Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών, δοκιµίων σχεδιασµένων µε τη µέθοδο της τροχιάς της θλιπτικής δύναµης

Transcript

1 Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών, δοκιµίων σχεδιασµένων µε τη µέθοδο της τροχιάς της θλιπτικής δύναµης Γεράσιµος Μ. Κωτσοβός, Εµµανουήλ Βουγιούκας και Μιχαήλ. Κωτσοβός Εργαστήριο Οπλισµένου Σκυροδέµατος, ΕΜΠ Εισαγωγή Πρωταρχικός στόχος της εργασίας είναι η αξιολόγηση της τεχνολογίας ενίσχυσης δοµικών στοιχείων από οπλισµένο σκυρόδεµα, αρχικά σχεδιασµένων για χαµηλότερη φέρουσα ικανότητα, µε χρήση «ιν-οπλισµένων πολυµερών». Η εργασία βασίζεται σε πειράµατα επί οκτώ υπερστατικών ραβδόµορφων δοµικών στοιχείων εκ των οποίων τα µισά είχαν αρχικά σχεδιαστεί µε τη µέθοδο του δικτυώµατος ( ) όπως αυτή έχει ενσωµατωθεί στις αντισεισµικές διατάξεις των υφιστάµενων κανονισµών 1 και τα υπόλοιπα µε τη µεθοδολογία ΤΘ. 2,4 (Σχ.1). Ο σχεδιασµός της ενίσχυσης έγινε αποκλειστικά µε τη µεθοδολογία ΤΘ, έχοντας ως πρόσθετο στόχο την περαιτέρω διερεύνηση της αξιοπιστίας της µεθοδολογίας αυτής. Πριν την ενίσχυση, ένα από κάθε είδος δοκιµίων είχε δοκιµαστεί µέχρις απώλειας της φέρουσας ικανότητάς του υπό µονoτονική ή ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Προ της επισκευής του είχε αποκατασταθεί η µονολιθικότητα κάθε δοκίµιου. Η περιγραφή της συµπεριφοράς των αρχικών δοκιµίων, πριν την ενίσχυσή τους, υπό µονoτονική και ανακυκλιζόµενη φόρτιση αποτελεί το αντικείµενο άλλης εργασίας 3 στην οποία επίσης δίνεται µια συνοπτική περιγραφή της µεθοδολογίας ΤΘ. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η συµπεριφορά των δοκιµίων, µετά την ενίσχυσή τους, υπό συνθήκες φόρτισης παρόµοιες µε αυτές στις οποίες είχαν υποβληθεί τα αρχικά δοκίµια. Η συγκριτική µελέτη των αποτελεσµάτων τα οποία προέκυψαν αποτέλεσε τη βάση για τη διερεύνηση της επίδρασης τόσο της διαδικασίας επισκευής, όσο και της µεθόδου µε την οποία έγινε ο αρχικός σχεδιασµός, στη συµπεριφορά των δοκιµίων. οκίµια Για την εργασία χρησιµοποιήθηκαν οκτώ υπερστατικά ραβδόµορφα δοµικά στοιχεία από ΟΣ εκ των οποίων, όπως προαναφέρθηκε, τα µισά είχαν σχεδιαστεί µε τη µέθοδο του δικτυώµατος ( ) όπως αυτή έχει ενσωµατωθεί στις αντισεισµικές διατάξεις των υφιστάµενων κανονισµών και τα υπόλοιπα µε τη µεθοδολογία ΤΘ. Τα δοκίµια αναφέρονται ως Α1-ΤΘ, Α2-, Α3- και Α4-ΤΘ, όπου ΤΘ και δηλώνουν τη µέθοδο σχεδιασµού των δοκιµίων. Κατασκευάστηκαν δύο σειρές δοκιµίων. Η διατοµή τους ήταν 16/. Ο διαµήκης οπλισµός ήταν 2Φ14 άνω και 2Φ14 κάτω, µε επικάλυψη 3. Η τάση διαρροής προσδιορίστηκε f y = 52 MPa και η τάση θραύσης f u = 62 MPa. Ο εγκάρσιος οπλισµός ήταν δίτµητοι συνδετήρες Φ6 µε τάση διαρροής f yv = 32 MPa. Τα δοκίµια είχαν κατασκευαστεί από έτοιµο σκυρόδεµα του οποίου η χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή (κυλίνδρου) είχε µετρηθεί f c = 3 MPa. Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ1 /1/

