Απόστολος ΚΑΡΑΛΗΣ 1, Θωμάς ΣΑΛΟΝΙΚΙΟΣ 2, Κοσμάς ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ 3. Λέξεις κλειδιά: Πλαίσιο οπλισμένου σκυροδέματος, μεταλλικά στοιχεία ενίσχυσης

Transcript

1 1 Πειραματική διερεύνηση της συμπεριφοράς πλαισίων οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένων με χαλύβδινους συνδέσμους υψηλής απόσβεσης Experimental investigation of reinforced concrete frames strengthened by high dissipation steel link elements Απόστολος ΚΑΡΑΛΗΣ 1, Θωμάς ΣΑΛΟΝΙΚΙΟΣ 2, Κοσμάς ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ 3 Λέξεις κλειδιά: Πλαίσιο οπλισμένου σκυροδέματος, μεταλλικά στοιχεία ενίσχυσης ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Η προσθήκη μεταλλικών στοιχείων δικτύωσης αποτελεί μια δόκιμη μέθοδο ενίσχυσης, ιδιαίτερα στην περίπτωση αμιγώς πλαισιακών φορέων οπλισμένου σκυροδέματος, σχεδιασμένων με παρωχημένους κανονισμούς. Προϋπόθεση όμως για τη διασφάλιση της επιτυχίας της συγκεκριμένης μεθόδου αποτελεί ο προσεκτικός σχεδιασμός των μεταλλικών στοιχείων ενίσχυσης ώστε αφενός να αποφεύγονται ψαθυρές μορφές αστοχίας, ιδίως στις συνδέσεις των μεταλλικών στοιχείων με τα υφιστάμενα μέλη από οπλισμένο σκυρόδεμα, και αφετέρου να επιτυγχάνεται σημαντική αύξηση αντοχής αλλά και πλαστιμότητας, μέχρι ένα αποδεκτό επίπεδο επιβαλλομένων μετακινήσεων. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται τα πρώτα αποτελέσματα της εργαστηριακής διερεύνησης της συμπεριφοράς πλαισίων σκυροδέματος, σχεδιασμένων με προγενέστερες κανονιστικές και κατασκευαστικές διατάξεις (αραιοί συνδετήρες με πλημμελή διαμόρφωση αγκίστρων, μικρά μήκη αγκύρωσης) και κατασκευασμένων από υλικά παλιότερων προδιαγραφών (λείος χάλυβας, σκυρόδεμα χαμηλής αντοχής), τα οποία ενισχύονται με τη χρήση μιας συγκεκριμένης διάταξης μεταλλικών στοιχείων. Η έρευνα μακροπρόθεσμα αποσκοπεί στον εντοπισμό των αδυναμιών αυτών των διατάξεων και στη βελτιστοποίηση της αξιοπιστίας τους. ABSTRACT : The use of steel braces for the strengthening of existing reinforced concrete (R/C) frames is a scientifically validated method. The frames of interest herein are those designed in accordance with old substandard design and construction guidelines and provisions. The efficiency of the strengthening technique is related to the appropriate design of the steel elements. Brittle types of failure, especially exhibited at the connection region between the steel and concrete elements, can be avoided by appropriate design of the local details. The use of steel bracings can provide significant increase to load carrying and 1 MSc, Υπ. Διδάκτορας Α.Π.Θ., karalis1@civil.auth.gr 2 Κύριος Ερευνητής Ι.Τ.Σ.Α.Κ., salonikios@itsak.gr 3 Καθηγητής Α.Π.Θ., kcstyl@civil.auth.gr

