μεθόδους, είτε με εισαγωγή υπό πίεση, είτε με εισαγωγή υπό κενό αέρος Σχήμα 1.12 Ενέσεις σε ρωγμές ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 8. Τοποθέτηση οπλισμών σε εγκοπές (NSM - Νear Surface Mounted): Εφαρμόζεται για την ενίσχυση υφιστάμενων κατασκευών από λιθοδομή ή οπτοπλινθοδομή ώστε να αυξηθεί η αντίσταση της τοιχοποιίας έναντι θλιπτικών, διατμητικών και εφελκυστικών δυνάμεων και για να συνδεθούν χαλαρά τμήματα στο σώμα της τοιχοποιίας. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Διάνοιξη οπών για την τοποθέτηση των οπλισμών Τοποθέτηση χαλύβδινων ράβδων Τοποθέτηση κονιάματος συνήθως από τσιμεντένεμα ή ρητίνες Σχήμα 1.13 Τοποθέτηση χαλύβδινων ράβδων σε εγκοπές ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας. 9. Ελκυστήρες - τένοντες (Steel ties): Εφαρμόζεται για την επισκευή διάφορων βλαβών, όπως η αποκόλληση διασταυρούμενων τοίχων ή η αποδιοργάνωση γωνιών τοίχων. Τοποθετούνται εξωτερικά και μπορούν να είναι οριζόντιοι ή/και κατακόρυφοι, προεντεταμένοι ή και παθητικοί. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Η επιβολή της προέντασης πρέπει να είναι ελαφριά και διαρκώς ελεγχόμενη Οι τένοντες αγκυρώνονται μέσω κατάλληλων διαστασιολογημένων πλακών αγκυρώσεως Οι αγκυρώσεις παραμένουν ακάλυπτες ή εναλλακτικώς καλύπτονται με επίχρισμα ή με ελαφρύ μανδύα από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα. Σχήμα 1.14 Ελκυστήρες - τένοντες ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 10. Μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος (Reinforced concrete jackets): Εφαρμόζεται για εκτεταμένες και σοβαρές βλάβες σε τοίχους. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής : Καθαίρεση όλων των επιχρισμάτων Αφαίρεση του κονιάματος των αρμών σε όσο το δυνατό μεγαλύτερο βάθος Πλύσιμο με νερό υπό πίεση Τοποθέτηση οπλισμού (πλέγμα) με αγκύρωση Χρήση εκτοξευόμενου σκυροδέματος ή επιτόπου χυτευόμενο Σχήμα 1.15 Μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος ως μέθοδος ενίσχυσης τοιχοποιίας

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ (α) (β) (γ) Εικόνα 1.2 Εικόνες από την τοποθέτηση μανδυών οπλισμένου σκυροδέματος (α) σε επιφάνειες τοιχοποιίας, (β) σε θεμέλια και (γ) σε πλάκα Προηγμένες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σε τεχνικές ενίσχυσης Ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ) Η τεχνολογική ανάπτυξη και νέες εφαρμογές, συνήθως από άλλους βιομηχανικούς τομείς, δημιούργησαν νέα υλικά και μεθόδους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην συντήρηση της τοιχοποιίας και να επιλύσουν τεχνικά ή οικονομικά προβλήματα. Τα πιο ευρέως διαδεδομένα νέα υλικά είναι τα ινοπλισμένα πολυμερή τα οποία λόγω της ευελιξίας τους έχουν ποικίλες εφαρμογές. Τα ΙΟΠ ως σύνθετα υλικά αποτελούνται από ίνες υψηλής αντοχής (π.χ. άνθρακα, υάλου, αραμιδίου και βασάλτη) σε συνδυασμό με πολυμερή υλικά (συνήθως εποξειδικές ρητίνες). Τα πλεονεκτήματα της χρήσης ΙΟΠ στο πεδίο των ενισχύσεων κατασκευών συνοψίζονται: (α) στη μεγάλη εφελκυστική τους αντοχή στη διεύθυνση των ινών, (β) στο

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ μικρό τους βάρος, (γ) στην αντίσταση σε διάβρωση, (δ) στην ευκολία και ταχύτητα εφαρμογής τους με ευελιξία στην γεωμετρική τους διαμόρφωση και (ε) στη διατήρηση της γεωμετρίας των ενισχυμένων μελών. Τα ΙΟΠ είναι η νεότερη προσθήκη στην εργαλειοθήκη του μηχανικού. Αν και τα υλικά είναι διαθέσιμα για δεκαετίες, μία μείωση του κόστους, που συνδυάζεται με τη νεότερη κατανόηση της μεταβλητότητας και των οφελών των ιδιοτήτων των υλικών, έχει επιτρέψει μία αυξανόμενη χρήση τους στις κατασκευές. Η χρήση των ΙΟΠ ως εξωτερικά επικολλούμενου οπλισμού στην περίπτωση τοιχοπληρωμένων πλαισίων έχει συστηματικά διερευνηθεί πειραματικά κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας. Γενικά από τη μελέτη των ερευνητικών εργασιών προκύπτει ξεκάθαρα η μεγάλη συνεισφορά της συγκεκριμένης τεχνικής ενίσχυσης τόσο στην αύξηση της πλευρικής αντοχής όσο και στην αύξηση της αρχικής ελαστικής δυσκαμψίας αλλά και της απορρόφησης ενέργειας των τοιχοπληρωμένων πλαισίων ΟΣ. Τα μειονεκτήματα της συγκεκριμένης τεχνικής ενίσχυσης εντοπίζονται κυρίως στις ψαθυρές μορφές αστοχίες της ενίσχυσης και στην αδυναμία των ΙΟΠ να ακολουθήσουν τις μεγάλες διατμητικές παραμορφώσεις της τοιχοπλήρωσης μετά το μέγιστο φορτίο. Το τελευταίο μπορεί να αποτελεί κρίσιμο παράγοντα όταν η ικανότητα παραμόρφωσης με παράλληλη διατήρηση μέρους της πλευρικής αντοχής είναι απαιτούμενη, ενώ εγείρει και ζητήματα συγκράτησης της τοιχοποιίας σε ταυτόχρονη εκτός επιπέδου δράση. Σχήμα 1.16 Ενδεικτική διάταξη συνθέτων υλικών για ενίσχυση σε κάμψη (α) εκτός επιπέδου, (β) εντός επιπέδου με οπλισμούς κοντά στα πέλματα, (γ) εντός επιπέδου με ομοιόμορφα κατανεμημενους οπλισμούς στις πλευρές (Τριανταφύλλου 2005)

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Υφάσματα ή ελάσματα σε χιαστί διάταξη. Επιθυμητή η αγκύρωση των άκρων. Ελάσματα ή ύφασμα ανά αποστάσεις Ράβδοι σε εγκοπές NSM Ύφασμα ή πλέγμα με τις ίνες κυρίως σε οριζόντια διάσταση Σχήμα 1.17 Διατάξεις συνθέτων υλικών για ενίσχυση σε διάτμηση εντός επιπέδου (Τριανταφύλλου 2005). Εικόνα 1.3 Εικόνες από την τοποθέτηση των ΙΟΠ

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - ΕΙΣΑΓΩΓΗ Χρήση συνθετικών κονιαμάτων Τα τελευταία χρόνια ερευνώνται τρόποι να αυξηθεί η αντοχή δεσμών της τοιχοποιίας μέσω πρόσθετων χημικών ουσιών, όπως τα superplasticizers, το latex και οι εποξειδικές ουσίες. Έτσι, τα πρόσθετα και τα πρόσμικτα που χρησιμοποιούνται μπορούν να χωριστούν στις εξής δύο κατηγορίες : Βελτιωτικά ή χημικά πρόσμικτα (admixtures) είναι τα υλικά που προστίθενται, σε μικρές ποσότητες σε σχέση με την μάζα της κονίας, κατά την διάρκεια της ανάμιξης του κονιάματος με σκοπό να τροποποιήσουν τις ιδιότητες κυρίως του νωπού αλλά και του σκληρυμένου κονιάματος. Δεδομένου ότι ευρίσκονται σε υπέρλεπτο διαμερισμό, η προσθήκη τους πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή και σε πρώτη φάση να αναμειγνύονται με τις κονίες (και όχι και με τα αδρανή) για να αποφευχθεί ο σχηματισμός συσσωματωμάτων. Σε αυτά υπάγονται οι ρευστοποιητές οι υπερρευστοποιητές, οι πλαστικοποιητές, οι επιταχυντές πήξης, οι επιβραδυντές και τα αερακτικά. Συνήθως προστίθενται σε μικρά ποσοστά και δεν υπερβαίνουν το 2%. Αν χρησιμοποιηθούν σε μικρότερα ποσοστά όπως 0.2% (2g ανά Kgτσιμέντου), θα πρέπει να προστεθούν με μορφή αιωρήματος με μέρος του νερού. Τα πρόσθετα συστατικά (addition) είναι τα λεπτομερώς διαμερισμένα ανόργανα υλικά που χρησιμοποιούνται στο κονίαμα στοχεύοντας είτε να βελτιώσουν κάποιες ιδιότητες του είτε να πετύχουν συγκεκριμένες ιδιότητες. Διακρίνονται δύο κατηγορίες προσθέτων : τα σχεδόν αδρανή πρόσθετα (τύπου Ι, όπου υπάγονται τα φιλλερ αδρανών με προδιαγραφές σύμφωνες με το ΕΛΟΤ EN και τα χρώματα) και τα πρόσθετα που έχουν ποζολανικές ή λανθάνουσες υδραυλικές ιδιότητες. Τα τελευταία (τύπου ΙΙ), που περιλαμβάνουν τις Ιπτάμενες τέφρες, σύμφωνα με το ΕΛΟΤ ΕΝ 450, και την πυριτική παιπάλη, κατά pr-en 13263, διακρίνονται σε πέντε κατηγορίες. Στο εμπόριο υπάρχει πλήθος τέτοιων συνθετικών κονιαμάτων. Οποιαδήποτε νέα πρόσθετη ουσία κονιάματος πρέπει να εξεταστεί όχι μόνο για την αντοχή δεσμού με τα λιθοσώματα αλλά για τη συμβατότητα του με τα εξαρτήματα μετάλλων με τα οποία θα έρθει αναπόφευκτα σε επαφή

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ 2. ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Τα τελευταία 20 περίπου έτη στον τομέα των επεμβάσεων ενισχύσεων υφιστάμενων κατασκευών αναπτύσσεται και εφαρμόζεται μία νέα τεχνική ενίσχυσης με ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ), για τα οποία έγινε λόγος και προηγουμένως. Η νέα αυτή εφαρμογή ενίσχυσης, αξιοποιεί ιδιότητες των υλικών, όπως είναι η εξαιρετικά υψηλή εφελκυστική αντοχή, η ανθεκτικότητα στο χρόνο, το χαμηλό βάρος, η ικανοποιητική παραμορφωσιμότητα και εξασφαλίζει την αποτελεσματικότητα, την ταχύτητα και την ευκολία στην εφαρμογή της, τη διατήρηση της γεωμετρίας των δομικών στοιχείων καθώς και τη μείωση του κόστους. Παρ' όλα τα πλεονεκτήματα που έχει η χρήση των ΙΟΠ, έχει και ένα βασικό μειονέκτημα. Το βασικό λοιπόν μειονέκτημα στη χρήση των ΙΟΠ έγκειται στη «μήτρα» του σύνθετου υλικού, δηλαδή τη ρητίνη, η οποία αποτελεί το συνδετικό υλικό μεταξύ των συνεχών ινών. Μία εντελώς λογική λύση στο πρόβλημα αυτό είναι η αντικατάσταση της ρητίνης με ένα πολύ λεπτόκοκκο υλικό ανόργανης σύστασης, για παράδειγμα η χρήση κονιάματος με βάση το τσιμέντο. Τέτοιες λύσεις έχουν δοκιμαστεί τα τελευταία χρόνια χωρίς ιδιαίτερη επιτυχία, γεγονός που οφείλεται στην κοκκομετρία των κονιαμάτων, ακόμα και των πιο λεπτόκοκκων, η οποία δεν επιτρέπει τον πλήρη εμποτισμό των ινών στο μητρικό υλικό, με αποτέλεσμα την πτωχή συνάφεια μεταξύ των ινών και της μήτρας (κονίαμα). Μία ενδιαφέρουσα καινοτόμα και εναλλακτική πρόταση που αναπτύσσεται και μελετάται την τελευταία δεκαετία στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών αφορά στην αντικατάσταση των «συμβατικών» υφασμάτων συνεχών ινών μίας, συνήθως, διεύθυνσης με υφάσματα ινών σε μορφή πλέγματος (textile) με βροχίδες. Η ιδέα της νέας τεχνικής αυτής βασίζεται στο γεγονός ότι τα πλέγματα μπορούν να κατασκευάζονται από δέσμες ινών ανά αποστάσεις σε δύο ή περισσότερες διευθύνσεις, όπως φαίνονται και στο Σχ. 2.1, με αποτέλεσμα την πολύ καλή συνεργασία ινών και μητρικού υλικού (κονιάματος). Κατά την τελευταία αυτή δεκαετία και σε άλλα πολλά πανεπιστήμια ανά τον κόσμο έχει πραγματοποιηθεί συστηματική έρευνα για τη διερεύνηση της αποδοτικότητας των ΙΑΜ σε περιπτώσεις ενίσχυσης μελών ΟΣ ή τοιχοποιίας. Σε ορισμένες μάλιστα

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ περιπτώσεις έχει συγκριθεί άμεσα η αποδοτικότητα μεταξύ των ΙΑΜ και των ΙΟΠ, και έχει διαπιστωθεί ότι η χρήση ΙΑΜ είναι πολλά υποσχόμενη μιας και δεν υστερεί πολύ έναντι της χρήσης ΙΟΠ, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις τα δύο υλικά έχουν την ίδια αποδοτικότητα. Σημειώνεται ότι μεγάλο κομμάτι της έρευνας που έχει έως σήμερα διεξαχθεί, σχετικά με την ενίσχυση μελών κατασκευών ΟΣ ή τοιχοποιίας με ΙΑΜ, έχει πραγματοποιηθεί στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Πατρών (Triantafillou et al. 2006, Triantafillou and Papanicolaou 2006, Papanicolaou et al. 2007, Papanicolaou et al. 2008, Bournas et al. 2007, Papanicolaou et al. 2009, Bournas et al. 2009, Bournas and Triantafillou 2011, Papanicolaou et al. 2011, Tzoura and Triantafillou 2014). Ο όρος που έχει προταθεί από τους Τριανταφύλλου Χ. Αθ. και Παπανικολάου Γ. Κ. στη διεθνή βιβλιογραφία για τα νέα αυτά σύνθετα υλικά μαδνυών ενίσχυσης είναι Textile- Reinforced Mortars (TRM), που στα Ελληνικά αποδίδεται ως Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ). Σε άλλα ερευνητικά κέντρα το υλικό αναφέρεται με τον αγγλικό όρο "Textile-reinforced concrete" (TRC). Τα παραπάνω αποτελούν απόδειξη ότι τα ΙΑΜ αποτελούν ένα ανταγωνιστικό σύστημα ενίσχυσης και όχι μόνο που ελκύει συνεχώς το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας, ενώ πλέον και ο κλάδος της βιομηχανίας και του εμπορίου εμπλέκονται ολοένα και πιο ενεργά στην παραγωγή και την προώθηση αυτού του συστήματος. 2.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΝΘΕΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ Τα ινοπλέγματα σε ανόργανη μήτρα (ΙΑΜ) αποτελούν ένα σύνθετο υλικό το οποίο άρχισε να μελετάται πειραματικά τόσο σε νέες κατασκευές (συμπεριλαμβανομένης της προκατασκευής), όσο και σε ενισχύσεις υφιστάμενων κατασκευών. Όπως ήδη αναφέρθηκε, τα ΙΑΜ είναι ένα σύνθετο υλικό αποτελούμενο από δύο επιμέρους υλικά. Το πρώτο είναι τα πλέγματα ινών (ινοπλέγματα) τα οποία συνιστούν τον οπλισμό του σύνθετου υλικού, και το δεύτερο είναι το κονίαμα ανόργανης σύστασης (συνήθως με βάση το τσιμέντο) που αποτελεί το μητρικό υλικό του σύνθετου υλικού

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ Ινοπλέγματα Τα πλέγματα παρασκευάζονται από συνήθεις ίνες άνθρακα, υάλου και αραμιδίου. Αποτελούνται από ευθύγραμμους κλώνους (yarns) νημάτων ινών (filaments), υφασμένους μεταξύ τους σε δύο τουλάχιστον ορθογωνικές διευθύνσεις. Ένας κλώνος αποτελείται από χιλιάδες νήματα ινών. Κατά την παραγωγή των κλώνων τα νήματα εμποτίζονται με κόλλα με σκοπό την δημιουργία ευνοϊκότερων συνθηκών συνάφειας μεταξύ τους αλλά και με την μήτρα που τα περιβάλλει. Η συνάφεια μεταξύ των κλώνων ινών και του περιβάλλοντος σκυροδέματος καθορίζει σημαντικά την ικανότητα ανάληψης φορτίων του σύνθετου στοιχείου. Ένα πλέγμα ινών πρέπει να είναι κατασκευασμένο έτσι ώστε οι κλώνοι να απέχουν σταθερή απόσταση μεταξύ τους. Επίσης πρέπει οι αποστάσεις μεταξύ των κλώνων να είναι τέτοιες έτσι ώστε να είναι δυνατή η εισχώρηση του σκυροδέματος της μήτρας. Τα πλέγματα κατασκευάζονται σε μια τεράστια ποικιλία σχεδίων και μεγεθών ανάλογα με το πεδίο εφαρμογής τους. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι στην περίπτωση πλεγμάτων από ίνες υάλου θα πρέπει να γίνεται είτε χρήση υάλου τύπου ΑR (alkaliresistant) είτε προεμποτισμός των δεσμών με κάποιο πολυμερές χαμηλού κόστους ώστε να αποφεύγεται η πρώιμη φθορά των ινών λόγω της υψηλής αλκαλικότητας των κονιαμάτων που χρησιμοποιούνται ως μήτρα του σύνθετου υλικού. Τα βασικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά ενός πλέγματος ινών συνοψίζονται στα εξής: (α) H ποσότητα των ινών σε κάθε ευθύγραμμο κλώνο, η οποία εκφράζεται ως το βάρος του κλώνου σε g ανά χιλιόμετρο μήκους (t ex : g/km). (β) Η απόσταση μεταξύ δύο ευθύγραμμων κλώνων ινών ανά διεύθυνση, η οποία καθορίζει το μέγεθος των κενών. (γ) Η κατανομή της συνολικής ποσότητας ινών ανά διεύθυνση (π.χ. κατανομή 50-50% σημαίνει ίση ποσότητα ινών στις δύο διευθύνσεις. (δ) Το επιφανειακό βάρος του πλέγματος ινών που εκφράζεται σε g/m 2 και πρακτικά καθορίζει, βάσει της κατανομής της ποσότητας των ινών ανά διεύθυνση, τη συνολική ποσότητα ινών ανά διεύθυνση και ανά μέτρο πλάτους του πλέγματος. (ε) Επιπλέον, ένα συνήθως πρακτικά σημαντικό γεωμετρικό μέγεθος για τα πλέγματα ινών είναι το ονομαστικό πάχος του ανά διεύθυνση, το οποίο όμως μπορεί να υπολογιστεί με δεδομένα τα (γ) και (δ) και την πυκνότητα μίας ίνας (η οποία είναι μοναδική για κάθε υλικό από το οποίο αποτελείται η ίνα). Λαμβάνοντας ένα μέτρο πλάτους του πλέγματος, ο

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ υπολογισμός του ισοδύναμου πάχους σε μία διεύθυνση προκύπτει ως το πηλίκο της επιφανειακής μάζας του πλέγματος που αντιστοιχεί στη διεύθυνση κάθετα στο πλάτος προς την πυκνότητα της ίνας. Οι ίνες από τις οποίες αποτελούνται τα πλέγματα που χρησιμοποιούνται στο πεδίο των ενισχύσεων κατασκευών είναι συνήθως ίνες άνθρακα, υάλου ή βασάλτη υψηλής εφελκυστικής αντοχής (>1500 MPa), με τις ίνες άνθρακα να έχουν τη μεγαλύτερη εφελκυστική αντοχή (>3000 ΜPa). To μέτρο ελαστικότητας των ινών άνθρακα είναι επίσης μεγαλύτερο από τα μέτρο ελαστικότητας των ινών υάλου και βασάλτη (περίπου 230 GPa έναντι 70 και 80 GPa αντίστοιχα) Ανόργανη μήτρα Οι μηχανικές, χημικές και ρεολογικές ιδιότητες του υλικού - μήτρας - που περιβάλλει τα πλέγματα ινών καθορίζουν σε σημαντικό βαθμό την συμπεριφορά του σύνθετου υλικού από ΙΑΜ, όσο αφορά την δυνατότητα ανάληψης φορτίων και την ανθεκτικότητά του σε διάρκεια. Οι προϋποθέσεις που θα πρέπει να πληροί το ανόργανο μητρικό υλικό είναι οι εξής : Η ικανότητα διείσδυσης της μήτρας στο πλέγμα ινών, αποτελεί τη βασικότερη προϋπόθεση για την επίτευξη βέλτιστων συνθηκών συνάφειας μεταξύ των ινών και της μήτρας. Η υψηλή εργασιμότητα του κονιάματος. Ο χαμηλός ρυθμός απώλειας της εργασιμότητας. Το υψηλό ιξώδες. Η επαρκής διατμητική αντοχή. Η ανθεκτικότητά της έναντι επιθετικών περιβαλλοντικών συνθηκών. Η χημική του δομή πρέπει να είναι συμβατή με τη χημική δομή του πλέγματος ινών. Ακολουθούν φωτογραφίες (Σχ. 2.1) από πλέγματα ινών άνθρακα, υάλου και βασάλτη, τα οποία χρησιμοποιούνται ως οπλισμός των ΙΑΜ, τόσο μη επικαλυμμένων (Σχ. 2.1α, β και γ, αντίστοιχα) όσο και επικαλυμμένων με πολυμερή (Σχ. 2.1δ, ε και ζ, αντίστοιχα)

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ (α) (β) (γ) (δ) (ε) (ζ) Σχήμα 2.1 Διάφορα ινοπλέγματα δύο διαστάσεων με κλώνους ινών σε δύο κάθετες μεταξύ τους διευθύνσεις: (α) πλέγμα ινών άνθρακα χωρίς επικάλυψη, (β) πλέγμα ινών υάλου χωρίς επικάλυψη, (γ) πλέγμα ινών βασάλτη χωρίς επικάλυψη, (δ) επικαλυμμένο πλέγμα ινών άνθρακα, (ε) επικαλυμμένο πλέγμα ινών υάλου και (ζ) επικαλυμμένο πλέγμα ινών βασάλτη. 2.3 ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΤΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑΣ ΜΕ ΙΑΜ Στην παρούσα υποενότητα πραγματοποιείται μία σύντομη επισκόπηση των πειραματικών εφαρμογών για την ενίσχυση τοιχοποιίας με ινοπλέγματα σε ανόργανη μήτρα. Από τις πειραματικές εφαρμογές έχει αποδειχθεί η καλή έως εξαιρετική αποδοτικότητα των ενισχύσεων με ΙΑΜ. Ερευνητές από όλο τον κόσμο έχουν διενεργήσει έρευνα τόσο σε επίπεδο πειραμάτων όσο και σε επίπεδο ανάλυσης, με στόχο την κατανόηση της συμπεριφοράς της ενισχυμένης κατασκευής, τη βελτιστοποίηση των μεθόδων ενίσχυσης, καθώς και την παραγωγή αναλυτικών μεθόδων σχεδιασμού για την ενισχυμένη τοιχοποιία. Το αντικείμενο των ερευνών αυτών, καθώς και τα συμπεράσματα που προέκυψαν, περιγράφονται επιγραμματικά στη συνέχεια. Η αναφορά περιορίζεται μόνο στις έρευνες εκείνες οι οποίες αφορούν την ενίσχυση έναντι κάμψης εκτός επιπέδου, αφού στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση της αποτελεσματικότητας της ενίσχυσης στοιχείων

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ από φέρουσα τοιχοποιία υποβαλλόμενων σε ανακυκλιζόμενη κάμψη εκτός επιπέδου, με τη χρήση πλεγμάτων από ίνες υάλου και ανόργανης μήτρας. Σημειώνεται ότι, τα ερευνητικά προγράμματα που θα παρουσιαστούν στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν σε ένα εργαστηριακό περιβάλλον, με αποτέλεσμα να είναι πολλές φορές δύσκολο να προσομοιωθούν με ακρίβεια οι συνθήκες οι οποίες υπάρχουν στην πραγματικότητα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα σε πολλές περιπτώσεις εφαρμογών σε υπάρχουσες κατασκευές η αποτελεσματικότητα της ενίσχυσης να μην είναι πάντοτε η αναμενόμενη, εξαιτίας του γεγονότος ότι οι συνοριακές συνθήκες δεν ήταν οι ίδιες με εκείνες που εφαρμόστηκαν σε πειράματα. Ehsani et al (1995) Στην έρευνα που πραγματοποίησε ο Ehsani (1995), έγινε ενίσχυση με τη χρήση λεπτού και εύκαμπτου υφάσματος από ίνες γυαλιού και με τη χρήση εποξειδικής ρητίνης. Τα δοκίμια περιελάμβαναν δοκούς κατασκευασμένες από οπτόπλινθους. Έξι εκ των δοκιμίων υποβλήθηκαν σε εκτός επιπέδου κάμψη και τρία σε διάτμηση. Από τις δοκιμές που έγιναν, προέκυψε ότι τα μέγιστα φορτία τα οποία έφεραν τελικά τα δοκίμια ήταν περίπου είκοσι φορές το βάρος των δοκιμίων και παρουσίασαν βέλη κάμψης της τάξεως του 1/50 του ανοίγματός τους. Επίσης, ο παράγοντας εκείνος ο οποίος καθόρισε τελικά τον τύπο αστοχίας ήταν η ποσότητα της ενίσχυσης. Στις περιπτώσεις δηλαδή όπου χρησιμοποιήθηκε πιο ελαφρύς οπλισμός, το μέγιστο φορτίο προκάλεσε εφελκυστική αστοχία του υφάσματος. Αντίθετα, όταν εφαρμόστηκε ισχυρότερος οπλισμός, το δοκίμιο διατήρησε την ακεραιότητά του, λόγω της ύπαρξης του υφάσματος, μέχρι τη στιγμή που τελικά αστόχησαν οι οπτόπλινθοι λόγω σύνθλιψης. Reinhorm & Madan (1995) Οι Reinhorm and Madan (1995a,b) πραγματοποίησαν δοκιμές σε τρία δοκίμια από τοιχοποιία, τα οποία ενισχύθηκαν ως εξής: επικόλληση δύο λωρίδων υφάσματος SEH51, τοποθετημένων συμμετρικά στη θλιβόμενη πλευρά των δοκιμίων και επικόλληση μίας στρώσης υφάσματος Tyfo WEB στην εφελκυόμενη πλευρά. Τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε κάμψη εντός και εκτός επιπέδου. Στόχος των ενισχύσεων αυτών ήταν η αύξηση της αντοχής της τοιχοποιίας σε σεισμική φόρτιση εντός του επιπέδου της και μείωση της

41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ εκτροπής της εκτός επιπέδου. Μετά την ολοκλήρωση των δοκιμών, προέκυψε ότι αυτό το σύστημα ενίσχυσης ήταν τελικά αποτελεσματικό στην περίπτωση της εντός επιπέδου φόρτισης. Επίσης, οι τύποι αστοχίας που εμφανίστηκαν ήταν οι εξής: α) αποκόλληση στη μεσαία περιοχή των τοίχων, β) θραύση των υφασμάτων και γ) διατμητική αστοχία της τοιχοποιίας. Triantafillou et al (1998) Ο Triantafillou (1998) πραγματοποίησε δοκιμές μονοτονικής εντός και εκτός επιπέδου κάμψης και εντός επιπέδου διάτμησης σε 12 μικρά δοκίμια από τοιχοποιία, ενισχυμένα με ελάσματα από ίνες άνθρακα. Υπήρχε ενίσχυση στη μία μόνο πλευρά των δοκιμίων και η φόρτιση στην οποία υποβλήθηκαν ήταν μονοτονική. Όλοι οι τύποι αστοχίας περιελάμβαναν θραύση των οπτόπλινθων και οι μέγιστες παραμορφώσεις στο μέσο του ανοίγματος ήταν της τάξεως των l/150. Από τις δοκιμές αυτές προέκυψε ότι αυτή η τεχνική ενίσχυσης με ελάσματα είναι όντως αποτελεσματική και επιτυγχάνεται σημαντική αύξηση της καμπτικής αντοχής, στην περίπτωση όπου είναι κυρίαρχη η καταπόνηση σε εκτός επιπέδου κάμψη. Kolsh (1998) Ο Kolsh (1998) εξέτασε την περίπτωση ενίσχυσης τοίχων που καταπονούνται σε κάμψη εκτός επιπέδου, επικολλώντας πλέγματα συνθέτων υλικών από ίνες άνθρακα, εμποτίζοντάς τα σε ανόργανη μήτρα. Από τις δοκιμές προέκυψε ότι το σύστημα αυτό ενίσχυσης συνέβαλε στην αύξηση του φορτίου το οποίο αναλαμβάνεται από την τοιχοποιία, καθώς και ότι με την ενίσχυση αυτή μπορεί να αποφευχθεί η κατάρρευση των τοίχων, όταν αυτά υποβάλλονται σε σεισμική φόρτιση. Gilstrap et al. (1998) Στην έρευνα που πραγματοποίησαν οι Gilstrap et al. (1998), ενισχύθηκαν 10 δοκίμια κατασκευασμένα από οπτόπλινθους, εκ των οποίων το ένα ήταν ελέγχου, τα 3 ενισχύθηκαν με τη χρήση υφασμάτων και τα υπόλοιπα 6 με ελάσματα. Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν, εφαρμόστηκαν διάφορα είδη συγκολλητικού υλικού και διάφορες τεχνικές ενίσχυσης. Στόχος της έρευνας ήταν η συγκέντρωση πληροφοριών σχετικά με τις