2 Η πρώτη σειρά των δοκιµίων είχε αρχικά δοκιµαστεί µέχρις απώλειας της φέρουσας ικανότητάς τους υπό µονότονη ή ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Τα δοκίµια αυτά, αφού επισκευάστηκαν και ενισχύθηκαν, αναφέρονται ως Α1-ΤΘ -ΕΕ, Α2- -ΕΕ, Α3- -ΕΕ και Α4- ΤΘ -ΕΕ, όπου ΕΕ δηλώνει επισκευή και ενίσχυση. Η επισκευή περιέλαβε αποµάκρυνση των σαθρών τµηµάτων, αποκατάσταση ευθυγραµµίας του οπλισµού, αντικατάσταση συνδετήρων όπου είχε υπάρξει θραύση τους, εισπίεση ρητίνης στις τριχοειδείς ρωγµές και, τέλος, αποκατάσταση των αρχικών διαστάσεων της διατοµής µε επισκευαστικό, µη συρικνούµενο κονίαµα. Η διάταξη του εγκάρσιου οπλισµού στα επισκευασµένα και ενισχυ- µένα δοκίµια απεικονίζεται στο σχήµα 2(α) και 2(β) Κατά (ΕΚΟΣ) 4 8 / / 5 8/ / 9 4 8/ 2 8/ Lcr Lcr Lcr Lcr Κατά «Τ.Θ..» / / /15 2 8/ Σχήµα 1. ιάταξη εγκάρσιου οπλισµού (αρχικά δοκίµια) οκίµια Α1-ΤΘ -ΕΕ, Α4-ΤΘ -ΕΕ: 1 στρώση εγκαρσίου υφάσµατος οκίµια Α2- -ΕΕ,Α3- -ΕΕ : 1 στρώση εγκαρσίου υφάσµατος οκίµια Α1-ΤΘ -ΕΕ, Α4-ΤΘ -ΕΕQ: 1 στρώση εγκαρσίου υφάσµατος οκίµια Α2- -ΕΕ,Α3- -ΕΕ : 3 στρώσεις εγκαρσίου υφάσµατος Το δεύτερο από κάθε είδος δοκιµίων ενισχύθηκε (χωρίς να προηγηθεί καταπόνηση) και δοκιµάστηκε όπως και το αντίστοιχό του καταπονηµένο, επισκευασµένο και ενισχυµένο. Τα ενισχυµένα δοκίµια αναφέρονται ως Α1-ΤΘ -Ε, Α2- -Ε, Α3- -Ε και Α4-ΤΘ -Ε, όπου Ε δηλώνει ενίσχυση. Για την ενίσχυση των δοκιµίων, καταπονηµένων και µη, χρησι- µοποιήθηκαν διαµήκεις και εγκάρσιες λωρίδες ανθρακοϋφάσµατος µε την επωνυµία C1-3 της εταιρίας MBRACE µε τα χαρακτηριστικά που απεικονίζονται στο παρακείµενο σχήµα 2β. οκίµια Α1-ΤΘ -ΕΕ, Α4-ΤΘ -ΕΕ : 1 στρώση διαµήκους υφάσµατος οκίµια Α2- -ΕΕ,Α3- -ΕΕ : 1 στρώση διαµήκους υφάσµατος Σχήµα 2α. Ανθρακοϋφασµα t=.165 (ενεργό πάχος) Ε= Μpa Μέγιστη ανηγµένη παραµόρφωση 1,5% χαρακτηριστική αντοχή σχεδιασµού: 343 MPa Θέση εγκαρσίων ανθρακονηµάτων. Σχήµα 2β. 17 ιατοµή δοκιµίων. Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ2 /1/