2 2 deformation capacity of the strengthened R/C frames. In the present work results are presented from the pilot test of two specimens. The first specimen was a typical one bay, single storey RC frame. The second one was identical to the first one, but was strengthened by steel bracing elements. The concrete frames were designed in accordance to older code provisions and as a result the specimens were constructed using smooth steel bars, low-strength concrete, sparsely spaced stirrups and substandard details in general. The strengthening scheme aimed to the increase of strength and deformation capacity of the original R/C frame. The inelastic deformations are purposely concentrated to a short steel link element connecting the steel bracing to the R/C frame. The present study aims to the detection of the weaknesses of this strengthening scheme and to the improvement of its efficiency. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το πρόβλημα της ενίσχυσης υφισταμένων κτιρίων, ιδίως στην περίπτωση αμιγώς πλαισιακών πολυώροφων κατασκευών, σχεδιασμένων με παρωχημένους κανονισμούς, εξακολουθεί να παραμένει επίκαιρο λόγω της υψηλής τρωτότητάς τους. Για το λόγο αυτό η επιστημονική κοινότητα εστιάζει το ενδιαφέρον της στην ειδική αυτή κατηγορία έργων. Το τελικό μάλιστα σχέδιο του Κανονισμού Επεμβάσεων ενθαρρύνει τη μέθοδο ενίσχυσης με μεταλλικά στοιχεία δικτύωσης, τα οποία στην παρούσα εργασία έχουν τον ειδικό χαρακτήρα των αποσβεστήρων. Στη διεθνή βιβλιογραφία διατίθεται μια πληθώρα διατάξεων, οι οποίες διαβαθμίζονται από απλές και μικρού κόστους έως πολύ σύνθετες και δαπανηρές. Ενδεικτικώς, οι Kunisue et al (2000) ασχολήθηκαν με πλαίσια Ο.Σ. ενισχυμένα με μεταλλικά στοιχεία δικτύωσης. Οι Perera et al (2004) δοκίμασαν τεχνικές αντισεισμικής ενίσχυσης πλαισίων με μεταλλικούς συνδέσμους σχήματος Λ και παρατήρησαν σαφή βελτίωση της ικανότητας απορρόφησης ενέργειας. Οι A. Pinto et al (2006), πραγματοποίησαν σειρά δοκιμών σε δύο τετραώροφα πλαίσια Ο.Σ. και διαπίστωσαν ότι λύσεις ενισχύσεων με μεταλλικά στοιχεία μορφής Λ βελτιώνουν αισθητά την απόκριση. Ο D Aniello (2006) πραγματοποίησε δοκιμές σε υφιστάμενη κατασκευή Ο.Σ. που ενισχύθηκε έναντι σεισμικών δράσεων με μεταλλικά στοιχεία σχήματος Λ. Τέλος, οι Mistakidis et al (2007) ασχολήθηκαν αναλυτικά με τη συμπεριφορά ενισχυμένων πλαισίων με μεταλλικά στοιχεία. Η παρούσα εργασία εντάσσεται σε ένα ευρύτερο πρόγραμμα που βρίσκεται στην αρχή του και έχει ως στόχο την πειραματική και αναλυτική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας μεταλλικών διατάξεων υψηλής απόσβεσης για την αντισεισμική ενίσχυση υφισταμένων κτιρίων από οπλισμένο σκυρόδεμα και την ανάπτυξη μεθοδολογίας προεπιλογής και ελέγχου του κατάλληλου κατά περίπτωση σχήματος επέμβασης. Το πρόγραμμα περιλαμβάνει τόσο πειραματικό όσο και αναλυτικό σκέλος. Το αναμενόμενο τελικό αποτέλεσμα είναι η διατύπωση μιας απλοποιημένης μεθοδολογίας σταθμισμένης επέμβασης στα κτίρια αυτής της κατηγορίας, αλλά και γενικότερα σε κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται πειραματικά μια πρώτη μορφή ενίσχυσης.