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ διάφορες τεχνικές ενίσχυσης, προκειμένου να γίνει δυνατή η ανάπτυξη διαδικασίας σχεδιασμού ενίσχυσης κατασκευών από τοιχοποιία, με τη χρήση σύνθετων υλικών. Στις ενισχύσεις χρησιμοποιήθηκαν ίνες άνθρακα και αραμιδίου, καθώς και διάφορα είδη ρητίνης, διαφόρων παραγωγών. Παρατηρώντας τα αποτελέσματα των δοκιμών αυτών, μπορεί να δει κανείς ότι σημειώθηκε αύξηση της αντοχής της τοιχοποιίας σε φόρτιση εκτός επιπέδου, στις περιπτώσεις όπου εφαρμόστηκε ενίσχυση με υφάσματα συνθέτων υλικών. Επίσης, παρατηρείται ότι η ενίσχυση της τοιχοποιίας με την επικόλληση σύνθετων υλικών οδηγεί σε προβλέψιμη αύξηση της αντοχής της, ενώ η αποκόλληση των σύνθετων υλικών οδηγεί σε μη προβλέψιμους τύπους αστοχίας. Τέλος, σημειώνεται ότι υπάρχει ανάγκη για περαιτέρω έρευνα όσον αφορά στη θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας. Roko et al. (1999) Στην έρευνα των Roko et al. (1999), πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε μία σειρά εικοσιπέντε τοίχων κατασκευασμένων από οπτόπλινθους και ενισχυμένων με φύλλα σύνθετων υλικών, από ίνες άνθρακα διαφόρων διευθύνσεων, τα οποία επικολλήθηκαν στα δοκίμια με τη χρήση εποξειδικής ρητίνης. Στις δοκιμές αυτές χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι οπτόπλινθων (μικρού και μεγάλου πορώδους) και δύο τύποι σύνθετων υλικών (με μικρό και μεγάλο μέτρο ελαστικότητας). Τα συμπεράσματα στα οποία κατέληξαν μετά την ολοκλήρωση των δοκιμών ήταν ότι η ενίσχυση της τοιχοποιίας με φύλλα συνθέτων υλικών συμβάλλουν σημαντικά στην αύξηση της πλαστιμότητας της τελευταίας, όταν αυτή υπόκειται σε εκτός επιπέδου φορτία. Επίσης, σημαντικό ρόλο στον τύπο αστοχίας διαδραματίζει ο τύπος οπτοπλίνθων που χρησιμοποιείται για την κατασκευή της τοιχοποιίας. Το πορώδες της τοιχοποιίας αποτελεί καθοριστικό παράγοντα στις διαφοροποιήσεις που παρουσιάζει στη συμπεριφορά της η τοιχοποιία. Ehsani et al (1999) Στην έρευνα που διεξήχθη από τους Ehsani et al. (1999), 3 δοκίμια από άοπλη τοιχοποιία, κατασκευασμένα από συμπαγείς οπτόπλινθους, υποβλήθηκαν σε εκτός επιπέδου φόρτιση. Όλα τα δοκίμια ενισχύθηκαν με την επικόλληση με εποξειδική ρητίνη

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ κατακόρυφων ελασμάτων συνθέτων υλικών από ίνες γυαλιού. Τα συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν μετά την ολοκλήρωση των δοκιμών, ήταν τα εξής: - Η καμπτική αντοχή της τοιχοποιίας αυξήθηκε σημαντικά. - Παρατηρήθηκαν παραμορφώσεις της τάξεως του 2.5% του ύψους του τοίχου, στις περιπτώσεις όπου εφαρμόστηκαν ίνες σε διάφορες διευθύνσεις. - Παρατηρήθηκε ανελαστική συμπεριφορά, γεγονός που παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, αν αναλογιστεί κανείς ότι τόσο οι οπτόπλινθοι, όσο και τα ελάσματα σύνθετων υλικών παρουσιάζουν ψαθυρή συμπεριφορά. - Η περιορισμένη ικανότητα μεταφοράς διατμητικών δυνάμεων μέσω της τοιχοποιίας καθόρισε τον τύπο αστοχίας των τοίχων που ενισχύθηκαν με τη χρήση ινών πολλών διευθύνσεων. - Η εφελκυστική αστοχία των ελασμάτων παρατηρήθηκε στην περίπτωση του δοκιμίου εκείνου, στο οποίο χρησιμοποιήθηκε ελαφρύτερος οπλισμός. Ωστόσο, η σχετικά πιο δύσκαμπτη συμπεριφορά του συγκεκριμένου δοκιμίου, οδήγησε ταυτόχρονα και σε πολύ μικρότερες παραμορφώσεις. - Η χρήση ελασμάτων ινών γυαλιού αποδείχτηκε ότι είναι μια καλή εναλλακτική λύση για την αποκατάσταση υπαρχόντων τοίχων από άοπλη τοιχοποιία, σε καμπτόμενα εκτός επιπέδου στοιχεία, όπως είναι οι τοίχοι των κτιρίων χωρίς οριζόντια διαφράγματα που υπόκεινται σε σεισμική δράση. Patoary & Tan et al. (2001) Στην έρευνα των Patoary and Tan (2001), δέκα τοίχοι ενισχυμένοι με σύνθετα υλικά υποβλήθηκαν σε κάμψη εκτός επιπέδου. Η ενίσχυση περιελάμβανε επικόλληση, στην επιφάνεια των τοίχων, υφασμάτων από συνεχείς ίνες άνθρακα και γυαλιού, με τη χρήση εποξειδικής ρητίνης. Μετά την ολοκλήρωση των πειραμάτων προέκυψε ότι αυτός ο τύπος ενίσχυσης συνέβαλε τελικά στην αύξηση της αντοχής της τοιχοποιίας σε εκτός επιπέδου φορτία. Οι τύποι αστοχίας οι οποίοι προέκυψαν ήταν διατμητική αστοχία μέσω των οπτόπλινθων, καθώς και αποκόλληση των σύνθετων υλικών και ακολούθως καμπτική αστοχία της τοιχοποιίας. Και στις δύο περιπτώσεις ωστόσο, σημειώθηκε αύξηση του φορτίου με την αύξηση της ποσότητας της ενίσχυσης

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ Tumialan et al (2003) Οι Tumialan et al. (2003) διερεύνησαν τη συμπεριφορά 25 τοίχων, ενισχυμένων με ελάσματα σύνθετων υλικών (χρήση ινών γυαλιού και ινών αραμιδίου), υπό την επιβολή εκτός επιπέδου φόρτισης. Χρησιμοποιήθηκαν δοκίμια κατασκευασμένα από οπτόπλινθους αλλά και από τσιμεντόλιθους και εφαρμόστηκαν και δύο είδη προετοιμασίας της επιφάνειας των τοίχων (με και χωρίς στοκάρισμα). Όλα τα δοκίμια ενισχύθηκαν με ένα μόνο έλασμα (χρησιμοποιήθηκαν διάφορα πλάτη ελάσματος), το οποίο επικολλήθηκε κατά το διαμήκη άξονα στην εφελκυόμενη πλευρά του τοίχου. Μετά την ολοκλήρωση των πειραμάτων προέκυψε ότι: - Παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση τόσο της αντοχής, όσο και της δυσκαμψίας των τοίχων. - Μέχρι τη θραύση, οι τοίχοι συμπεριφέρονταν σχεδόν γραμμικά. Η αρχική ρηγμάτωση προέκυψε στη διεπιφάνεια κονιάματος και δόμου, στην περίπτωση των τσιμεντόλιθων, σε αντίθεση με τα δοκίμια που κατασκευάστηκαν από οπτόπλινθους, στα οποία η αρχική ρηγμάτωση εμφανίστηκε στο κονίαμα των αρμών. Η αρχική αυτή ρηγμάτωση καθυστέρησε λόγω της ύπαρξης του ελάσματος. Ακολούθως, εμφανίστηκε ρηγμάτωση στον παρακείμενο αρμό, μέχρι που δεν υπήρχε άλλος αρμός στην περιοχή όπου αναπτύσσεται η μέγιστη καμπτική ρωγμή. Μετά τη ρηγμάτωση, η αρχική καμπτική δυσκαμψία είναι ένας παράγοντας ο οποίος εξαρτάται από την ποσότητα της ενίσχυσης. Στη συνέχεια, παρατηρήθηκε η διεύρυνση των ρωγμών και τελικά επήλθε η αστοχία των δοκιμίων. - Η θραύση των σύνθετων υλικών παρατηρήθηκε μόνο στην περίπτωση των δοκιμίων που ήταν κατασκευασμένοι από οπτόπλινθους, γεγονός το οποίο πιθανότατα οφείλεται στην ύπαρξη του στόκου. Η θραύση του ελάσματος, αν και επιθυμητός τρόπος αστοχίας λόγω της πλήρους ενεργοποίησης του υλικού, δεν είναι δυνατό να εξασφαλιστεί σε κάθε περίπτωση. - Ο κυρίαρχος τύπος αστοχίας ήταν και πάλι η αποκόλληση των ελασμάτων. Turco et al. (2003) Στην έρευνα που πραγματοποιήθηκε από τους Turco et al. (2003) διερευνήθηκε η συμπεριφορά 9 τοιχίσκων, οι οποίοι ενισχύθηκαν με ράβδους γυαλιού επικαλυμμένων με

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ άμμο. Η ενίσχυση τοποθετήθηκε σε κατακόρυφες εγκοπές, οι οποίες διανοίχτηκαν στον τοιχίσκο. Από τις δοκιμές αυτές προέκυψε ότι αυτός ο τύπος ενίσχυσης έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της καμπτικής αντοχής της τοιχοποιίας. Ο κύριος τρόπος αστοχίας ήταν η αποκόλληση, η οποία στην περίπτωση της ρητίνης, συνοδεύτηκε από ρωγμές καθ όλο το μήκος της ενίσχυσης, σε αντίθεση με την περίπτωση του τσιμεντοειδούς υλικού, όπου οι αποκόλληση ήταν τοπικού χαρακτήρα. Όσον αφορά στο μέγεθος της εγκοπής, οδηγήθηκαν στο συμπέρασμα ότι το βέλτιστο άνοιγμα είναι ίσο με 2.5 φορές τη διάμετρο των ράβδων ενίσχυσης. Συγκρίνοντας τα συγκολλητικά υλικά, από τις δοκιμές προέκυψε ότι τα υλικά που έχουν ως βάση το τσιμέντο, σε ορισμένες περιπτώσεις υπερέχουν σε σχέση με τα εποξειδικά. Nanni et al. (2003) Οι Nanni et al. (2003) διερεύνησαν τη συμπεριφορά 15 τοιχίσκων, οι οποίοι ενισχύθηκαν με ράβδους σύνθετων υλικών και οι οποίοι υποβλήθηκαν σε εκτός επιπέδου κάμψη. Η ενίσχυση τοποθετήθηκε σε κατακόρυφες εγκοπές, οι οποίες διανοίχτηκαν στον τοιχίσκο. Οδηγήθηκαν στο συμπέρασμα ότι αυτή η τεχνική ενίσχυσης οδηγεί σε σημαντική αύξηση της καμπτικής αντοχής της τοιχοποιίας (2-14 φορές), καθώς και ότι στην περίπτωση των ορθογωνικών ράβδων ενίσχυσης, η ολίσθηση της ράβδου στην εποξειδική μήτρα, προκάλεσε μια αύξηση της πλαστιμότητας. Papanicolaou et al (2008) H εκτός επιπέδου ενίσχυση στοιχείων τοιχοποιίας μελετήθηκε από τους Papanicolaou et al. (2008) μέσω δοκιμών κυκλικής φόρτισης τοιχοσωμάτων διαστάσεων 400x1300 mm και 1300x400 mm αποτελούμενων από αργιλικούς οπτόπλινθους (κάμψη τριών). Πέραν της διερεύνησης της επιρροής του αριθμού στρώσεων ΙΑΜ άνθρακα (μία και δύο στρώσεις), συγκρίθηκε επίσης και η αποδοτικότητα μεταξύ της ενίσχυσης με ΙΑΜ και ΙΟΠ. Ως αποτέλεσμα, η πολύ μικρή αντοχή (πρακτικά μηδενική) των μη ενισχυμένων τοιχοσωμάτων αυξήθηκε θεαματικά με την εφαρμογή οποιασδήποτε μορφής ενίσχυσης. Το ίδιο συνέβη και με την ικανότητα παραμόρφωσης, ενώ η αύξηση του αριθμού των

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ στρώσεων οδήγησε σε μικρή αύξηση της αντοχής. Τέλος, η αποδοτικότητα των μανδυών ΙΑΜ ήταν ελαφρώς καλύτερη από την αντίστοιχη των ΙΟΠ όταν η αστοχία ελεγχόταν από τη βλάβη της τοιχοποιίας, ενώ το αντίθετο συνέβαινε όταν η αστοχία οφείλετο στη θραύση των ινών του μανδύα. Harazli et al (2010) & Papanicolaou et al. (2011) Οι εργασίες των Harazli et al. (2010) και Papanicolaou et al. (2011) ήταν παρόμοιες με αυτήν των Papanicolaou et al. (2008) με τη διαφορά της διερεύνησης επιπρόσθετων παραμέτρων, όπως ο τύπος του πλέγματος και ο τύπος του κονιάματος. Σε όλες τις περιπτώσεις παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση της αντοχής και της παραμορφωσιμότητας των τοιχίσκων, με τις υπόλοιπες παραμέτρους να διαφοροποιούν ελαφρώς τα αποτελέσματα. Περαιτέρω ανάλυση των αντίστοιχων αποτελεσμάτων ξεφεύγει από τα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Babaeidarabad et al (2014) Οι Babaeidarabad et al. (2014a) διερεύνησαν την εκτός επιπέδου ενίσχυση τοιχοσωμάτων διαστάσεων 1400x1200 mm με μία και τέσσερις στρώσεις ΙΑΜ άνθρακα. Τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε κάμψη μίας διεύθυνσης υπό ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο (το οποίο ασκείτο μέσω αερόσακου). Τα βασικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την εν λόγω έρευνα ήταν η αύξηση της καμπτικής αντοχής κατά 2.8 και 7.5 φορές, για μία και τέσσερις στρώσεις ΙΑΜ, αντίστοιχα. Επιπλέον σημειώθηκε αύξηση της δυσκαμψίας καθώς και της ικανότητας παραμόρφωσης, η οποία ήταν μειωμένη στην περίπτωση ενίσχυσης με τέσσερις στρώσεις λόγω διατμητικής αντί καμπτικής αστοχίας. Από τις εργασίες που περιγράφηκαν συνοπτικά στην προηγούμενη ενότητα προκύπτει η θετική συνεισφορά των ΙΑΜ στην ενίσχυση τοιχοποιίας. Το μεγάλο εύρος των πειραματικών εφαρμογών και το κοινό συμπέρασμα ότι επιτυγχάνεται ο στόχος κατά περίπτωση, είτε αυτός είναι η αύξηση της αντοχής είτε η αύξηση της παραμορφωσιμότητας των υπό ενίσχυση στοιχείων, καταδεικνύουν τα ΙΑΜ ως ένα σύνθετο υλικό ανταγωνιστικό παρόμοιων υλικών, όπως είναι τα ΙΟΠ. Σε κάθε περίπτωση απαιτείται περισσότερο συστηματική έρευνα σε όλες τις εφαρμογές, ώστε να γίνουν πολύ

47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο - ΙΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΕ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΜΗΤΡΑ καλύτερα κατανοητοί οι μηχανισμοί ανάληψης δυνάμεων από τα ΙΑΜ αλλά και σταδιακά να καλλιεργηθεί το έδαφος μέσω του οποίου θα καρποφορήσουν αξιόπιστες διαδικασίες σχεδιασμού. Το πλαίσιο αυτό της ενίσχυσης τοιχοποιίας με χρήση συνθέτων υλικών (ΙΑΜ) έρχεται να συμπληρώσει η παρούσα διατριβή. Για το σκοπό αυτό, διενεργήθηκε στο Πανεπιστήμιο Πατρών μία σειρά πειραμάτων προκειμένου να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα της ενίσχυσης μελών τοιχοποιίας. Τα δοκίμια αφού ενισχύθηκαν κάνοντας χρήση των ΙΑΜ, έπειτα υποβλήθηκαν σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Σε συνδυασμό όμως με την καμπτική τους ενίσχυση, έγινε προσπάθεια και ενεργειακής αναβάθμισής τους και σχεδιασμό τους έναντι ενδεχόμενης πυρκαγιάς. Περισσότερες λεπτομέρειες για το πειραματικό πρόγραμμα δίνονται στην εισαγωγή του επόμενου κεφαλαίου, το οποίο αφορά την πειραματική διαδικασία και για αυτό το λόγο δεν επαναλαμβάνονται στο σημείο αυτό

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 3. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 3.1 ΓΕΝΙΚΑ Όπως ήδη ειπώθηκε, το πειραματικό πρόγραμμα το οποίο διεξήχθη στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών το διάστημα Σεπτέμβριος 2015 Φεβρουάριος 2016 περιελάμβανε την κατασκευή 17 δοκιμίων τοιχοποιίας. Από αυτά, ενισχύθηκαν τα 16 δοκίμια τοιχοποιίας, τα οποία χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, ενώ το ένα δεν ενισχύθηκε και αποτελούσε το δοκίμιο αναφοράς. Στην πρώτη ομάδα των ενισχυμένων δοκιμίων ανήκουν τα 11 δοκίμια και στη δεύτερη ομάδα τα υπόλοιπα 5 δοκίμια. Η διαφορά τους έγκειται στο γεγονός ότι τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας υποβλήθηκαν σε χρονοϊστορία υψηλών θερμοκρασιών (προσομοιάζουσα φωτιά) πριν τη δοκιμή τους στο εργαστήριο. Η ενίσχυση όλων αυτών έγινε με χρήση εξωτερικά επικολλούμενων συνθέτων υλικών, τα ινοπλέγματα υάλου σε ανόργανη μήτρα (ΙΑΜ), σε συνδυασμό με την τοποθέτηση σε αυτά εξωτερικής θερμομόνωσης. Μία αξιοσημείωτη παρατήρηση η οποία θα αναλυθεί σε επόμενη υποενότητα είναι ότι, στην πρώτη ομάδα δοκιμίων χρησιμοποιήθηκαν πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης (EPS) ως θερμομονωτικό υλικό, ενώ στην δεύτερη ομάδα χρησιμοποιήθηκαν οι θερμομονωτικές και ταυτόχρονα πυράντοχες πλάκες αυτόκλειστου κυψελωτού σκυροδέματος (autoclaved aerated concrete) ή "πορομπετόν" ή πιο απλά πλάκες "Ytong Multipor". Εξετάζοντας έτσι, διάφορες περιπτώσεις ταυτόχρονης τοποθέτησης της θερμομόνωσης και του σύνθετου υλικού ενίσχυσης, θα διαπιστωθεί ο βέλτιστος συνδυασμός τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας, με σκοπό την πλήρη "εκμετάλλευση" των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών. Θα διαπιστωθεί, δηλαδή, εάν η διαφορετική διάταξη τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας επηρεάζει την μέγιστη αντοχή και την αντίστοιχη πλαστιμότητα του εν λόγω δοκιμίου τοιχοποιίας. Με αυτόν τρόπο, θα είναι εφικτή η στατική ενίσχυση ενός πραγματικού κτιρίου σε συνδυασμό με την ενεργειακή αναβάθμισή του, αλλά και την προστασία του έναντι ενδεχόμενης πυρκαγιάς. Όλα τα δοκίμια τοιχοποιίας θα ελεγχθούν σε εκτός επιπέδου ανακυκλιζόμενη κάμψη τριών σημείων. Στις ενότητες που ακολουθούν, περιγράφονται αναλυτικά η διαδικασία κατασκευής, προετοιμασίας και ενίσχυσης των δοκιμίων, η πειραματική διάταξη που επιλέχθηκε και τις ιδιότητες των χρησιμοποιούμενων υλικών

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 3.2 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Γενικά Ένα από τα πιο σημαντικά, απαραίτητα αλλά και απαιτητικά σημεία του πειραματικού προγράμματος, είναι αναμφισβήτητα αυτό της προετοιμασίας των δοκιμίων, τόσο στο μέρος που αφορά την κατασκευή των δοκιμίων, όσο και αυτό που αφορά την ενίσχυσή τους με χρήση σύνθετων υλικών σε συνδυασμό με την τοποθέτηση των θερμομονωτικών πλακών. Η τήρηση της ιδιαίτερης προετοιμασίας των δοκιμίων είναι πολύ σημαντικό κομμάτι, διότι από την καλή κατασκευή και τη σωστή ενίσχυσή τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό το μέγιστο της τελικής αντοχής και πλαστιμότητας που θα αναπτύξουν τα δοκίμια κατά τη διάρκεια και μετά το πέρας των πειραματικών δοκιμών Κατασκευή των δοκιμίων Οι διαστάσεις των δοκιμίων που κατασκευάστηκαν ήταν ίδιες και ίσες με 1500 x 400 x 85 mm, όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. (α) (β) Σχήμα 3.1 (α) 3-D όψη των δοκιμίων και (β) 2-D όψη των δοκιμίων, πριν την ενίσχυση

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην κατασκευή των δοκιμίων, διότι είναι σημαντικό και άκρως απαραίτητο οι τοιχίσκοι να είναι εντελώς ευθύγραμμοι και κατακόρυφοι, χωρίς καμπύλες και να έχουν όλοι τις ίδιες διαστάσεις. Η πραγματική όψη των δοκιμίων έτσι όπως κατασκευάστηκαν φαίνεται στην Εικ Εικόνα 3.1 H πραγματική όψη ενός από τους τοίχους πριν την ενίσχυση. 3.3 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Γενική προετοιμασία των δοκιμίων πριν την ενίσχυση Στο σημείο αυτό απαιτείται να τονισθεί ότι όλα τα δοκίμια κατασκευάστηκαν και ενισχύθηκαν ταυτόχρονα και αποθηκεύτηκαν στον ίδιο χώρο, πράγμα που συνεπάγεται ομοιόμορφες συνθήκες συντήρησης. Αυτό που εξασφαλίστηκε από την πρώτη κιόλας στιγμή της κατασκευής και της ενίσχυσής τους, ήταν η συνεχής διαβροχή τους, με αποτέλεσμα την κατά το δυνατό ομοιόμορφη ανάπτυξη της μέγιστης αντοχής των τοιχίσκων. Σε όλα τα προς ενίσχυση δοκίμια, προκειμένου να εφαρμοστεί ο μανδύας του σύνθετου υλικού ανόργανης μήτρας (υάλου) έγινε προετοιμασία της επιφάνειας. Αρχικά, με χρήση μυστριού απομακρύνθηκαν από την επιφάνεια όλων των δοκιμίων τα κομμάτια κονιάματος που πιθανώς προεξείχαν από τους αρμούς και εξαλείφθηκαν οποιεσδήποτε τοπικές ανωμαλίες που υπήρχαν στις τοιχοποιίες. Με τον τρόπο αυτό αποφεύχθηκε ο τοπικός "τραυματισμός" του πλέγματος και ικανοποιήθηκε η ομοιόμορφη τοποθέτηση του πλέγματος στις επιφάνειες των τοιχίσκων. Έπειτα, ακριβώς πριν την ενίσχυση των δοκιμίων έγινε διαβροχή των επιφανειών τους, με σκοπό να μην απορροφηθεί το νερό του κονιάματος από το πορώδες υλικό της τοιχοποιίας

51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (α) (β) Εικόνα 2.2 (α) Το μυστρί που χρησιμοποιήθηκε και (β) αφαίρεση του κονιάματος που προεξείχε με το μυστρί Διαδικασία ενίσχυσης Γενικά Τα δοκίμια της πρώτης ομάδας που ενισχύθηκαν χωρίζονται σε πέντε υποομάδες. Οι τέσσερις από αυτές περιλαμβάνουν από δύο πανομοιότυπα δοκίμια, ενώ η μία υποομάδα περιλαμβάνει τρία πανομοιότυπα δοκίμια. Επομένως, υπάρχουν πέντε διαφορετικές περιπτώσεις ενισχυμένων δοκιμίων. Η διαφορά που έχουν έγκειται, είτε στην ύπαρξη ή όχι εξωτερικής θερμομόνωσης, είτε στη διαφορετική διάταξη τοποθέτησης του σύνθετου υλικού σε σχέση με τη θερμοπρόσοψη. Οι διατάξεις που επιλέχθηκαν να εξεταστούν είναι οι πλέον ενδεικτικές και αντικατοπτρίζουν πλήρως τις διαφορετικές επιλογές στη διάταξη τοποθέτησης της ενίσχυσης και της εξωτερικής θερμομόνωσης που έχει τη δυνατότητα κάποιος να επιλέξει. Μετά το πέρας των πειραματικών δοκιμών θα διαπιστωθεί η πλέον καλύτερη λύση, η οποία να εκμεταλλεύεται στο έπακρο το πλεονέκτημα που προκύπτει από τη διάταξη στην τοποθέτησής τους (αύξηση αντοχής και πλαστιμότητας). Ομοίως, τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας που υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά, όπως προαναφέρθηκε είναι πέντε στο σύνολο. Συνεπώς, υπάρχουν πέντε διαφορετικές περιπτώσεις ενισχυμένων δοκιμίων. Η διαφορά τώρα έγκειται, είτε στο διαφορετικό πάχος των τοποθετούμενων θερμομονωτικών και πυράντοχων πλακών (2cm ή 7cm), είτε στη διαφορετική διάταξη τοποθέτησης του σύνθετου υλικού σε σχέση με τις πλάκες Multipor

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Λεπτομέρειες από τη διαδικασία της ενίσχυσης Στην υποενότητα αυτή, κρίνεται απαραίτητη η λεπτομερής παρουσίαση με αρκετά πλούσιο φωτογραφικό υλικό της διαδικασίας της ενίσχυσης όλων των δοκιμίων. Με αυτό τον τρόπο κατανοείται και εμπεδώνεται καλύτερα η όλη διαδικασία που πραγματοποιήθηκε για την ενίσχυση των δοκιμίων. Επομένως, στις επόμενες υποενότητες, όπου θα αναλυθεί ξεχωριστά και με λεπτομέρεια η ενίσχυση του κάθε δοκιμίου θα γίνεται αναφορά στα παρακάτω βήματα. Σημειώνεται ότι, η διαδικασία ενίσχυσης που ακολουθήθηκε για τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας είναι παρόμοια, με τη διαφορά ότι αντί για τις πλάκες EPS χρησιμοποιούνται οι πλάκες Multipor. Γενική διαδικασία ενίσχυσης Βήμα 1: Χρησιμοποιώντας το μυστρί, που φαίνεται στην Εικ. 3.2α απλώνεται μία στρώση από το κονίαμα (υλικό επικόλλησης) στην επιφάνεια του τοίχου, έως ότου η επιφάνεια του τοιχίσκου γεμίσει ολόκληρη με αυτό το υλικό επικόλλησης. (α) (β) Εικόνα 3.3 (α) και (β) Βήμα 1 διαδικασίας ενίσχυσης. Βήμα 2: Προκειμένου το πάχος της στρώσης του κονιάματος να είναι το ίδιο και ίσο με 8mm περίπου σε όλη την επιφάνεια του τοίχου, χρησιμοποιείται ειδική σπάτουλα, η οποία έχει "δόντια" μήκους 16mm. Έτσι, όπως ακριβώς παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα, δημιουργούνται στην επιφάνεια του κονιάματος αυτά τα "αυλάκια", ενώ αφαιρείται το κονίαμα επικόλλησης που περισσεύει. Με αυτόν τον τρόπο είναι πλέον σίγουρο ότι το κονίαμα απλώνεται ομοιόμορφα σε όλη την επιφάνεια του τοίχου αφήνοντας το ίδιο πάχος στρώσεων κονιάματος

53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (α) (β) Εικόνα 3.4 (α) και (β) Βήμα 2 διαδικασίας ενίσχυσης. Βήμα 3: Το βήμα αυτό περιλαμβάνει την η αρχική επικόλληση του πλέγματος στο κονίαμα, εφόσον έχει ήδη προνοηθεί οι διαστάσεις του πλέγματος υάλου να είναι ίδιες με τις διαστάσεις του τοίχου. Αρχικά, το πλέγμα υάλου επικολλάται προσεκτικά στο κονίαμα και στη συνέχεια πιέζεται με το χέρι ώστε να στερεωθεί πρόχειρα. (α) (β) Εικόνα 3.5 (α) και (β) Βήμα 3 διαδικασίας ενίσχυσης. Βήμα 4: Το βήμα αυτό περιλαμβάνει την τελική επικόλληση του πλέγματος στην επιφάνεια του τοίχου. Χρησιμοποιώντας την σπάτουλα (Εικ. 3.6β), η οποία είναι λεία από όλες τις πλευρές, πιέζεται σιγά-σιγά το πλέγμα, μέχρις ότου το λεπτόρρευστο υλικό επικόλλησης να διαπεράσει το πλέγμα ινών υάλου και να διαστρωθεί ισόπαχα και ομοιόμορφα και στις δύο πλευρές του πλέγματος. Στην τελική όψη του τοίχου μετά την εκτέλεση του σταδίου αυτού (Εικ. 3.6γ), παρατηρείται η πλήρης κάλυψη του πλέγματος από το κονίαμα, δηλαδή έχει διαστρωθεί με επιτυχία η πρώτη στρώση σύνθετου υλικού

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (α) (β) Εικόνα 3.6 (α),(β) και (γ) Βήμα 4 διαδικασίας ενίσχυσης. (γ) Βήμα 5: Το βήμα αυτό περιλαμβάνει την επικόλληση της πλάκας της διογκωμένης πολυστερίνης (ή αλλιώς "φελιζόλ") πάνω σε ένα άλλο κομμάτι φελιζόλ ή πάνω σε μία στρώση σύνθετου υλικού. Έτσι, χρησιμοποιώντας το μυστρί της Εικ. 3.2α απλώνεται ομοιόμορφα και ισόπαχα μία στρώση κονιάματος πάνω στο φελιζόλ. Στη συνέχεια, στερεοποιείται το φελιζόλ πάνω στην επιφάνεια του τοίχου χτυπώντας σιγά-σιγά με την παλάμη του χεριού. (α) (β) (γ) Εικόνα 3.7 (α), (β) και (γ) Βήμα 5 διαδικασίας ενίσχυσης. Αυτά ήταν τα βασικότερα βήματα που ακολουθήθηκαν κατά τη διαδικασία της ενίσχυσης. Σημειώνεται ότι, μερικά από τα βήματα αυτά επαναλαμβάνονται ανάλογα με τη διάταξη ενίσχυσης που πρέπει να ακολουθηθεί