3 Η αύξηση της φέρουσας ικανότητας των δοκιµίων προέκυψε από την τοποθέτηση µίας στρώσης διαµήκους υφάσµατος σε όλο το µήκος του άνω και κάτω πέλµατος των δοκιµίων. Για την αποτροπή µη-καµπτικής αστοχίας τοποθετήθηκε στη συνέχεια ο αναγκαίος αριθµός λωρίδων εγκάρσιου υφάσµατος σύµφωνα µε τη µέθοδο ΤΘ. Από το σχήµα 2α φαίνεται ότι οι στρώσεις του εγκάρσιου υφάσµατος ποικίλουν ανάλογα µε τη µέθοδο σχεδιασµού του αρχικού δοκιµίου. Πειραµατική διάταξη ιστορία φόρτισης Τα δοκίµια υποβλήθηκαν σε ένα συνδυασµό αξονικά επιβαλλόµενης σταθερής θλιπτικής δύναµης και εγκάρσιας µεταβαλλόµενης δύναµης, όπως παριστάνεται στο σχήµα 3 + -δ y -2δ y -3δ y + φορτίο (ΚΝ) Εγκάρσια παραµόρφωση () P εγκάρσιο φορτίο Σχήµα 3. Χρονοϊστορία φόρτισης (περιπτώσεις µονοτονικής και εναλλασσόµενης) t - χρόνος Χρόνος - Η πειραµατική διάταξη που χρησιµοποιήθηκε για τις δοκιµές απεικονίζεται στο σχήµα 4. Τρεις µεταλλικές δοκοί, ισχυρής διατοµής διπλού Τ, ακλόνητα συνδεδεµένες µε το εργαστηριακό δάπεδο, παράλληλες µεταξύ τους και εγκάρσια τοποθετηµένες ως προς την διαµήκη διεύθυνση των δοκιµίων, χρησιµοποιήθηκαν για τις εδράσεις των δοκιµίων, µέσω καταλλήλων παρεµβληµάτων που εξασφαλίζουν την λειτουργία αρθρώσεων ή απλών εδράσεων, ανεξάρτητα από την φορά της φόρτισης και των αντιδράσεων. Το εγκάρσιο φορτίο επιβαλλόταν µε τη χρήση υδραυλικού γρύλου της MTS, µε δυνατότητα επιβολής φορτίου ±5 kn. Το απαιτούµενο αξονικό φορτίο επιβαλλόταν µε τη χρήση κοινού γρύλλου µέσω δύο σιδερένιων ράβδων υψηλής εντοχής, πλακών έδρασης και συστήµατος ελατηρίων, µε ακρίβεια της τάξης του ±1 kn. Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ3 /1/

4 Σπειροειδές ελατήριο Ράβδος επιβολής αξονικού φορτίου ιατοµή άκαµπτου σιδηρού πλαισίου Ράβδος διάταξης στηρίξεως Ορθογωνική πλάκα διανοµής φορτίου Κύλινδρος υλοποίησης άρθρωσης Load Cell 1, m,975 m,975 m Υδραυλικό έµβολο MTS επιβολής εγκάρσιου φορτίου Υδραυλικό έµβολο επιβολής αξονικού φορτίου Σχήµα 4. Πειραµατική διάταξη Πειραµατικά αποτελέσµατα Τα πειραµατικά αποτελέσµατα παρουσιάζονται στα σχήµατα 5-12 και τους πίνακες 1 έως 6. Στα σχήµατα 5, 6, 7, 8, 9, 1, 11 και 12 δίδονται οι καµπύλες εγκάρσιου φορτίου- µετατόπισης των δοκιµίων Α1-ΤΘ -ΕΕ, Α4-ΤΘ -ΕΕ, Α2- -ΕΕ, Α3- -ΕΕ, Γ1-ΤΘ -Ε, Γ2- -Ε, Γ3- -Ε και Γ4-ΤΘ -Ε, αντίστοιχα, ενώ οι µορφές αστοχίας των δοκιµίων αυτών φαίνονται στα σχήµατα 8, 1, 12, 14, 15, 17, 19, 21 και 23. Στους πίνακες 1 έως 6 δίδονται οι τιµές των τεµνουσών δυνάµεων που αναπτύσσονται στα δοκίµια υπό φορτίο ίσο µε τη φέρουσα ικανότητά τους, µαζί µε τις αντίστοιχες τιµές αντοχής που προβλέπονται από τις µεθόδους υπολογισµού των οποίων έγινε χρήση στην παρούσα εργασία µετατόπιση () Σχ.5 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Α1-ΤΘ -ΕΕ - µετατόπιση () Σχ.6 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Α4-ΤΘ -ΕΕ Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ4 /1/