3 3 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, ο εργαστηριακός εξοπλισμός του Εργαστηρίου Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποιίας του Α.Π.Θ. που χρησιμοποιήθηκε για το συγκεκριμένο πείραμα, αποτελείται από ένα μεταλλικό πλαίσιο αντίδρασης επί του οποίου αντιστηρίζονται δύο έμβολα επιβολής φορτίσεων. Η διάταξη των εμβόλων σχεδιάσθηκε έτσι ώστε να μπορεί να επιβληθεί οριζόντιο και κατακόρυφο φορτίο. Το οριζόντιο έμβολο επιβάλλει αργή ανακυκλιζόμενη μετακίνηση της κεφαλής του πλαισίου Ο.Σ. ενώ το κατακόρυφο επιβάλλει αξονική δύναμη στους στύλους μέσω συστήματος δοκών που δεν φαίνονται στο σχήμα. Στην παρούσα εργασία η πειραματική δοκιμή αφορά πλαίσια χωρίς αξονικό φορτίο, στο άμεσο όμως μέλλον θα ακολουθήσουν πειράματα με αξονικό φορτίο στους στύλους. Σχήμα 1. Πειραματική διάταξη εργαστηρίου Α.Π.Θ. Για την πραγματοποίηση των πειραματικών δοκιμών εξασφαλίσθηκαν συνθήκες πλήρους πάκτωσης του πλαισίου Ο.Σ. στο δύσκαμπτο πάτωμα του Εργαστηρίου με τη βοήθεια διαμπερών προεντεταμένων ντιζών. Επιπλέον, για να αποφευχθούν τοιχόν μικροολισθήσεις του δοκιμίου, τοποθετήθηκαν εκατέρωθεν κατάλληλες μεταλλικές διατάξεις παρεμπόδισης της ολίσθησης, οι οποίες, όπως κατά τη διάρκεια των πειραμάτων αποδείχθηκε, μηδένισαν πρακτικά τις μετακινήσεις της βάσης των δοκιμίων. Η σύνδεση του εμβόλου με το δοκίμιο πραγματοποιήθηκε μέσω μεταλλικού κολάρου το οποίο αποτελείται από δύο δύσκαμπτες μεταλλικές πλάκες κεφαλής και τέσσερις ντίζες μεγάλου μήκους οι οποίες συνδέουν τις δύο πλάκες. Το έμβολο συνδέθηκε απευθείας πάνω στην μία από τις δύο μεταλλικές πλάκες. Το οριζόντιο έμβολο κατά τη διεύθυνση της κίνησής του, διαθέτει σύστημα διπλών αρθρώσεων για την προσαρμογή του προς τυχόν μικρές εκκεντρότητες κατά τη φόρτιση.

4 4 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Τα πειράματα της εργασίας εκτελέστηκαν στο Εργαστήριο Κατασκευών Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποιίας του Α.Π.Θ., το οποίο διαθέτει κατάλληλη υποδομή που αναβαθμίστηκε μάλιστα πρόσφατα (2008) ως προς τον αυτόματο έλεγχο των πειραμάτων. Το πρόγραμμα περιλαμβάνει δύο δοκίμια υπό κλίμακα 1:3, ένα ενισχυμένο και ένα γυμνό ως δοκίμιο αναφοράς. Τα δύο πλαίσια οπλισμένου σκυροδέματος ήταν πανομοιότυπα. Οι διαστάσεις και η όπλιση των δοκιμίων φαίνονται στο Σχήμα 2. Τα δοκίμια σχεδιάστηκαν βάσει παλαιών κανονισμών και με χαμηλής κατά το δυνατόν ποιότητας υλικών προκειμένου να επιτευχθεί η προσομοίωση των προς ενίσχυση παρωχημένων κατασκευών. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε λείος χάλυβας αντοχής f y /f u = 450/540 (δεν βρέθηκε λείος χάλυβας πιο χαμηλής αντοχής) για το διαμήκη και 265/390 για τον εγκάρσιο οπλισμό, καθώς και σκυρόδεμα χαμηλής αντοχής f ck = 16MPa. Οι οπλισμοί ακολουθούν τις παλιές διατάξεις, με κύριο χαρακτηριστικό τους αραιούς συνδετήρες ακόμη και στις κρίσιμες περιοχές, καθώς και μικρά μήκη αγκύρωσης, το επίπεδο όμως ποιότητας της εκτέλεσης είναι υψηλό. Το δοκίμιο σκυροδετήθηκε οριζόντια σε κατάλληλο μεταλλότυπο. Η διάταξη όπλισης καθώς επίσης και ο μεταλλότυπος σκυροδέτησης φαίνονται στο Σχήμα 3. Σχήμα 2. Γεωμετρία (σε μέτρα) και όπλιση των δοκιμίων

