Damage Diagnosis and Evaluation of a Single-story Single-span RC Frame under Cyclic Loading

Transcript

1 ιάγνωση και Αξιολόγηση Βλαβών σε ίστυλο Μονώροφο Πλαίσιο ΩΣ υπό Εναλλασσόµενη Φόρτιση Damage Diagnosis and Evaluation of a Single-story Single-span RC Frame under Cyclic Loading Κωνσταντίνος Ε. ΧΑΛΙΟΡΗΣ 1, Νικόλαος Α. ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ 2, Άγγελος Α. ΛΙΩΛΙΟΣ 3, Γεωργία Μ. ΑΓΓΕΛΗ 4, Θεόφιλος Α. ΜΕΡΓΟΥΠΗΣ 5, Παναγιώτης Ν. ΕΥΘΥΜΙΟΠΟΥΛΟΣ 6 Λέξεις κλειδιά: Πλαίσιο ΩΣ, Σύστηµα παρακολούθησης δοµικής ακεραιότητας, Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες, Πείραµα, Ανακυκλιζόµενη φόρτιση, ιάτµηση ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Μελετάται πειραµατικά η συµπεριφορά και ο έλεγχος δοµικής ακεραιότητας δίστυλου µονώροφου πλαισίου από Ωπλισµένο Σκυρόδεµα (ΩΣ) υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Τα χαρακτηριστικά του αντιπροσωπεύουν τυπική παλαιά υφιστάµενη πλαισιωτή κατασκευή χωρίς απαιτήσεις αντισεισµικότητας. Τα υποστυλώµατα έχουν ανεπαρκή εγκάρσιο οπλισµό, µικρό διατµητικό λόγο ύψους προς τη µέγιστη διάσταση διατοµής και άρα είναι εύτρωτα σε διατµητική αστοχία. ιερευνάται η αποτελεσµατικότητα ενός νέου συστήµατος συνεχούς παρακολούθησης - ελέγχου της δοµικής ακεραιότητας στοιχείων και κατασκευών ΩΣ. Το υπό εξέταση σύστηµα βασίζεται στη µέθοδο της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εµπέδησης και στη χρήση ευφυών πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων οι οποίοι προσαρµόζονται κατάλληλα σε επιλεγµένα σηµεία στις κρίσιµες περιοχές του δοµικού στοιχείου και περιγράφεται σε συνοδευτική εργασία. Αποτελείται από ειδικές συσκευές µικρών διαστάσεων που συνδέονται µε τους αισθητήρες και µεταφέρουν σε πραγµατικό χρόνο µέσω ασύρµατου δικτύου τις αποκρίσεις τους. Τα αποτελέσµατα δεικνύουν τις δυνατότητές του για τον εντοπισµό των βλαβών. ABSTRACT : The cyclic response of a single-story single-span Reinforced Concrete (RC) frame subassemblage that represents a typical frame of an old RC structure without consideration of seismic design criteria is experimentally investigated. Seismic assessment of the tested frame using a new portable wireless structural health monitoring system has been performed. Detection, localization and evaluation of the damages caused due to the cyclic loading is achieved using the developed Wireless impedance/admittance Monitoring System (WiAMS) that 1 Αναπλ. Καθηγητής, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών ΠΘ, chaliori@civil.duth.gr 2 Πολ. Μηχ., MSc, υποψ. διδ. Τµ. Πολ. Μηχ. ΠΘ, papanikoss3@yahoo.gr 3 Πολ. Μηχ., MSc, υποψ. διδ. Τµ. Πολ. Μηχ. ΠΘ, aliolios@civil.duth.gr 4 Πολ. Μηχ., MSc, υποψ. διδ. Τµ. Πολ. Μηχ. ΠΘ, georgina_angeli@hotmail.com 5 Πολ. Μηχ., µεταπτ. φοιτ. Τµ. Πολ. Μηχ. ΠΘ, theomerg1@gmail.com 6 Πολ. Μηχ., µεταπτ. φοιτ. Τµ. Πολ. Μηχ. ΠΘ, panaevth@gmail.com