5 µετατόπιση () Σχ.7 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Α2- -ΕΕ -4 µετατόπιση () Σχ.8 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Α3- -ΕΕ µετατόπιση () µετατόπιση () Σχ.9 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Γ1-ΤΘ -Ε Σχ.1 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Γ2- -Ε µετατόπιση () -4 µετατόπιση () Σχ.11 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Γ3- -ΤΘ -Ε Σχ.12 Καµπύλη φορτίου-µετατόπισης δοκιµίου Γ4-ΤΘ -Ε Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ5 /1/

6 Σχολιασµός αποτελεσµάτων οκίµιο Α1-ΤΘ -ΕΕ Το δοκίµιο υποβλήθηκε σε ανακυκλιζόµενη φόρτιση, αντί της µονοτονικής φόρτισης στην οποία είχε υποβληθεί αρχικά για τον λόγο που περιγράφεται στα σχόλια για το δοκίµιο (Α4-ΤΘ -ΕΕ) (βλ. κατωτέρω). Από το σχήµα 5 φαίνεται ότι στην πρώτη από τις ανακυκλίσεις µεταξύ µετατοπίσεων που αντιστοιχούν σε τιµές του δείκτη πλαστιµότητας ίσες µε ±2, η µέγιστη τιµή του επιβαλλόµενου φορτίου υπερέβη την τιµή του φορτίου σχεδιασµού, ωστόσο συνέβη πτώση της φέρουσας ικανότητας συνέβη όταν επιχειρήθηκε να αυξηθεί το βέλος κάµψης ώστε να αντιστοιχεί σε δείκτη πλαστιµότητας ίσο µε 3, ένεκα θραύσης µιας από τις διαµήκεις ράβδους στην περιοχή της 1 ης πλαστικής άρθρωσης (περιοχή επιβαλλόµενου φορτίου). Αυτό δικαιολογείται από το γεγονός ότι το δοκίµιο είχε αρχικά υποβληθεί σε µονότονη φόρτιση που προκάλεσε τιµές του βέλους κάµψης πολύ µεγαλύτερες από αυτή που αντιστοιχεί σε δείκτη πλαστιµότητας ίσο µε 3,5 (βλ. εργασία 3). Για τις τιµές αυτές των βελών κάµψης απαιτούνται µεγάλες τιµές καµπυλοτήτων στην περιοχή της 1 ης πλαστικής άρθρωσης και συνεπώς σηµαντική καταπόνηση του διαµήκους οπλισµού, στον οποίο η µόνη επέµβαση που έγινε στις διαµήκεις ράβδους του χάλυβα ήταν η αποκατάσταση του ευθύγραµµου σχήµατός του. Παρά το γεγονός ότι η τοποθέτηση των διαµηκών λωρίδων των ινοϋφασµάτων φάνηκε να επιτρέπει τη συνέχιση της ανακυκλιζόµενης φόρτισης µεταξύ ακραίων τιµών των βελών κάµψης που αντιστοιχούν σε τιµές του δείκτη πλαστιµότητας ίσες µε ±3 (µε µειωµένη όµως φέρουσα ικανότητα των δοκιµίων), το πείραµα διακόπηκε µετά τη συµπλήρωση της πρώτης από αυτές τις ανακυκλίσεις για λόγους ασφαλείας. Κατά την δοκιµή αυτή, όπως προέκυψε από την ρηγµάτωση των δοκιµίων, επιτεύχθηκε ο σχηµατισµός δύο πλαστικών αρθρώσεων κατά την ανακύκλιση µεταξύ ακραίων µετατοπίσεων που αντιστοιχούν σε τιµές του δείκτη πλαστιµότητας ίσες µε ±2. Τέλος από τον πίνακα 3 φαίνεται ότι ο εγκάρσιος οπλισµός, στο τµήµα µεταξύ εσωτερικής στήριξης και σηµείου φόρτισης ήταν ικανός να αποτρέψει µη-καµπτική µορφή αστοχίας, παρά το γεγονός ότι σύµφωνα µε τη µέθοδο υπολείπεται σηµαντικά εκείνου που