5 5 Σχήμα 3. Οπλισμοί του πλαισίου και μεταλλότυπος σκυροδέτησης Στο προς ενίσχυση δοκίμιο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, προσαρμόσθηκε μεταλλική διάταξη συντιθέμενη από δύο ράβδους δικτύωσης μορφής Λ, οι οποίες καταλήγουν στην κεφαλή τους σε μικρής επιφάνειας συγκολλητό σύνδεσμο, ο οποίος με τη σειρά του συνδέεται με το πλαισιακό σύστημα του υφισταμένου κτιρίου στο μέσον του υπερκειμένου ζυγώματος. Οι διαγώνιες μεταλλικές ράβδοι προβλέφθηκαν υψηλής δυστένειας και αντοχής έτσι ώστε να παραμείνουν πρακτικά απαραμόρφωτες κατά τη διάρκεια της φόρτισης με σκοπό τη συγκέντρωση της βλάβης στον κατακόρυφο μεταλλικό σύνδεσμο, ο οποίος αποτελεί στοιχείο πρόσθετης αντοχής και δυσκαμψίας, κυρίως όμως υψηλής απορρόφησης ενέργειας. Με τους συνδέσμους αυτού του τύπου αφενός αναβαθμίζεται η διαθέσιμη αντοχή και δυσκαμψία του συστήματος, συγχρόνως όμως μειώνεται δραστικά η απαίτηση αντοχής του συστήματος έναντι σεισμού λόγω της υψηλής απόσβεσής τους. Η σύνδεση των διαγώνιων ράβδων στους κόμβους του πλαισίου Ο.Σ. υλοποιήθηκε με εξωτερικές ντίζες για την αποφυγή ψαθυρών μορφών αστοχίας της σύνδεσης, πρόβλημα που εντοπίσθηκε στη διεθνή βιβλιογραφία. Η σύνδεση του στοιχείου απόσβεσης με τη δοκό έγινε μέσω ισχυρού μεταλλικού στοιχείου σχήματος Π το οποίο περιβάλλει εν μέρει τη δοκό, στην οποία αγκυρώνεται με 6 διαμπερείς ντίζες. Σημειώνεται ότι στο παρόν πρόγραμμα οι συνδέσεις δεν αποτελούν παράμετρο προς μελέτη, για το λόγο αυτό είναι υπερσχεδιασμένες. Ο κατακόρυφος μεταλλικός σύνδεσμος ήταν στην προκειμένη περίπτωση χαλύβδινος, ορθογωνικής διατομής 6x70mm και ύψους 100mm, η δε αντοχή του ήταν f y /f u = 300/375. Επισημαίνεται πάντως με την ευκαιρία ότι σε πιο κλασικές μεθόδους ενίσχυσης με μεταλλικούς συνδέσμους τύπου Χ ή Λ που βασίζονται μόνον στην πρόσδοση αντοχής και δυσκαμψίας, μεταφέρονται σημαντικές δυνάμεις από τα μεταλλικά μέλη προς τα στοιχεία σκυροδέματος, συνεπώς το θέμα της μεταφοράς των δυνάμεων είναι καθοριστικό. Στην προτεινόμενη μέθοδο οι δυνάμεις αυτές μπορεί να είναι απόλυτα ελεγχόμενες μέσω της διαστασιολόγησης του πλάστιμου στοιχείου και η μεταφορά των δυνάμεων είναι ευκολότερα επιτεύξιμη.

6 6 Σχήμα 4. Χαρακτηριστικά ενισχυμένου πλαισίου Η κεφαλή των δύο πλαισίων υποβλήθηκε σε οριζόντια ανακυκλιζόμενη φόρτιση πολλών πλήρων κύκλων με έλεγχο μετακίνησης (displacement control). Η ιστορία φόρτισης για το γυμνό πλαίσιο, αποτελείται από 10 επίπεδα μετακίνησης, το καθένα από τα οποία περιλαμβάνει 2 κύκλους. Στο ενισχυμένο πλαίσιο χρησιμοποιήθηκε ένα τροποποιημένο πρόγραμμα με πύκνωση των κύκλων γύρω από την εκτιμώμενη μετακίνηση αστοχίας του συνδέσμου. Επιβλήθηκαν τελικώς 12 επίπεδα μετακίνησης, και πάλι δύο κύκλων το καθένα, λόγω όμως του μικρότερου βήματος η μέγιστη επιβληθείσα μετακίνηση ήταν μικρότερη της αντίστοιχης του γυμνού πλαισίου αναφοράς. Η ενοργάνωση των πειραμάτων, η οποία φαίνεται στο Σχήμα 5, περιλάμβανε μια ομάδα ηλεκτρονικών μηκυνσιομέτρων (LVDT) σε κατάλληλες θέσεις. Για το γυμνό πλαίσιο, τα όργανα 1,4,2,6 κατέγραψαν τη μεταβολή του εύρους των ρωγμών στις δύο παρειές τόσο στην κεφαλή, όσο και στη βάση του στύλου, το όργανο 8 κατέγραψε τη μετακίνηση της κεφαλής του δοκιμίου κατά την ανακυκλιζόμενη φόρτιση ενώ το όργανο 7 τοποθετήθηκε για την καταγραφή τυχόν ολισθήσεων του δοκιμίου στη βάση του. Για το ενισχυμένο πλαίσιο τα όργανα 1,5,2,6 κατέγραψαν τη μεταβολή του εύρους των ρωγμών στην κεφαλή και τη βάση του στύλου, το όργανο 8 κατέγραψε τη μετακίνηση της κεφαλής του δοκιμίου και τέλος τα όργανα 4 και 7 κατέγραψαν τις μετακινήσεις στο άνω και κάτω τμήμα του μεταλλικού συνδέσμου αντίστοιχα. Όλες οι ενδείξεις των οργάνων αποθηκεύονται αυτόματα στο αναβαθμισμένο κεντρικό σύστημα ελέγχου του Εργαστηρίου συναρτήσει της ιστορίας φόρτισης. Επισημαίνεται στο σημείο αυτό ότι στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μικρό τμήμα του συνόλου των καταγραφών λόγω του περιορισμένου διαθέσιμου χώρου.