2 acquires the in-situ voltage frequency signals of an array of smart piezoelectric sensors/actuators. Test results showed promising indications that the WiAMS measurements of the piezoelectric transducers mounted on specific locations in existing RC buildings could help to diagnose damage and to predict forthcoming brittle failures at early damage stages. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι πρόσφατοι σεισµοί στην ευρύτερη περιοχή της ανατολικής Μεσογείου κατέδειξαν την επικινδυνότητα υφιστάµενων παλαιών πλαισιωτών κατασκευών από Ωπλισµένο Σκυρόδεµα (ΩΣ) εξαιτίας της ψαθυρής διατµητικής αστοχίας των υποστυλωµάτων. Η συνεχής παρακολούθηση κατασκευών ΩΣ χωρίς απαιτήσεις αντισεισµικότητας και η έγκαιρη διάγνωση επικίνδυνων βλαβών σε κρίσιµα δοµικά στοιχεία σε πρώιµα στάδια έχει προφανώς ιδιαίτερη σηµασία (Rainieri et al. 2011, Olteanu et al. 2015, Kong et al. 2016). Σηµαντικός αριθµός πλαισιωτών κατασκευών ΩΣ που έχουν σχεδιασθεί χωρίς ή µε παλαιούς Αντισεισµικούς Κανονισµούς παρουσιάζουν ανεπάρκειες και µορφολογικά προβλήµατα, όπως ελλιπή εγκάρσιο οπλισµό, µαλακό όροφο, κοντά (διατµητικά) υποστυλώµατα, απουσία τοιχωµάτων, χαµηλής ποιότητας υλικά, ισχυρές δοκούς µε ασθενή υποστυλώµατα και λοιπά. Προφανώς, αυτές οι κατασκευές ΩΣ παρουσιάζουν χαµηλή σεισµική ικανότητα και αρκετές χρήζουν ενισχύσεων για την αύξηση της ασφάλειάς τους (Karayannis et al. 2008a, 2008b, 2011, Tsonos 2014, ρίτσος 2015, Kalogeropoulos et al. 2016, Καραγιάννης 2016). Οι εργασίες επεµβάσεων είναι ενίοτε ιδιαίτερα κοστοβόρες και δεν δύνανται να εφαρµοσθούν ευρέως στην πληθώρα των υφιστάµενων κατασκευών ΩΣ µε προβλήµατα έναντι σεισµικών δράσεων. Η εξέλιξη της τεχνολογίας στον τοµέα του ελέγχου δοµικής ακεραιότητας κατασκευών (Structural Health Monitoring ή αλλιώς SHM) προσφέρει σύγχρονα µέσα, αυξηµένες δυνατότητες και νέες µεθόδους. Η µέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εµπέδησης (ΗΜΕ) που βασίζεται στη χρήση ευφυών πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων (Piezoelectric lead Zirconate Titanate ή αλλιώς PZT) είναι µια υποσχόµενη τεχνική που µπορεί να προσφέρει συνεχή παρακολούθηση, έλεγχο και εντοπισµό των βλαβών στις κατασκευές. Προσφάτως, ένα νέο ασύρµατο σύστηµα έχει αναπτυχθεί και εφαρµοσθεί µε επιτυχία σε δοµικά στοιχεία από ΩΣ (Wireless impedance/admittance Monitoring System ή αλλιώς WiAMS). Το σύστηµα βασίζεται στην ΗΜΕ και χρησιµοποιεί πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες µικρών διαστάσεων που είναι ειδικά διατεταγµένοι και κατάλληλα προσαρµοσµένοι σε προεπιλεγµένα σηµεία των υπό εξέταση δοµικών στοιχείων. Οι αισθητήρες αυτοί συνδέονται µε ειδικές συσκευές µικρών διαστάσεων µέσω καλωδίων, οι οποίες µεταφέρουν τις αποκρίσεις τους σε πραγµατικό χρόνο µέσω ασύρµατου δικτύου Wi-Fi. Έτσι, η κατασκευή ελέγχεται άµεσα από µακριά µε βάση τα αποτελέσµατα των PZTs για τη διάγνωση και την αξιολόγηση των ενδεχόµενων βλαβών (Providakis et al. 2014a, 2014b, 2016, Chalioris et al. 2015, 2016, Karayannis et al. 2016a, 2016b, Voutetaki et al. 2016).