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Παρατήρηση: Πριν την τοποθέτηση των πλακών της διογκωμένης πολυστερίνης στην επιφάνεια της τοιχοποιίας προνοήθηκε κάθε κομμάτι της να κοπεί ακριβώς στις διαστάσεις της τοιχοποιίας. Επίσης, όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα ανοίχτηκαν συμμετρικά από δύο τρύπες στις στηρίξεις και στο κέντρο του τοιχίσκου, οι οποίες στη συνέχεια συμπληρώθηκαν με κονίαμα. Αυτό έγινε για την αποφυγή της συγκέντρωσης τάσεων στο φελιζόλ και την πιθανή σύνθλιψή του στα σημεία των στηρίξεων. Έτσι, σαν αποτέλεσμα είναι να μεταφέρονται απευθείας οι δυνάμεις μέσω του κονιάματος στην τοιχοποιία και η ροή των τάσεων να γίνεται με αυτόν ακριβώς τον τρόπο, αποφεύγοντας έτσι τη σύνθλιψη του φελιζόλ εξαιτίας των μεγάλων δυνάμεων που θα δεχόταν σε διαφορετική περίπτωση. Εικόνα 3.8 Όψη της διογκωμένης πολυστερίνης μετά την τοποθέτησή της στην επιφάνεια του τοιχίσκου. Όσον αφορά την διαδικασία ενίσχυσης που ακολουθήθηκε για τη δεύτερη ομάδα δοκιμίων, σημειώνεται ότι, δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην τοποθέτηση των πλακών Multipor, εξαιτίας της ευθραυστότητάς τους, και στην επιτόπου διάνοιξη των οπών. Επιτόπου διάνοιξη οπών εξαιτίας της μεγάλης ευθραυστότητας του πορομπετόν. (α) (β) Εικόνα 3.9 Επιπλέον λεπτομέρειες από τη διαδικασία της ενίσχυσης που αφορά τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 3.4 ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Γενικά Στην παρούσα ενότητα, πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή των δοκιμίων, με τρόπο που να καθίστανται σαφείς οι λεπτομέρειες τους καθώς και οι διαφορές τους. Θα αναλυθεί λεπτομερώς η ονοματολογία των δοκιμίων -στην οποία θα γίνεται αναφορά σε όλη την παρούσα διατριβή- και για την καλύτερη κατανόησή της θα παρουσιαστούν λεπτομερή σχέδια και εικόνες που θα δείχνουν τη διάταξη τοποθέτησης της ενίσχυσης και της εξωτερικής θερμομόνωσης των δοκιμίων και των δύο ομάδων Ονοματολογία όλων των δοκιμίων παράμετροι διερεύνησης Η ονομασία που επιλέχτηκε για το κάθε δοκίμιο είναι τέτοια ώστε ο αναγνώστης να είναι σε θέση να καταλάβει με ευκολία, εάν η τοιχοποιία είναι εκατέρωθεν ενισχυμένη και τη διάταξη τοποθέτησης του σύνθετου υλικού και της θερμοπρόσοψης στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου. Η ονοματολογία συνοψίζεται στον Πίν. 3.1 που ακολουθεί, η πρώτη στήλη του οποίου περιλαμβάνει την ονοματολογία του δοκιμίου, η δεύτερη τον αριθμό των δοκιμίων που κατασκευάστηκαν, η τρίτη στήλη την επεξήγηση της ονοματολογίας και η τέταρτη στήλη την εικόνα του συγκεκριμένου τοίχου, ούτως ώστε ο αναγνώστης να κατανοεί πλήρως την διάταξη της ενίσχυσης. Στη συνέχεια ακολουθεί ένας αντίστοιχος πίνακας (Πίν. 3.2) που περιλαμβάνει τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας. Σε αυτό το σημείο είναι απαραίτητη η γενική επεξήγηση της ονοματολογίας. Έτσι, στην κάθε ονοματολογία : Η ύπαρξη αριθμού, δηλώνει το πλήθος των στρώσεων πλέγματος ινών υάλου που έχουν τοποθετηθεί (1= μία στρώση πλέγματος και 2=δύο στρώσεις πλέγματος) Η ύπαρξη του γράμματος i, δηλώνει την τοποθέτηση θερμομόνωσης (insulation) και αντίστοιχα, η ύπαρξη δύο συνεχόμενων γραμμάτων ii δηλώνει την διπλή τοποθέτηση θερμομόνωσης. Σημειώνεται ότι, για τα δοκίμια της πρώτης ομάδας η θερμομόνωση είναι πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης και για τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας είναι πλάκες πορομπετόν

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Η ύπαρξη του γράμματος Μ, δηλώνει την τοιχοποιία (Μasonry). Το σημαντικό είναι ότι με αυτόν τον τρόπο ξεχωρίζει η διάταξη τοποθέτησης του σύνθετου υλικού και της θερμομόνωσης στις δύο πλευρές του τοίχου. Αριστερά από το Μ δηλώνεται η τοποθέτηση των υλικών στη μία πλευρά του τοίχου και δεξιά από το Μ δηλώνεται η τοποθέτηση των υλικών στην εκατέρωθεν πλευρά του τοίχου. Με τη λέξη υλικά νοείται το πλέγμα ινών υάλου και η θερμομόνωση. Τέλος, σημειώνεται ότι, για να ξεχωρίζει η δεύτερη ομάδα δοκιμίων, τα οποία υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά στην αρχή κάθε ονοματολογίας έχει τοποθετηθεί το γράμμα F (Fire) και στο τέλος, μέσα σε παρένθεση φαίνεται το πάχος των τοποθετούμενων πλακών πορομπετόν. H συγκεκριμένη ονοματολογία έχει το πλεονέκτημα ότι, έτσι όπως ακριβώς διαβάζεται το κάθε όνομα (από αριστερά προς τα δεξιά), αυτή είναι και η σειρά τοποθέτησης των υλικών (πλέγματος ινών υάλου και θερμομόνωσης) πάνω στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου, οι οποίες ξεχωρίζουν από το γράμμα Μ. Ακολουθεί ένα εύκολο σκίτσο για την γενική κατανόηση της ονοματολογίας. τομή α-α' τομή β-β' (α) τομή β-β' Μ Μ (β) τομή α-α' Σχήμα 3.2 (α) και (β) δύο διαφορετικές 3-D όψεις του τοιχίσκου στις οποίες φαίνονται και δύο τομές α-α' και β-β'

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Τομή α-α' Παράλληλα στους αρμούς Τοποθέτηση του σύνθετου υλικού και της θερμομόνωσης στη μία όψη 85mm.M. Τοποθέτηση του σύνθετου υλικού και της θερμομόνωσης στην απέναντι όψη τοίχου Τομή β-β' Κάθετα στους αρμούς Μία όψη του τοίχου.μ. Απέναντι όψη του τοίχου Τοποθέτηση του σύνθετου υλικού και της θερμομόνωσης στη μία όψη του τοίχου Σειρά τοποθέτησης του σύνθετου υλικού και της θερμομόνωσης στην απέναντι όψη του τοίχου Σχήμα 3.3 Σχήμα για την καλύτερη κατανόηση της ονοματολογίας που επιλέχθηκε

59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Για την καλύτερη ευκολία στην κατανόηση των εικόνων που ακολουθούν σημειώνεται ότι: κονίαμα πλέγμα ινών υάλου πλάκες πλάκες διογκωμένης πορομπετόν πολυστερίνης "Ytong Multipor" Σχήμα 3.4 Χρώματα και σύμβολα για την κατανόηση των εικόνων. Ακολουθεί ο πίνακας (Πιν. 3.1) που περιλαμβάνει τα δοκίμια της πρώτης ομάδας. Πίνακας 3.1 Ονοματολογία δοκιμίων πρώτης ομάδας και συνοπτική περιγραφή Ονοματολογία δοκιμίων Αριθμός δοκιμίων Περιγραφή ονοματολογίας Εικόνα Μ 1 Δοκίμιο αναφοράς (Control ή Masonry), χωρίς τοποθέτηση ενίσχυσης και θερμομόνωσης

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Τοποθέτηση εκατέρωθεν του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος ινών υάλου 2.Μ στρώσεις πλέγματος - Τοίχος - 2 στρώσεις πλέγματος Τοποθέτηση εκατέρωθεν του τοίχου μίας στρώσης πλέγματος, μίας στρώσης θερμομόνωσης και μίας στρώσης πλέγματος 1i1.M.1i1 2 1 στρώση πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης - 1 στρώση πλέγματος - Τοίχος - 1 στρώση πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης - 1 στρώση πλέγματος Τοποθέτηση εκατέρωθεν του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος και μίας στρώσης θερμομόνωσης 2i.M.i2 2 2 στρώσεις πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης - Τοίχος - 1 στρώση θερμομόνωσης - 2 στρώσεις πλέγματος

61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Τοποθέτηση από τη μία μεριά του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος, δύο στρώσεων θερμομόνωσης και δύο στρώσεων πλέγματος 2ii2.M 2 2 στρώσεις πλέγματος - 2 στρώσεις θερμομόνωσης - 2 στρώσεις πλέγματος - Τοίχος Τοποθέτηση από τη μία μεριά του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος, δύο στρώσεων θερμομόνωσης και από την άλλη μεριά του τοίχου τοποθέτηση δύο στρώσεων πλέγματος 2ii.M στρώσεις πλέγματος - 2 στρώσεις θερμομόνωσης - Τοίχος - 2 στρώσεις πλέγματος 2i.M.i2_na 1 Το δοκίμιο αυτό ανήκει στην κατηγορία 2i.M.i2 και έχει την ίδια ακριβώς διάταξη τοποθέτησης του σύνθετου υλικού και της θερμομόνωσης με το δοκίμιο αυτό. Η διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι κατά την δοκιμή του σε εκτός επιπέδου κάμψη το σύνθετο υλικό και η θερμομόνωση δεν "αγκυρώνονται" στις αρθρώσεις. Τα γράμματα na στο όνομα του δοκιμίου, δηλώνουν ακριβώς αυτό : non - anchored

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Ακολουθεί ο πίνακας (Πιν. 3.2) που περιλαμβάνει τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας. Πίνακας 3.2 Ονοματολογία δοκιμίων δεύτερης ομάδας και συνοπτική περιγραφή Ονοματολογία δοκιμίων Αριθμός δοκιμίων Περιγραφή ονοματολογίας Εικόνα Τοποθέτηση εκατέρωθεν του τοίχου μίας στρώσης θερμομόνωσης, δύο στρώσεων πλέγματος και μίας στρώσης θερμομόνωσης F_i2iΜi2i (2cm) 1 1 στρώση θερμομόνωσης - 2 στρώσεις πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης - Τοίχος - 1 στρώση θερμομόνωσης - 2 στρώσεις πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης (2cm) Τοποθέτηση εκατέρωθεν του τοίχου 1 στρώσης θερμομόνωσης και δύο στρώσεων πλέγματος F_i2Μ2i (2cm) 1 1 στρώση θερμομόνωσης - 2 στρώσεις πλέγματος - Τοίχος - 2 στρώσεις πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης (2cm)

63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Τοποθέτηση εκατέρωθεν του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος και μίας στρώσης θερμομόνωσης F_2iΜi2 (2cm) 1 2 στρώσεις πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης - Τοίχος - 1 στρώση θερμομόνωσης - 2 στρώσεις πλέγματος F_2.M.2i_th (7cm) 1 Τοποθέτηση από τη μία μεριά του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος και από την άλλη δύο στρώσεων πλέγματος και μίας στρώσης θερμομόνωσης μεγαλύτερου πάχους (thickness=7cm) 2 στρώσεις πλέγματος - Τοίχος - 2 στρώσεις πλέγματος - 1 στρώση θερμομόνωσης (7cm) F_2.M.i2 (2cm) 1 Τοποθέτηση από τη μία μεριά του τοίχου δύο στρώσεων πλέγματος και από την άλλη μίας στρώσης θερμομόνωσης και δύο στρώσεων πλέγματος 2 στρώσεις πλέγματος - Τοίχος - 1 στρώση θερμομόνωσης (2cm) - 2 στρώσεις πλέγματος

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 3.5 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΟΥΣ Πρώτη ομάδα δοκιμίων Δοκίμιο - Μ ή Control Το δοκίμιο αυτό, όπως σημειώθηκε και πιο πάνω, αποτελεί το δοκίμιο αναφοράς ή ελέγχου (Control ή Masonry) και η πειραματική εξέτασή του έχει απλά σαν σκοπό τη σύγκριση των αποτελεσμάτων του, με αυτών των ενισχυμένων δοκιμίων. Όπως είναι γνωστό, η αντοχή μίας μη ενισχυμένης τοιχοδομής σε φόρτιση εκτός επιπέδου είναι ελάχιστη έως μηδενική. Έτσι, δεν αναμένεται καλή συμπεριφορά σε εκτός επιπέδου κάμψη της διάταξης αυτής. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η τομή β-β' (Σχ. 3.2) της τοιχοποιίας και η πραγματική της όψη. (α) (β) Σχήμα 3.5 (α) Εικονική τομή του δοκιμίου M και (β) η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, χωρίς τοποθέτηση σύνθετου υλικού ή εξωτερικής θερμομόνωσης Δοκίμια - 2.Μ.2 Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει δύο δοκίμια και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β')

65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1 η και 2 η στρώση σύνθετου υλικού 2 στρώσεις σύνθετου υλικού 2. Μ. 2 (α) (β) Σχήμα 3.6 (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 2.Μ.2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται οι δύο στρώσεις σύνθετου υλικού εκατέρωθεν του τοιχίσκου. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.10 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια 2.Μ Δοκίμια - 2i.Μ.i2 Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει δύο δοκίμια και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 1 η και 2 η στρώση σύνθετου υλικού 2 στρώσεις σύνθετου υλικού 1 στρώση 1 στρώση θερμομόνωσης θερμομόνωσης 2 i. M. i 2 (α) (β)

67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Σχήμα 3.7 (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 2i.M.i2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου μία στρώση θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 5 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.11 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια 2i.Μ.i Δοκίμια - 1i1.Μ.1i1 Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει δύο δοκίμια και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 1 η και 2 η στρώση σύνθετου υλικού 1 στρώση θερμομόνωσης 2 στρώσεις σύνθετου υλικού 1 στρώση θερμομόνωσης 1 i 1. M. 1 i 1 (α) (β) Σχήμα 3.8 (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 1i1.M.1i1 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου μία στρώση σύνθετου υλικού, μία στρώση θερμομόνωσης και μία στρώση σύνθετου υλικού

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Βήμα 5 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα Εικόνα 3.12 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια 1i1.Μ.1i

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκίμια - 2ii2.Μ Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει δύο δοκίμια και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 4 στρώσεις 4 στρώσεις σύνθετου υλικού σύνθετου υλικού 2 στρώσεις θερμομόνωσης 2 στρώσεις θερμομόνωσης 2 ii 2. M (α) (β) Σχήμα 3.9 (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης 2ii2.M και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού, δύο στρώσεις θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα στη μία μόνο παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Βήμα 5 Επανάληψη Βήματος 5 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος

71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.13 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια 2ii2.Μ Δοκίμια - 2ii.Μ.2 Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει δύο δοκίμια και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 4 στρώσεις 4 στρώσεις σύνθετου υλικού σύνθετου υλικού 2 στρώσεις 2 στρώσεις θερμομόνωσης θερμομόνωσης 2 ii. M. 2 (α) (β)

73 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Σχήμα 3.10 (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης 2ii.M.2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και από την άλλη δύο στρώσεις σύνθετου υλικού. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα στη μία παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων, ενώ στην άλλη παράπλευρη επιφάνεια επαναλαμβάνονται μερικά από τα βήματα αυτά: Στη μία παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων : Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 5 Επανάληψη Βήματος 5 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Στη εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων : Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα Στη μία παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων:

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Στην απέναντι παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων:

75 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.14 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια 2ii.Μ.2.στη μία και στην εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου Δοκίμιο - 2i.Μ.i2_na Για το συγκεκριμένο δοκίμιο, όπως ειπώθηκε και στον Πίν. 3.1, ακολουθήθηκε η ίδια ακριβώς διαδικασία για την ενίσχυσή του όπως στα δοκίμια 2i.M.i2. Η μόνη διαφορά που έχει σε σχέση με αυτά είναι ότι το σύνθετο υλικό και η θερμομόνωση δεν καλύπτουν όλη την επιφάνεια του τοίχου (Σχ. 3.11). Αυτό γίνεται ούτως ώστε, κατά τη διεξαγωγή του πειράματος το πλέγμα και η μόνωση να μην θεωρούνται "αγκυρωμένα" στις στηρίξεις. Περισσότερες λεπτομέρειες θα δωθούν στο επόμενο κεφάλαιο. Σχήμα 3.11 Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης 2i.M.i2_na

76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δεύτερη ομάδα δοκιμίων Δοκίμιo - F_2i.Μ.i2 Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει ένα δοκίμιο και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 1 η και 2 η στρώση 2 στρώσεις σύνθετου υλικού Multipor 1 στρώση 2 στρώσεις Multipor σύνθετου υλικού 2 i. M. i 2 (α) (β) Σχήμα 3.12 (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης F_2i.M.i2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου μία στρώση θερμομόνωσης και δύο στρώσεις σύνθετου υλικού. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 5 (Εικ.3.10 α και β) Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.15 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια F_2i.Μ.i

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκίμιο - F_i2.Μ.2i Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει ένα δοκίμιο και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 1 η και 2 η στρώση 4 στρώσεις σύνθετου υλικού σύνθετου υλικού 1 στρώση Multipor 1 στρώση Multipor i 2. M. 2 i (α) (β) Σχήμα 3.13 (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης F_i2.M.2i και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται εκατέρωθεν του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και μία στρώση πυράντοχης πλάκας Multipor. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Βήμα 5 (Eικ.3.10 α) Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.16 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια F_i2.Μ.2i Δοκίμιο - F_i2i.Μ.i2i Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει ένα δοκίμιο και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β')

80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1 η και 2 η στρώση 4 στρώσεις σύνθετου υλικού σύνθετου υλικού 1 η και 2 η στρώση 4 στρώσεις πλακών Multipor Multipor i 2 i. Μ. i 2 i (α) (β) Σχήμα 3.14 (α) Εικονική τομή β-β' του δοκιμίου της περίπτωσης F_i2i.Μ.i2i και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται μία στρώση πυράντοχης πλάκας Multipor, μία στρώση σύνθετου υλικού και μία στρώση πυράντοχης πλάκας Multipor εκατέρωθεν του τοιχίσκου. Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες των τοιχίσκων: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 5 (Eικ.3.10 α και β) Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 5 (Εικ.3.10 α) Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

81 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.17 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια F_i2i.Μ.i2i

82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκίμιo - F_2.Μ.i2 Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει ένα δοκίμιο και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β'). 4 στρώσεις 4 στρώσεις σύνθετου υλικού σύνθετου υλικού 1 στρώση 1 στρώση Multipor Multipor 2. M. i 2 (α) (β) Σχήμα 3.15 (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης F_2.M.i2 και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και από την άλλη πλευρά δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και μία στρώση Multipor (2cm). Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα στη μία παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων, ενώ στην άλλη παράπλευρη επιφάνεια επαναλαμβάνονται μερικά από τα βήματα αυτά: Στη μία παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 5 (Εικ.3.10 α και β) Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Στην εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος

83 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα Στη μία παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου:

84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Στην εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου: Εικόνα 3.18 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τo δοκίμιo F_2.Μ.i2 στη μία και την εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου Δοκίμιo - 2.Μ.2i_th Η περίπτωση αυτή, περιλαμβάνει ένα δοκίμιο και οι λεπτομέρειες της ενίσχυσης φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχ. 3.2 απεικόνιση τομής β-β')

85 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 4 στρώσεις 4 στρώσεις σύνθετου υλικού σύνθετου υλικού 1 στρώση 1 στρώση Multipor (7cm) Multipor (7cm) 2. M. 2 i (α) (β) Σχήμα 3.16 (α) Τομή του δοκιμίου της περίπτωσης F_2.M.2i_th και (β) Η αντίστοιχη πραγματική όψη του εν λόγω δοκιμίου, όπου διακρίνονται από τη μία πλευρά του τοιχίσκου δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και από την άλλη, δύο στρώσεις σύνθετου υλικού και μία στρώση Multipor (7cm). Για τη διαδικασία ενίσχυσης των συγκεκριμένων δοκιμίων ακολουθούνται με τη σειρά τα παρακάτω βήματα έτσι όπως περιγράφηκαν στην υποενότητα στη μία παράπλευρη επιφάνεια των τοιχίσκων, ενώ στην άλλη παράπλευρη επιφάνεια επαναλαμβάνονται μερικά από τα βήματα αυτά: Στη μία παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Βήμα 5 (Eικ.3.10 α) Στην εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου: Βήμα 1 Βήμα 2 Βήμα 3 Βήμα 4 Επανάληψη Βήματος 1 Επανάληψη Βήματος 2 Επανάληψη Βήματος 3 Επανάληψη Βήματος 4 Η συνοπτική διαδικασία παρουσιάζεται στις παρακάτω εικόνες, τηρώντας την χρονική σειρά με την οποία πραγματοποιήθηκαν, οι οποίες έχουν αναλυθεί και περιγραφεί στην υποενότητα

86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Στη μία παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου: Στην εκατέρωθεν παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου:

87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.18 Χρονική παρουσίαση της διαδικασίας της ενίσχυσης για τα δοκίμια F_2.Μ.2i_th, για τη μία και την εκατέρωθεν πλευρά του τοιχίσκου Σχηματική απεικόνιση των ενισχυμένων δοκιμίων σε 3-D Πρώτη ομάδα δοκιμίων (α) (β)

88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (γ) (δ) (ε) (ζ) (η) Σχήμα 3.17 Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων της πρώτης ομάδας σε 3-D, (α) Μ (β) 2.M.2, (γ) 2i.M.i2, (δ)1i1.m.1i1, (ε) 2ii2.M, (ζ) 2.M.ii2 και (η) 2iMi2_na Δεύτερη ομάδα δοκιμίων (α)

89 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (β) (γ) (δ) (ε) Σχήμα 3.18 Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων της δεύτερης ομάδας σε 3-D, (α) F_2i.M.i2, (β)f_i2.m.2i, (γ)f_i2i.m.i2i, (δ) F_2.M.i2 και (ε) F_2.M.2i_th Διαστάσεις των δοκιμίων Σημειώνεται ότι, συμβατικά θεωρείται το πάχος του σύνθετου υλικού με τις δύο στρώσεις πλέγματος ίσο με 8mm και το πάχος του σύνθετου υλικού με τη μία στρώση πλέγματος ίσο με 5mm, ώστε τα αποτελέσματα να είναι συγκρίσιμα. Επίσης, το πάχος των οπτόπλινθων είναι 85mm. Το πάχος της στρώσης του κονιάματος προκύπτει κάθε φορά από το πάχος του σύνθετου υλικού (αναλυτική παρουσίαση στο κεφάλαιο 5). Το πάχος των ινών είναι ίσο με 0.06mm (αναλυτική παρουσίαση στο υποκεφάλαιο )

90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Ο παρακάτω πίνακας περιλαμβάνει όλες τις απαραίτητες διαστάσεις των δοκιμίων για να έχει ο αναγνώστης μία πρώτη εικόνα των δοκιμίων. Δοκίμια Πίνακας 3.3 Διαστάσεις των δοκιμίων Μήκος (mm) Πλάτος (mm) Πάχος (mm) Control ή Μ M iMi2 & 2iMi2_na i1M1i ii2M iiM F_2iMi F_i2M2i F_i2iMi2i F_2Mi F_2M2i_th ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Γενικά Στις υποενότητες που ακολουθούν, περιγράφονται βασικές μηχανικές ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν, αλλά και της πειραματικής διαδικασίας για τον προσδιορισμό τους

91 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Μηχανικές ιδιότητες υλικών οπτοπλινθοδομής Γενικά Προτού ασχοληθούμε με τη μέθοδο επέμβασης είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τη δομή της τοιχοποιίας και τα δομικά υλικά που την απαρτίζουν. Η τοιχοποιία είναι ένα ανομοιογενές υλικό αποτελούμενο από δόμους (φυσικοί λίθοι ή οπτόπλινθοι) και συνδετικό υλικό (κονίαμα). Τα κονιάματα που παρατηρούνται σε ιστορικές κατασκευές είναι κυρίως ασβεστοκονιάματα. Στις επόμενες παραγράφους περιγράφονται οι ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των δοκιμίων που χρησιμοποιήθηκαν για τους σκοπούς αυτής της διατριβής Οπτόπλινθοι Για την κατασκευή των τοιχίσκων που ενισχύθηκαν με σύνθετα υλικά, στα πλαίσια αυτής της διατριβής, χρησιμοποιήθηκαν εξάοπα τούβλα διαστάσεων 185x6x85mm (μήκος x ύψος x πλάτος σε mm), όπως φαίνεται και στο Σχ Σχήμα 3.19 Εξάοπη οπτόπλινθος και οι διαστάσεις της. Πρώτο και απαραίτητο βήμα είναι η εκτίμηση της θλιπτικής αντοχής τόσο των τούβλων όσο και του τσιμεντοκονιάματος. Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειραματικές δοκιμές θλιπτικής αντοχής του οπτόπλινθου σε δύο διευθύνσεις, κάθετα και παράλληλα στις οπές. Τα τούβλα επιλέχθηκαν τυχαία από το σύνολο των τούβλων με τα οποία χτίστηκαν όλα τα δοκίμια. Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές θλίψης παράλληλα και κάθετα στη διεύθυνση των οπών των οπτόπλινθων (3 οπτόπλινθοι για κάθε διεύθυνση φόρτισης). Οι δοκιμές θλίψης παράλληλα στην διεύθυνση των οπών έγινε με χρήση της μηχανής MTS δυναμικότητας 250kN (Εικ α) και οι δοκιμές θλίψης κάθετα στην διεύθυνση των οπών έγινε με

92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ χρήση της μικρής υδραυλικής πρέσας της εταιρίας «RMU» δυναμικότητας 1600 ΚN (Εικόνα 3.19β). (α) (β) Εικόνα 3.19 (α) Η μηχανή ΜΤS και (β) η υδραυλική πρέσα Πριν την τοποθέτηση των οπτόπλινθων στις δύο μηχανές έχει προνοηθεί να γίνει επιπέδωσή τους με το κονίαμα δόμησης, έτσι ώστε η οπτόπλινθος να εφαρμόζει ακριβώς πάνω στις δύο επίπεδες βάσεις των δύο μηχανών και το φορτίο να κατανέμεται ομοιόμορφα πάνω στην επιφάνειά της. Μία αντιπροσωπευτική εικόνα της επιπέδωσης είναι η ακόλουθη. Εικόνα 3.20 Οι επιπεδωμένοι με κονίαμα οπτόπλινθοι

93 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκιμές θλίψης παράλληλα στη διεύθυνση των οπών ειδικές βάσεις για τοποθέτηση οπτόπλινθου (α) (β) Εικόνα 3.21 (α) Μία από τους τρεις οπτόπλινθους τοποθετημένη στη μηχανή MTS και (β) η μεγέθυνσή της για καλύτερη οπτική. Πίνακας 3.4 Θλιπτική αντοχή οπτόπλινθων παράλληλα στην διεύθυνση των οπών. Θλιπτική αντοχή οπτόπλινθων παράλληλα στις οπές Δοκίμιο Δύναμη P max (kn) Μέγιστη Τάση σ max (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ Μέσος Όρος MPa

94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκιμές θλίψης κάθετα στη διεύθυνση των οπών (α) (β) Εικόνα 3.22 (α) Μία από τους τρεις οπτόπλινθους τοποθετημένη στην υδραυλική πρέσα RMU και (β) η μεγέθυνσή του για καλύτερη οπτική. Πίνακας 3.5 Θλιπτική αντοχή οπτόπλινθων κάθετα στην διεύθυνση των οπών. Θλιπτική αντοχή οπτόπλινθων κάθετα στις οπές Δοκίμιο Δύναμη P max (kn) Μέγιστη Τάση σ max (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ Μέσος Όρος 8.83 MPa (α)

95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (β) Εικόνα 3.23 Εικόνες από την αστοχία των οπτόπλινθων (α) Παράλληλα στις οπές και (β) Κάθετα στις οπές Κονίαμα Τα κονιάματα που χρησιμοποιούνται σήμερα στην κατασκευή τοίχων είναι ασβεστοκονιάματα ή τσιμεντοκονιάματα. Περιέχουν τσιμέντο, άσβεστο, άμμο και νερό. Κάθε ένα από τα επιμέρους αυτά υλικά προσδίδει και διαφορετικές ιδιότητες στο κονίαμα. Οι αναλογίες τσιμέντου-άσβεστου-άμμου του κονιάματος που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία των αρμών των τοιχοσωμάτων ήταν ίδιες για όλα τα κονιάματα που φτιάχτηκαν και τέτοιες ώστε να υπάρχει ικανοποιητική εργασιμότητα. Οι αναλογίες τσιμέντου : άσβεστου : άμμου ήταν οι εξής : 1 : 0.45 : 4.32, ενώ η ποσότητα νερού που χρησιμοποιήθηκε άλλαζε κάθε φορά ανάλογα με την υγρασία της άμμου. Η λήψη των δειγμάτων έγινε κατά τη διάρκεια παρασκευής κονιάματος για την κατασκευή των δοκιμίων. Τα δείγματα αυτά ήταν πρισματικά δοκίμια διαστάσεων 40x40x160mm (Σχ. 3.20) που κατασκευάστηκαν με τη βοήθεια ειδικής μεταλλικής μήτρας και μετά την πάροδο 28 ημερών από τη μέρα παρασκευής τους ξεκαλουπώθηκαν υποβλήθηκαν σε δοκιμές. Σχήμα 3.20 Διαστάσεις πρισματικών δοκιμίων