εξασφαλίζει έναντι αστοχίας σε τέµνουσα. οκίµιο Α4-ΤΘ -ΕΕ Το δοκίµιο αυτό υποβλήθηκε σε ανακυκλιζόµενη φόρτιση όπως και στην αρχική του µορφή. Αστόχησε όταν επιχειρήθηκε να αυξηθεί το βέλος κάµψης πέραν της τιµής που αντιστοιχεί σε πλαστιµότητα 2 (βλ. Σχήµα 6). Παρατηρήθηκε ξαφνική αποδιοργάνωση του σκυροδέµατος στον κορµό του δοκιµίου περί την περιοχή της πρώτης πλαστικής άρθρωσης (περιοχή επιβολής φορτίου). Εκ των υστέρων, µετά από εξέταση των δοκιµίων, διαπιστώθηκε ότι αστοχία οφειλόταν στην παρουσία σαθρού υλικού το οποίο δεν είχε αποµακρυνθεί κατά την επισκευή του δοκιµίου. Παρά ταύτα, από τον πίνακα 3 φαίνεται ότι, σύµφωνα µε τη µέθοδο, το δοκίµιο αυτό θα έπρεπε να είχε ήδη αστοχήσει σε τέµνουσα για πολύ µικρότερο φορτίο. Το πείραµα αυτό αποφασίστηκε να επαναληφθεί χρησιµοποιώντας το δοκίµιο Α1- ΤΘ -ΕΕ που επρόκειτο αρχικά να υποβληθεί σε µονότονη φόρτιση. οκίµιο Α2- -ΕΕ Όπως και στην αρχική του κατάσταση, το δοκίµιο αυτό υποβλήθηκέ σε µονότονη φόρτιση. Σε αντίθεση όµως µε την προηγούµενη φόρτιση (βλ. εργασία 3), Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ6 /1/

7 από το σχήµα 11 φαίνεται ότι η φέρουσα ικανότητα του επισκευασµένου/ ενισχυµένου δοκιµίου ήταν µεγαλύτερη από την τιµή σχεδιασµού. Η συµπεριφορά του δοκιµίου χαρακτηρίζεται από το σχηµατισµό δύο πλαστικών αρθρώσεων και από µία σχετικά µικρή απώλεια, ακολουθούµενη από µερική αποκατάσταση, της φέρουσας ικανότητας του, µετά την επίτευξη της µέγιστης τιµής του επιβαλλόµενου φορτίου (βλ. σχήµα 7). Βαθµιαία πτώση του φορτίου παρατηρήθηκε όταν το βέλος κάµψης υπερέβη τα 9, που αντιστοιχούν σε τιµή του δείκτη πλαστιµότητας περίπου ίση µε 3,5, οπότε και διακόπηκε η δοκιµή. Όπως και στα προηγούµενα δοκίµια, από τον πίνακα 3 φαίνεται ότι ο εγκάρσιος οπλισµός, µεταξύ εσωτερικής στήριξης και σηµείου φόρτισης ήταν ικανός να αποτρέψει µη-καµπτικής µορφής αστοχίες, παρά το γεγονός ότι σύµφωνα µε τη µέθοδο υπολείπεται σηµαντικά της τιµής εκείνης που εξασφαλίζει έναντι αστοχίας σε τέµνουσα. οκίµιο Α3- -ΕΕ Όπως και στην αρχική του κατάσταση, το δοκίµιο αυτό υποβλήθηκε σε ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Παρά το γεγονός ότι η φέρουσα ικανότητα του δοκιµίου υπερέβη την τιµή σχεδιασµού (βλ. σχήµα 8), το δοκίµιο απώλεσε την φέρουσα ικανότητά του ξαφνικά, αµέσως µόλις επιχειρήθηκε να αυξηθεί το βέλος κάµψης πέραν της τιµής που αντιστοιχεί σε δείκτη πλαστιµότητας 2. Την αστοχία προκάλεσε ο σχηµατισµός µίας κεκλιµένης ρωγµής στο «κρίσιµο µήκος» του µικρότερου ανοίγµατος του δοκιµίου. Η κεκλιµένη αυτή ρωγµή εµφανίστηκε σε περιοχή όπου, όπως φαίνεται στον πίνακα 3, η τιµή της δρώσας τέµνουσας σύµφωνα µε τη µέθοδο υπολείπεται σηµαντικά της αντοχής σε τέµνουσα, και όχι στη παράπλευρη περιοχή, όπου συµβαίνει το αντίθετο, δηλαδή η αντοχή σε τέµνουσα υπολείπεται σηµαντικά της τιµής της δρώσας τέµνουσας. Αυτή η µή αναµενόµενη από τους κανονισµούς µορφή αστοχίας σε περιοχές «κρισίµων µηκών» έχει παρατηρηθεί και σε προηγούµενες εργασίες. 