3 Σε συνοδευτική εργασία περιγράφεται αναλυτικά το εν λόγω σύστηµα και παρουσιάζονται χαρακτηριστικές εφαρµογές του σε στοιχεία από ΩΣ (Βουτετάκη κ.ά. 2018). Χαρακτηριστικά πλαισίου ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Το υπό εξέταση πλαίσιο από ΩΣ είναι δίστυλο, µονώροφο και αποτελείται από δύο υποστυλώµατα και µία δοκό µε διαστάσεις διατοµής mm. Τα υποστυλώµατα πακτώνονται σε οριζόντιο δοµικό στοιχείο ύψους 500 mm. Ο οπλισµός των υποστυλωµάτων είναι διαµήκεις ράβδοι 6 14 καθώς και κλειστοί συνδετήρες 6/200 mm σε όλο το ύψος τους. Ο αντίστοιχος οπλισµός της δοκού είναι 4 12 και 6/200 mm. Οι διαµήκεις ράβδοι είναι από νευροχάλυβα µε ονοµαστική ποιότητα S400 και οι συνδετήρες από µαλακό λείο χάλυβα µε ονοµαστική ποιότητα S220. Οι εξωτερικές διαστάσεις πλάτους και ύψους του πλαισίου είναι 3.0 και 2.4 m, αντίστοιχα. Τα γεωµετρικά και τα µηχανικά χαρακτηριστικά καθώς και οι οπλισµοί των επί µέρους δοµικών στοιχείων του πλαισίου παρουσιάζονται στο Σχήµα 1 και αντιπροσωπεύουν στοιχεία τυπικής παλαιάς πλαισιωτής κατασκευής από ΩΣ χωρίς απαιτήσεις αντισεισµικότητας. Τα υποστυλώµατα δεν χαρακτηρίζονται ως κοντά σύµφωνα µε τις διατάξεις της παραγράφου του ΕΚΩΣ (2003) δεδοµένου ότι ο λόγος διάτµησης είναι ίσος µε α s = / 0.30 = 3.1 (> 2.5) και ο λόγος του καθαρού ύψους προς τη µέγιστη διάσταση διατοµής είναι 1.45 / 0.30 = 4.8 (> 3). Παρ όλα αυτά, οι προαναφερόµενοι λόγοι είναι µάλλον οριακοί και σε συνδυασµό µε το χαµηλό ποσοστό του εγκάρσιου οπλισµού τα υποστυλώµατα καθίστανται ευάλωτα σε διατµητική αστοχία σε οριζόντια σεισµική δράση (Chalioris et al. 2008, Fardis et al. 2015, Καραγιάννης 2009, 2016). Πειραµατική διάταξη Το πλαίσιο δοκιµάσθηκε σε οριζόντια επίπεδη ανακυκλιζόµενη καταπόνηση ελεγχόµενης παραµόρφωσης στον ειδικά διαµορφωµένο χώρο του ισχυρού δαπέδου και τοίχου δοκιµών του Εργαστηρίου Ωπλισµένου Σκυροδέµατος και Αντισεισµικών Κατασκευών του Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών ΠΘ (Σχήµα 2). Το οριζόντιο δοµικό στοιχείο πάκτωσης των υποστυλωµάτων του πλαισίου στηρίχθηκε επαρκώς και άκαµπτα µέσω µεταλλικών στοιχείων στο ισχυρό και άκαµπτο δάπεδο ώστε να αποφευχθούν αθέλητες οριζόντιες ολισθήσεις κατά τη δοκιµή. Το φορτίο επεβλήθη οριζοντίως και αξονικά στη δοκό του πλαισίου µε σερβο-υδραυλικό έµβολο διπλής διεύθυνσης µε συνολική διαδροµή 500 mm και µέγιστη ικανότητα επιβολής φορτίου 500 kn, το οποίο στηρίχθηκε στον ισχυρό και άκαµπτο τοίχο του Εργαστηρίου. Η καταγραφή των µετρήσεων του φορτίου και των αντίστοιχων µετατοπίσεων του πλαισίου έγινε αυτόµατα σε καταγραφέα δεδοµένων. Σε διάφορες θέσεις τοποθετήθηκαν τρία γραµµικά ηλεκτρονικά µηκυνσιόµετρα τύπου Linear Variable Differential Transformers (LVDTs) και τέσσερα String Displacement Transducers (SDTs) (Liolios et al. 2017).