7 7 Σχήμα 5. Θέσεις ηλεκτρονικών μηκυνσιομέτρων (LVDTs) για το γυμνό και το ενισχυμένο πλαίσιο αντίστοιχα ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Το γυμνό πλαίσιο παρουσίασε τα προβλεπόμενα από τη βιβλιογραφία στάδια συμπεριφοράς (Στυλιανίδης, 1986). Η πρώτη ρηγμάτωση εμφανίσθηκε πολύ νωρίς στη βάση και την κεφαλή των στύλων. Οι πλαστικές αρθρώσεις δημιουργήθηκαν στις ίδιες θέσεις (Σχήματα 6 και 8), και οδήγησαν σε μηχανισμό κατάρρευσης ορόφου, όπως είχε επιλεγεί κατά το σχεδιασμό για τα δοκίμια χωρίς αξονική δύναμη στους στύλους. Παρά το γεγονός ότι δεν είχε ληφθεί ιδιαίτερη μέριμνα περίσφιξης στις περιοχές των πλαστικών αρθρώσεων, ακόμη και σε πολύ προχωρημένες γωνιακές μετακινήσεις ορόφου (περίπου 3%) η φέρουσα ικανότητα εξακολούθησε να ανεβαίνει, η δε πτώση σε υψηλότερα επίπεδα μετακίνησης ήταν πολύ ήπια (Σχήματα 12 και 14). Η καθαρά καμπτικού χαρακτήρα μορφή αστοχίας συνετέλεσε στη μικρή μόνον απώλεια αντοχής κατά την ανακύκλιση. Αναμενόμενη επίσης ήταν και η εξέλιξη της απορρόφησης της ενέργειας (Σχήμα 16), καθώς και η πτώση της κατά τους δεύτερους κύκλους. Το ενισχυμένο πλαίσιο, με την άμεση ενεργοποίηση του μεταλλικού συνδέσμου, παρουσίασε πολύ μεγαλύτερη δυσκαμψία και αντοχή στις μικρές μετακινήσεις, με σημαντική μάλιστα κράτυνση (Σχήματα 13 και 15). Μέχρι γωνιακή μετακίνηση της τάξεως του 1% ο σύνδεσμος ήταν απολύτως ενεργός, παρά το γεγονός ότι είχαν ήδη αρχίσει να εκδηλώνονται σημάδια αστοχίας (Σχήμα 9), οι δε βρόχοι υστέρησης εξαιρετικά πλούσιοι. Στο πλαίσιο του σκυροδέματος είχε αρχίσει παράλληλα ο σχηματισμός πλαστικών αρθρώσεων στις ίδιες θέσεις (Σχήμα 7) με αυτές του γυμνού πλαισίου. Αμέσως όμως μετά, ο σύνδεσμος αστόχησε ψαθυρά με οριζόντιο περίπου αποχωρισμό (Σχήμα 7 και 10), συνοδευόμενο από έντονη στρέβλωση. Μετά την αστοχία του συνδέσμου, το πλαίσιο του σκυροδέματος συνέχισε να συμπεριφέρεται όπως το αντίστοιχο γυμνό, επιδεικνύοντας δηλαδή πλάστιμη συμπεριφορά, με χαμηλή πάντως φέρουσα ικανότητα, συγκρίσιμη με αυτήν του γυμνού πλαισίου. Σημειώνεται στο σημείο αυτό ότι οι περιοχές εισαγωγής δυνάμεων από το πλαίσιο στο μεταλλικό σύστημα δεν εμφάνισαν ουσιαστικές και κρίσιμες βλάβες.