3-5 Θα πρέπει πάντως να σηµειωθεί ότι η αστοχία αυτή συνέβη µετά το σχηµατισµό δύο πλαστικών αρθρώσεων, χωρίς όµως ο δείκτης πλαστιµότητας να υπερβεί το 2 (βλ. σχήµα 8). Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι η µέθοδος ΤΘ θα µπορούσε να αποτρέψει τη µορφή αυτή της αστοχίας µέσω µεγαλύτερης αύξησης της καµπτικής αντοχής. Αυτό όµως ήταν ανεύφικτο να επιτευχθεί στην παρούσα σειρά των πειραµάτων λόγω αδυναµίας της πειραµατικής διάταξης που χρησιµοποιήθηκε για τις δοκιµές να επιβάλει µεγαλύτερο εγκάρσιο φορτίο. οκίµιο Α1-ΤΘ -Ε Το δοκίµιο υποβλήθηκε σε µονότονη φόρτιση. Από το σχήµα 9 φαίνεται ότι η πειραµατική τιµή (315 kn) του φορτίου για το οποίο εξαντλήθηκε η φέρουσα ικανότητα του δοκιµίου είναι µεγαλύτερη από την τιµή σχεδιασµού (285,54 kn), η οποία προκύπτει µε βάση την παραδοχή σχηµατισµού δύο πλαστικών αρθρώσεων. Όµως, η αστοχία ήταν ψαθυρή, συνέβη πριν το σχηµατισµό πλαστικών αρθρώσεων και προκλήθηκε από µια κεκλιµένη ρωγµή που προεκτάθηκε στην περιοχή της λωρίδας του υφάσµατος που ήταν τοποθετηµένη στο τµήµα του δοκιµίου µεταξύ της θέσης του φορτίου και της εξωτερικής στήριξης. Η αδυναµία συγκράτησης της προέκτασης της κεκλιµένης ρωγµής οφείλεται στη διάρρηξη της µιας και µοναδικής στρώσης υαλοϋφάσµατος που ήταν τοποθετηµένη στην περιοχή αυτή το δοκιµίου (βλ. σχήµα 2α). Η διάρρηξη αυτή προκλήθηκε κατά τη µεταφορά του δοκιµίου από το χώρο επισκευής στην πειραµατική διάταξη. Παρά την πρόωρη αστοχία του δοκιµίου, από τον πίνακα 3 φαίνεται ότι ο Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ7 /1/

8 εγκάρσιος οπλισµός, στο τµήµα µεταξύ εσωτερικής στήριξης και σηµείου φόρτισης, ήταν ικανός να αποτρέψει µη-καµπτικής µορφής αστοχίες, παρά το γεγονός ότι σύµφωνα µε τη µέθοδο υπολείπεται σηµαντικά εκείνου που εξασφαλίζει έναντι αστοχίας σε τέµνουσα. οκίµιο Α2- -Ε Από το σχήµα 1 φαίνεται ότι η πειραµατική τιµή (31,32 kn) της φέρουσας ικανότητας υπερέβη την τιµή σχεδιασµού (285,54 kn). Όµως µετά την επίτευξη αυτής της τιµής ακολούθησε, κατά τους κύκλους φόρτισης, µια αργή µεν, αλλά συνεχής απώλεια της φέρουσας ικανότητας. Η δοκιµή διακόπηκε όταν η απώλεια έφθασε περίπου το 25% και ενώ το βέλος κάµψης υπερέβη το 3πλάσιο της τιµής που αντιστοιχούσε στο