4 Beam / Beam 300 Cyclic loading Column 6/ Column 1450 Column / Footing 500 Footing 3000 Σχήµα 1. ιαστάσεις και οπλισµοί των δοµικών στοιχείων του υπό εξέταση πλαισίου

5 Σχήµα 2. Πειραµατική διάταξη πλαισίου υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση Σύστηµα ελέγχου δοµικής ακεραιότητας Το σύστηµα συνεχούς παρακολούθησης και ελέγχου της δοµικής ακεραιότητας του πλαισίου ΩΣ έχει την ονοµασία Wireless impedance/admittance Monitoring System (ή αλλιώς WiAMS) και περιγράφεται αναλυτικά σε συνοδευτική εργασία (Βουτετάκη κ.ά. 2018). Ο εντοπισµός και η διάγνωση ρηγµατώσεων και βλαβών που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια φόρτισης υλοποιήθηκε µέσω 20 ευφυών πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων (Piezoelectric lead Zirconate Titanate ή αλλιώς PZT), οι οποίοι τοποθετήθηκαν σε ειδική διάταξη σε κρίσιµες προεπιλεγµένες θέσεις των δοµικών στοιχείων του πλαισίου. Οι αποκρίσεις των πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων µετρήθηκαν σε διάφορες φάσεις της δοκιµής του πλαισίου και εν συνεχεία εστάλησαν µέσω ασύρµατου δικτύου σε ηλεκτρονικό υπολογιστή του χρήστη µέσω των ειδικών συσκευών του συστήµατος WiAMS. Η αποτίµηση του βαθµού βλάβης έγινε σε πραγµατικό χρόνο µε βάση τις εν λόγω µετρήσεις καθώς και τα αποτελέσµατα ειδικών δεικτών βλάβης που χρησιµοποιήθηκαν προς τον σκοπό αυτό (Chalioris et al. 2015, 2016, Karayannis et al. 2016a). Οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες (PZTs) που χρησιµοποιήθηκαν έχουν ιδιαίτερα µικρές διαστάσεις (10 mm 10 mm και πάχος 1 mm) και είναι τύπου PIC 255. Τοποθετήθηκαν στο πλαίσιο µε τους εξής τρεις διαφορετικούς τρόπους:

6 Σχήµα 3. Θέσεις επικολληµένων PZTs στην επιφάνεια των διαµήκων ράβδων των υποστυλωµάτων

7 Σχήµα 4. Θέσεις ενσωµατωµένων στη µάζα του σκυροδέµατος PZTs ως ευφυή αδρανή Σχήµα 5. Θέσεις εξωτερικά επικολληµένων PZTs στην επιφάνεια του σκυροδέµατος

8 (i) Οκτώ (8) PZTs (µε την ονοµασία bar1, bar2, κ.λπ.) επικολλήθηκαν εποξειδικά στην επιφάνεια των διαµήκων ράβδων οπλισµού των υποστυλωµάτων σε θέσεις που φαίνονται στο Σχήµα 3. (ii) Έξι (6) PZTs (µε την ονοµασία SA1, SA2, κ.λπ.) ενσωµατώθηκαν µέσα στη µάζα του σκυροδέµατος ως ευφυή αδρανή σε θέσεις που φαίνονται στο Σχήµα 4. (iii) Έξι (6) PZTs (µε την ονοµασία X1, X2, etc.) επικολλήθηκαν εποξειδικά στην εξωτερική επιφάνεια του σκυροδέµατος (στην πίσω όψη του πλαισίου) σε θέσεις που φαίνονται στο Σχήµα 5. Προφανώς, οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες στις περιπτώσεις (i) και (ii) είχαν τοποθετηθεί πριν από τη σκυροδέτηση του δοκιµίου και άρα οι τρόποι αυτοί δεν δύνανται να εφαρµοσθούν ευχερώς σε υφιστάµενες κατασκευές. Αντιθέτως, στην περίπτωση (iii) οι εξωτερικοί αισθητήρες επικολλήθηκαν εύκολα λίγο πριν από τη δοκιµή του πλαισίου. Στο Σχήµα 6 παρουσιάζεται η µικρών διαστάσεων συσκευή του ασύρµατου συστήµατος WiAMS συνεχούς παρακολούθησης και ελέγχου. Σχήµα 6. Συσκευή ασύρµατου συστήµατος συνεχούς παρακολούθησης και ελέγχου δοµικής ακεραιότητας κατασκευών ΩΣ που συνδέεται µέσω καλωδίων µε τα PZTs