96 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Η αντοχή του κονιάματος των δοκιμίων προσδιορίστηκε πειραματικά μέσω δοκιμών κάμψης και θλίψης βάσει του προτύπου ΕΝ (1993). Η εφελκυστική αντοχή του κονιάματος προσδιορίστηκε από δοκιμές κάμψης τριών σημείων στα πρισματικά δοκίμια διαστάσεων 40 x 40 x 160 mm με καμπτικό άνοιγμα 100mm, ενώ η θλιπτική αντοχή προσδιορίστηκε μέσω δοκιμών θλίψης των δύο επιμέρους τμημάτων που προέκυψαν από τη διεύρυνση της καμπτικής ρωγμής στο μέσο των πρισμάτων στις δοκιμές κάμψης. Η επιφάνεια φόρτισης των τμημάτων αυτών σε θλίψη ήταν 40 x 40 mm. Και στις δύο δοκιμές χρησιμοποιήθηκε η μηχανή MTS δυναμικότητας 250kN (Εικ α) με την χρήση πειραματικών διατάξεων. Εφελκυστική αντοχή κονιάματος αρμών τοιχοποιίας από δοκιμή κάμψης τριών σημείων κατακόρυφη ρωγμή 2 επιμέρους τμήματα για έλεγχο σε θλιπτική αντοχή (α) (β) Εικόνα 3.24 (α) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων για τον προσδιορισμό της εφελκυστικής αντοχής του κονιάματος αρμών. Ο υπολογισμός της εφελκυστικής τάσης αστοχίας γίνεται με βάση την μέγιστη ροπή κάμψης και επομένως, την μέγιστη καμπτική τάση στην εφελκυόμενη ζώνη. Το μέγιστο φορτίο P max, το οποίο λαμβάνεται σε κάθε χρονικό βήμα από τον υπολογιστή που είναι συνδεδεμένος με τη δυναμοκυψέλη, αντιστοιχεί στην αντοχή σε εφελκυσμό από κάμψη τριών σημείων, η οποία υπολογίζεται από τη σχέση 3.1. L Μ σ = * y = * = 1.5 * Ι b*h 2 12 P max * 4 h P max *L 3 2 b*h (3.1)

97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ όπου L : Το ελεύθερο μήκος μεταξύ των στηρίξεων ίσο με 100mm b : Το πλάτος του δοκιμίου ίσο με 40mm h : Το ύψος του δοκιμίου ίσο με 40mm P max : Μέγιστο φορτίο (kν) Πίνακας 3.6 Εφελκυστική αντοχή κονιάματος δόμησης τοιχοποιίας από δοκιμή κάμψης τριών σημείων. Εφελκυστική αντοχή κονιάματος δόμησης οπτοπλινθοδομής Δύναμη P Δοκίμιο max Μέγιστη Τάση σ max (kn) (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ Μέσος Όρος 2.22 MPa Θλιπτική αντοχή κονιάματος αρμών τοιχοποιίας από δοκιμή θλίψης Εικόνα 3.25 Δοκιμή θλίψης για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής του κονιάματος αρμών. Το μέγιστο φορτίο P max, το οποίο λαμβάνεται σε κάθε χρονικό βήμα από τον υπολογιστή που είναι συνδεδεμένος με τη δυναμοκυψέλη, αντιστοιχεί στην αντοχή σε θλίψη, η οποία υπολογίζεται από τη σχέση 3.2:

98 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (3.2) όπου A : Το εμβαδόν διατομής που είναι ίσο με 40x40mm Πίνακας 3.7 Θλιπτική αντοχή κονιάματος δόμησης τοιχοποιίας από δοκιμή θλίψης. Δοκίμιο Θλιπτική αντοχή κονιάματος δόμησης Δύναμη P max (kn) Μέγιστη Τάση σ max (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ ΙV V VI Μέσος Όρος 8.3 ΜPa Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίας Προκειμένου να προσδιοριστεί η θλιπτική αντοχή των οπτοπλινθοδομών, κατασκευάστηκαν μικρά δοκίμια διαστάσεων 400 x 85 x 400mm (μήκος x πλάτος x ύψος σε mm), χρησιμοποιώντας οπτόπλινθους της ίδιας ποιότητας και κονίαμα της ίδιας σύνθεσης με αυτά που χρησιμοποιήθηκαν και για τα δοκίμια των πειραματικών δοκιμών. Σημειώνεται ότι, τα δοκίμια κατασκευάστηκαν σύμφωνα με το σύνολο των προτύπων ΕΝ Σύμφωνα με τα πρότυπα αυτά, οι διαστάσεις του δοκιμίου που υποβάλλεται σε θλιπτική φόρτιση πρέπει τουλάχιστον να είναι 1.5 λιθόσωμα μήκος και 3 λιθοσώματα ύψος. Κατά την δόμηση των δοκιμίων δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην εξασφάλιση της κατακορυφότητας, καθώς η ύπαρξη πιθανής εκκεντρότητας δημιουργεί προβλήματα στην επιβολή του αξονικού φορτίου. Πριν την τοποθέτηση των τοιχίσκων στη μηχανή έχει προνοηθεί να γίνει επιπέδωσή τους με το κονίαμα δόμησης (κάτι ανάλογο πραγματοποιήθηκε και στους οπτόπλινθους), έτσι ώστε ο τοιχίσκος να εφαρμόζει ακριβώς

99 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ πάνω στις δύο επίπεδες βάσεις της μηχανής και το φορτίο να κατανέμεται ομοιόμορφα πάνω στην επιφάνειά του. Επιπεδωμένες Επιφάνειες Σχήμα 3.21 Ένας από τους τρεις πανομοιότυπους τοιχίσκους που θα υποβληθεί σε δοκιμή θλίψης. Διακρίνονται οι δύο επιπεδωμένες επιφάνειες. Όπως φαίνεται και στην ακόλουθη φωτογραφία, πραγματοποιήθηκε δοκιμή θλίψης για φόρτιση παράλληλα στους αρμούς των τοιχίσκων (Σχ. 3.21). Η δοκιμή θλίψης έγινε κατά αυτόν τον τρόπο διότι, κατά την εκτός επιπέδου φόρτιση των δοκιμίων η θλιπτική τάση είναι παράλληλη στους αρμούς των οπτόπλινθων. Χρησιμοποιήθηκαν 3 δοκίμια για φόρτιση παράλληλα στους αρμούς. Πραγματοποιήθηκε δοκιμή επιβαλλόμενης μετατόπισης με ρυθμό 0.5mm/min στη μηχανή θλίψης Form+Test ALPHA (ισχυρό πλαίσιο φόρτισης δυναμικότητας 4000kN) (Εικ ). Εικόνα 3.26 Η μηχανή θλίψης (πρέσα) δυναμικότητας 4000kN

100 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Αισθητήρες (α) (β) Εικόνα 3.27 (α) και (β) Δύο διαφορετικές όψεις του δοκιμίου που είναι τοποθετημένο στην πρέσα της Εικόνας 3.26, όπου διακρίνονται και οι δύο αισθητήρες εκατέρωθεν του τοιχίσκου. Μετά την τοποθέτηση του κάθε δοκιμίου πάνω στη μηχανή θλίψης τοποθετήθηκε κατάλληλα και στις δύο πλευρές του τοιχίσκου ένας γραμμικός μεταβαλλόμενος διαφορικός μετασχηματιστής LVDT, όπως διακρίνεται από την Εικ α και β. Από την καταγραφή του φορτίου και της μετατόπισης των μηκυνσιομέτρων προέκυψαν διαγράμματα τάσεων-παραμορφώσεων, όπως φαίνονται στο Σχήμα Από τα διαγράμματα αυτά προέκυψαν για κάθε δοκίμιο η θλιπτική αντοχή (μέγιστη τάση αστοχίας) της τοιχοποιίας, η παραμόρφωση αστοχίας, καθώς και το τέμνον μέτρο ελαστικότητας στην καθορισμένη διεύθυνση φόρτισης (φόρτιση παράλληλα στους αρμούς ή οπές), τα οποία παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.8. Υπενθυμίζεται ότι, το τέμνον μέτρο ελαστικότητας ορίζεται από την ευθεία γραμμή που ενώνει την αρχή των αξόνων με την μέγιστη τάση. Ακολουθούν τα διαγράμματα τάσης - παραμόρφωσης για τα τρία δοκίμια τοιχοποιίας και στον πίνακα φαίνονται οι μέγιστες τιμές της τάσης, της παραμόρφωσης και του αντίστοιχου μέτρου ελαστικότητας. Σημειώνεται, ότι η θλιπτική τάση και το τέμνον μέτρο ελαστικότητας του θα υπολογιστεί παρακάτω, θα χρησιμοποιηθούν στην θεωρητική επεξεργασία που θα γίνει και θα αναλυθεί στο 5ο κεφάλαιο

101 Τάση (MPa) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκίμιο_I Δοκίμιο_II Δοκίμιο_III ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Παραμόρφωση (%) Σχήμα 3.22 Διαγράμματα τάσης - μετατόπισης για τα τρία δοκίμια που υποβλήθηκαν σε δοκιμή θλίψης. Πίνακας 3.8 Μηχανικές αντοχές τοιχοποιίας σε διεύθυνση παράλληλα στους αρμούς. Μέγιστη Μέγιστη Παραμόρ- Τέμνον Μέτρο Δοκίμια Τάση φωση θραύσης Ελαστικότητας (walls) θραύσης ε max ( ) E wτ (GPa) σ max (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ Μέσος Όρος Τυπική Απόκλιση Συντελεστής Διακύμανσης (%)

102 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (α) Εικόνα 3.28 (α) και (β) Χαρακτηριστικές εικόνες από την αστοχία των δοκιμίων σε θλίψη στις οποίες παρατηρείται ότι η αστοχία επέρχεται λόγω σύνθλιψης των οπτόπλινθων. (β) Μηχανικές ιδιότητες υλικών ενίσχυσης Γενικά Στο σημείο αυτό μετά την λεπτομερή παρουσίαση των υλικών της οπτοπλινθοδομής, είναι σημαντική η παρουσίαση των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών ενίσχυσης. Στα υλικά ενίσχυσης θα παρουσιαστούν το ειδικό κονίαμα ενίσχυσης, το πλέγμα ινών υάλου και το σύνθετο υλικό σαν σύνολο. Επίσης, στην υποενότητα αυτή θα γίνει αναφορά και στο υλικό θερμομόνωσης που χρησιμοποιήθηκε και τα χαρακτηριστικά του Το κονίαμα της ανόργανης μήτρας Όπως ειπώθηκε και σε προηγούμενο κεφάλαιο, για την επίτευξη της ενίσχυσης με χρήση της καινοτόμας τεχνικής των Ινοπλεγμάτων σε Ανόργανη Μήτρα ή αλλιώς των ΙΑΜ (ΤRM - Textile Reinforced Mortar), θα γίνει χρήση μίας ανόργανης μήτρας από τσιμεντοκονίαμα με μικρό ποσοστό πολυμερών. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την ενίσχυση των δοκιμίων τοιχοποιίας είναι ένα ειδικό κονίαμα της εταιρείας THRAKON, το THC 405, το οποίο είναι ένα Ινοπλισμένο Κονίαμα Βασικής Στρώσης για Θερμομονωτικές Πλάκες (Fiber-Reinforced Base Coast Mortar for Thermal Insulation Plates) και

103 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ανταποκρίνεται στα ευρωπαϊκά πρότυπα ΕΝ13499 και ETAG 004. Πιο συγκεκριμένα, είναι μία ινοπλισμένη κόλλα-σοβάς τσιμεντοειδούς βάσης, ενός συστατικού τροποποιημένο με πολυμερικά πρόσθετα, και αποτελείται από τσιμέντο, χαλαζιακή άμμο, ίνες, ανόργανα fillers και βελτιωτικά πρόσθετα. To προϊόν THC 405 έχει πολύ ισχυρή πρόσφυση σε όλα τα συνήθη ανόργανα υποστρώματα, για παράδειγμα σε τοιχοποιίες. Το χαρακτηρίζει η υψηλή ελαστικότητα, αντοχή στην ψύξη και την υγρασία. Το πιο σημαντικό είναι ότι αυτό το ειδικό υλικό επικόλλησης έχει το πλεονέκτημα ότι είναι ένα εξειδικευμένο προϊόν που συνιστάται για τη συγκόλληση και το σοβάτισμα θερμομονωτικών πλακών, όπως διογκωμένη πολυστερίνη (EPS), εξηλασμένη πολυστερίνη (XPS) και πετροβάμβακα σε συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης κτιρίων (ETICS). Επίσης, έχει τέλεια συνάφεια και με τις θερμομονωτικές και τις πυράντοχες πλάκες YTONG Multipor που χρησιμοποιήθηκαν στη δεύτερη ομάδα πειραμάτων τα οποία υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά. Στην ουσία, χρησιμοποιώντας το υλικό αυτό, γίνεται ταυτόχρονη επίτευξη των δύο παρακάτω στόχων : o Μίας ειδικής ανόργανης μήτρας τσιμεντοειδούς βάσης για το πλέγμα ινών υάλου που έχει κύρια χαρακτηριστικά την υψηλή αντοχή, την ικανοποιητική ρευστότητα και εργασιμότητα, την ικανοποιητική διείσδυση στις βροχίδες του πλέγματος ινών για την καλύτερη δυνατή συνάφεια ινών και μήτρας και την ισχυρή αντίσταση στην ελαστική παραμόρφωση. o Γίνεται μία ισχυρή επικόλληση των θερμομονωτικών πλακών (διογκωμένης πολυστερίνης και YTONG Multipor) στα ανόργανα υποστρώματα. Όπως προαναφέρθηκε, κατά την εφαρμογή του κονιάματος θα πρέπει για την περίπτωση της οπτοπλινθοδομής να προηγηθεί αφαίρεση του επιχρίσματος ώστε το κονίαμα με το πλέγμα των ινών να εφαρμοστεί σε υγιές, με επαρκή μηχανική αντοχή υπόβαθρο. Όσον αφορά την παρασκευή του κονιάματος ενίσχυσης, ο λόγος ανάμειξης της κονίας του τσιμεντοκονιάματος με το νερό είναι 4 : 1 κατά βάρος και η ανάμειξη έγινε ως εξής σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Σε ένα καθαρό δοχείο προστέθηκαν 6.0 λίτρα καθαρό νερό και στη συνέχεια έγινε σταδιακή προσθήκη της κονίας που περιέχεται

104 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ σε σάκο των 25Kg ανακατεύοντας συνέχεια με ηλεκτρικό αναδευτήρα, ώστε να προκύψει μία ομογενής μάζα κονιάματος. Αφού το μίγμα αφέθηκε να ωριμάσει για 5 λεπτά στη συνέχεια έγινε μία επιπλέον ολιγόλεπτη ανάμειξη και πλέον το μίγμα ήταν έτοιμο για χρήση. Σημειώνεται ότι, η παρασκευή των κονιαμάτων είναι σύμφωνη με το πρότυπο ASTM C , που αφορά την μηχανική ανάμειξη υδραυλικών κονιαμάτων πλαστικής σύστασης. Ο αναμικτήρας που χρησιμοποιήθηκε είναι σύμφωνος με τις απαιτήσεις του προτύπου και διαθέτει δύο διακριτές ταχύτητες ανάμειξης. Εικόνα 3.29Αναδευτήρας δύο ταχυτήτων που χρησιμοποιήθηκε για την παρασκευή του κονιάματος ενίσχυσης Η λήψη των δειγμάτων έγινε κατά τη διάρκεια παρασκευής κονιάματος για την ενίσχυση των δοκιμίων. Τα δείγματα αυτά ήταν πρισματικά δοκίμια διαστάσεων 40x40x160mm (Σχ. 3.20) που κατασκευάστηκαν με τη βοήθεια ειδικής μεταλλικής μήτρας και μετά την πάροδο 28 ημερών από τη μέρα παρασκευής τους ξεκαλουπώθηκαν υποβλήθηκαν σε δοκιμές. Η αντοχή του κονιάματος των δοκιμίων προσδιορίστηκε πειραματικά μέσω δοκιμών κάμψης και θλίψης βάσει του προτύπου ΕΝ (1993). Η εφελκυστική αντοχή του κονιάματος προσδιορίστηκε από δοκιμές κάμψης τριών σημείων στα πρισματικά δοκίμια διαστάσεων 40 x 40 x 160 mm με καμπτικό άνοιγμα 100mm, ενώ η θλιπτική αντοχή προσδιορίστηκε μέσω δοκιμών θλίψης των δύο επιμέρους τμημάτων που προέκυψαν από τη διεύρυνση της καμπτικής ρωγμής στο μέσο των πρισμάτων στις δοκιμές κάμψης. Η επιφάνεια φόρτισης των τμημάτων αυτών σε θλίψη ήταν 40 x 40 mm. Και στις δύο δοκιμές χρησιμοποιήθηκε η μηχανή MTS δυναμικότητας 250kN (Εικ α) με την

105 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ χρήση πειραματικών διατάξεων. Η διαδικασία που θα περιγραφεί ξανά για λόγους πληρότητας είναι εντελώς ίδια με αυτήν που ακολουθήθηκε για το κονίαμα των αρμών τοιχοποιίας. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονιστεί ότι κατά την κατασκευή πρισμάτων ήταν δύσκολο να αποτραπεί η είσοδος αέρα στη μάζα του κονιάματος και επομένως η δημιουργία φυσαλίδων αέρα. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε υποτίμηση των αντοχών του κονιάματος, καθώς, κατά την εφαρμογή στρώσεων μικρού πάχους (~3mm), όπως απαιτούνται κατά την ενίσχυση, το ποσοστό του εγκλωβισμένου αέρα είναι σαφώς μικρότερο. Εφελκυστική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης από δοκιμή κάμψης τριών σημείων κατακόρυφη ρωγμή 2 επιμέρους τμήματα για έλεγχο σε θλιπτική αντοχή (α) (β) Εικόνα 3.30 (α) και (β) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων για τον προσδιορισμό της εφελκυστικής αντοχής του κονιάματος ενίσχυσης Ο υπολογισμός της εφελκυστικής τάσης αστοχίας γίνεται με βάση την μέγιστη ροπή κάμψης και επομένως, την μέγιστη καμπτική τάση στην εφελκυόμενη ζώνη. Το μέγιστο φορτίο P max, το οποίο λαμβάνεται σε κάθε χρονικό βήμα από τον υπολογιστή που είναι συνδεδεμένος με τη δυναμοκυψέλη, αντιστοιχεί στην αντοχή σε εφελκυσμό από κάμψη τριών σημείων, η οποία υπολογίζεται από τη σχέση

106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πίνακας 3.9 Εφελκυστική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης από δοκιμή κάμψης τριών σημείων. Εφελκυστική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης Δοκίμιο Δύναμη P max (kn) Μέγιστη Τάση σ max (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ Μέσος Όρος 4.45 MPa Θλιπτική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης από δοκιμή θλίψης Εικόνα 3.31 Δοκιμή θλίψης για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής του κονιάματος ενίσχυσης Το μέγιστο φορτίο P max, το οποίο λαμβάνεται σε κάθε χρονικό βήμα από τον υπολογιστή που είναι συνδεδεμένος με τη δυναμοκυψέλη, αντιστοιχεί στην αντοχή σε θλίψη, η οποία υπολογίζεται από τη σχέση

107 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πίνακας 3.10 Θλιπτική αντοχή κονιάματος ενίσχυσης από δοκιμή θλίψης. Δοκίμιο Δύναμη P max (kn) Μέγιστη Τάση σ max (MPa) Ι ΙΙ ΙΙΙ ΙV V VI Μέσος Όρος Τυπική Απόκλιση 12 MPa Υπολογισμός μέτρου ελαστικότητας κονιάματος ενίσχυσης Στη συνέχεια, με σκοπό να υπολογιστεί το μέτρο ελαστικότητας του κονιάματος ενίσχυσης πραγματοποιήθηκε θλιπτική αντοχή, με την ίδια ακριβώς διαδικασία που περιγράφηκε παραπάνω, για ακόμη δύο πρισματικά δοκίμια. Έτσι, τοποθετήθηκαν στα δοκίμια μηκυνσιόμετρα (strain gauges) όπως ακριβώς φαίνεται στην Εικ.3.46, ώστε αυτά να μετράνε την παραμόρφωση του δοκιμίου. (α) (β) Εικόνα 3.32 (α) Τοποθέτηση του μηκυνσιόμετρου στο δοκίμιο και (β) όψη των δοκιμίων μετά το πέρας της δοκιμής. Το διάγραμμα τάσης (MPa) - παραμόρφωσης που προέκυψε για τα δύο πρισματικά δοκίμια μετά το πέρας της θλιπτικής δοκιμής είναι αυτό που φαίνεται παρακάτω

108 Τάση (MPa) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ o Δοκίμιο 2 o Δοκίμιο ,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 Παραμόρφωση Σχήμα 3.23 Διάγραμμα τάσης - παραμόρφωσης για τα δύο πρισματικά δοκίμια. Ο υπολογισμός του μέτρου ελαστικότητας γίνεται σύμφωνα με το πρότυπο ASTM International C580 [Standard Test Method for Flexural Strength and Modulus of Elasticity of Chemical-Resistant Mortars, Grouts, Monolithic Surfacings, and Polymer Concretes] *. Σύμφωνα με αυτό, η εύρεση του τέμνοντος μέτρου ελαστικότητας (secant modulus of elasticity) γίνεται ακολουθώντας το παρακάτω σχήμα. tangent secant Σχήμα 3.24 Διάγραμμα τάσης - παραμόρφωσης για τον υπολογισμό του εφαπτομενικού και του τέμνοντος μέτρου ελαστικότητας (σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C580). * This test method is under the jurisdiction of ASTM Committee C03 on Chemical-Resistant Nonmetallic Materials and is the direct responsibility of Subcommittee C03.01 on Test Methods. Current edition approved Oct. 10, Published December Originally published as C T. Last previous edition C

109 Τάση (MPa) Τάση (MPa) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Επειδή κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων παρατηρήθηκαν μεγάλες παραμορφώσεις στο δοκίμια, είναι πιο αντιπροσωπευτικό να επιλεγεί το τέμνων μέτρο ελαστικότητας, αντί για το εφαπτομενικό. Το τέμνων μέτρο ελαστικότητας (secant modulus of elasticity) είναι η κλίση της ευθείας ΒΕ στο Σχ Το σημείο Η αντιστοιχεί στο σημείο με τη μέγιστη παραμόρφωση. Το σημείο G αντιστοιχεί στο μισό της μέγιστης παραμόρφωσης. Τα σημεία G και Ε τα ενώνει μία ευθεία κατακόρυφη γραμμή. Συγκρίνοντας τα σχήματα που προέκυψαν μετά τη δοκιμή θλίψης στο Σχ με το πρότυπο διάγραμμα τάσης- παραμόρφωσης, Σχ. 3.24, παρατηρείται ότι το σημείο Β ταυτίζεται με την αρχή των αξόνων. Επομένως, ακολουθώντας αυτή τη διαδικασία για τα δύο πρισματικά δοκίμια θα προκύψει το μέτρο ελαστικότητας του κονιάματος ενίσχυσης o Δοκίμιο o Δοκίμιο E 8 7 E B G H 0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 Παραμόρφωση (α) B G H 0 0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 Παραμόρφωση (β) Σχήμα 3.25 Διάγραμμα τάσης - παραμόρφωσης (α) για το πρώτο και (β) για το δεύτερο πρισματικό δοκίμιο για τον υπολογισμό του τέμνοντος μέτρου ελαστικότητας (σύμφωνα με το πρότυπο ASTM C580). o Πρώτο πρισματικό δοκίμιο : - σημείο Η : ε Η = σημείο G : ε G = ε Ε = ε Η / 2 = σημείο E : σ Ε = 7.34 MPa - σημείο Η : ε B = 0 Οπότε, το τέμνων μέτρο ελαστικότητας για το πρώτο πρισματικό δοκίμιο θα είναι :

110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ o Δεύτερο πρισματικό δοκίμιο : - σημείο Η : ε Η = σημείο G : ε G = ε Ε = ε Η / 2 = σημείο E : σ Ε = 6.96 MPa - σημείο Η : ε B = 0 Οπότε, το τέμνων μέτρο ελαστικότητας για το πρώτο πρισματικό δοκίμιο θα είναι : Επομένως, θεωρείται ότι το τέμνων μέτρο ελαστικότητας του κονιάματος ενίσχυσης θα είναι ο μέσος όρος των δύο. Άρα, Πλέγμα ινών υάλου Γενικά για το πλέγμα Για την κατασκευή όλων των σειρών των ενισχυμένων δοκιμίων χρησιμοποιήθηκαν ίνες υάλου με τη μορφή πλέγματος με εφαρμογή ανόργανης μήτρας. Οι ίνες, όπως φαίνεται και στο Σχ.3.26, είναι πεπλεγμένες ανά λωρίδες πάχους 7 mm σε δύο διευθύνσεις με απόσταση από τον άξονα των λωρίδων 10 mm. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του υφάσματος, όπως αυτά αναφέρονται από τον κατασκευαστή, καταγράφονται στον Πίν Η γεωμετρία του πλέγματος και κατ' επέκταση τα μηχανικά χαρακτηριστικά του δεν αποτελεί πεδίο διερεύνησης της παρούσας εργασίας, καθώς έγινε χρήση συγκεκριμένου εμπορικού προϊόντος. Το πλέγμα που χρησιμοποιήθηκε ήταν κατηγορίας RV-320 της εταιρείας FTS- BetonTex, από την οποία λαμβάνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του

111 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Σχήμα 3.26 Γεωμετρία πλέγματος Πίνακας 3.11 Ιδιότητες πλέγματος υάλου που χρησιμοποιήθηκε στην ενίσχυση τοιχοποιίας. Πλέγμα από ίνες γυαλιού επικαλλυμένες με Ιδιότητα πολυμερή Άνοιγμα βροχίδας (θεωρητκό) 10 x 10 mm Άνοιγμα βροχίδας (καθαρό) 7 mm Επιφανειακή μάζα 300 g/m 2 Εφελκυστική αντοχή >1400 ΜPa Παραμόρφωση θραύσης 2.0 % Μέτρο Ελαστικότητας 74 GPa Πυκνότητα ίνας 2.5 g/cm 3 Πάχος πλέγματος 0.06mm Δοκιμές για το χαρακτηρισμό του σύνθετου υλικού Γεωμετρία των δοκιμίων Με τον όρο σύνθετο υλικό εννοείται ο άρτιος συνδυασμός του πλέγματος ινών υάλου και της ανόργανης μήτρας (κονίαμα). Σκοπός λοιπόν, των παρακάτω πειραμάτων είναι η εύρεση των μηχανικών χαρακτηριστικών - ιδιοτήτων (εφελκυστική αντοχή και μέτρο ελαστικότητας) για το σύνθετο υλικό (πλέγμα και κονίαμα), έτσι όπως θα "βρίσκεται" στις τοιχοποιίες. Η γεωμετρία των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε πειράματα

112 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ άμεσου εφελκυσμού, με σκοπό την εύρεση ιδιοτήτων και κατ επέκταση τον χαρακτηρισμό του σύνθετου υλικού, φαίνεται στο Σχήμα Αυτή η γεωμετρία των δοκιμίων που ελέγχονται σε άμεσο εφελκυσμό έχει προταθεί από την επιτροπή RILEM Committee s TC TDT (Test Methods and Design of Textile Reinforced Concrete). (α) (β) Σχήμα 3.27 (α) Παρουσίαση των διαστάσεων του δοκιμίου σε 2D σχέδιο, (β) Το δοκίμιο σε 3D σχέδιο. Το πλεονέκτημα αυτού του τύπου δοκιμίου είναι ότι ρηγματώνεται και αστοχεί μέσα στο ευθύγραμμο τμήμα του, επειδή κατασκευάζεται πιο λεπτό στο τμήμα αυτό. Έτσι, αποφεύγονται οι ρηγματώσεις κοντά στα μεταλλικά πέλματα που χρησιμοποιούνται για να κρατάνε το δοκίμιο στο συγκεκριμένο πείραμα (Εικ. 3.34(α) steel flanges). Η διεύθυνση των ινών, που προορίζονται να αξιολογηθούν, θα πρέπει να είναι παράλληλη με τον διαμήκη άξονα του δείγματος γιατί θα είναι αυτές που θα υποβληθούν σε εφελκυσμό. Επίσης, θα πρέπει οι ίνες να τοποθετηθούν συμμετρικά στο πλάτος του δοκιμίου, όπως φαίνεται στο Σχ (α). Οι οριζόντιες διαστάσεις των δοκιμίων παρουσιάζονται στο παραπάνω σχήμα. Το πάχος του κάθε δοκιμίου διαφέρει ανάλογα με τον αριθμό των στρώσεων πλέγματος που τοποθετούνται στο δοκίμιο. Στον Πίν παρουσιάζονται τα πάχη όλων των δοκιμίων, όπως μετρήθηκαν με το ηλεκτρονικό παχύμετρο. Τα σύμβολα που χρησιμοποιούνται στον πίνακα αυτόν αναλύονται στον Πίν που ακολουθεί

113 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πίνακας 3.12 Περιγραφή των συμβόλων που χαρακτηρίζουν το κάθε δοκίμιο. Δοκίμια A_1L B_1L A_2L B_2L Περιγραφή Το δοκίμιο περιέχει 1 στρώση πλέγματος ινών (1L) και είναι το πρώτο ή το δεύτερο σε σειρά δοκίμιο που εξετάζεται (A ή B). Το δοκίμιο περιέχει 2 στρώσεις πλέγματος ινών (2L) και είναι το πρώτο ή το δεύτερο σε σειρά δοκίμιο που εξετάζεται (A ή B). Πίνακας 3.13 Πάχη των δοκιμίων. Δοκίμια Πάχος (mm) A_1L 12.3 B_1L 13.3 A_2L 15.4 B_2L 16.3 Προετοιμασία των δοκιμίων Παρουσιάζονται, για εποπτικούς λόγους με χρονική σειρά οι εικόνες που τραβήχτηκαν κατά τη διάρκεια κατασκευής των δοκιμίων με 2 στρώσεις πλέγματος ινών οι οποίες αποτελούν και τα βήματα για την προετοιμασία των δοκιμίων. (α) (β) (γ) (δ)