µεγιστο φορτίο. Στο δοκίµιο αναπτύχθηκαν δύο πλαστικές αρθρώσεις στη θέση της εσωτερικής στήριξης και στη θέση εφαρµογής του φορτίου. Έχει ενδιαφέρον να σηµειωθεί ότι η µέγιστη τέµνουσα δύναµη που αναπτύχθηκε στο τµήµα µεταξύ σηµείου φόρτισης και εσωτερικής στήριξης υπερέβη περισσότερο από 15% την αντοχή σε τέµνουσα όπως αυτή υπολογίζεται µε την µέθοδο (βλ. πίνακα 3). οκίµια Α3-ΤΘ -Ε και Α4- -Ε Από τα σχήµατα 11 και 12 φαίνεται ότι και στα δύο δοκίµια το ασκούµενο φορτίο υπερέβη το φορτίο σχεδιασµού (P=285,54 kn). Οι δοκιµές διεκόπησαν µετά την τρίτη ανακύκλιση σε ακραίες µετατοπίσεις που αντίστοιχούν σε τιµές του δείκτη πλαστιµότητας ίσες µε ±3) και ενώ είχαν σχηµατιστεί πλαστικές αρθρώσεις στις θέσεις του ασκούµενου φορτίου και της εσωτερικής στήριξης. Όπως και στα δοκίµια Α1-ΤΘ -Ε και Α2- -Ε οι τέµνουσες δυνάµεις που αναπτύχθηκαν στα δοκίµια Α3-ΤΘ -Ε και Α4- -Ε ήταν µεγαλύτερες από τις τιµές της αντοχής σε τέµνουσα σύµφωνα µε τη µέθοδο (βλ. πίνακα 3). Πίνακας 1 Τιµές (σε kn) τέµνουσας δύναµης που αντιστοιχούν στο σχηµατισµό µιας (V 1 ) και δύο (V 2 ) πλαστικών αρθρώσεων µαζί µε τις αντίστοιχες πειραµατικές (V E ) στα τµήµατα µε σταθερή τιµή τέµνουσας δύναµης Τα τµήµατα ΑΒ, ΒΓ, Γ φαίνονται στο σχήµα 2. οκίµιο Τµήµα δοκιµίου ΑΒ ΒΓ Γ V 1 V 2 V E V 1 V 2 V E V 1 V 2 V E Α1-ΤΘ -ΕΕ Α4-ΤΘ -ΕΕ Α2- -ΕΕ Α3- -ΕΕ Α1-ΤΘ -Ε Α2- -Ε Α3-ΤΘ -Ε Α4- -Ε Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ8 /1/

9 Πίνακας 2. Τιµές (σε kn) της αντοχής σε τέµνουσα σύµφωνα µε τις µεθόδους ΤΘ και για τα τµήµατα των δοκιµίων µε την ίδια απόσταση συνδετήρων. Τα τµήµατα ΑΒ, ΒΓ, Γ φαίνονται στο σχήµα 2. οκίµιο ΑΒ αριστερό ΑΒ δεξιό Τµήµα δοκιµίων ΒΓ και τα δύο άκρα ΒΓ µέσο ΒΓ αριστερό ΒΓ δεξιό ΤΘ ΤΘ ΤΘ ΤΘ ΤΘ ΤΘ Α1-ΤΘ -EE Α4-ΤΘ -ΕΕ Α2- -ΕΕ Α3- -ΕΕ Α1-ΤΘ -E Α2- -Ε Α3-ΤΘ -Ε Α3- -Ε Πίνακας 3. Λόγος τιµών αντοχής σε τέµνουσα σύµφωνα µε τις µεθόδους ΤΘ και προς τις αντίστοιχες µετρηθήσες τιµές για τα τµήµατα των δοκιµίων µε την ίδια απόσταση συνδετήρων. Τα τµήµατα ΑΒ, ΒΓ, Γ φαίνονται στο σχήµα 2. οκίµιο ΑΒ αριστερό ΑΒ δεξιό ΒΓ και τα δύο άκρα Τµήµα δοκιµίων ΒΓ µέσο ΒΓ αριστερό ΒΓ δεξιό ΤΘ ΤΘ ΤΘ ΤΘ ΤΘ ΤΘ Α1-ΤΘ -Ε Α4-ΤΘ -Ε Α2- -ΕΕ Α3- -ΕΕ Α1-ΤΘ -Ε Α2- -Ε Α3-ΤΘ -Ε Α4- -Ε Συµπεράσµατα 1. Για τα επισκευασµένα/ενισχυµένα δοκίµια που αρχικά σχεδιάστηκαν µε την µέθοδο ΤΘ, η επισκευή και ενίσχυση σύµφωνα µε την ίδια µέθοδο βρέθηκε ότι εξασφαλίζει αποφυγή διατµητικής αστοχίας, φέρουσα ικανότητα µεγαλύτερη του φορτίου σχεδιασµού, Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ9 /1/