9 Ιστορικό φόρτισης Το οριζόντιο ανακυκλιζόµενο φορτίο επεβλήθη αξονικά στο σηµείο του κέντρου βάρους της διατοµής της δοκού µε σταθερό ρυθµό επιβαλλόµενης παραµόρφωσης ίσο µε 0.2 mm/sec. Το ιστορικό φόρτισης περιλαµβάνει πέντε (5) βήµατα µε συνεχώς αυξανόµενη παραµόρφωση: (1) ± 1.0 mm, (2) ± 3.5 mm, (3) ± 12.0 mm, (4) ± 22.5 mm και (5) ± 45.5 mm, µε δύο ίσους κύκλους φόρτισης (A και B) σε κάθε βήµα, όπως φαίνεται στο Σχήµα 7. Σχήµα 7. Πειραµατικά αποτελέσµατα οριζόντιας ανακυκλιζόµενης φόρτισης πλαισίου: ιάγραµµα υστερητικού φορτίου και µετατόπισης κατά το ιστορικό φόρτισης ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η υστερητική απόκριση του πλαισίου παρουσιάζεται στο Σχήµα 7 υπό τη µορφή διαγράµµατος επιβαλλόµενου (ή αναλαµβανόµενου) φορτίου και οριζόντιας µετατόπισης. Κατά τους δύο πρώτους κύκλους στο πρώτο (1) βήµα φόρτισης το πλαίσιο έµεινε πρακτικά χωρίς βλάβες δεδοµένου ότι το φορτίο και οι αντίστοιχες παραµορφώσεις ήταν κοντά στο ελαστικό στάδιο. Στο Σχήµα 8 παρουσιάζονται φωτογραφίες µε τη µορφή των ρηγµατώσεων/βλαβών του πλαισίου στο τέλος των βηµάτων 2, 3, 4 και 5 του ιστορικού φόρτισης (Σχ. 8α, β, γ και δ, αντίστοιχα).

10 (α) Τέλος βήµατος φόρτισης 2: (β) Τέλος βήµατος φόρτισης 3: Ελαφρές καµπτικές ρωγµές Καµπτικές και ελαφρές διαγώνιες ρωγµές (γ) Τέλος βήµατος φόρτισης 4: (δ) Τέλος βήµατος φόρτισης 5: Καµπτικές και διατµητικές ρωγµές ιατµητική αστοχία Σχήµα 8. Μορφή ρηγµατώσεων και βλαβών ανά βήµα φόρτισης Η κρίσιµη βλάβη του πλαισίου εµφανίσθηκε κατά τον πρώτο κύκλο (Α) του 5ου βήµατος φόρτισης, σε µετατόπιση ίση µε 40 mm περίπου. ηµιουργήθηκε µια πρώτη σοβαρή διαγώνια διατµητική ρηγµάτωση στο αριστερό υποστύλωµα του πλαισίου που προκάλεσε σηµαντική πτώση του φορτίου (βλ. και διάγραµµα στο Σχ. 7). Η τελική διατµητική αστοχία του υποστυλώµατος µέχρι το τέλος του 5ου βήµατος φόρτισης είχε ως συνέπεια τις έντονες χιαστί ρωγµές που φαίνονται καθαρά στο Σχήµα 8δ. Στο Σχήµα 9 παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων από το σύστηµα ελέγχου και συνεχούς παρακολούθησης δοµικών στοιχείων και κατασκευών ΩΣ. Λεπτοµέρειες για το σύστηµα WiAMS και τη µεθοδολογία που αναπτύχθηκε