114 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (ε) (στ) (ζ) (η) (θ) Εικόνα 3.33 Διαδικασία κατασκευής δοκιμίων άμεσου εφελκυσμού (α) Εισαγωγή των πλεγμάτων ινών πάνω στη μεταλλική βάση και τοποθέτηση των απαραίτητων ορθογωνικών μεταλλικών πλακών στα δύο άκρα της βάσης, (β) Τοποθέτηση μιας ξύλινης πλάκας πάχους 6mm στο κέντρο για την επίτευξη του λεπτότερου πάχους στο τμήμα αυτό, (γ) Διάστρωση της πρώτης στρώσης κονιάματος ενίσχυσης (μήτρας) πάχους 4mm, (δ) Εισαγωγή της πρώτης στρώσης πλέγματος ινών υάλου, (ε) Διάστρωση της δεύτερης στρώσης μήτρας πάχους 2mm, (στ) Εισαγωγή της δεύτερης στρώσης πλέγματος ινών, (ζ) Διάστρωση της τελευταίας στρώσης μήτρας πάχους 4mm, (η) Τοποθέτηση και της δεύτερης ξύλινης πλάκας στο κέντρο για την επίτευξη του απαιτούμενου λεπτού πάχους στο ίδιο τμήμα, (θ) Τελική όψη δοκιμίου μετά την κατασκευή, όπου αφήνεται να σκληρυνθεί για τουλάχιστον μία μέρα και τέλος, (ι) Εξαγωγή του δοκιμίου από τη μεταλλική βάση, όπου διακρίνεται το λεπτό τμήμα στο κέντρο. (ι) Πειραματική διάταξη Τα πειράματα διεξήχθηκαν σε ένα περιβάλλον με θερμοκρασία 20±2 ο C και υγρασία της τάξης 65±5%. Η μηχανή MTS (Εικ α) με τη χρήση της οποίας πραγματοποιήθηκαν τα πειράματα άμεσου εφελκυσμού εξοπλίζεται με κάποια ειδικά εξαρτήματα, όπως φαίνεται και στην Εικ

115 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (α) (β) Εικόνα 3.34 (α) Σκαρίφημα της πειραματικής διάταξης και (β) Φωτογραφία του δοκιμίου τοποθετημένου στην μηχανή MTS κατά τη διάρκεια της δοκιμής Oι μετακινήσεις μετριούνται με τη βοήθεια ενός μηχανήματος που τοποθετείται ακριβώς απέναντι από το δοκίμιο, το extensometer * (extension-meter). Το μηχάνημα αυτό μετράει τις αλλαγές στο μήκος σε ένα αντικείμενο και είναι πολύ χρήσιμο για μετρήσεις τάσης-παραμόρφωσης και για πειράματα άμεσου εφελκυσμού. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε το video extensometer, το οποίο είναι ουσιαστικά μία ψηφιακή βιντεοκάμερα συνδεδεμένη με ηλεκτρονικό υπολογιστή. Έπειτα από μία σειρά διαδικασιών που προηγούνται, η κάμερα αυτή τραβάει συνεχόμενες εικόνες από το δοκίμιο στη διάρκεια της δοκιμής οι οποίες στη συνέχεια αναλύονται μέσω ενός ειδικού λογισμικού και τελικά προκύπτει η παραμόρφωση του δοκιμίου. Η κάμερα αυτή είναι ικανή να μετρήσει μετατοπίσεις μέχρι και 1μm. Το φορτίο εισάγεται στο δοκίμιο από τα δύο αυτά πέλματα που είναι συνδεδεμένα με τις αρπάγες της μηχανής. Η κάτω αρπάγη μετακινείται προς τα κάτω, ενώ η πάνω αρπάγη παραμένει σταθερή. Έτσι, το δοκίμιο υποβάλλεται στη δοκιμή του άμεσου εφελκυσμού. Το φορτίο μπορεί να μετρηθεί από τη μηχανή με μεγάλη ικανότητα και ακρίβεια, ενώ οι μετακινήσεις μετριούνται από το video extensometer. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε με την εισαγωγή σταθερού ρυθμού μετατόπισης από τη μηχανή MTS της τάξης του 0.02 mm/s. Τέλος, και στα τέσσερα δοκίμια η αστοχία επήλθε εξαιτίας της θραύσης των ινών. * To extensometer ανακαλύφθηκε από τον Charles Huston, ο οποίος το περιέγραψε σε ένα άρθρο στο Journal of the Franklin Institute το

116 Τάση (MPa) Τάση (MPa) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Στη συνέχεια παρουσιάζονται διαγράμματα τάσης (MPa) - παραμόρφωσης (mm) για όλα τα διεξαχθέντα πειράματα. Κάθε ζεύγος πειραμάτων 1L ή 2L απεικονίζεται στο ίδιο διάγραμμα για την καλύτερη κατανόηση. Επίσης, σημειώνεται ότι η τάση που προκύπτει είναι ανηγμένη σε μία μέση επιφάνεια, η οποία για τα δοκίμια με τη μία στρώση πλέγματος λαμβάνεται ως Α 1L = 5*120mm 2 και για τις δύο στρώσεις πλέγματος είναι αντίστοιχα Α 2L = 8*120mm 2. Θεωρείτε δηλαδή ότι, το ονομαστικό πάχος του σύνθετου υλικού με μία στρώση πλέγματος είναι 5mm και το ονομαστικό πάχος του σύνθετου υλικού με δύο στρώσεις πλέγματος είναι 8mm. 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Παραμόρφωση (%) (α) A_1L B_1L 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 A_2L B_2L 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Παραμόρφωση (%) (β) Σχήμα 3.28 Διαγράμματα τάσης - παραμόρφωσης για τις δύο κατηγορίες δοκιμίων με μία ή δύο στρώσεις πλέγματος ινών, (α) 1L και (β) 2L. Πίνακας 3.14 Πειραματικά αποτελέσματα για τα δοκίμια άμεσου εφελκυσμού Δοκίμια P max (kn) σ max (MPa) A_1L B_1L M.O A_2L B_2L M.O

117 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Σημειώνεται ότι, από τα διαγράμματα μπορεί κανείς να συμπεράνει ότι η παραμόρφωση αστοχίας για τα δοκίμια με τη μία στρώση πλέγματος μπορεί να θεωρηθεί ίση με ε u,1l = 0.8% και για τα δοκίμια με τη μία στρώση πλέγματος ίση με ε u,2l = 1%. Στη συνέχεια, για εποπτικούς λόγους παρουσιάζονται εικόνες απ την αστοχία των δοκιμίων, στις οποίες παρατηρείται η θραύση των ινών. Εικόνα 3.35 Εικόνα από την αστοχία των δοκιμίων που δείχνουν τη ρήξη των ινών στα δοκίμια Α_1L, A_2L, B_2L και B_1L αντίστοιχα Θερμομονωτικές πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης (EPS) Οι θερμομονωτικές πλάκες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν φύλλα διογκωμένης πολυστερίνης (EPS - Expanded Polysterene) των 2cm, όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε η EPS 200 RF CE, όπου τα τεχνικά χαρακτηριστικά της παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα όπως δίνονται από τον κατασκευαστή. Εικόνα 3.36 Μορφή διογκωμένης πολυστερίνης EPS

118 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ H Διογκωμένη πολυστερίνη, γνωστή στην Ελλάδα και σαν φελιζόλ, είναι ένα ελαφρύ, θερμομονωτικό υλικό το οποίο χρησιμοποιείται στην οικοδομή και σε άλλες εφαρμογές. Η διεθνής εμπειρία και πρακτική σε όλες τις αγορές του κόσμου δείχνει ξεκάθαρα πως η διογκωμένη πολυστερίνη είναι το θερμομονωτικό υλικό που χρησιμοποιείται σε ποσοστό άνω του 80% για τα συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης. Ειδικά για την Ευρώπη το μερίδιο αγοράς της διογκωμένης πολυστερίνης στην αγορά συστημάτων εξωτερικής θερμομόνωσης κτιρίων ξεπερνά το 85% κατά μέσο όρο και ακολουθείται από τις πλάκες πετροβάμβακα που χρησιμοποιούνται κατά ένα μικρό ποσοστό της τάξης του 12%. Ο λόγος που η διογκωμένη πολυστερίνη είναι αδιαμφισβήτητα πρώτο σε χρήση θερμομονωτικό υλικό είναι απλός. Οι τεχνικές και φυσικές ιδιότητές της την καθιστούν το πιο ασφαλές, αποτελεσματικό, εύχρηστο και οικονομικά ωφέλιμο θερμομονωτικό υλικό στην αγορά για τη συγκεκριμένη χρήση. Και αυτό αφορά τόσο τη φάση τη κατασκευής όσο και την λειτουργία των κτιρίων για όσες δεκαετίες αυτά χρησιμοποιούνται. Παράγεται από κόκκους πολυστυρολίου, οι οποίοι είναι θερμοπλαστικοί. Με τη διόγκωσή τους, οι κόκκοι μεγαλώνουν και γίνονται σφαιρίδια, τα οποία διογκώνονται περισσότερο και κολλούν μεταξύ τους. Η διογκωμένη πολυστερίνη παράγεται σε μεγάλα μπλοκ, τα οποία κόβονται σε πλάκες. Το όνομα φελιζόλ προέρχεται από την 1η γνωστή εταιρεία στην Ελλάδα που το παρήγαγε η οποία πωλούσε μονωτικά από φελλό. Η επιστημονικά σωστή ορολογία είναι Διογκωμένο Πολυστυρένιο γιατί η πρώτη ύλη του EPS παράγεται με τον πολυμερισμό του στυρενίου, αλλά έχει επικρατήσει μέχρι σήμερα το όνομα πολυστερίνη. Εκτός από εφαρμογές στην οικοδομική, η διογκωμένη πολυστερίνη χρησιμοποιείται και για παραγωγή προτύπων (καλουπιών) για χύτευση περίπλοκων σχημάτων, αλλά και ως υλικό συσκευασίας. Εξαιτίας του ότι είναι άριστο θερμομονωτικό υλικό, οι εφαρμογές της εκτός από τη μόνωση και τη συσκευασία επεκτείνονται και στη δόμηση και τη διακόσμηση. Για λόγους ενδιαφέροντος σημειώνεται ότι, η νέα τεχνολογία στη μόνωση με Διογκωμένο Πολυστυρένιο είναι η προσθήκη ανακλαστήρων / απορροφητών της υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR - Infrared Absorbers) στην μάζα της πρώτης ύλης του, όπως ο γραφίτης ή ο άνθρακας, που βελτιώνουν τη θερμομονωτική ικανότητα του υλικού έως και 20%, μειώνοντας το συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας (λ) του. Η νέα κατηγορία υλικών του ΕPS με ανακλαστήρες/απορροφητές ονομάζεται ΕPS ΙR και έχουν

119 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ διαφορετικές αποχρώσεις του γκρί ανάλογα με τον τύπο και την περιεκτικότητα ανακλαστήρα στη μάζα τους. Πίνακας 3.15 Τεχνικά χαρακτηριστικά διογκωμένης πολυστερίνης Τεχνικά Χαρακτηριστικά Μονάδα Μέτρησης Διογκωμένη Πολυστερίνη EPS 200 RF CE Τιμή Πρότυπο Ελέγχου Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ (10 ο C) Kcal/m*h* o C EN Θερμική αντίσταση για πλάκα πάχους 20mm m 2 * K/W 40mm EN 823 Καμπτική αντοχή σ b MPa 0.25 EN Θλιπτική τάση για 10% παραμόρφωση σ 10 MPa 0.20 EN 826 Εφελκυστική τάση κάθετα στις όψεις σ mt MPa 0.40 EN 1607 Μακροπρόθεσμη απορρόφηση ύδατος σε 2 % EN βύθιση Αντίσταση διαπερατότητας υδρατμών μ (Αέρας μ=1) EN Φαινόμενη πυκνότητα kg/m EN 1602 Αντίσταση στη φωτιά Κατηγορία Β1 DIN 4102 Όσον αφορά το Μέτρο Ελαστικότητας της διογκωμένης πολυστερίνης υπολογίζεται από έναν προσεγγιστικό τύπο [Εργαστήριο Γεωτεχνικής Μηχανικής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστημίου Πατρών] Ε i = 0.082ρ 1.44 (3.3) όπου, ρ, η πυκνότητα της διογκωμένης πολυστερίνης σε kg/m 3 E, το μέτρο ελαστικότητας που προκύπτει σε MPa. Έτσι, αντικαθιστώντας την πυκνότητα ίση με ρ=29kg/m 3 προκύπτει ότι Ε = 10.46MPa ή Ε= GPa

120 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Για λόγους πληρότητας παρουσιάζεται και ένα διάγραμμα Αρχικού μέτρου ελαστικότητας (MPa) - πυκνότητας δοκιμίου πολυστερίνης (kg/m 3 ) υποβαλλόμενο σε ανεμπόδιστη θλίψη [Εργαστήριο Γεωτεχνικής Μηχανικής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστημίου Πατρών]. Σχήμα 3.29 Διάγραμμα αρχικού μέτρου ελαστικότητας (MPa) - πυκνότητας δοκιμίου πολυστερίνης (kg/m 3 ) υποβαλλόμενο σε ανεμπόδιστη θλίψη Θερμομονωτικές και πυράντοχες πλάκες YTONG Multipor Στα δοκίμια τοιχοποιίας τα οποία εκτέθηκαν σε πυρκαγιά έγινε χρήση των πυράντοχων και ταυτόχρονα θερμομονωτικών πλακών αυτόκλειστου κυψελωτού σκυροδέματος (ή πορομπετόν) ή πιο απλά πλακών YTONG Multipor. Σε αυτά δεν έγινε χρήση της διογκωμένης πολυστερίνης (EPS) γιατί δεν έχει καθόλου αντοχή σε φωτιά. Η όψη των πλακών Multipor φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 3.37 Θερμομονωτικές και πυράντοχες πλάκες YTONG Multipor

121 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Το υλικό αυτό έχει πολύ καλή θερμική και ακουστική μόνωση, ενώ προσφέρει άριστη προστασία έναντι φωτιάς και υγρασίας. Μερικά από τα χαρακτηριστικά του είναι τα εξής : o Θερμομόνωση o Ηχομόνωση o Εξοικονόμηση ενέργειας o Προστασία έναντι υγρασίας o Αντισεισμική προστασία o Χαμηλό βάρος o Ταχύτητα κτισίματος o Πυρασφάλεια o Φιλικό στο περιβάλλον o Ιδανική λύση για βιομηχανικά κτίρια Το προϊόν YTONG Multipor * και το σύστημα αυτό θερμομόνωσης έχει εγκριθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση και θεωρείται ως το πλέον οικολογικό και πλήρως ανακυκλώσιμο υλικό από το Ινστιτούτο Κατασκευών και Περιβάλλοντος (Institut Bauen und Umwelt e.v.). Επομένως, συστήνεται ανεπιφύλακτα για χρήση σε παλιές και νέες κατασκευές. Για λόγους ενδιαφέροντος αναφέρεται ότι, εκτός από την χρήση του σε εξωτερική θερμομόνωση τοιχοποιίας, το δομικό στοιχείο YTONG χρησιμοποιείται και σαν υλικό κτισίματος τοιχοποιίας, σε οποιασδήποτε μορφής οικοδομικά έργα, είτε σαν φέρουσα τοιχοποιία έως δύο ορόφους, είτε σαν πληρωτική τοιχοποιία χωρίς περιορισμούς. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του όπως τα δίνει ο κατασκευαστής. * With European Technical Approval - ETA-05/0093, General Contruction Supervisory Approval Z Completely recyclable and Naturplus - EPD-XEL D- quality symbol

122 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πίνακας 3.16 Τεχνικά χαρακτηριστικά YTONG Multipor Τεχνικά Χαρακτηριστικά Θερμική αντίσταση για πλάκα πάχους Μονάδα Μέτρησης YTONG Multipor Τιμή 70mm m 2 * K/W 20mm Πρότυπο Ελέγχου EN 823 Καμπτική αντοχή kpa 80 EN Θλιπτική τάση kpa 300 EN 826 Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ Αντίσταση διαπερατότητας υδρατμών μ (Αέρας μ=1) W/mK EN /5 EN Φαινόμενη πυκνότητα kg/m 3 ~115 EN 1602 Αντίσταση στη φωτιά Κατηγορία A1 DIN EN ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ Γενικά Όλα τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε εκτός επιπέδου κάμψη τριών σημείων. Χρησιμοποιήθηκε ένας τύπος δοκιμίων Σχ. 3.30α, τα οποία είχαν όλα τις ίδιες διαστάσεις και την ίδια διεύθυνση των συνεχών αρμών τους. Σε αυτές τις δοκιμές, προσομοιώνεται η συμπεριφορά των τμημάτων της τοιχοποιίας της κατασκευής, όταν αυτά υποβάλλονται σε εκτός επιπέδου κάμψη, λόγω σεισμικού φορτίου με διεύθυνση κάθετη στο επίπεδό τους (Σχ. 3.30β,γ). Στα δοκίμια αυτά που εξετάστηκαν, αναπτύσσονταν τάσεις παράλληλα στους κύριους αρμούς του τοιχίσκου. Όλες οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε άκαμπτο μεταλλικό πλαίσιο στο οποίο συνδέθηκε κατακόρυφο σερβοϋδραυλικό έμβολο της εταιρείας MTS με ικανότητα θλιπτικού φορτίου 500kN και μέγιστη επιβολή μετατόπισης 25mm

123 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ σερβοϋδραυλικό έμβολο Εικόνα 3.38 Το ισχυρό πλαίσιο στο οποίο πραγματοποιήθηκαν οι δοκιμές. (α) (β) (γ) Σχήμα 3.30 (α) Τύπος δοκιμίων, (β) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων (εκτός επιπέδου κάμψη) 2-D όψη και (γ) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων (εκτός επιπέδου κάμψη) 3-D όψη

124 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Δοκίμια υποβαλλόμενα σε εκτός επιπέδου κάμψη τριών σημείων Όπως φαίνεται και στην Εικ. 3.39, πραγματοποιήθηκε δοκιμή κάμψης τριών σημείων. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί η δοκιμή αυτή, έγινε χρήση πολλών εξαρτημάτων. Καταρχάς, χρησιμοποιήθηκαν έξι μεταλλικές αρθρώσεις, οι οποίες αποτελούνται από δύο λάμες διαστάσεων 50cm x 10cm (μήκος x πλάτος) και έναν πύρο διαμέτρου 5cm. Οι αρθρώσεις οποίες τοποθετήθηκαν στις θέσεις των στηρίξεων, καθώς και στη θέση επιβολής του φορτίου στο μέσο του ανοίγματος του τοιχίσκου και στις δύο επιφάνειες εκατέρωθεν. Τοποθετήθηκαν δηλαδή, συνολικά 3 αρθρώσεις ανά επιφάνεια, προκειμένου να εφαρμοστεί ανακυκλιζόμενη φόρτιση (Σχ. 3.31). Όλες οι αρθρώσεις εφάπτονταν με τον τοιχίσκο μέσω επιπεδωτικής στρώσης ισχυρού γύψου ταχείας πήξης, για την όσο το δυνατόν καλύτερη και πιο ομοιόμορφη μεταφορά των φορτίων, είτε από το έμβολο προς το δοκίμιο, είτε από το δοκίμιο προς τις στηρίξεις. Στη συνέχεια, προκειμένου να σταθεροποιηθούν οι αρθρώσεις στη θέση των στηρίξεων χρησιμοποιήθηκαν μεταλλικές κοιλοδοκοί διαστάσεων 60x12x12cm (μήκος x πλάτος x ύψος) και πάχους 8mm, καθώς και ντίζες υψηλής αντοχής, ποιότητας 8.8 Μ20 και Μ22, ούτως ώστε να αποφευχθούν προβλήματα λυγηρότητας κατά τη διάρκεια της ανακυκλιζόμενης φόρτισης (Εικ. 3.39). Στο κέντρο του δοκιμίου, πάνω από τη μεσαία στήριξη τοποθετήθηκε μία κοιλοδοκός διαστάσεων 40x12x12cm(μήκος x πλάτος x ύψος) για να καλυφθεί το κενό μεταξύ της μεταλλικής δοκού διπλού ταυ που ήταν ακλόνητα συνδεδεμένη με το έμβολο και της μεταλλικής άρθρωσης, εξαιτίας του περιορισμένου "ανοίγματος" του εμβόλου. Στο κέντρο του δοκιμίου τοποθετήθηκαν επίσης αρθρώσεις (αποτελούμενες από δύο λάμες διαστάσεων μxπ 50cmx10cm και έναν πύρο διαμέτρου 5cm), πάνω και κάτω, ώστε να επιβάλλεται το ανακυκλιζόμενο φορτίο, μέσω του κατακόρυφου εμβόλου, του πλαισίου δοκιμών. Επίσης, στο κέντρο του δοκιμίου, προκειμένου να σταθεροποιηθεί η κάτω μεσαία στήριξη χρησιμοποιήθηκε ένα σύστημα κοιλοδοκών οι οποίες ήταν όλες αναρτημένες από το έμβολο. Όπως φαίνεται και στην Εικ το σύστημα αυτό αποτελείται από τέσσερις μεταλλικές κοιλοδοκούς διαστάσεων 40x12x12cm (μήκος x πλάτος x ύψος) και πάχους 8mm, οι οποίες ήταν αναρτημένες από τη δοκό διπλού ταυ με τη βοήθεια ντιζών και από μία μεγάλη κοιλοδοκό διαστάσεων 67x12x12cm (μήκος x πλάτος x ύψος) και πάχους

125 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 8mm, η οποία σταθεροποιήθηκε πάνω στις μικρές κοιλοδοκούς στην κάτω πλευρά του τοίχου. Όλος αυτός ο εξοπλισμός είναι απαραίτητος για την επιβολή της ανακυκλιζόμενης φόρτισης. Εξαιτίας του σημαντικού βάρους όλων αυτών των μεταλλικών στοιχείων, πριν ακόμη το έμβολο έρθει σε επαφή με το δοκίμιο, στο πιστόνι ασκούνταν εφελκυστική δύναμη της τάξεως του 1kN, δύναμη που αντιπροσωπεύει το άθροισμα του βάρους του πιστονιού και του βάρους όλων των μεταλλικών στοιχείων τα οποία είχαν αναρτηθεί από το πιστόνι. Επίσης, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, στο κέντρο του τοιχίσκου, στο άνω μέρος, τοποθετήθηκαν μία κοιλοδοκός και μία άρθρωση, με αποτέλεσμα ο τοιχίσκος να φορτίζεται με το βάρος αυτών των μεταλλικών στοιχείων. Το βάρος αυτό, μετά από υπολογισμούς, προέκυψε ίσο με 0.44kN. Προκειμένου να εξασφαλιστεί ότι ο τοιχίσκος δε φέρει φορτία, το πιστόνι μετακινήθηκε κατάλληλα, ώστε η ένδειξη του εμβόλου να είναι ίση με -1.44kN. Με τον τρόπο αυτό, το δοκίμιο δεν έφερε πλέον κανένα φορτίο, σε αντίθεση με το έμβολο, το οποίο εκτός από το από το βάρος των μεταλλικών στοιχείων που είχαν αναρτηθεί από αυτό, είχε αναλάβει πλέον και την ανάληψη του φορτίου το οποίο έφερε αρχικά ο τοιχίσκος. Μετά την ολοκλήρωση αυτών των εργασιών, με βάση τη θέση του πιστονιού τη δεδομένη χρονική στιγμή, η οποία θεωρήθηκε και ως η αρχική θέση του πιστονιού στο πείραμα, υπολογίστηκε και η ιστορία της επιβαλλόμενης βύθισης του δοκιμίου. Το σύστημα αυτό λοιπόν, με τα ζεύγη αρθρώσεων στις στηρίξεις θεωρείται ως αμφιέρειστο με μέγιστο βέλος κάμψης στο κέντρο του δοκιμίου. Η καταγραφή της βύθισης στο μέσον του δοκιμίου κατά τη διάρκεια του πειράματος έγινε μέσω ποτενσιομέτρων ή γνωστά ως LVDT - Linear Variable Differential Transformer με μέγιστη μετατόπιση 5cm (Εικ. 3.40), τα οποία χρησιμοποιούνται για να μετράνε γραμμική μετατόπιση. Επίσης, για να καταγράφεται η ενδεχόμενη μετακίνηση των στηρίξεων τοποθετήθηκε και από ένα ποτενσιόμετρο στο κέντρο κάθε στήριξης στις άκρες του καμπτικού ανοίγματος. Με τον τρόπο αυτό η βύθιση που θα προκύπτει για το κέντρο του ανοίγματος θα συνυπολογίζει τις μετακινήσεις των αρθρώσεων και έτσι θα είναι πιο αξιόπιστη. Η ίδια διαδικασία ακολουθήθηκε για όλα τα δοκίμια. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται ένα τυχαίο δοκίμιο μετά την τοποθέτησή του πάνω στη μηχανή

126 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εικόνα 3.39 Πειραματική διάταξη για την επίτευξη ανακυκλιζόμενης εκτός επιπέδου κάμψης τριών σημείων. Φαίνονται και τα βασικά εξαρτήματα που χρησιμοποιήθηκαν. Σχήμα 3.31 Ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη (Κάμψη τριών σημείων και στις δύο διευθύνσεις φόρτισης. Εικόνα 3.40 Ποτενσιόμετρο (LVDT)

127 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 4.1 ΓΕΝΙΚΑ Στο παρόν κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν από την πρώτη ομάδα δοκιμίων. Υπενθυμίζεται ότι, η πρώτη ομάδα δοκιμίων περιλαμβάνει τα δοκίμια που δεν υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά. Επαναλαμβάνεται ότι όλα τα ενισχυμένα δοκίμια υποβλήθηκαν σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση εκτός επιπέδου, εκτός από το δοκίμιο ελέγχου το οποίο υποβλήθηκε σε μονοτονική φόρτιση. Για την καλύτερη παρουσίαση των αποτελεσμάτων, η πρώτη ομάδα δοκιμίων χωρίζεται σε δύο υποομάδες, όπου η πρώτη περιλαμβάνει τα δοκίμια στα οποία εφαρμόστηκε βήμα 1 mm και η δεύτερη τα δοκίμια στα οποία εφαρμόστηκε βήμα 2 mm. Στην δεύτερη, δηλαδή, υποομάδα εφαρμόστηκε διπλάσιο βήμα από την πρώτη. Πίνακας 4.1 Δοκίμια σε κάθε κατηγορία Δοκίμια υποβαλλόμενα σε εκτός επιπέδου κάμψη Βήμα 1 mm Βήμα 2 mm 1 δοκίμιο από την κατηγορία 1 δοκίμιο από την κατηγορία 2.M.2 2.M.2 2i.M.i2 2i.M.i2 1i1.M.1i1 1i1.M.1i1 2ii2.M 2ii2.M 2ii.M.2 2ii.M i.M.i2_na Στη συνέχεια του κεφαλαίου, θα παρουσιαστούν οι τρόποι αστοχίας των δοκιμίων, τα διαγράμματα δύναμης - μετατόπισης και τα συγκριτικά αποτελέσματα και σχολιασμοί για όλα τα δοκίμια

128 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Παρατηρήσεις 1. Όπως ειπώθηκε και προηγουμένως, για την εύρεση των μετατοπίσεων χρησιμοποιήθηκαν σε κάθε δοκίμιο τρία ποτενσιόμετρα LVDT, τα οποία τοποθετήθηκαν ένα στη μέση του καμπτικού ανοίγματος του δοκιμίου και ένα σε κάθε στήριξή του (Εικ. 3.39). Παρατηρήθηκε ότι, τα ποτενσιόμετρα που καταγράφανε τη μετακίνηση των στηρίξεων είχαν αμελητέες τιμές μετακίνησης. Για το λόγο αυτό για την κατασκευή των διαγραμμάτων έχει χρησιμοποιηθεί μόνο ο αισθητήρας LVDT που είναι τοποθετημένος στο μέσο του καμπτικού ανοίγματος των δοκιμίων, στο σημείο δηλαδή με το μέγιστο βέλος κάμψης. 2. Όλα τα δοκίμια είχαν περίπου το ίδιο καμπτικό άνοιγμα (απόσταση των στηρίξεων), ίσο με L αν = 1.30 m και το ίδιο πλάτος, ίσο με b = 400 mm. 3. Σημειώνεται ότι, στην αρχή του ονόματος των δοκιμίων προστίθεται το γράμμα Α ή Β ανάλογα αν ανήκει στην πρώτη (βήμα 1 mm) ή στη δεύτερη (βήμα 2 mm) υποομάδα δοκιμίων. Σημειώνεται ότι, σε όλα τα ενισχυμένα δοκίμια ο ρυθμός που εφαρμόστηκε ήταν ο ίδιος, 0.1 mm/sec στους αρχικούς κύκλους και αυξανόμενος στους τελευταίους. 4. Στα δοκίμια στα οποία η αστοχία δεν είναι ξεκάθαρη και εμφανής, θα θεωρηθεί η συμβατική αστοχία, η οποία αντιστοιχεί στην πτώση του φορτίου κατά 20% από τη μέγιστη τιμή του. Σε κάθε δοκίμιο θα διευκρινίζεται με λεπτομέρεια ο τρόπος αστοχίας του και οι μέγιστες τιμές που λαμβάνει το φορτίο σε κάθε διεύθυνση. 5. Διευκρινίζεται ότι, θετική θεωρείται η διεύθυνση στην οποία το έμβολο μετατοπίζεται προς τα κάτω (ώθηση του εμβόλου) και αρνητική θεωρείται η διεύθυνση στην οποία το έμβολο μετατοπίζεται προς τα πάνω (έλξη του εμβόλου). 4.2 ΔΟΚΙΜΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ.Μ. Η πρώτη ομάδα πειραμάτων, όπως ειπώθηκε, περιλαμβάνει και ένα δοκίμιο, το οποίο δεν ενισχύθηκε, ώστε να αποτελέσει το δοκίμιο ελέγχου ή αναφοράς και τα αποτελέσματα της μονοτονικής εκτός επιπέδου κάμψης στην οποία υποβλήθηκε να χρησιμοποιηθούν ως κριτήριο για τον έλεγχο της ενίσχυσης που παρέχεται μέσω των διαφορετικών τεχνικών που εξετάζονται