8 8 Σχήμα 6. Γυμνό πλαίσιο στη μέγιστη μετακίνησή του απο τη θέση ισορροπίας (42mm) Σχήμα 7. Ενισχυμένο πλαίσιο στη μέγιστη μετακίνησή του (30mm). Ο έντονα παραμορφωμένος μεταλλικός σύνδεσμος είχε αστοχήσει προ πολλού

9 9 Πιο έντονες ήταν οι βλάβες στο μέσον της δοκού, στο σημείο σύνδεσής με το μεταλλικό σύνδεσμο (Σχήμα 11), χωρίς όμως να επηρεασθούν τα χαρακτηριστικά απόκρισης του πλαισίου. Η απορρόφηση ενέργειας, με το σύνδεσμο ενεργό, είχε επίσης ομαλή εξέλιξη, αυξανόμενη σταδιακά (Σχήμα 17). Αξίζει επίσης να τονισθεί το γεγονός ότι με ενεργό το σύνδεσμο δεν παρατηρήθηκε πτώση αντοχής κατά την ανακύκλιση, ενώ μετά την αστοχία του συνδέσμου ξαναπαρουσιάσθηκε η τυπική πτώση αντοχής των πλαισιακών φορέων. Από τη σύγκριση της συμπεριφοράς των δύο δοκιμίων προκύπτει σαφώς ότι ο συγκεκριμένος σύνδεσμος τριπλασίασε περίπου τη φέρουσα ικανότητα του συστήματος, στην περιοχή δε των γωνιακών μετακινήσεων της τάξεως του 1% εξαπλασίασε περίπου την ικανότητα απορρόφησης ενέργειας. Είναι προφανές ότι οι σύνδεσμοι αυτοί λειτουργούν συγχρόνως ως στοιχεία πρόσδοσης αντοχής, κυριάρχως όμως λειτουργούν ως αποσβεστήρες ενέργειας. Επισημαίνεται εδώ ότι η μικρή αύξηση αντοχής του ενισχυμένου συστήματος έναντι του αντίστοιχου γυμνού που παρατηρείται (Σχήματα 13 και 15) μετά την αστοχία του συνδέσμου οφείλεται στο γεγονός ότι το ισχυρό σύστημα που χρησιμοποιήθηκε για τη σύνδεση των διαγώνιων μεταλλικών ράβδων με το πλαίσιο Ο.Σ. μετατόπισε την άρθρωση του πόδα προς τα επάνω, μείωσε το ύψος των στύλων, κατά συνέπεια αύξησε την τέμνουσα που αντιστοιχεί στη ροπή αντοχής του συστήματος. Σχήμα 8. Τυπική πλαστική άρθρωση γυμνού πλαισίου Σχήμα 9. Έναρξη αστοχίας συνδέσμου Σχήμα 10. Λεπτομέρεια συνδέσμου μετά την αστοχία του Σχήμα 11. Βλάβες στο μέσον του ζυγώματος

10 P (KN) δ (mm) Γυμνό πλαίσιο Ενισχυμένο πλαίσιο Σχήμα 12. Διάγραμμα φορτίου μετακίνησης γυμνού πλαισίου. Με αχνή γραμμή προβάλλεται προς σύγκριση το αντίστοιχο διάγραμμα του ενισχυμένου πλαισίου P (KN) δ (mm) Γυμνό πλαίσιο Ενισχυμένο πλαίσιο -100 Σχήμα 13. Διάγραμμα φορτίου μετακίνησης ενισχυμένου πλαισίου. Με αχνή γραμμή προβάλλεται προς σύγκριση το αντίστοιχο διάγραμμα του γυμνού πλαισίου