11 ώστε να µετατρέπονται τα σήµατα/αποκρίσεις των πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων σε αποτελέσµατα διάγνωσης και αξιολόγησης βλαβών δίδονται στη συνοδευτική εργασία (Βουτετάκη κ.ά. 2018). Τα αποτελέσµατα του Σχήµατος 9 έχουν τη µορφή διαγραµµάτων των τιµών του δείκτη βλάβης ανά κύκλο βήµατος φόρτισης για κάθε πιεζοηλεκτρικό αισθητήρα. Ως δείκτης βλάβης υιοθετείται ο γνωστός στατιστικός συντελεστής της ρίζας του µέσου τετραγωνικού σφάλµατος (Root Mean Square Deviation ή αλλιώς RMSD). Οι τιµές του δείκτη έχουν προκύψει από τη συσχέτιση της συνολικής απόκρισης ηλεκτρικής τάσης και συχνότητας των αισθητήρων κατά το στάδιο ελέγχου, δηλαδή µετά από κάθε κύκλο βήµατος φόρτισης και της αρχικής αντίστοιχης απόκρισης που είχαν τα PZTs στην υγιή κατάσταση του πλαισίου, δηλαδή πριν την πειραµατική δοκιµή. Σχήµα 9. Πειραµατικά αποτελέσµατα ελέγχου δοµικής ακεραιότητας πλαισίου: Τιµές του δείκτη RMSD βάσει των µετρήσεων των PZTs σε κάθε στάδιο φόρτισης/βλάβης

12 Από τη σύγκριση των τιµών του δείκτη βλάβης RMSD στο Σχήµα 9 προκύπτουν τα εξής συµπεράσµατα για την εφαρµοζόµενη µέθοδο ελέγχου, διάγνωσης και αξιολόγησης βλαβών στο υπό εξέταση πλαίσιο: - Αύξηση του επιπέδου βλάβης που προκλήθηκε από τη συνεχώς αυξανόµενη επιβαλλόµενη ανακυκλιζόµενη φόρτιση είχε ως αποτέλεσµα τη σταθερή αύξηση των τιµών του RMSD σε κάθε πιεζοηλεκτρικό αισθητήρα PZT. - Η αύξηση των τιµών του δείκτη RMSD κατά τους πρώτους κύκλους του πρώτου βήµατος φόρτισης (σχεδόν ελαστική απόκριση πλαισίου) ήταν πολύ χαµηλή έως αµελητέα, ιδιαίτερα στις αποκρίσεις των εσωτερικών PZTs. - Ο εξωτερικά εποξειδικά επικολληµένος πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας X6 και το εσωτερικά ενσωµατωµένο ευφυές αδρανές SA6 που έχουν τοποθετηθεί στη βάση του αριστερού υποστυλώµατος του πλαισίου, το οποίο αστόχησε ψαθυρά σε διάτµηση µε έντονη διαγώνια χιαστί ρηγµάτωση κατά το 5ο βήµα φόρτισης, έδειξαν απότοµα σηµαντική αύξηση των τιµών του δείκτη RMSD από το συγκεκριµένο βήµα και µετά (βλ. διάγραµµα αισθητήρα SA6 ) και από το αµέσως προηγούµενο βήµα (έναρξη διατµητικής ρηγµάτωσης) και µετά (βλ. διάγραµµα αισθητήρα X6 ). Αντίθετα, οι τιµές των δεικτών για τα άλλα PZTs είχαν είτε µικρή σταθερή αύξηση, είτε έµειναν πρακτικά αµετάβλητες. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ Εξετάσθηκε πειραµατικά η συµπεριφορά και η δυνατότητα αποµακρυσµένου έλεγχου και διάγνωσης των βλαβών σε δίστυλο µονώροφο πλαίσιο ΩΣ υπό οριζόντια ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Το πλαίσιο έχει οπλισµούς, γεωµετρικά και µηχανικά χαρακτηριστικά παρόµοια µε αυτά παλαιάς υφιστάµενης πλαισιωτής κατασκευής ΩΣ χωρίς απαιτήσεις αντισεισµικότητας. Τα υποστυλώµατα του πλαισίου σχεδιάσθηκαν να είναι εύτρωτα σε διατµητική αστοχία και πράγµατι, το ένα αστόχησε ψαθυρά κατά τη δοκιµή σχηµατίζοντας έντονες τυπικές χιαστί διαγώνιες ρηγµατώσεις. Μελετήθηκαν τα αποτελέσµατα συστήµατος συνεχούς παρακολούθησης δοµικών στοιχείων ΩΣ µε την ονοµασία WiAMS το οποίο αναπτύχθηκε προς τον σκοπό αυτό. Καταγράφει και µετατρέπει τα σήµατα/αποκρίσεις των ειδικά προσαρµοσµένων πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων σε αποτελέσµατα για τη διάγνωση και την αξιολόγηση των βλαβών. Τιµές του δείκτη βλάβης έχουν προκύψει από τη συσχέτιση της απόκρισης των αισθητήρων κατά το στάδιο ελέγχου (σε κάθε κύκλο βήµατος του ιστορικού φόρτισης) και της αρχικής υγιούς κατάστασης του πλαισίου πριν την δοκιµή. Τα πρώτα αποτελέσµατα επιβεβαίωσαν ότι το προτεινόµενο σύστηµα ελέγχου σε συνδυασµό µε τη χρήση ειδικών πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων σε διάταξη περί των θέσεων που αναµένονται οι ρηγµατώσεις δύναται να εντοπίσει επιτυχώς τις κρίσιµες βλάβες. Η αξιολόγηση του βαθµού τους γίνεται µε στατιστικό δείκτη συσχέτισης. Επίσης έδειξαν ότι είναι πιθανή η έγκαιρη διάγνωση ψαθυρών διατµητικών βλαβών σε σχετικά πρώιµα στάδια φόρτισης/ρηγµάτωσης όπως κατά την έναρξη των διαγώνιων ρωγµών.