129 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ LVDT L αν Εικόνα 4.1 Το δοκίμιο αναφοράς (Control or Masonry), το οποίο θα υποβληθεί σε μονοτονική εκτός επιπέδου κάμψη. Το δοκίμιο αστόχησε σε κάμψη, σχηματίζοντας ρωγμές στο μέσον του τοιχίσκου στην επιφάνεια επιβολής του φορτίου (Εικ. 4.2). Το μέγιστο φορτίο το οποίο καταγράφηκε ήταν 3.42 kn Control Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.1 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο αναφοράς

130 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ (α) ανάπτυξη καμπτικής ρωγμής (β) Εικόνα 4.2 (α) και (β) Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου αναφοράς. 4.3 ΔΟΚΙΜΙΑ ΠΡΩΤΗΣ ΥΠΟΟΜΑΔΑΣ (ΒΗΜΑ 1 mm) Δοκίμιο A_2.Μ.2 LVDT L αν Εικόνα 4.3 Το δοκίμιο 2.Μ.2, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη

131 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Μέχρι τον 11ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 11ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο μέσον του, η οποία και οδήγησε στην αστοχία του δοκιμίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά η καμπτική ρωγμή αυξανόταν συνεχώς και επεκτεινόταν προς τα πάνω και προς τα κάτω, διαπερνώντας την ενίσχυση με το σύνθετο υλικό (Eικ. 4.4). Από το σημείο αυτό και μετά, παρατηρήθηκε σταδιακή θραύση των εξωτερικών ινών και ολίσθηση των εσωτερικών ινών στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοιχίσκου, η οποία οδήγησε σε σταδιακή πτώση του φορτίου και στις δύο διευθύνσεις. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό και ως εξόλκευση των ινών ή τηλεσκοπική αστοχία. Κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή το δοκίμιο "κόπηκε" στα δύο λόγω θραύσης των υπόλοιπων ινών. (α) (β) πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής (κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή) Εικόνα 4.4 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2.Μ.2 της πρώτης υποομάδας (α) κατά τη διάρκεια της δοκιμής και (β) κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών)

132 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν 8.06 kn και σημειώθηκε κατά τον 8ο έως τον 10ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν -9.28kN και καταγράφηκε στον 9ο κύκλο. Η αστοχία και στις δύο διευθύνεις θα θεωρηθεί η συμβατική αστοχία της πτώσης του φορτίου κατά 20%. Κατά την θετική διεύθυνση πραγματοποιήθηκε όταν επιτεύχθηκε μετατόπιση 12.31mm στον 14ο κύκλο. Κατά την αρνητική διεύθυνση πραγματοποιήθηκε όταν επιτεύχθηκε μετατόπιση mm στον 15ο κύκλο. Η αστοχία του δοκιμίου επήλθε τελικά κατά τη θετική διεύθυνση όταν επιτεύχθηκε μετατόπιση 12.31mm (μετατόπιση αστοχίας) στον 14ο κύκλο. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο της αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν A_2M Εξόλκευση ινών Αστοχία Εξόλκευση ινών -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.2 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2.Μ.2 της πρώτης υποομάδας

133 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Α_2i.Μ.i2 LVDT L αν Εικόνα 4.5 Το δοκίμιο 2i.Μ.i2, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 5ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 5ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 3.33 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) αρχίζει να εμφανίζεται μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο μέσον του, η οποία και οδήγησε στην αστοχία του δοκιμίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά η καμπτική ρωγμή αυξανόταν συνεχώς και επεκτεινόταν προς τα πάνω διαπερνώντας την διογκωμένη πολυστερίνη και την ενίσχυση με το σύνθετο υλικό (Eικ. 4.6).Κατά την θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) στον 27ο κύκλο, αλλά και στην αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στον 25ο κύκλο, παρατηρήθηκε θραύση των ινών με απότομη πτώση του φορτίου

134 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου Εικόνα 4.6 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2i.Μ.2i της πρώτης υποομάδας κατά τη διάρκεια της δοκιμής και κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου). Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 9ο και 10ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν kn και καταγράφηκε στον 10ο και 11ο κύκλο. Η αστοχία και στις δύο διευθύνσεις πραγματοποιήθηκε κατά τη θραύση των ινών. Κατά τη θετική διεύθυνση η αστοχία επήλθε στον 27ο κύκλο όταν

135 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ πραγματοποιήθηκε μετατόπιση του δοκιμίου κατά 23.49mm. Κατά την αρνητική διεύθυνση η αστοχία επήλθε στον 25ο κύκλο όταν πραγματοποιήθηκε μετατόπιση του δοκιμίου κατά mm. Η αστοχία τελικά επήλθε κατά την αρνητική διεύθυνση στον 25ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν A_2iMi2 Θραύση ινών Αστοχία -20 Θραύση ινών βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.3 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i2 της πρώτης υποομάδας

136 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Α_1i1.Μ.1i1 LVDT L αν Εικόνα 4.7 Το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 9ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 9ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 8.33 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) αρχίζει να εμφανίζεται μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο σημείο που ασκείται το φορτίο, η οποία και οδήγησε στην αστοχία του δοκιμίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά η καμπτική ρωγμή αυξανόταν συνεχώς και επεκτεινόταν προς τα πάνω διαπερνώντας την διογκωμένη πολυστερίνη και την ενίσχυση με το σύνθετο υλικό (Eικ. 4.8). Κατά την αρνητική διεύθυνση, στον 16ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου παρατηρήθηκε θραύση των ινών με απότομη πτώση του φορτίου, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου. Κατά την θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω), στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου παρατηρήθηκε σταδιακή θραύση των εξωτερικών ινών και ολίσθηση των εσωτερικών, η οποία οδήγησε σε σταδιακή πτώση του φορτίου (εξόλκευση των ινών ή τηλεσκοπική αστοχία)

137 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ (α) πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου (β) Εικόνα 4.8 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 1i1.Μ.1i1 της πρώτης υποομάδας (α) κατά τη διάρκεια της δοκιμής και (β) κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου)

138 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 9ο έως τον 14ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν kn και καταγράφηκε στον 10ο κύκλο. Η αστοχία κατά την αρνητική διεύθυνση θεωρείται κατά τη θραύση των ινών στον 16ο κύκλο σε μετατόπιση mm. Η αστοχία κατά την θετική διεύθυνση θεωρείται η συμβατική αστοχία της πτώσης του φορτίου κατά 20%, η οποία πραγματοποιήθηκε όταν επιτεύχθηκε μετατόπιση 16.30mm στον 18ο κύκλο. Η αστοχία του δοκιμίου επήλθε τελικά κατά την αρνητική διεύθυνση στον 16ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο της αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν A_1i1M1i1 Εξόλκευση ινών Αστοχία Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.4 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 της πρώτης υποομάδας

139 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Α_2ii2.Μ LVDT L αν Εικόνα 4.9 Το δοκίμιο 2ii2.Μ, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 4ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 4ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 2.99 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή. Στον 7ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 6.05 mm ή προς τα πάνω κατά -7 mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε και μία δεύτερη κατακόρυφη καμπτική ρωγμή. Στον 22ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε μία τρίτη καμπτική ρωγμή. Κατά τη διάρκεια των κύκλων, οι ρωγμές αυτές αυξάνονται ολοένα και περισσότερο, διαπερνώντας μόνο την εσωτερική διογκωμένη πολυστερίνη (Eικ. 4.10). Κατά τη θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) και μετά, παρατηρήθηκε σταδιακή θραύση των ινών στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου, η οποία οδήγησε σε σταδιακή πτώση του φορτίου (εξόλκευση των ινών ή τηλεσκοπική αστοχία). Στην πάνω

140 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ παράπλευρη επιφάνεια παρατηρήθηκε θραύση των οπτόπλινθων, διότι δεν είχε κάποιου είδους ενίσχυση, με αποτέλεσμα το φορτίο να παραμείνει χαμηλό στη διεύθυνση αυτή. διάνοιξη ρωγμών θραύση οπτόπλινθων Εικόνα 4.10 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2ii2.Μ της πρώτης υποομάδας (πλήρης διάνοιξη καμπτικών ρωγμών, εξόλκευση ινών στην κάτω και θραύση των στη πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου)

141 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν 21 kn mm και σημειώθηκε κατά τον 8ο έως τον 11ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά την αρνητική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 1ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την θετική διεύθυνση η αστοχία του δοκιμίου θα θεωρηθεί η συμβατική αστοχία της πτώσης του φορτίου κατά 20% που επήλθε κατά την επίτευξη μετατόπισης κατά 29.64mm στον 31ο κύκλο. Κατά την αρνητική διεύθυνση το δοκίμιο δεν είχε κάποιου είδους ενίσχυση και αστόχησε από την αρχή της δοκιμής. Η αστοχία θεωρείται ότι επήλθε τελικά στη θετική διεύθυνση στον 31ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας 29.64mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι τον 31ο κύκλο ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν A_2ii2M Εξόλκευση ινών Αστοχία Θραύση τούβλων (χωρίς ενίσχυση) -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.5 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii2.Μ της πρώτης υποομάδας

142 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Α_2ii.Μ.2 LVDT L αν Εικόνα 4.11 Το δοκίμιο 2ii.Μ.2, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 5ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 5ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 5.25 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο μέσον του. Κατά τη διάρκεια των επόμενων κύκλων, η ρωγμή αυτή αυξάνεται ολοένα και περισσότερο, διαπερνώντας και τις δύο διογκωμένες πολυστερίνες (Eικ. 4.12). Κατά την θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω), παρατηρήθηκε σταδιακή θραύση των ινών στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου, η οποία οδήγησε σε σταδιακή πτώση του φορτίου (εξόλκευση των ινών ή τηλεσκοπική αστοχία) στη διεύθυνση αυτή. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στον 20ο κύκλο στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου παρατηρήθηκε αποκόλληση των πλακών της διογκωμένης πολυστερίνης μεταξύ τους αλλά και από τον τοίχο, και κατ' επέκταση του αποκόλληση του σύνθετου υλικού από την επιφάνεια του τοίχου με μία μικρή απότομη πτώση του φορτίου, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου. Προς το

143 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ τέλος του πειράματος παρατηρήθηκε αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης στην αριστερή παρειά της αριστερής στήριξης και σύνθλιψή της στη στήριξη αυτή. διάνοιξη ρωγμών αποκόλληση διογκωμένης πολυστερίνης και σύνθετου υλικού Εικόνα 4.12 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2ii2.Μ της πρώτης υποομάδας (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και αποκόλληση σύνθετου υλικού)

144 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 9ο και 10ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 13ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την θετική διεύθυνση η αστοχία του δοκιμίου θα θεωρηθεί η συμβατική αστοχία της πτώσης του φορτίου κατά 20% που επήλθε κατά την επίτευξη μετατόπισης κατά 17.26mm στον 18ο κύκλο. Κατά την αρνητική διεύθυνση η αστοχία του δοκιμίου θα θεωρηθεί τη στιγμή της αποκόλλησης της διογκωμένης πολυστερίνης, που γίνεται στην μετατόπιση mm στον 20ο κύκλο. Η αστοχία θεωρείται ότι επήλθε τελικά κατά την θετική διεύθυνση στον 18ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας 17.26mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο της αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν A_2iiM2 Εξόλκευση ινών Αστοχία Αποκόλληση -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.6 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii.Μ.2 της πρώτης υποομάδας

145 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 4.4 ΔΟΚΙΜΙΑ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΥΠΟΟΜΑΔΑΣ (ΒΗΜΑ 2 mm) Δοκίμιο Β_2.Μ.2 LVDT L αν Εικόνα 4.13 Το δοκίμιο 2.Μ.2, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 5ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 5ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 9.61 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκαν δύο κατακόρυφες καμπτικές ρωγμές στο σημείο άσκησης του φορτίου, οι οποίες και οδήγησαν στην αστοχία του δοκιμίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά οι καμπτικές ρωγμές αυξάνονταν συνεχώς και επεκτείνονταν προς τα πάνω και προς τα κάτω, διαπερνώντας την ενίσχυση με το σύνθετο υλικό (Eικ. 4.14). Κατά τη θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) στον 8ο κύκλο, αλλά και κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) επίσης στον 8ο κύκλο, παρατηρήθηκε θραύση των ινών με απότομη πτώση του φορτίου, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου

146 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ (α) θραύση των ινών και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου (β) Εικόνα 4.14 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2.Μ.2 της δεύτερης υποομάδας (α) κατά τη διάρκεια της δοκιμής και (β) κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών). Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν 9.52 kn και σημειώθηκε κατά τον 6ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν kn και καταγράφηκε στον 6ο κύκλο. Κατά

147 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ την θετική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) η αστοχία του δοκιμίου επήλθε λόγω θραύσης των ινών στον 8ο κύκλο σε μετατόπιση 14.27mm. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω) η αστοχία του δοκιμίου επήλθε λόγω θραύσης των ινών στον 8ο κύκλο σε μετατόπιση mm. Η αστοχία τελικά του δοκιμίου επήλθε κατά τη θετική διεύθυνση στον 8ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας 14.27mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν B_2M2 Θραύση ινών Αστοχία Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.7 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2.Μ.2 της δεύτερης υποομάδας

148 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο B_2i.Μ.i2 LVDT L αν Εικόνα 4.15 Το δοκίμιο 2i.Μ.i2, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 4ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 4ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 7.55 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) αρχίζουν να εμφανίζονται δύο κατακόρυφες καμπτικές ρωγμές στο σημείο άσκησης του φορτίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά οι καμπτικές ρωγμές αυξάνονταν συνεχώς και επεκτεινόταν προς τα πάνω διαπερνώντας μόνο την διογκωμένη πολυστερίνη (Eικ. 4.16). Κατά την αρνητική διεύθυνση στον 11ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου παρατηρήθηκε αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης από την επιφάνεια του τοίχου και κατ' επέκταση και του σύνθετου υλικού με μία μικρή απότομη πτώση του φορτίου. Τέτοιου είδους αποκόλληση, επίσης, παρατηρήθηκε και στην θετική διεύθυνση στον 14ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου. Προς το τέλος του πειράματος παρατηρήθηκε αποκόλληση της

149 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ διογκωμένης πολυστερίνης στη δεξιά παρειά της δεξιάς στήριξης και σύνθλιψή στη στήριξη αυτή. διάνοιξη καμπτικών ρωγμών και αποκόλληση του σύνθετου υλικού κυρίως στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου Εικόνα 4.16 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2i.Μ.2i της δεύτερης υποομάδας κατά τη διάρκεια της δοκιμής (διάνοιξη καμπτικών ρωγμών και αποκόλληση του σύνθετου υλικού κυρίως στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου). Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 9ο έως τον 11ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν kn και καταγράφηκε στον 9ο και 10ο κύκλο. Κατά την θετική διεύθυνση η αστοχία του δοκιμίου θεωρείται κατά την αποκόλληση στον 14ο κύκλο σε μετατόπιση 25.6mm. Κατά την αρνητική διεύθυνση η

150 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ αστοχία του δοκιμίου θεωρείται κατά την αποκόλληση στον 11ο κύκλο σε μετατόπιση mm. Η αστοχία του δοκιμίου επήλθε τελικά κατά την αρνητική διεύθυνση στον 11ο κύκλο σε μετατόπιση αστοχίας mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν B_2iMi2 Αποκόλληση Αστοχία -20 Αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.8 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i2 της δεύτερης υποομάδας

151 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Β_1i1.Μ.1i1 LVDT L αν Εικόνα 4.17 Το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 7ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 7ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) αρχίζει να εμφανίζονται δύο κατακόρυφες καμπτικές ρωγμές στο μέσον του, οι οποίες και οδήγησαν στην αστοχία του δοκιμίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά οι καμπτικές ρωγμές αυξάνονταν συνεχώς και επεκτείνονταν προς τα πάνω διαπερνώντας την διογκωμένη πολυστερίνη και την ενίσχυση με το σύνθετο υλικό (Eικ. 4.18). Κατά τη θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) στον 10ο κύκλο, αλλά και κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στον 11ο κύκλο, παρατηρήθηκε θραύση των ινών με απότομη πτώση του φορτίου, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου

152 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ (α) πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου (β) Εικόνα 4.18 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 1i1.Μ.1i1 της δεύτερης υποομάδας (α) κατά τη διάρκεια της δοκιμής και (β) κατά την εξαγωγή του δοκιμίου από τη μηχανή (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και θραύση των ινών και στις δύο παράπλευρες επιφάνειες του τοίχου). Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν 12.7 kn και σημειώθηκε κατά τον 8ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν kn και καταγράφηκε στον 8ο κύκλο. Κατά την θετική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) η αστοχία του δοκιμίου επήλθε

153 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ λόγω θραύσης των ινών στον 10ο κύκλο σε μετατόπιση 18.71mm. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω) η αστοχία του δοκιμίου επήλθε λόγω θραύσης των ινών στον 11ο κύκλο σε μετατόπιση mm. Η αστοχία τελικά του δοκιμίου επήλθε κατά τη θετική διεύθυνση στον 10ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας 18.71mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν B_1i1M1i1 Θραύση ινών Αστοχία Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.9 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 της δεύτερης υποομάδας

154 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Β_2ii2.Μ LVDT L αν Εικόνα 4.19 Το δοκίμιο 2ii2.Μ, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 3ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 3ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 5.33 mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο σημείο άσκησης του φορτίου. Κατά τη διάρκεια των επόμενων κύκλων, η ρωγμή αυτή αυξάνεται ολοένα και περισσότερο, διαπερνώντας μόνο την εσωτερική διογκωμένη πολυστερίνη (Eικ. 4.20). Κατά τη θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) στον 14ο κύκλο στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου παρατηρήθηκε αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης από την επιφάνεια του τοίχου και κατ' επέκταση και του σύνθετου υλικού με μία μικρή απότομη πτώση του φορτίου, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια παρατηρήθηκε θραύση των οπτόπλινθων, διότι δεν είχε κάποιου είδους ενίσχυση, με αποτέλεσμα το φορτίο να παραμείνει χαμηλό στη διεύθυνση αυτή. Προς το τέλος του πειράματος παρατηρήθηκε

155 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης στη δεξιά παρειά της δεξιάς στήριξης και σύνθλιψή στη στήριξη αυτή. διάνοιξη ρωγμής θραύση οπτόπλινθων αποκόλληση σύνθετου υλικού Εικόνα 4.20 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2ii2.Μ της δεύτερης υποομάδας (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής, αποκόλληση του σύνθετου υλικού και θραύση κάποιων οπτόπλινθων)

156 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 10ο και 11ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά την αρνητική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 7ο έως τον 10ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά τη θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) η αστοχία θεωρείται τη στιγμή της αποκόλλησης στον 14ο κύκλο με μετατόπιση 24.93mm. Κατά την αρνητική διεύθυνση το δοκίμιο δεν είχε κάποιου είδους ενίσχυση και αστόχησε από την αρχή της δοκιμής. Η αστοχία του δοκιμίου θεωρείται ότι επήλθε τελικά στη θετική διεύθυνση στον 14ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας 24.93mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο της αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν B_2ii2M Αποκόλληση Αστοχία Θραύση τούβλων (χωρίς ενίσχυση) -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.10 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii2.Μ της δεύτερης υποομάδας

157 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο 2ii.Μ.2 LVDT L αν Εικόνα 4.21 Το δοκίμιο 2ii.Μ.2, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 6ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 6ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά mm ή προς τα πάνω κατά mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) εμφανίστηκε μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο μέσον του. Κατά τη διάρκεια των επόμενων κύκλων, η ρωγμή αυτή αυξάνεται ολοένα και περισσότερο, διαπερνώντας και τις δύο διογκωμένες πολυστερίνες (Eικ. 4.22). Κατά τη θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) στον 10ο κύκλο, παρατηρήθηκε θραύση των ινών στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου, η οποία οδήγησε σε απότομη πτώση του φορτίου στη διεύθυνση αυτή, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στον 13ο κύκλο στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου παρατηρήθηκε αποκόλληση των πλακών της διογκωμένης πολυστερίνης μεταξύ τους αλλά και με την επιφάνεια του τοίχου και κατ' επέκταση και του σύνθετου υλικού από την επιφάνεια του τοίχου με μία μικρή απότομη πτώση του φορτίου. Προς το τέλος του πειράματος παρατηρήθηκε αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης στην δεξιά παρειά της δεξιάς στήριξης και σύνθλιψή της στη στήριξη αυτή

158 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ διάνοιξη ρωγμής αποκόλληση διογκωμένης πολυστερίνης και σύνθετου υλικού θραύση ινών Εικόνα 4.22 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2ii.Μ.2 της πρώτης υποομάδας (πλήρης διάνοιξη καμπτικής ρωγμής, αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης και θραύση ινών στην κάτω παράπλευρη επιφάνεια του τοιχίσκου)

159 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 6ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω) ήταν kn και σημειώθηκε κατά τον 8ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) η αστοχία θεωρείται τη στιγμή της θραύσης των ινών στον 10ο κύκλο με μετατόπιση 16.16mm. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) η αστοχία θεωρείται τη στιγμή της αποκόλλησης στον 13ο κύκλο με μετατόπιση mm. Η αστοχία του δοκιμίου επήλθε τελικά κατά την θετική διεύθυνση στον 10ο κύκλο σε μετατόπιση αστοχίας 16.16mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι τον 9ο κύκλο ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν B_2iiM2 Θραύση ινών Αστοχία Αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.11 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2ii.Μ.2 της δεύτερης υποομάδας

160 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Δοκίμιο Β_2i.Μ.i2_na LVDT L αν Εικόνα 4.23 Το δοκίμιο 2i.Μ.i2_na, το οποίο θα υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη. Μέχρι τον 3ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης του εμβόλου, δεν παρατηρήθηκε κάποια σημαντική καταπόνηση στον ενισχυμένο τοιχίσκο. Στον 3ο κύκλο (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω κατά 4.66 mm ή προς τα πάνω κατά -5 mm σε σχέση με τη θέση του εμβόλου στην έναρξη του πειράματος) αρχίζει να εμφανίζεται μία κατακόρυφη καμπτική ρωγμή στο σημείο άσκησης του φορτίου. Από τον κύκλο αυτό και μετά η καμπτική ρωγμή αυξάνεται συνεχώς και επεκτείνεται διαπερνώντας την διογκωμένη πολυστερίνη (Eικ. 4.24). Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) στον 14ο κύκλο στην πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου παρατηρήθηκε πλήρης αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης από την επιφάνεια του τοίχου και κατ' επέκταση και του σύνθετου υλικού με απότομη πτώση του φορτίου, που οδήγησε και στην αστοχία του δοκιμίου. Κατά την θετική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) δεν παρατηρήθηκε κάποια αστοχία μέχρι τη στιγμή της τελικής αστοχίας του δοκιμίου λόγω της αποκόλλησης

161 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ διάνοιξη καμπτικής ρωγμής εξ' ολοκλήρου αποκόλληση της διογκωμένης πολυστερίνης και του σύνθετου υλικού Εικόνα 4.24 Εικόνες από την αστοχία του δοκιμίου 2i.Μ.2i_na της δεύτερης υποομάδας κατά τη διάρκεια της δοκιμής (διάνοιξη καμπτικής ρωγμής και αποκόλληση του σύνθετου υλικού από την πάνω παράπλευρη επιφάνεια του τοίχου). Το διάγραμμα φορτίου - μετατοπίσεων, όπως καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, φαίνεται στο Σχ Το μέγιστο φορτίο που καταγράφηκε κατά τη θετική φορά (μετατόπιση εμβόλου προς τα κάτω) ήταν 10.5 kn και σημειώθηκε κατά τον 10ο έως τον 13ο κύκλο επιβαλλόμενης μετατόπισης. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση εμβόλου προς τα πάνω), το μέγιστο φορτίο ήταν kn και καταγράφηκε στον 9ο έως τον 13ο κύκλο. Κατά την αρνητική διεύθυνση (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) η αστοχία θεωρείται τη στιγμή της αποκόλλησης στον 14ο κύκλο με μετατόπιση mm. Κατά τη θετική διεύθυνση δεν παρατηρήθηκε κάποιου είδους αστοχίας

162 Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Η αστοχία του δοκιμίου επήλθε τελικά κατά την αρνητική διεύθυνση στον 14ο κύκλο με μετατόπιση αστοχίας mm. Η συνολική ενέργεια η οποία απορροφήθηκε μέχρι το σημείο της αστοχίας ήταν knmm. Τα συγκεντρωτικά αυτά αποτελέσματα για το σύνολο των δοκιμίων της υποομάδας αυτής, παρουσιάζονται σε επόμενο πίνακα για καλύτερη κατανόηση των διαφορών που θα παρουσιαστούν B_2iMi2_na Αστοχία -20 Πλήρης αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.12 Διάγραμμα φορτίου (kn) - μετατόπισης (mm) για το δοκίμιο 2i.Μ.i2_na της δεύτερης υποομάδας

163 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 4.5 ΕΥΡΕΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΡΟΠΩΝ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Στην υποενότητα αυτή, θα γίνει ο υπολογισμός των πειραματικών μέγιστων ροπών (ροπών αντοχής) που προκύπτουν σε κάθε διεύθυνση για κάθε ένα από τα δοκίμια που ελέγχθηκαν. Όπως ειπώθηκε και προηγουμένως, όλα τα δοκίμια εξετάστηκαν σε εκτός επιπέδου κάμψη τριών σημείων, και όλοι οι τοιχίσκοι προσομοιώθηκαν ως αμφιέρειστοι. Οι ροπές που παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα αντιστοιχούν στις μέγιστες ροπές που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια διεξαγωγής των πειραμάτων. Το παρακάτω σχήμα βοηθάει στον υπολογισμό των μέγιστων ροπών που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια ων πειραμάτων. Θετική διεύθυνση ή Μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω P max L αν L αν P max Αρνητική διεύθυνση ή Μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω Σχήμα 4.13 Εύρεση πειραματικής ροπής

164 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Πίνακας 4.2 Πειραματικές ροπές για την πρώτη και δεύτερη υποομάδα πειραμάτων. Δοκίμια Θετική διεύθυνση ή Μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω M P max (kn) Rd,exper (knm) Αρνητική διεύθυνση ή Μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω P max (kn) M Rd,exper (knm) A_2.M B_2.M A_1i1.M.1i B_1i1.M.1i A_2i.M.i B_2i.M.i B_2i.M.i2_na A_2ii2.M B_2ii2.M A_2ii.M B_2ii.M ΣΥΝΟΨΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Γενικά Στην υποενότητα αυτή, θα παρουσιαστούν συνοπτικά τα αποτελέσματα των πειραμάτων που προέκυψαν. Καταρχάς, θα παρουσιαστούν μαζί όλα τα προηγούμενα διαγράμματα για να γίνεται καλύτερη σύγκριση μεταξύ τους. Στη συνέχεια, θα παρουσιαστούν τρία ακόμη διαγράμματα. Το ένα θα περιλαμβάνει τις όλες περιβάλλουσες καμπύλες (Διάγραμμα φορτίου - μετατόπισης), το δεύτερο θα περιλαμβάνει τις απορροφούμενες ενέργειες (Διάγραμμα απορροφούμενων ενεργειών - αριθμός κύκλων) και το τελευταίο θα περιλαμβάνει τις δυσκαμψίες (Διάγραμμα δυσκαμψιών - αριθμός κύκλων)

165 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Έπειτα, σε ένα ενιαίο πίνακα θα παρουσιαστούν όλα τα αποτελέσματα από τα πειράματα ξεχωριστά σε κάθε διεύθυνση, τα οποία θα αφορούν τον τρόπο αστοχίας, την μέγιστη δύναμη και την αντίστοιχη μετατόπιση, την μέγιστη ροπή και την μέγιστη μετατόπιση. Τέσσερις τρόποι αστοχίας - πώς φαίνονται στα διαγράμματα o Θραύση ινών : Η θραύση των ινών συμβαίνει ξαφνικά στο δοκίμιο και έχει ως συνέπεια την απότομη πτώση του φορτίου (μεγάλη πτώση) στα διαγράμματα. o Αποκόλληση * : Αποκόλληση συμβαίνει μεταξύ της διογκωμένης πολυστερίνης και της επιφάνειας του τοίχου και κατά συνέπεια αποκόλληση του σύνθετου υλικού από τον τοιχίσκο. Επίσης, συμβαίνει μεταξύ των δύο πλακών της διογκωμένης πολυστερίνης. Έχει ως συνέπεια την απότομη πτώση του φορτίου (μικρή πτώση) στα διαγράμματα. o "Πλήρης" αποκόλληση : Η "πλήρης" αποκόλληση συμβαίνει όταν αποκολλάται εντελώς από την επιφάνεια του τοιχίσκου η διογκωμένη πολυστερίνη, χωρίς να είναι πλέον σε επαφή. Έχει ως συνέπεια την απότομη πτώση του φορτίου (μεγάλη πτώση) στα διαγράμματα. o Εξόλκευση των ινών ή τηλεσκοπική αστοχία : Είναι το φαινόμενο όταν συμβαίνει μία αρχική θραύση των εξωτερικών ινών οι οποίες είναι εμποτισμένες στο κονίαμα, ενώ οι εσωτερικές ίνες ολισθαίνουν μεταξύ τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ομαλή και σταδιακή πτώση του φορτίου στα διαγράμματα. Σημειώνεται, ότι αυτός ο τρόπος αστοχίας είναι ο πλέον επιθυμητός. * Έχει διευκρινιστεί σε κάθε πείραμα

166 Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ A_2M Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων της πρώτης υποομάδας (βήμα 1mm) Εξόλκευση ινών Αστοχία A_2iMi2 Θραύση ινών Εξόλκευση ινών -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) A_1i1M1i1 Εξόλκευση ινών Αστοχία -20 Θραύση ινών βήμα κύκλου 1 mm A_2ii2M Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Εξόλκευση ινών Αστοχία Αστοχία Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 1 mm A_2iiM2 Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Εξόλκευση ινών Αστοχία Θραύση τούβλων (χωρίς ενίσχυση) -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Αποκόλληση -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.14 Διαγράμματα φορτίου -μετατόπισης πρώτης υποομάδας