11 P (KN) Πρώτοι κύκλοι γυμνού πλαισίου Πρώτοι κύκλοι ενισχυμένου πλαισίου Δεύτεροι κύκλοι γυμνού πλαισίου Δεύτεροι κύκλοι ενισχυμένου πλαισίου δ (mm) Σχήμα 14. Περιβάλλουσες φορτίου μετακίνησης γυμνού πλαισίου. Με αχνή γραμμή προβάλλεται προς σύγκριση το αντίστοιχο διάγραμμα του ενισχυμένου πλαισίου P (KN) Πρώτοι κύκλοι γυμνού πλαισίου Πρώτοι κύκλοι ενισχυμένου πλαισίου Δεύτεροι κύκλοι γυμνού πλαισίου Δεύτεροι κύκλοι ενισχυμένου πλαισίου δ (mm) Σχήμα 15. Περιβάλλουσες φορτίου μετακίνησης ενισχυμένου πλαισίου. Με αχνή γραμμή προβάλλεται προς σύγκριση το αντίστοιχο διάγραμμα του γυμνού πλαισίου 11

12 Ε (ΚΝmm) 1ος κύκλος 2ος κύκλος δ (mm) Σχήμα 16. Διάγραμμα απορροφώμενης ενέργειας μετακίνησης για τους δύο κύκλους φόρτισης του γυμνού πλαισίου Ε (ΚΝmm) 1ος κύκλος 2ος κύκλος δ (mm) Σχήμα 17. Διάγραμμα απορροφώμενης ενέργειας μετακίνησης για τους δύο κύκλους φόρτισης του ενισχυμένου πλαισίου. 12

13 13 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα κυριότερα συμπεράσματα από την απόκριση του συγκεκριμένου συνδέσμου είναι τα εξής: Η τοποθέτηση τέτοιων συνδέσμων είναι σχετικά χαμηλού κόστους καθώς χρησιμοποιεί συμβατικά υλικά, δεν απαιτεί υψηλό επίπεδο τεχνολογίας για την εφαρμογή της και είναι ελάχιστα οχληρή, ιδιαίτερα αν περιορίζεται μόνον σε ανοικτά ισόγεια (πιλοτή). Οι σύνδεσμοι είναι σε θέση να αυξήσουν σημαντικά την αντοχή του συστήματος, κυρίως δε την ικανότητα απορρόφησης ενέργειας. Μια προσεκτική επιλογή της γεωμετρίας, της μορφής και της ποιότητας του υλικού του συνδέσμου σε συνδυασμό με τον κατάλληλο σχεδιασμό των συνδέσεων με το περιβάλλον πλαίσιο, μπορεί να αποσοβήσει αρνητικές επιπτώσεις πρόωρης αστοχίας του υφισταμένου πλαισίου. Απαιτείται περαιτέρω προσανατολισμένη αναλυτική και πειραματική έρευνα ώστε να βελτιστοποιηθεί το αποτέλεσμα, κυρίως προς την κατεύθυνση της αύξησης της γωνιακής μετακίνησης αστοχίας του συνδέσμου. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Μέχρι στιγμής το πειραματικό μέρος χρηματοδοτήθηκε από πόρους του Εργαστηρίου Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποιίας του Α.Π.Θ. Ευχαριστίες εκφράζονται προς τον Ε. Μυστακίδη, Αναπληρωτή Καθηγητή του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και τους συνεργάτες του για την υπολογιστική υποστήριξη των πειραμάτων. ΑΝΑΦΟΡΕΣ D Aniello, M., Seismic upgrading of rc structure by steel eccentric bracing (Εxperimental and numerical study) Pollack Periodica Vol. 1, No 2, (2006) Kunisue, A., Koshika, N., Kurokawa, Y., Suzuki, N., Agami, J., Sakamoto, M., Retrofitting method of existing reinforced concrete buildings using elasto-plastic steel dampers 12WCEE, New Zealand, (2000), paper No Mistakidis, E., De Matteis, G., Formisano, A., Low yield metal shear panels as an alternative for the seismic upgrading of concrete structures. J. Advances in Engineering Software, Vol. 38, No 8-9, (2007) Perera, R., Gomez, S., Alarcon, E., Experimental and analytical study of masonry infill reinforced concrete frames retrofitted with steel braces Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 130, No 12, (2004) Pinto, A., Taucer, F., Assessment and retrofit of full scale models of existing rc frames. ed. Wasti, S.T., Ozcebe, G., Advances in Earthquake Engineering for Urban Risk Reduction, Springer Netherlands, (2006) Στυλιανίδης, Κ., «Πειραματική διερεύνηση τοιχοπληρωμένων μονώροφων πλαισίων Ο.Σ. υπο ανακυκλιζόμενη ψευδοστατική οριζόντια φόρτιση». Διδακτορική Διατριβή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ., (1986).