13 ΑΝΑΦΟΡΕΣ (αλφαβητική σειρά) Chalioris, C.E., Favvata, M.J. & Karayannis, C.G., Reinforced concrete beamcolumn joints with crossed inclined bars under cyclic deformations, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 37, No. 6 (2008) Chalioris, C.E., Papadopoulos, N.A., Angeli, G.M., Karayannis, C.G., Liolios, A.A. & Providakis, C.P., Damage evaluation in shear-critical reinforced concrete beam using piezoelectric transducers as smart aggregates, Open Engineering, Vol. 5, No. 1 (2015) Chalioris, C.E., Karayannis, C.G., Angeli, G.M., Papadopoulos, N.A., Favvata, M.J. & Providakis, C.P., Applications of smart piezoelectric materials in a Wireless Admittance Monitoring System (WiAMS) to structures - Tests in RC elements, Case Studies in Construction Materials, Vol. 5 (2016) Fardis, M.N., Carvalho, E.C., Fajfar, P. & Pecker, A., «Seismic design of concrete buildings to Eurocode 8», CRC Press, Taylor and Francis Group, New York (2015) Kalogeropoulos, G.I., Tsonos, A.-D.G., Konstandinidis, D. & Tsetines, S., Preearthquake and post-earthquake retrofitting of poorly detailed exterior RC beam-tocolumn joints, Engineering Structures, Vol. 109 (2016) 1-15 Karayannis, C.G. & Sirkelis, G.M., Strengthening and rehabilitation of RC beamcolumn joints using carbon-frp jacketing and epoxy resin injection, Earthquake Engineering and Structural Dynamics Vol. 37, No. 5 (2008a) Karayannis, C.G. Favvata, M.J. & Kakaletsis, D.J., Seismic behaviour of infilled and pilotis RC frame structures with beam-column joint degradation effect, Engineering Structures, Vol. 33, No. 10 (2011) Karayannis, C.G., Chalioris, C.E. & Sirkelis, G.M., Local retrofit of exterior RC beam-column joints using thin RC jackets - An experimental study, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 37, No. 5 (2008b) Karayannis, C.G., Chalioris, C.E., Angeli, G.M., Papadopoulos, N.A., Favvata, M.J. & Providakis, C.P., Experimental damage evaluation of reinforced concrete steel bars using piezoelectric sensors, Construction and Building Materials, Vol. 105 (2016a) Karayannis, C.G., Voutetaki, M.E., Chalioris, C.E., Providakis, C.P. & Angeli, G.M., Detection of flexural damage stages for RC beams using Piezoelectric sensors (PZT), Smart Structures and Systems, Vol. 15, No. 4 (2016b) Kong, Q., Robert, R.H., Silva, P. & Mo, Y.L., Cyclic crack monitoring of a reinforced concrete column under simulated pseudo-dynamic loading using piezoceramic-based smart aggregates, Applied Sciences, Vol. 6, No. 11 (2016) 341 Liolios, A., Efthymiopoulos, P., Mergoupis, T., Rizavas, V. & Chalioris, C.E., Reinforced concrete frames strengthened by cable elements under cyclic loading: Experimental investigation, in Proceedings of the 6th International Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, Papadrakakis, M. et al. (eds.), Rhodes Island, Greece (2017) paper C18197 Olteanu, I., Barbat, A.H. & Budescu, M., Vulnerability assessment of reinforced concrete framed structures considering the effect of structural characteristics, The Open Civil Engineering Journal, Vol. 9 (2015)