167 Αθροιστική απορροφούμενη ενέργεια (knmm) Δυσκαμψία K (kn/mm) Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2M2 A_2ii2M A_2iiM2 Control βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.15 Συγκριτικό διάγραμμα περιβάλλουσων καμπυλών των δοκιμίων της πρώτης υποομάδας A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2M2 A_2ii2M A_2ii2M2 βήμα κύκλου 1mm A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2M2 A_2ii2M +y A_2ii2M -y A_2iiM2 βήμα κύκλου 1 mm Κύκλοι φόρτισης (α) Κύκλοι φόρτισης (β) Σχήμα 4.16 Συγκριτικά διαγράμματα (α) απορροφούμενης ενέργειας και (β) δυσκαμψίας σε συνάρτηση με τους κύκλους υστέρησης των δοκιμίων της πρώτης υποομάδας

168 Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων της δεύτερης υποομάδας (βήμα 2mm) B_2M2 Θραύση ινών Αστοχία B_2iMi2 Αποκόλληση Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) B_1i1M1i1 Θραύση ινών Αστοχία -15 Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) B_2iiM2 Θραύση ινών Αστοχία Αστοχία -20 Αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) B_2ii2M Θραύση τούβλων (χωρίς ενίσχυση) Αποκόλληση Αστοχία -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) B_2iMi2_na Αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Αστοχία -20 Πλήρης αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.17 Διαγράμματα φορτίου - μετατόπισης πρώτης υποομάδας

169 Αθροιστική απορροφούμενη ενέργεια (knmm) Δυσκαμψία K (kn/mm) Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2M2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2_na Control -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.18 Συγκριτικό διάγραμμα περιβάλλουσων καμπυλών των δοκιμίων της πρώτης υποομάδας B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2M2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2_na βήμα κύκλου 2 mm Κύκλοι φόρτισης Κύκλοι φόρτισης B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2M2 B_2ii2M +y B_2ii2M -y B_2iiM2 B_2iMi2_na βήμα κύκλου 2 mm (α) (β) Σχήμα 4.19 Συγκριτικά διαγράμματα (α) απορροφούμενης ενέργειας και (β) δυσκαμψίας σε συνάρτηση με τους κύκλους υστέρησης των δοκιμίων της δεύτερης υποομάδας

170 Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Συνοπτική παρουσίαση διαγραμμάτων των ίδιων δοκιμίων A_2M2 Εξόλκευση ινών Αστοχία B_2M2 Θραύση ινών Αστοχία Εξόλκευση ινών -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) A_1i1M1i1 Εξόλκευση ινών B_1i1M1i1 Θραύση ινών Αστοχία Αστοχία Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 1 mm A_2iMi2 Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Θραύση ινών Θραύση ινών -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) B_2iMi2 Αποκόλληση Αστοχία -20 Θραύση ινών βήμα κύκλου 1 mm Αστοχία -20 Αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm)

171 Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ B_2iMi2_na Αστοχία -20 Πλήρης αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) A_2ii2M Εξόλκευση ινών Αστοχία B_2ii2M Αποκόλληση Αστοχία Θραύση τούβλων (χωρίς ενίσχυση) Θραύση τούβλων (χωρίς ενίσχυση) -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) -20 βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) A_2iiM2 Εξόλκευση ινών Αστοχία B_2iiM2 Θραύση ινών Αστοχία Αποκόλληση -20 βήμα κύκλου 1 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Αποκόλληση βήμα κύκλου 2 mm Μετατόπιση στο μέσον του ανοίγματος (mm) Σχήμα 4.20 Σύγκριση διαγραμμάτων που αντιστοιχούν στα ίδια δοκίμια

172 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Συγκριτική παρουσίαση αποτελεσμάτων σε πίνακες Πίνακας 4.3 Συγκριτική παρουσίαση αποτελεσμάτων. Δοκίμια A_2.M.2 (βήμα 1mm) B_2.M.2 (βήμα 2mm) A_1i1.M.1i1 (βήμα 1mm) B_1i1.M.1i1 (βήμα 2mm) A_2i.M.i2 (βήμα 1mm) B_2i.M.i2 (βήμα 2mm) B_2i.M.i2_na (βήμα 2mm) A_2ii2.M (βήμα 1mm) B_2ii2.M (βήμα 2mm) A_2ii.M.2 (βήμα 1mm) B_2ii.M.2 (βήμα 2mm) Θετική διεύθυνση ή Μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω Τρόπος αστοχίας * Εξόλκευση ινών Αρνητική διεύθυνση ή Μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω P max (kn) M Rd,exper Τρόπος P max (kn) Τιμή κύκλος (knm) αστοχίας * Τιμή κύκλος ος-10ος 2.62 Εξόλκευση ινών M Rd,exper (knm) Διεύθυνση ΑΣΤΟΧΙΑ δ u (mm) Κύκλος αστοχίας Ενέργεια (knmm) ος Θετική oς Θραύση ινών ος 3.09 Θραύση ινών ος Θετική ος Εξόλκευση ινών ος-14ος 3.25 Θραύση ινών ος -325 Αρνητική ος Θραύση ινών ος 4.13 Θραύση ινών ος Θετική ος Θραύση ινών ος-10ος 4.22 Θραύση ινών ος-11ος Αρνητική ος Αποκόλληση ος-11ος 3.73 Αποκόλληση ος-10ος Αρνητική ος (δεν αστόχησε) ος-13ος 3.33 Εξόλκευση ινών 21 8ος-11ος 6.83 Αποκόλληση ος-11ος 6.59 Εξόλκευση ινών Πλήρης αποκόλληση Θραύση τούβλων Θραύση τούβλων ος-13ος Αρνητική ος ος Θετική ος ος-10ος Θετική ος ος-10ος 3.89 Αποκόλληση ος Θετική ος Θραύση ινών ος 4.52 Αποκόλληση ος Θετική ος

173 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Στον παραπάνω πίνακα διευκρινίζεται ότι, ο τρόπος αστοχίας έχει παρουσιαστεί αναλυτικά στις προηγούμενες υποενότητες και για το λόγο αυτό στον πίνακα γράφεται επιγραμματικά. Επίσης, υπενθυμίζεται ότι το μέγιστο φορτίο του δοκιμίου αναφοράς είναι 3.42 kn. Η επόμενη σύγκριση που παρουσιάζεται αφορά τη δυσκαμψία και συγκεκριμένα την αρχική δυσκαμψία των δοκιμίων. Όσον αφορά την αρχική δυσκαμψία των δοκιμίων, σημειώνεται ότι δεν επηρεάζεται ούτε από το ρυθμό, ούτε από το βήμα της δοκιμής, αλλά εξαρτάται μόνο από τον διαφορετικό τρόπο ενίσχυσης των δοκιμίων. Συγκριμένα, όσο αυξάνεται η ενίσχυση, τόσο πιο δύσκαμπτο γίνεται το δοκίμιο. Η αρχική δυσκαμψία για κάθε ένα από τα δοκίμια φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. Επίσης, σημειώνεται ότι, στο δοκίμιο 2ii2M η δυσκαμψία υπολογίζεται και κατά τις δύο διευθύνσεις (+y, -y) γιατί η ενίσχυση δεν είναι συμμετρική και από τη μία πλευρά του τοίχου δεν έχει καθόλου ενίσχυση. Πίνακας 4.4 Αρχικές δυσκαμψίες των δοκιμίων. Δοκίμια Αρχική Δυσκαμψία (kn/mm) A_2.M B_2.M A_1i1.M.1i B_1i1.M.1i A_2i.M.i B_2i.M.i B_2i.M.i2_na A_2ii2.M B_2ii2.M +y : y : y : y : A_2ii.M B_2ii.M

174 Μέγιστη Δύναμη (kn) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Σχολιασμός και περαιτέρω σύγκριση των αποτελεσμάτων Στο υποκεφάλαιο αυτό, γίνεται σύγκριση των βασικότερων αποτελεσμάτων των δοκιμίων της πρώτης ομάδας πειραμάτων. Για την καλύτερη και εποπτικότερη κατανόηση των αποτελεσμάτων παρουσιάζονται πρώτα κάποια ραβδογράμματα που θα δείχνουν τις βασικότερες διαφορές τους. Το επόμενο ραβδόγραμμα παρουσιάζει τα μέγιστα φορτία των δοκιμίων ανά διεύθυνση Θετική διεύθυνση (ώθηση εμβόλου) Αρνητική διεύθυνση (έλξη εμβόλου) Control A_2M2 A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2ii2M A_2iiM2 Δοκίμια B_2M2 B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2nA Σχήμα 4.21 Ραβδόγραμμα που δείχνει την μέγιστη δύναμη των δοκιμίων της πρώτης ομάδας. Το επόμενο ραβδόγραμμα αφορά την επί τοις εκατό διαφορά του μέγιστου φορτίου των δοκιμίων της πρώτης ομάδας που παρουσιάζεται (σε μία από τις δύο διευθύνσεις) σε σχέση με το μέγιστο φορτίο του δοκιμίου αναφοράς

175 Μετατόπιση αστοχίας (mm) Αρνητική διεύθυνση Θετική διεύθυνση με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου αναφοράς ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ % Αύξηση της μέγιστης δύναμης σε σχέση A_2M2 A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2ii2M A_2iiM2 Δοκίμια B_2M2 B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2nA Δοκίμια Σχήμα 4.22 Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης δύναμης των δοκιμίων της πρώτης ομάδας σε σύγκριση με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου αναφοράς. Στο επόμενο ραβδόγραμμα, θα γίνει μία σύγκριση των μετατοπίσεων αστοχίας των δοκιμίων της πρώτης ομάδας Control A_2M2 A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2ii2M A_2iiM2 Δοκίμια B_2M2 B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2nA Σχήμα 4.23 Ραβδόγραμμα που δείχνει την μετατόπιση αστοχίας των δοκιμίων της πρώτης ομάδας

176 Απορροφούμενη ενέργεια μέχρι την αστοχία (knmm) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Στο επόμενο ραβδόγραμμα, θα γίνει μία σύγκριση των απορροφούμενων ενεργειών τη στιγμή της αστοχίας για τα ενισχυμένα δοκίμια της πρώτης ομάδας A_2M2 A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2ii2M A_2iiM2 Δοκίμια B_2M2 B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2nA Σχήμα 4.24 Ραβδόγραμμα που δείχνει την απορροφούμενη ενέργεια των δοκιμίων της πρώτης ομάδας τη στιγμή της αστοχίας. Το επόμενο ραβδόγραμμα αφορά την επί τοις εκατό διαφορά του μέγιστου φορτίου των ενισχυμένων δοκιμίων που παρουσιάζεται (σε μία από τις δύο διευθύνσεις) σε σχέση με το μέγιστο φορτίο του δοκιμίου 2Μ2. Η σύγκριση αυτή γίνεται διότι, το δοκίμιο 2Μ2 είναι το μοναδικό δοκίμιο, στο οποίο δεν έχει τοποθετηθεί διογκωμένη πολυστερίνη

177 % Άυξηση της μετατόπισης αστοχίας σε σχέση με τη μετατόπιση αστοχίας του δοκιμίου 2Μ2 με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου 2M2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 140 % Αύξηση της μέγιστης δύναμης σε σχέση A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2ii2M A_2iiM2 B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2nA Δοκίμια Σχήμα 4.25 Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης δύναμης των δοκιμίων της πρώτης ομάδας σε σύγκριση με τη μέγιστη δύναμη του δοκιμίου 2M2. Το επόμενο ραβδόγραμμα αφορά την επί τοις εκατό διαφορά της μέγιστης μετατόπισης (πλαστιμότητας ή μετατόπιση αστοχίας) των ενισχυμένων δοκιμίων σε σχέση με τη μέγιστη μετατόπιση του δοκιμίου 2Μ A_1i1M1i1 A_2iMi2 A_2ii2M A_2iiM2 Δοκίμια B_1i1M1i1 B_2iMi2 B_2ii2M B_2iiM2 B_2iMi2nA Σχήμα 4.26 Ραβδόγραμμα που δείχνει την αύξηση της μέγιστης μετατόπισης των δοκιμίων σε σύγκριση με τη μέγιστη μετατόπιση του δοκιμίου 2M

178 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Καταρχάς, η πρώτη βασική παρατήρηση είναι ότι, με την τοποθέτηση της ενίσχυσης στον άοπλο τοιχίσκο η αντοχή του αυξάνεται πάνω από 100%. Η αντοχή του άοπλου τοιχίσκου είναι μόλις 3.42kN. Επίσης, παρατηρώντας τα διαγράμματα αυξάνεται κατά πολύ και η πλαστιμότητά του, εφόσον η μέγιστη μετατόπιση του δοκιμίου αναφοράς αγγίζει μόλις τα 0.722mm. Από τα αποτελέσματα μπορεί να προκύψει το συμπέρασμα ότι τα δοκίμια που έχουν την καλύτερη συμπεριφορά είναι το 2iMi2 και το 2iiM2. Βέβαια, τα δοκίμια 2iiM2 αν και έχουν μεγαλύτερη αντοχή από τα δοκίμια 2iMi2, έχουν μικρότερη πλαστιμότητα. Το δοκίμιο 2ii2M από τη μία διεύθυνση παρουσιάζει και αυτό πολύ καλή συμπεριφορά, αλλά έχει το μειονέκτημα ότι δεν είναι συμμετρικά ενισχυμένο και από την άλλη διεύθυνση αστοχεί από την αρχή της δοκιμής. Πίνακας 4.5 Αποτελέσματα για τα δοκίμια που αφορούν την % αύξηση της αντοχής σε σχέση με το δοκίμιο αναφοράς και τη μέγιστη παρατηρούμενη μετατόπιση. Δοκίμια % αύξηση της αντοχής σε σχέση με δοκίμιο αναφοράς Μέγιστη μετατόπιση (mm) (πλαστιμότητα) Control A_2.M B_2.M A_1i1.M.1i B_1i1.M.1i A_2i.M.i B_2i.M.i B_2i.M.i2_na A_2ii2.M B_2ii2.M A_2ii.M B_2ii.M

179 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Έπειτα, παρατηρώντας τα δύο τελευταία ραβδογράμματα, παρατηρείται ότι, εκτός από την τοποθέτηση του σύνθετου υλικού, η τοποθέτηση της διογκωμένης πολυστερίνης έχει σαν αποτέλεσμα την ακόμη μεγαλύτερη αύξηση της αντοχής του δοκιμίου. Επίσης, συνεισφέρει και στην αύξηση της μέγιστης μετατόπισης ή της πλαστιμότητας του δοκιμίου. Η διογκωμένη πολυστερίνη παραμορφώνεται μαζί με τον τοίχο, επομένως απορροφάει ενέργεια με αποτέλεσμα το δοκίμιο να έχει ακόμα μεγαλύτερες βυθίσεις. Πίνακας 4.6 Αποτελέσματα για τα δοκίμια που αφορούν την % αύξηση της αντοχής σε σχέση με το δοκίμιο 2Μ2 και την αύξηση της μέγιστης παρατηρούμενης μετατόπισης. Δοκίμια % αύξηση της αντοχής σε σχέση με δοκίμιο 2Μ2 % αύξηση της μέγιστης μετατόπισης (πλαστιμότητας) σε σχέση με το δοκίμιο 2Μ2 A_1i1.M.1i B_1i1.M.1i A_2i.M.i B_2i.M.i B_2i.M.i2_na A_2ii2.M B_2ii2.M A_2ii.M B_2ii.M Από τους παραπάνω πίνακες φαίνεται ότι, την καλύτερη συμπεριφορά σε εκτός επιπέδου κάμψη τριών σημείων την έχει το δοκίμιο 2iMi2 και στη συνέχεια το δοκίμιο 2iiM2, το οποίο έχει αρκετά μικρότερη πλαστιμότητα. Με την τοποθέτηση της διογκωμένης πολυστερίνης, ενός πολύ οικονομικού υλικού, μπορεί να επιτευχθεί έως και ~ 40% αύξηση της αντοχής και έως ~ 91% αύξηση της πλαστιμότητας

180 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Μία αρχική παρατήρηση που θα μπορούσε να γίνει για την απορρόφηση της ενέργειας παρατηρώντας τα αντίστοιχα ραβδογράμματα είναι ότι, όσο μικρότερο είναι το βήμα, τόσο μικρότερο είναι και το μέγιστο φορτίο των δοκιμίων και άρα τόσο μεγαλύτερη είναι η απορροφούμενη ενέργεια και το αντίθετο, όσο μεγαλύτερο είναι το βήμα, τόσο μεγαλύτερο είναι και το μέγιστο φορτίο των δοκιμίων και τόσο μικρότερη είναι η απορροφούμενη ενέργεια. Το μέγεθος της ενέργειας παραμόρφωσης ενός δοκιμίου, δείχνει και το μέγεθος της πλαστιμότητάς του. Όσο πιο μεγάλη ενέργεια παραμόρφωσης έχει, τόσο πιο πλάστιμο είναι. Τη μεγαλύτερη απορρόφηση ενέργειας στην αστοχία την έχει το δοκίμιο 2ii2Μ, το οποίο όμως δεν έχει συμμετρική ενίσχυση. Επίσης, και πάλι τα δοκίμια 2iMi2 και 2iiΜ2 παρουσιάζουν μία αυξημένη απορρόφηση ενέργειας στην αστοχία σε σχέση με τα υπόλοιπα δοκίμια. Όμως, φαίνεται και εδώ το δοκίμιο 2iMi2 να υπερτερεί σε σχέση με το δοκίμιο 2iiM2 ειδικά στην πρώτη υποομάδα πειραμάτων που η απορρόφηση ενέργειας είναι μεγαλύτερη. Παρατηρώντας τα αντίστοιχα δοκίμια της δεύτερης υποομάδας φαίνεται ότι το δοκίμιο 2iiM2 έχει μία ελαφρώς αυξημένη ενέργεια παραμόρφωσης σε σχέση με το 2iMi2. Συγκρίνοντας τώρα, τα ίδια δοκίμια από τις δύο υποομάδες, παρατηρείται ότι στα δοκίμια της πρώτης υποομάδας το μέγιστο φορτίο που επιτυγχάνεται είναι μικρότερο σε σχέση με αυτό των δοκιμίων της δεύτερης υποομάδας. Η απορροφούμενη ενέργεια είναι μεγαλύτερη στα δοκίμια της πρώτης υποομάδας σε σχέση με αυτά της δεύτερης υποομάδας. Επίσης, ο τρόπος αστοχίας, παρατηρώντας τα αντίστοιχα διαγράμματα, διαφέρει στα αντίστοιχα δοκίμια των δύο υποομάδων. Αυτές οι διαφορές προκαλούνται εξαιτίας του διαφορετικού βήματος που εφαρμόστηκε. Συγκρίνοντας τη θετική (μετατόπιση του εμβόλου προς τα κάτω) και αρνητική (μετατόπιση του εμβόλου προς τα πάνω) διεύθυνση ενός δοκιμίου, παρατηρείται ότι, οι μετατοπίσεις στην αρνητική διεύθυνση είναι μεγαλύτερες από αυτές στη θετική διεύθυνση για τους αντίστοιχους κύκλους. Αυτό συμβαίνει γιατί, όταν το έμβολο έλκει το δοκίμιο προς τα πάνω το σύστημα με τις ντίζες είναι πιο εύκαμπτο σε σχέση με το άκαμπτο πλάισιο όταν το έμβολο ωθεί το δοκίμιο προς τα κάτω

181 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Όσον αφορά το δοκίμιο 2iMi2_na, στο οποίο κατά τη φόρτισή του το σύνθετο υλικό και οι πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης δεν ήταν αγκυρωμένα, παρατηρείται ότι δίνει ελαφρώς μικρότερο μέγιστο φορτίο από το αντίστοιχο αγκυρωμένο της δεύτερης υποομάδας 10.5kN έναντι 12.45kN. Ταυτόχρονα, παρουσιάζει ελαφρώς μεγαλύτερη μετατόπιση αστοχίας 26.49mm έναντι 21.99mm. Γενικά, όπως διαπιστώθηκε, η αγκύρωση ή μη σύνθετου υλικού και των πλακών διογκωμένης πολυστερίνης δεν παρουσιάζει μεγάλες διαφορές στο μέγιστο φορτίο. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι ο τρόπος αστοχίας είναι η πλήρης αποκόλληση που είναι ψαθυρός. Σημειώνεται ότι, ο πιο επιθυμητός τρόπος αστοχίας είναι η εξόλκευση των ινών, διότι η θραύση των ινών γίνεται σταδιακά και επομένως και το φορτίο μειώνεται ομαλά και σταδιακά. Η εξόλκευση των ινών είναι πλάστιμος τρόπος αστοχίας. Τα δοκίμια που παρουσίασαν αυτόν τον τρόπο αστοχίας ήταν τα εξής : A_2M2, A_2ii2M και A_2iiM2. Η θραύση των ινών σημαίνει την πλήρη ενεργοποίηση των ινών, γίνεται απότομα και είναι ένας ψαθυρός τρόπος αστοχίας. Με θραύση ινών αστόχησαν τα δοκίμια : Β_2Μ2, A_1i1M1i1, B_1i1M1i1, A_2iMi2 και B_2iiM2. Η αποκόλληση είναι ψαθυρος τρόπος αστοχίας, σημαίνει ότι το δοκίμιο αστόχησε σε διάτμηση και ο πλέον ανεπιθύμητος τρόπος αστοχίας. Με αποκόλληση αστόχησαν τα δοκίμια : Β_2iMi2, B_2iMi2_na και B_2ii2M

182 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 5. ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 5.1 ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕ ΚΑΜΨΗ Ο έλεγχος σε κάμψη θα γίνει χρησιμοποιώντας τη διαδικασία της ανάλυσης διατομής. Η διατομή των δοκιμίων είναι t x b, όπου t είναι το πάχος των δοκιμίων το οποίο εξαρτάται από την ενίσχυση και είναι διαφορετικό για κάθε δοκίμιο, και το b είναι το πλάτος των δοκιμίων το οποίο είναι ίδιο σε όλα τα δοκίμια και ίσο με 400mm. Η διατομή φαίνεται καλύτερα στο παρακάτω σχήμα. t b = 400mm Διατομή : t x b = t x 400 Σχήμα 5.1 Διατομή δοκιμίων. Καταρχάς, παρατίθενται οι επεξηγήσεις όλων των συμβολισμών που θα χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια στις αναλύσεις διατομής και όπου είναι γνωστά, παρατίθενται τα αριθμητικά δεδομένα που ισχύουν για όλα τα πειράματα. Έτσι, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας : Πίνακας 5.1 Συμβολισμοί όλων των στοιχείων και αριθμητικά δεδομένα για τον έλεγχο σε κάμψη Συμβολισμός Επεξήγηση Αριθμητική τιμή t f Πάχος πλέγματος 0.06 mm t 1 Πάχος σύνθετου υλικού με μία στρώση πλέγματος υάλου 5 mm t 2 Πάχος σύνθετου υλικού με δύο στρώσεις πλέγματος υάλου 8 mm

183 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Πάχος μίας στρώσης κονιάματος του t m1 σύνθετου υλικού που έχει μία στρώση πλέγματος (t m1 = (t 1 - t f )/2) 2.47 mm Πάχος μίας στρώσης κονιάματος του t m2 σύνθετου υλικού που έχει δύο στρώσεις mm πλέγματος (t m2 = (t 2-2 t f )/3) t isol Πάχος μίας στρώσης θερμομόνωσης 20 mm t w Πάχος τοιχίσκων στη διατομή 85 mm L αν Καμπτικό άνοιγμα των τοιχίσκων 1.30 m b Πλάτος των τοιχίσκων 400 mm 2.M mm 2i.M.i mm t Πάχος διατομής 1i1.M.1i1 145 mm 2ii2.M mm 2ii.M mm Ε m Μέτρο ελαστικότητας κονιάματος 2.70 GPa E f Μέτρο ελαστικότητας πλέγματος υάλου 74 GPa E wτ Τέμνον μέτρο ελαστικότητας τοιχοποιίας 2.68 GPa ε u,1l Οριακή παραμόρφωση του σύνθετου υλικού με μία στρώση πλέγματος 0.8 % ε u,2l Οριακή παραμόρφωση του σύνθετου υλικού με δύο στρώσεις πλέγματος 1 % ε wu,c Οριακή παραμόρφωση τοιχοποιίας σε θλίψη 4.34 f wu,c Θλιπτική αντοχή τοιχοποιίας ΜPa Πλάτος μετασχηματισμένης διατομής b' κονιάματος ως προς το πλέγμα ( ) mm Εμβαδόν ισοδύναμης διατομής του σύνθετου υλικού με μία στρώση πλέγματος mm 2 ( ) Εμβαδόν ισοδύναμης διατομής του σύνθετου υλικού με δύο στρώσεις πλέγματος mm 2 ( ) Εμβαδόν διατομής υφάσματος του σύνθετου A f,1l υλικού με μία στρώση πλέγματος ( 24 mm ) Εμβαδόν διατομής υφάσματος του σύνθετου A f,2l υλικού με δύο στρώσεις πλέγματος ( 48 mm ) A w Εμβαδόν θλιβόμενης τοιχοποιίας (διαφορετικό σε κάθε δοκίμιο) Θεωρητική ροπή αντοχής του δοκιμίου Θα υπολογιστούν με τη χρήση του Παρατηρούμενο ύψος θλιβόμενης ζώνης από x Mathematica 9.0 την ακραία θλιβόμενη ίνα της διατομής A ισοδ,1l A ισοδ,2l M rd,theor

184 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Παρατηρήσεις 1. Θλιβόμενη ζώνη - Σύνθετο υλικό με δύο στρώσεις πλέγματος ε F f2 E m *A m E f *A f,2l b ή (Μετασχηματισμός διατομής ) F f2 E f * A ισοδ,2l b' b Σχήμα 5.2 Μετασχηματισμός διατομής σύνθετου υλικού ενίσχυσης με δύο στρώσεις πλέγματος. Θα ισχύει : b' F f2 = ε * (E m * A m + E f * A f,2l ) = ε * E f ( 3t m b + 2t f b) = ε * E f ( b *3t m + 2t f b) = ε * E f ( 3t m b'+2t f b ) = ε * ( E f A ισοδ,2l ) A ισοδ,2l Επομένως, (2L) : ( E m * A m + E f * A f ) ( E f A ισοδ,2l )

185 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 2. Θλιβόμενη ζώνη - Σύνθετο υλικό με μία στρώση πλέγματος ε F f2 E m *A m E f *A f,1l b ή (Μετασχηματισμός διατομής ) F f2 E f * A ισοδ,1l b' b Σχήμα 5.3 Μετασχηματισμός διατομής σύνθετου υλικού ενίσχυσης με μία στρώση πλέγματος. Θα ισχύει : b' F f2 = ε * (E m * A m + E f * A f,1l ) = ε * E f ( 2t m b + t f b) = ε * E f ( b *2t m + t f b) = ε * E f ( 2t m b' + t f b ) = ε * ( E f A ισοδ,1l ) A ισοδ,1l Επομένως, (1L) : ( E m * A m + E f * A f ) ( E f A ισοδ,1l ) 3. Για την ομοιομορφία των αποτελεσμάτων έγινε η θεώρηση ότι το πάχος του σύνθετου υλικού με μία στρώση πλέγματος είναι ίσο με t 1 = 5 mm και το πάχος του σύνθετου υλικού με δύο στρώσεις πλέγματος είναι ίσο με t 2 = 8 mm. 4. Σημειώνεται ότι για όλα τα δοκίμια η πρώτη υπόθεση που γίνεται για τον ουδέτερο άξονα είναι να βρίσκεται μέσα στο πάχος των τούβλων και σε περίπτωση που δεν ισχύει, η δεύτερη υπόθεση που γίνεται είναι να βρίσκεται μέσα στο πάχος της ενίσχυσης

186 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Δοκίμιο 2.Μ.2 1 η υπόθεση : 8 < x < 93 mm t 2 ε 2 ε w x 1 F w F f2 t F f1 b ε u,2l Σχήμα 5.4 Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2.Μ.2 για την πρώτη υπόθεση. Συμβιβαστό των παραμορφώσεων : όπου, ινών. εφόσον είναι γνωστό ότι η αστοχία επήλθε λόγω της θραύσης των Ισορροπία δυνάμεων : ή όπου, Αντικαθιστώντας τις σχέσεις (5.1) και (5.2) στην σχέση (5.3) και λύνοντας την εξίσωση χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Mathematica 9.0, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας με τα άγνωστα στοιχεία :

187 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Πίνακας 5.2 Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2.Μ.2. x mm 8 < x < 93 mm η υπόθεση ισχύει ε ε w 1.58 ε w < ε wu,c = 4.34 F f1 F f2 F w kn kn Ισχύει : F f1 - F f2 - F w = kn Επόμενο βήμα είναι η εύρεση της θεωρητικής ροπής που προκύπτει σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία (εύρεση ροπής ως προς τον ουδέτερο άξονα) : όπου, είναι η απόσταση του κέντρου βάρους ως προς των κάτω βάση του τραπεζίου (Σχ.5.4) και ισούται με. Οπότε, προκύπτει : Δοκίμιο 2i.Μ.i2 1 η υπόθεση : 30 < x < 115 mm t 2 t isol ε 2 x 1 F f2 x ε 2,1 ε w F w t F f1 b ε u,2l Σχήμα 5.5 Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2i.Μ.i2 για την πρώτη υπόθεση

188 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Συμβιβαστό των παραμορφώσεων : όπου, εφόσον είναι γνωστό ότι η αστοχία επήλθε λόγω της θραύσης των ινών. Ισορροπία δυνάμεων : ή όπου, Αντικαθιστώντας τις σχέσεις (5.4) έως (5.6) στην σχέση (5.7) και λύνοντας την εξίσωση χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Mathematica 9.0, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας με τα άγνωστα στοιχεία : Πίνακας 5.3 Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2i.Μ.i2. x mm 30 < x < 115 mm η υπόθεση ισχύει ε ε 2, ε w ε w < ε wu,c = 4.34 F f1 F f2 F w kn kn Ισχύει : F f1 - F f2 - F w = kn

189 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Επόμενο βήμα είναι η εύρεση της θεωρητικής ροπής που προκύπτει σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία (εύρεση ροπής ως προς το σημείο που ασκείται η δύναμη F f1 ) : όπου, είναι η απόσταση του κέντρου βάρους ως προς των κάτω βάση του τραπεζίου (Σχ.5.5) και ισούται με. Οπότε, προκύπτει : Δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 1 η υπόθεση : 30 < x < 115 mm t 1 t isol ε 2 t ε 2,1 x 1 F f2,1 x ε 2,2 x 2 F f2,2 ε w F w b ε u,1l ε 3 F f3 F f1 Σχήμα 5.6 Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 1i1.Μ.1i1 για την πρώτη υπόθεση. Συμβιβαστό των παραμορφώσεων :