10 τιµές του δείκτη πλαστιµότητας µεγαλύτερες του 2. (Η τιµή 2 αντιστοιχεί σε προγενέστερη επιπόνηση ικανή να προκαλέσει βέλος κάµψης µε δείκτη πλαστιµότητας 5.) 2. Για τα επισκευασµένα/ενισχυµένα δοκίµια που αρχικά σχεδιάστηκαν µε την µέθοδο, διαπιστώθηκε ότι η επισκευή και ενίσχυση σύµφωνα µε την µέθοδο ΤΘ αποτρέπει τη διατµητική αστοχία, είναι ικανή να αποτρέψει αστοχία στην περιοχή του σηµείου καµπής που συνέβη κατά την προγενέστερη επιπόνηση των δοκιµίων, δεν βρέθηκε ικανή να αποτρέψει αστοχία που προκλήθηκε από έντονη ρηγµάτωση εντός ενός των «κρισίµων µηκών» του δοκιµίου. Ας σηµειωθεί ότι η ενίσχυση σε διάτµηση σύµφωνα µε τη µέθοδο ΤΘ απαιτεί επεµβάσεις κυρίως εκτός του θεωρουµένου κατά ΚΟΣ ως «κρισίµου µήκους» των µελών, κάτι που διευκολύνει σηµαντικά την επέµβαση από πρακτικής απόψεως. 3. Το αποτέλεσµα των πειραµάτων στα ενισχυµένα δοκίµια επιβεβαιώνουν ότι ο σχεδιασµός της ενίσχυσης µε τη µέθοδο ΤΘ ικανοποιεί τις απαιτήσεις του δοµοστατικού σχεδιασµού για δεδοµένη φέρουσα ικανότητα και επαρκή πλαστιµότητα. 4. Από τη σύγκριση των αποτελεσµάτων των πειραµάτων στα επισκευασµένα/ ενισχυµένα δοκίµια µε τα αντίστοιχα στα ενισχυµένα προκύπτει ότι η επίδραση της επισκευής στη συµπεριφορά των ενισχυµένων δοκιµίων εξαρτάται από τον βαθµό καταπόνησης των διαµήκων ραβδών κατά την προγενέστερη επιπόνηση των δοκιµίων. 5. Η ενίσχυση µε ινοϋφάσµατα αυξάνει τη δυσκαµψία κατά περίπου 55% όταν γίνεται χρήση υφασµάτων µε ίνες άνθρακα, ενώ η αύξηση είναι 15% όταν γίνεται χρήση υφασµάτων µε ίνες υάλου. Βιβλιογραφία 1. Υ.ΠΕ.ΧΩ. Ε. Γενική Γραµµατεία ηµοσίων Έργων. Κανονισµός για τη µελέτη και κατασκευή έργων από σκυρόδεµα. Αθήνα, 1998, 159 σελ. (Προγενέστερες εκδόσεις: Ενηµερωτικό ελτίο ΤΕΕ, Μάιος 1987 (Αρ. 1416α), Σεπτέµβριος 1991, Μάιος 1995.) 2. Kotsovos M. D. and Pavlovic M. N. Ultimate Limit-State Design of Concrete Structures: A New Approach. Thomas Telford (London), 1999, 164 pp. 3. Κωτσοβός Γ.Μ και Κωτσοβός Μ.. «Συµβολή στην ανάπτυξη µεθόδων που εξασφαλίζουν τις απαιτήσεις του αντισεισµικού σχεδιασµού» 14 ο Συνέδριο Σκυροδέµατος, Κως, Οκτώβριος Kotsovos M. D. and Pavlovic M. N. "Structural concrete: Finite-element analysis for limit-state design. Thomas Telford, 1995, 55pp. 5. Κοtsovos M.D., Baka A. and Vougioukas E. Earthquake resistant design of reinforced concrete structures: Shortcomings of current methods, ACI Structural Journal, Vol., No1, Jan-Feb 3. Ευχαριστίες Ευχαριστούµε την εταιρία «ΜacBeton Hellas» για την προσφορά των υλικών επισκευήςενίσχυσης και την εταιρία «Πέτρος Κυλάφης» για την διάθεση ειδικευµένου προσωπικού για την εφαρµογή τους. Ενίσχυση, µε χρήση ινοπλισµένων πολυµερών...γεράσιµος Μ. Κωτσοβός...σελ1 /1/