14 Providakis, C.P., Stefanaki, K.D., Voutetaki, M.E., Tsompanakis, Y. & Stavroulaki, M.E., Damage detection in concrete structures using a simultaneously activated multimode PZT active sensing system: Numerical modelling, Structure and Infrastructure Engineering, Vol. 10, No. 11 (2014a) Providakis, C.P., Triantafillou, T.C., Karabalis, D., Papanicolaou, A., Stefanaki, K., Tsantilis, A. & Tzoura, E., Simulation of PZT monitoring of reinforced concrete beams retrofitted with CFRP, Smart Structures and Systems, Vol. 14, No. 5 (2014b) Providakis, C.P., Tsistrakis S., Voutetaki, M.E., Tsompanakis, Y., Stavroulaki, M.E., Agadakos, J., Kampianakis, E. & Pentes, G., An innovative active sensing platform for wireless damage monitoring of concrete structures, Current Smart Materials, Vol. 1 (2016) Rainieri, C., Fabbrocino, G. & Cosenza, E., Integrated seismic early warning and structural health monitoring of critical civil infrastructures in seismically prone areas, Journal of Structural Health Monitoring, Vol. 10, No. 3 (2011) Tsonos, A.-D.G., A new method for earthquake strengthening of old R/C structures without the use of conventional reinforcement, Structural Engineering and Mechanics, Vol. 52, No. 2 (2014) Voutetaki, M.E., Papadopoulos, N.A., Angeli, G.M. & Providakis, C.P., Investigation of a new experimental method for damage assessment of RC beams failing in shear using piezoelectric transducers, Engineering Structures, Vol. 114 (2016) Βουτετάκη, Μ.-Σ.Ε., Χαλιορής, Κ.Ε., Καραγιάννης, Χ.Γ. & Προβιδάκης, Κ.Π., Ένα νέο ασύρµατο σύστηµα ελέγχου δοµικής ακεραιότητας και βλαβών στοιχείων ΩΣ έναντι σεισµικών δράσεων, Πρακτικά 18ου Συνεδρίου Σκυροδέµατος, Αθήνα (2018) ρίτσος Σ.Η., «Ενισχύσεις και επισκευές κατασκευών οπλισµένου σκυροδέµατος», Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστηµίου Πατρών, Πάτρα (2015) ΕΚΩΣ, ιόρθωση παροραµάτων του Ελληνικού Κανονισµού Ωπλισµένου Σκυροδέµατος ΕΚΩΣ-2000, ΦΕΚ τεύχος Β 1153/ , Απόφαση 9-Αριθ. 17α/115/10/ΦΝ 429 (2003) Καραγιάννης, Χ.Γ., Ειδική Εισήγηση: Αποτελεσµατικότητα µεθόδων επισκευής - ενίσχυσης στοιχείων από ωπλισµένο σκυρόδεµα Πρακτικά 16ου Ελληνικού Συνεδρίου Σκυροδέµατος, Α Συνεδρία, Τεύχος Γενικών - Εδικών Εισηγήσεων, σελ , Πάφος, Κύπρος (2009) Καραγιάννης, Χ.Γ., «Σχεδιασµός - Συµπεριφορά κατασκευών από ωπλισµένο σκυρόδεµα έναντι σεισµού», Β' Έκδοση, Εκδόσεις Σοφία, Θεσσαλονίκη (2016)