190 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ όπου, ινών. εφόσον είναι γνωστό ότι η αστοχία επήλθε λόγω της θραύσης των Ισορροπία δυνάμεων : ή όπου, Αντικαθιστώντας τις σχέσεις (5.8) έως (5.12) στην σχέση (5.13) και λύνοντας την εξίσωση χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Mathematica 9.0, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας με τα άγνωστα στοιχεία : Πίνακας 5.4 Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 1i1.Μ.1i1. x mm 30 < x < 115 mm η υπόθεση ισχύει ε ε 2, ε 2, ε w ε w < ε wu,c = 4.34 ε ε 3 < ε u,2l = 10 F f1 F f3 F f2,1 F f2,2 F w kn kn Ισχύει : F f1 + Ff 3 - Ff 2, kn Ff 2,2 - F w = kn 0.59 kn Επόμενο βήμα είναι η εύρεση της θεωρητικής ροπής που προκύπτει σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία (εύρεση ροπής ως προς τον ουδέτερο άξονα) :

191 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ όπου, είναι οι αποστάσεις των κέντρων βάρους ως προς των κάτω βάση των αντίστοιχων τραπεζίων (Σχ.5.6) και ισούνται με και. Οπότε, προκύπτει : Δοκίμιο 2ii2.Μ 1 η υπόθεση : 0 < x < 85 mm ε w x F w t ε 3 F f3 F f1 t 2 t isol ε u,2l b Σχήμα 5.7 Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2ii2.Μ για την πρώτη υπόθεση. Συμβιβαστό των παραμορφώσεων :

192 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ όπου, ινών. εφόσον είναι γνωστό ότι η αστοχία επήλθε λόγω της θραύσης των Ισορροπία δυνάμεων : ή όπου, Αντικαθιστώντας τις σχέσεις (5.14) και (5.15) στην σχέση (5.16) και λύνοντας την εξίσωση χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Mathematica 9.0, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας με τα άγνωστα στοιχεία : Πίνακας 5.5 Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2ii2.Μ. x mm 0 < x < 85 mm η υπόθεση ισχύει ε ε 2 < ε u,2l = 10 ε w 3.08 ε w < ε wu,c = 4.34 F f1 F f3 F w kn kn kn Ισχύει : F f1 + F f3 - F w =0 Επόμενο βήμα είναι η εύρεση της θεωρητικής ροπής που προκύπτει σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία (εύρεση ροπής ως προς τον ουδέτερο άξονα) :

193 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Δοκίμιο 2ii.Μ.2 1 η υπόθεση : < x < mm t 2 t isol ε 2 t x ε 2,1 ε w x 1 F w F f2 F f1 t 2 ε u,2l b Σχήμα 5.8 Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2ii.Μ.2 για την πρώτη υπόθεση. Συμβιβαστό των παραμορφώσεων : όπου, ινών. εφόσον είναι γνωστό ότι η αστοχία επήλθε λόγω της θραύσης των Ισορροπία δυνάμεων : ή

194 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ όπου, Αντικαθιστώντας τις σχέσεις (5.17) έως (5.19) στην σχέση (5.20) και λύνοντας την εξίσωση χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Mathematica 9.0, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας με τα άγνωστα στοιχεία : Πίνακας 5.6 Θεωρητικά αποτελέσματα από την πρώτη υπόθεση για το δοκίμιο 2ii2.Μ.2 x (μιγαδική λύση) Επομένως, δεν ισχύει υπόθεση ισχύει Επομένως, η αρχική υπόθεση για την πιθανή θέση του ουδέτερου άξονα αλλάζει. Άρα, 2 η υπόθεση : 0 < x < 53 mm t 2 t isol ε 2 x x 1 F f2 t ε 2,1 F f1 t 2 ε u,2l b Σχήμα 5.9 Ανάλυση διατομής στο δοκίμιο 2ii.Μ.2 για την δεύτερη υπόθεση. Συμβιβαστό των παραμορφώσεων :

195 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ όπου, ινών. εφόσον είναι γνωστό ότι η αστοχία επήλθε λόγω της θραύσης των Ισορροπία δυνάμεων : ή Αντικαθιστώντας τις σχέσεις (5.21) και (5.22) στην σχέση (5.23) και λύνοντας την εξίσωση χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Mathematica 9.0, προκύπτει ο παρακάτω πίνακας με τα άγνωστα στοιχεία : Πίνακας 5.7 Θεωρητικά αποτελέσματα από την δεύτερη υπόθεση για το δοκίμιο 2ii2.Μ.2. x mm 0 < x < 53 mm η υπόθεση ισχύει ε ε 2, F f1 F f kn kn Ισχύει : F f1 - F f2 = 0 Επόμενο βήμα είναι η εύρεση της θεωρητικής ροπής που προκύπτει σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία (εύρεση ροπής ως προς τον ουδέτερο άξονα) : όπου, είναι η απόσταση του κέντρου βάρους ως προς των κάτω βάση του τραπεζίου (Σχ.5.9) και ισούται με. Οπότε, προκύπτει :

196 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Σύγκριση πειραματικών και θεωρητικών ροπών Πίνακας 5.8 Σύγκριση πειραματικών και θεωρητικών ροπών. Δοκίμια Μέγιστη πειραματική ροπή M Rd,exper (knm) Μέγιστη θεωρητική ροπή M Rd,theor (knm) % Διαφορά πειραματικής από τη θεωρητική ροπή A_2.M % 3.26 B_2.M % A_1i1.M.1i % 3.29 B_1i1.M.1i % A_2i.M.i % B_2i.M.i % B_2i.M.i2_na % A_2ii2.M % 6.03 B_2ii2.M % A_2ii.M % 4.92 B_2ii.M % Από τον παραπάνω πίνακα φαίνεται, ότι οι πειραματικές ροπές είναι πολύ κοντά με τις ροπές που υπολογίστηκαν από τη θεωρητική ανάλυση. Με αυτόν τον τρόπο τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνονται από τη θεωρία. Η μεγαλύτερη διαφορά παρουσιάστηκε στο δοκίμιο B_2i.M.i2_na στο οποίο το σύνθετο υλικό και η διογκωμένη πολυστερίνη δεν είναι αγκυρωμένα

197 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 5.2 ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕ ΔΙΑΤΜΗΣΗ Σχήμα 5.10 Ανακυκλιζόμενη εκτός επιπέδου κάμψη (Κάμψη τριών σημείων και στις δύο διευθύνσεις φόρτισης. Όπως έχει γίνει λόγος και σε προηγούμενο κεφάλαιο της εργασίας και όπως φαίνεται και από το παραπάνω σχήμα οι τοιχίσκοι προσομοιώνονται ως "αμφιέρειστες δοκοί". Η διατομή με τη μέγιστη διατμητική ροή και συνεπώς με τη μέγιστη διατμητική δύναμη είναι η μεσαία διατομή εκεί δηλαδή, που ασκείται το φορτίο, όπως φαίνεται στο Σχ Οι διατμητικές τάσεις θα υπολογιστούν στη διεπιφάνεια που παρατηρήθηκε αστοχία λόγω αποκόλλησης του κονιάματος ενίσχυσης (ή κόλλας) από την διογκωμένη πολυστερίνη. Ο υπολογισμός των διατμητικών τάσεων λόγω κάμψης σε οποιοδήποτε σημείο της διατομής των τοιχίσκων (προσομοίωση τοίχων ως δοκοί) γίνεται χρησιμοποιώντας την παρακάτω σχέση: Όπου, V είναι η τέμνουσα δύναμη στη διατομή I z είναι η ροπή αδράνειας ολόκληρης της διατομής ως προς τον ουδέτερο άξονα z S z είναι η στατική ροπή της επιφάνειας της διατομής στη μία πλευρά της τομής ως προς τον ουδέτερο άξονα και b είναι το πάχος της διατομής στη θέση της τομής

198 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Πίνακας 5.9 Συμβολισμοί όλων των στοιχείων και αριθμητικά δεδομένα για τον έλεγχο σε διάτμηση. Συμβολισμός Επεξήγηση Αριθμητική τιμή t f Πάχος πλέγματος 0.06 mm b Πλάτος διατομής 400 mm Πάχος μίας στρώσης κονιάματος του t m1 σύνθετου υλικού που έχει μία στρώση πλέγματος (t m1 = (t 1 - t f )/2) 2.47 mm Πάχος μίας στρώσης κονιάματος του t m2 σύνθετου υλικού που έχει δύο στρώσεις mm πλέγματος (t m2 = (t 2-2 t f )/3) t isol Πάχος μίας στρώσης θερμομόνωσης 20 mm Δοκίμια Δοκίμια στα οποία η αστοχία έγινε λόγω αποκόλλησης του κονιάματος ενίσχυσης από την διογκωμένη πολυστερίνη (Πίν. 4.3) Β_2i.M.i2 Β_2i.M.i2_na B_2ii2.M Ε m Μέτρο ελαστικότητας κονιάματος 2.70 GPa Ε w Τέμνων μέτρο ελαστικότητας τοιχοποιίας 2.68 GPa Αρνητική διεύθυνση Αρνητική διεύθυνση Θετική διεύθυνση E f Μέτρο ελαστικότητας πλέγματος υάλου 74 GPa Μέτρο ελαστικότητας διογκωμένης E isol πολυστερίνης GPa Πλάτος μετασχηματισμένης διατομής b m κονιάματος ως προς το πλέγμα ( ) mm Πλάτος μετασχηματισμένης διατομής b isol διογκωμένης πολυστερίνης ως προς το mm πλέγμα ( ) Πλάτος μετασχηματισμένης διατομής b wall διογκωμένης πολυστερίνης ως προς το mm πλέγμα ( ) τ Διατμητική τάση της διατομής Θα υπολογιστεί με τη χρήση του Mathematica

199 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Δοκίμιο Β_2i.M.i2 και Β_2i.M.i2_na Μετασχηματισμός διατομής Α Σχήμα 5.11 Μετασχηματισμός διατομής δοκιμίου B_2i.M.i2 και Β_2i.M.i2_na. Οι αριθμοί που φαίνονται στο παραπάνω σχήμα αντιστοιχούν στις αντίστοιχες μετασχηματισμένες διατομές του κονιάματος, της διογκωμένης πολυστερίνης και της τοιχοποιίας, αλλά και στη διατομή του πλέγματος ινών. Αυτή η αρίθμηση θα βοηθήσει τον αναγνώστη να κατανοήσει ευκολότερα τον υπολογισμό των μεγεθών που είναι απαραίτητα για τον υπολογισμό της ροπής αδράνειας, έτσι ώστε να υπολογιστεί η διατμητική τάση της διατομής από τη σχέση

200 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Πίνακας 5.10 Υπολογισμός ροπής αδράνειας ως προς τον άξονα στον οποίο θα υπολογιστούν οι διατμητικές τάσεις- διατομή Β_2i.M.i2 και Β_2i.M.i2_na. Νο. Διατομής (i) Εμβαδόν (Α i ) [mm 2 ] Ροπή αδράνειας (Iz i = b i *t 3 i /4) [mm 4 ] Απόσταση Κ.Β από ουδέτερο άξονα (d i ) [mm] Η στατική ροπή επιφάνειας της διατομής ως προς τον ουδέτερο άξονα υπολογίζεται ως εξής: Η ροπή αδράνειας ως προς τον ουδέτερο άξονα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την παρακάτω σχέση [θεώρημα Steiner]: Οπότε η διατμητική τάση για τη μεσαία διατομή του δοκιμίου B_2i.M.i2 στην διεπιφάνεια κόλλας και διογκωμένης πολυστερίνης κατά την αρνητική διεύθυνση είναι : Οπότε η διατμητική τάση για τη μεσαία διατομή του δοκιμίου Β_2i.M.i2_na στην διεπιφάνεια κόλλας και διογκωμένης πολυστερίνης κατά την αρνητική διεύθυνση είναι :

201 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Δοκίμιo B_2ii2.M. Μετασχηματισμός διατομής A Ουδέτερος Αποκόλληση κόλλας και διογκωμένης πολυστερίνης Σχήμα 5.12 Μετασχηματισμός διατομής δοκιμίου 2ii2.M. Ομοίως, οι αριθμοί που φαίνονται στο παραπάνω σχήμα αντιστοιχούν στην αντίστοιχη μετασχηματισμένη διατομή της τοιχοποιίας, αλλά και στη διατομή του πλέγματος ινών. Αυτή η αρίθμηση θα βοηθήσει τον αναγνώστη να κατανοήσει ευκολότερα τον υπολογισμό των μεγεθών που είναι απαραίτητα για τον υπολογισμό της ροπής αδράνειας, έτσι ώστε να υπολογιστεί η διατμητική τάση της διατομής από τη σχέση 5.1. Οι διατμητικές τάσεις στον ουδέτερο άξονα, αλλά και κάτω από αυτόν είναι ίδιες. Οπότε, οι διατμητικές τάσεις στην διεπιφάνεια κόλλας και διογκωμένης πολυστερίνης, εκεί δηλαδή όπου παρατηρήθηκε αποκόλληση θα είναι ίδιες με αυτές που θα υπολογιστούν στον ουδέτερο άξονα

202 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Πίνακας 5.11 Υπολογισμός ροπής αδράνειας ως προς τον ουδέτερο άξονα - διατομή 2ii2.M. Νο. Διατομής (i) Εμβαδόν (Α i ) [mm 2 ] Ροπή αδράνειας (Iz i = b i *t 3 i /4) [mm 4 ] Απόσταση Κ.Β από ουδέτερο άξονα (d i ) [mm] Η στατική ροπή επιφάνειας της διατομής ως προς τον ουδέτερο άξονα υπολογίζεται ως εξής: Η ροπή αδράνειας ως προς τον ουδέτερο άξονα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την παρακάτω σχέση [θεώρημα Steiner]: Οπότε η διατμητική τάση για τη μεσαία διατομή του δοκιμίου B_2ii2.M. στην διεπιφάνεια κόλλας και διογκωμένης πολυστερίνης κατά την θετική διεύθυνση (Σχ. 5.12), εκεί όπου παρατηρήθηκε αστοχία λόγω αποκόλλησης είναι :

203 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο - ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Συγκριτικά αποτελέσματα Συνοπτικά, στα δοκίμια στα οποία παρατηρήθηκε αστοχία λόγω αποκόλλησης της κόλλας από την διογκωμένη πολυστερίνη, οι διατμητικές τάσεις στις αντίστοιχες διεπιφάνειες είναι οι ακόλουθες : Πίνακας 5.12 Σύγκριση διατμητικών τάσεων. Δοκίμια Μέγιστη διατμητική τάση τ exper (MPa) B_2i.M.i B_2i.M.i2_na 2.78 B_2ii2.M Στη συνέχεια, αναφέρονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του κονιάματος ενίσχυσης που δίνει ο κατασκευαστής. Πίνακας 5.13 Τεχνικά χαρακτηριστικά κονιάματος ενίσχυσης (κόλλας THC 405). Συμβολισμός Επεξήγηση Αριθμητική τιμή τ EPS τ υπόστρωμα Αντοχή σε αποκόλληση κόλλας από την πλάκα διογκωμένης πολυστερίνης EPS Αντοχή σε αποκόλληση κόλλας από το υπόστρωμα (επιφάνεια τοιχοποιίας) > 0.08 MPa > 0.25 MPa

204 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ 6. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ 6.1 ΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Το Εργαστήριο Δοκιμών Πυρός του Πανεπιστημίου Πατρών είναι ουσιαστικά ένας κατακόρυφος κλίβανος εσωτερικών διαστάσεων 3.0 x 3.0 x 1.2m (μήκος x ύψος x βάθος) και δυναμικότητας 1350 βαθμών κελσίου ( ο C) και είναι απαραίτητος για τη διεξαγωγή δοκιμών πυραντίστασης (Vertical Fire Testing Furnance) Εικόνα 6.1 Όψη του κατακόρυφου κλιβάνου Τα κύρια χαρακτηριστικά του κλιβάνου, που φαίνονται και στην Εικ. 6.1 είναι : 1 : Απαγωγός καυσαερίων (καμινάδα) 2 : Θερμοζεύγη (Thermocouples) ή Αισθητήρες θερμοκρασίας 3 : Παράθυρα για τον έλεγχο του φούρνου κατά τη διάρκεια της δοκιμής 4 : 12 καυστήρες (Burners) 5 : Θερμομονωτική βάση για την τοποθέτηση των δοκιμίων

205 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Έτσι, τα πέντε δοκίμια τοιχοποιίας μεταφέρθηκαν με προσοχή στο εργαστήριο δοκιμών πυρός και τοποθετήθηκαν στη βάση του κλιβάνου (ένδειξη 5 στην Εικ. 6.1). Η ακριβής τοποθέτησή τους φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Σημειώνεται ότι, όπως φαίνεται και στην Εικ. 6.2 μόνο η πάνω πλευρά των τοιχίσκων είναι εκτεθειμένη στην πυρκαγιά, ενώ όλες οι άλλες πλευρές είναι πολύ καλά μονωμένες. Οι εκτεθειμένες στη φωτιά πλευρές των τοιχίσκων επιλέχθηκαν με τέτοιο τρόπο ώστε τα αποτελέσματα που θα προκύψουν να είναι τα πλέον ενδεικτικά και αντικειμενικά. Εκτός από τα δοκίμια τοιχοποιίας, στον κλίβανο τοποθετήθηκαν επιπλέον τρία δοκίμια εφελκυσμού του σύνθετου υλικού (dog bones) (Σχ. 3.27) και τρία πρισματικά δοκίμια κονιάματος ενίσχυσης (Σχ. 3.20), έτσι ώστε να διαπιστωθεί πως επηρεάζει η υψηλή θερμοκρασία τις ιδιότητες των υλικών και κατά πόσο οι ιδιότητες αυτές "προστατεύονται" από την ύπαρξη των πυράντοχων πλακών Multipor. τοποθέτηση δοκιμίων Εικόνα 6.2 Όψη του κατακόρυφου κλιβάνου μετά την τοποθέτηση των δοκιμίων τοιχοποιίας. Στην επόμενη εικόνα φαίνεται σε μεγέθυνση η τοποθέτηση των δοκιμίων. Με την κόκκινη ένδειξη είναι η πλευρά του δοκιμίου που είναι εκτεθειμένη στη φωτιά (exposed face)

206 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ F_i2i.M.i2i (2cm) F_2i.M.2 (2cm) F_2i.M.i2 (2cm) F_i2.M.2i (2cm) F_2.M.2i (7cm) Εικόνα 6.3 Τοποθέτηση των δοκιμίων στον κλίβανο. Η κόκκινη ένδειξη στο όνομα κάθε δοκιμίου δείχνει την πλευρά του που είναι εκτεθειμένη στη φωτιά (exposed face). Μετά την τοποθέτηση των δοκιμίων στον κλίβανο, ακολούθησε η σφράγιση της πόρτας του με έναν τοίχο κατασκευασμένο από πυράντοχα τούβλα Ytong, για τα οποία έχει γίνει λόγος στο κεφάλαιο 3. Επίσης, στην περίμετρο της πόρτα τοποθετήθηκε ένα πυράντοχο χοντρό σχοινί, έτσι ώστε να μην υπάρξει καμία απώλεια θερμότητας. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται η όψη του τοίχου μετά την τοποθέτηση της πόρτας

207 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ πυράντοχη πόρτα πυράντοχο σχοινί Εικόνα 6.4 Όψη του κλιβάνου μετά την τοποθέτηση της πυράντοχης πόρτας. 6.2 Η ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΦΩΤΙΑΣ ΚΑΙ Η ΚΑΜΠΥΛΗ ISO Μετά από όλες αυτές τις διαδικασίες που προηγήθηκαν ξεκίνησε η δοκιμή πυραντίστασης. Η δοκιμή πυραντίστασης έγινε σύμφωνα με την καμπύλη ISO (pren ISO 13943) που προβλέπουν τα ευρωπαϊκά πρότυπα EN1363 *. Έτσι, τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά για 90min στους 1000 ο C (Σχ. 6.1). Ο σκοπός του προσδιορισμού της αντίστασης σε φωτιά, είναι η εκτίμηση της συμπεριφοράς ενός δοκιμίου τοιχοποιίας όταν αυτό υπόκειται σε καθορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Η μέθοδος αυτή παρέχει ένα τρόπο ποσοτικοποίησης της ικανότητας ενός στοιχείου να ανθίσταται σε υψηλές θερμοκρασίες. * The European Standard EN :1999 has the status of a British Standard. This part of EN1363 establishes the general principles for determining the fire resistance of various elements of construction when subjected to standard fire exposure conditions

208 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Η μέση θερμοκρασία του φούρνου πρέπει να ακολουθεί την παρακάτω σχέση σύμφωνα με το πρότυπο EN 1363: (6.1) όπου, Τ = η μέση θερμοκρασία του φούρνου σε ο C και t = είναι ο χρόνος σε min. Σύμφωνα με αυτή τη σχέση προκύπτει το παρακάτω διάγραμμα θερμοκρασίας του φούρνου ( ο C) - χρόνος (min). t=90min - T= 1006 o C Σχήμα 6.1 Πρότυπη καμπύλη θερμοκρασίας φούρνου σε συνάρτηση με το χρόνο (από το πρότυπο ΕΝ 1363)

209 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ 6.3 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΟΚΙΜΙΩΝ Απεικόνιση των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά σε 3-D μορφή Στη συνέχεια παρουσιάζονται σχηματικές απεικονίσεις των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά, στις οποίες φαίνεται ποια πλευρά του δοκιμίου ήταν εκτεθειμένη στη φωτιά. Όπως ειπώθηκε και προηγουμένως, μόνο η πάνω πλευρά των δοκιμίων ήταν σε άμεση επαφή με τη φωτιά. (α) (β) (γ) (δ) (ε) Σχήμα 6.2 Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά σε 3-D (α) F_i2i.M.i2i, (β) F_i2.M.2i (γ) F_2i.M.i2, (δ) F_2.M.2i και (ε) F_2.M.i2, στις οποίες φαίνεται ποια πλευρά των δοκιμίων ήταν εκτεθειμένη στη φωτιά

210 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Καμπύλες θερμοκρασιών που προέκυψαν από τα τοποθετημένα στα δοκίμια θερμοζεύγη Εκτός από τους αισθητήρες θερμοκρασίας που είναι τοποθετημένοι σε διάφορα σημεία καθ' ύψος του φούρνου (όπως απαιτείται από το ευρωπαϊκό πρότυπο), τοποθετήθηκαν και τρεις αισθητήρες (Temperature Sensors or Thermocouples) πάνω σε τρία δοκίμια. Σκοπός ήταν να διαπιστωθεί τι θερμοκρασία αναπτύσσεται στα εξής σημεία: κάτω από μία πυράντοχη πλάκα Ytong πάχους 2cm κάτω από δύο πυράντοχες πλάκες Ytong πάχους 2cm (συνολικό πάχος 4cm) κάτω από το σύνθετο υλικό Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ξεκάθαρα η ακριβής θέση των αισθητήρων. αισθητήρας θερμοκρασίας Νο.8 (κάτω από δύο πυράντοχες πλάκες - πάχος 4cm) (α) αισθητήρας θερμοκρασίας Νο.10 (κάτω από το σύνθετο υλικό) (β) αισθητήρας θερμοκρασίας Νο.7 (κάτω από δύο πυράντοχες πλάκες - πάχος 2cm) (γ)

211 Θερμοκρασία ( o C) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Σχήμα 6.3 Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων σε 3-D στα οποία φαίνεται η τοποθέτηση των αισθητήρων θερμοκρασίας (α) Τοποθέτηση αισθητήρα στο δοκίμιο F_i2i.M.i2i κάτω από τις πυράντοχες πλάκες Ytong συνολικού πάχους 4cm, (β) τοποθέτηση αισθητήρα στο δοκίμιο F_2i.M.i2 κάτω από το πλέγμα και (γ) τοποθέτηση αισθητήρα στο δοκίμιο F_i2.M.i2 κάτω από την πυράντοχη πλάκα πάχους 2cm. Αναλύοντας τα στοιχεία που προκύπτουν από τους αισθητήρες θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του πειράματος, προκύπτει η παρακάτω γραφική παράσταση θερμοκρασίας σε ο C σε συνάρτηση με το χρόνο σε min. Στην γραφική παράσταση εκτός από τη θερμοκρασία των τριών αισθητήρων φαίνεται και η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στον φούρνο κατά τη διάρκεια του πειράματος Θερμοκρασία φούρνου Θερμοκρασία κάτω από την πυράντοχη πλάκα των 2cm Θερμοκρασία κάτω από την πυράντοχη πλάκα των 4cm Θερμοκρασία κάτω από την επιφάνεια του εκτεθειμένου στη φωτιά σύνθετου υλικού Φούρνος Σύνθετο υλικό εκτεθειμένο στη φωτιά Χρόνος (min) Πυράντοχη πλάκα 2cm Πυράντοχη πλάκα 4cm Σχήμα 6.4 Διάγραμμα θερμοκρασίας ( ο C) - χρόνου (min). Απεικονίζεται η θερμοκρασία των τριών αισθητήρων των δοκιμίων και του αισθητήρα του φούρνου. Είναι αξιοσημείωτο ότι, η θερμοκρασία κάτω από τις πυράντοχες πλάκες είναι αισθητά μικρότερη από τη θερμοκρασία του φούρνου. Η θερμοκρασία κάτω από τις

212 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ πυράντοχες πλάκες πάχους 4cm είναι σχεδόν η μισή από την αντίστοιχη θερμοκρασία κάτω από μία πυράντοχη πλάκα πάχους 2cm. Η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στο πλέγμα, το οποίο δεν προστατεύεται από πυράντοχη πλάκα είναι αρκετά υψηλή και ελάχιστα μικρότερη από τη θερμοκρασία του φούρνου. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται εποπτικά οι διαφορές των μέγιστων θερμοκρασιών. Πίνακας 6.1 Μέγιστες παρατηρούμενες θερμοκρασίες αισθητήρων. Αισθητήρας θερμοκρασίας Μέγιστη θερμοκρασία ο C Φούρνος Αισθητήρας φούρνου κάτω από δύο πυράντοχες πλάκες με συνολικό πάχος 4cm κάτω από μία πυράντοχη πλάκα πάχους 2cm κάτω από την επιφάνεια του σύνθετου υλικού Νο.8 Νο.7 Νο Γίνεται πλέον κατανοητό ότι, όσο μεγαλύτερο πάχος πυράντοχων πλακών χρησιμοποιείται, τόσο μικρότερη είναι και η θερμοκρασία που αναπτύσσεται. Επομένως, είναι λογικό ότι κάτω από την πυράντοχη πλάκα των 7cm η θερμοκρασία θα είναι πάρα πολύ μικρή, πράγμα που θα διαπιστωθεί και θα αναλυθεί στο επόμενο κεφάλαιο. 6.4 ΕΞΑΓΩΓΗ ΔΟΚΙΜΙΩΝ ΑΠΟ ΤΟ ΦΟΥΡΝΟ Μετά το πέρας της δοκιμής πυραντίστασης τα δοκίμια παρέμειναν μέσα στο φούρνο μέχρι να αποκτήσουν τη θερμοκρασία της ατμόσφαιρας. Στη συνέχεια ακολούθησε η αφαίρεση της πυράντοχης πόρτας και έπειτα προσεκτική εξαγωγή των δοκιμίων από το φούρνο. Εξαιτίας της πολύ υψηλής θερμοκρασίας στην οποία υποβλήθηκαν τα δοκίμια, μετά το πέρας της δοκιμής πυραντίστασης παρατηρήθηκαν αποκολλήσεις είτε των πυράντοχων πλακών από την επιφάνεια της τοιχοποιίας ή του σύνθετου υλικού, είτε του σύνθετου υλικού από την επιφάνεια των πυράντοχων πλακών, στην πλευρά της τοιχοποιίας που ήταν

213 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ εκτεθειμένη στη φωτιά. Στη συνέχεια παρουσιάζεται σχηματική απεικόνιση σε 3-D των δοκιμίων τοιχοποιίας πριν και μετά τη δοκιμή πυραντίστασης. ΠΡΙΝ ΤΗ ΔΟΚΙΜΗ ΠΥΡΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΜΕΤΑ ΤΗ ΔΟΚΙΜΗ ΠΥΡΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ F_i2i.M.i2i F_i2i.M F_i2.M.2i F_i2.M.2 F_2i.M.i2 F_2i.M F_2.M.2i F_2.M

214 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο - ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΥΡΟΣ Το δοκίμιο έσπασε στα δύο και δεν ελέχθηκε σε εκτός επιπέδου κάμψη F_2.M.i2 Σχήμα 6.5 Σχηματική απεικόνιση των δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε φωτιά πριν και μετά τη δοκιμή πυραντίστασης. Στη συνέχεια, τα δοκίμια μεταφέρθηκαν με μεγάλη προσοχή στο εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών, όπου και ελέγχθηκαν σε ανακυκλιζόμενη κάμψη εκτός επιπέδου. Τα αποτελέσματα από τις δοκιμές αυτές παρουσιάζονται στο επόμενο κεφάλαιο. Όσον αφορά, τα τρία δοκίμια εφελκυσμού του σύνθετου υλικού (dog bones) και τρία πρισματικά δοκίμια κονιάματος ενίσχυσης που είχαν τοποθετηθεί και αυτά στο φούρνο, θρυμματίστηκαν εντελώς, διότι όπως παρατηρήθηκε το κονίαμα δεν μπορεί να αντέξει σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες (1000 o C). Το πλέγμα που υπήρχε στα δοκίμια εφελκυσμού έλιωσε κατά τη διάρκεια του πειράματος και στη συνέχεια πάγωσε και "κοκάλωσε" όταν η θερμοκρασία έγινε ίση με τη θερμοκρασία της ατμόσφαιρας (Εικ. 6.6). (α) (β) Εικόνα 6.5 Όψη (α) ενός δοκιμίου εφελκυσμού του σύνθετου υλικού και (β) ενός πρισματικού δοκιμίου υλικού ενίσχυσης μετά το πέρας της δοκιμής πυραντίστασης