Λέξεις Κλειδιά: Ινοπλισμένο Σκυρόδεμα, Μανδύες, Αντισεισμική Ενίσχυση.

Transcript

1 Μία Νέα Καινοτόμος Λύση για τις Ενισχύσεις Κατασκευών Ο/Σ με Σύνθετα Υλικά New Innovative Solution for the Strengthening of R/C Structures using Composite Materials Αλέξανδρος-Δημήτριος ΤΣΩΝΟΣ, Γεώργιος ΚΑΛΟΓΕΡΟΠΟΥΛΟΣ 2 Χριστίνα ΑΘΑΝΑΣΙΑΔΟΥ 3 Λέξεις Κλειδιά: Ινοπλισμένο Σκυρόδεμα, Μανδύες, Αντισεισμική Ενίσχυση. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Είναι γνωστό από ιις εφαρμογές ιων σύνθετων υλικών στην πράξη και έχει επιβεβαιωθεί και πετραματτκά όιι με τα υλικά αυτά η περιοχή του κόμβου δεν δύναται να ενισχυθεί αποτελεσμαιικ ά. Έισι, ιόσο οι περιοχές αυτές (οι κόμβοι) όσο και ολόκληρες οι κατασκευές που ενισχύονται με σύνθετα υλικά θέτονται σε κίνδυνο κατά τη διάρκεια σεισμού. Στην εργασία αυτή προτείνεται για πρώτη φορά διεθνώς και αποδεικνύεται και πετραματτκά η λυσττέλητα μιας κατνοτόμου λύσης που εξασφαλίζει ιζιαίτερα ιις κατασκευές που ενισχύονται με σύνθετα υλικά. Η λύση συνίσταται στη χρήση ενίσχυσης με μανδύα τνοοπλισμένου σκυροδέματος υπερυψηλής αντοχής χωρίς την παρουσία πρόθθετου συμβαιικ ού οπλισμού (όπως γίνεται σιις παραδοσιακές ενισχύσεις με μανδύες από οπλισμένο σκυρόδεμα), μόνο στη περιοχή του κόμβου ενώ οι στύλοι ενισχύονται με σύνθετα υλικά. Για το σκοπό αυτό δοκίμια πλαισιακού υποσυνόλου δοκού υποστυλώματος κατασκευάζονται και ενισχύονται και εξετάζεται η σεισμική τους συμπεριφορά αποδεικνύοντας την επττυχή εφαρμογή της λύσης αυτής. STRCT : n innovative solution is proposed that ensures the satisfactory seismic performance of existing reinforced concrete structures, strengthened by using composite materials. The weak point of the use of such materials in repairing and strengthening R/C structures is the area of beam-column joints. ccording to the proposed solution the joints can be strengthened with either a conventional R/C jacket or a fiber concrete jacket while strengthening of columns Καθηγητής, Πολυτεχνική Σχολή Α.Π.Θ., Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, tsonosa@civil.auth.gr 2 Πολιτικός Μηχανικός, Υποψήφιος Διδάκτορας Α.Π.Θ., geokal@civil.auth.gr 3 Επίκουρη Καθηγήτρια, Πολυτεχνική Σχολή Α.Π.Θ., Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, chathana@civil.auth.gr

2 can be achieved by using CFRPs. The effectiveness of the proposed solution is investigated experimentally on :2 scale beam-column specimens. The results from the comparison of the seismic performance of the specimens strengthened with the proposed method with that of the original specimen and of a similar one strengthened only with CFRP jacket showed that the proposed solution ensures a much better seismic performance than that of the original specimen and a similar one strengthened only with CFRP jacket, as well. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί μία σχειικ ά νέα τεχνική ενίσχυσης κατασκευών η οποία βασίζεται στην επικόλληση λωρίδων από ινοπλισμένα, σύνθετα υλικά (Fiber-Reinforced Polymers - FRPs) με τη βοήθεια εποξειδικών ρητινών ση σιοιχ εία οπλισμένου σκυροδέματος. Τα υλικά αυτά, που αποτελούνται από ίνες άνθρακα, γυαλιού ή αραμίδης σε πολυμερή μήτρα, χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλή εφελκυσιικ ή αντοχή και μικρό βάρος. Οι μανδύες από ινοπλισμένα πολυμερή παρουσιάζουν αρκετά πλεονεκτήματα αλλά είναι κοινά πλέον αποδεκτό όιι παρουσιάζουν και σημανιικ ά μειονεκι ήματα. Αυτός είναι ο λόγος που στο σχέδιο του Ελληνικού Κανονισμού Επεμβάσεων (Σχέδιο 3) αναφέρεται για ιις ενισχύσεις κόμβων «Η παρουσία πλακών και εγκάρσιων δοκών κασιστά αδύνατη την εφαρμογή της τεχνικής των επικολλητών ελασμάτων ή υφασμάτων από ινοπλισμένα πολυμερή». Στο σεμείο αυτό θα πρέπει να τοντστεί όττ, ενώ με τη χρήση συμβαιικ ών μανδυών από Ο/Σ οι προηγούμενες παράμειροι βελττώνονται αξιοσημείωτα, ανττθέτως με τη χρήση ενισχύσεων με σύνθετα υλικά, τόσο ο λόγος ικανοτικού σχεδιασμού όσο και οι διαιμηιικ ές τάσεις των κόμβων πρακιι κά δεν μεταβάλλονται (Τσώνος 2003). Αυτό σημαίνητ ότι οι κόμβοι που καταπονούνται από ισχυρές διαιμηιικ ές τάσεις και έχουν ισχυρές συντρέχουσες δοκούς και αθθενή υποστυλώματα δεν είναι δυνατόν να ενισχυθούν αποτελεσμαιι κά με FRPs. Απόδειξε των ανωτέρω ηίναι όιι δεν έχει παρουσταστεί μέχρι σήμερα επττυχής τρόπος ενίσχυσης κόμβου με ινοπλισμένα πολυμερή, δελαδή κόμβου ενισχυμένου με FRPs που σε έναν ισχυρό σεισμό να παραμείνει άθτκτος και να μεταφέρει την αστοχία στη δοκό (ntonopoulos and Triantafillou 2003, Womach et al. 2000, Pandelides et al. 2000, Tsonos 2008, Karayiannis and Sirkelis 2008). Αυτό άλλωστε γίνεται εμφανές και από την εξέταση των υστηρηττκών βρόχων των ενισχυμένων με FRPs κόμβων. Ανττθέτως, δοκίμια κόμβων που ενισχύθηκαν με συμβαιικ ούς μανδύες από Ο/Σ έδειξαν εξαιρειικ ή σεισμική συμπεριφορά, δεν αστόχησαν στον κόμβο και οδήγησαν την αστοχία στη δοκό. Αυτό άλλωστε φαίνεται από την εξέταση των υστηρηττκών τους βρόχων που δείχνουν αστοχία δοκού (Tsonos 999, Tsonos 2002, Karayiannis et al. 2008). Σε πρόσφατη 2

3 πετραματτκή ερευνηιι κή εργασία, σιε ν οποία πραγματοποτείτατ σύγκριση της αποδοιι κότητας της ενίσχυσης κόμβων με συμβαιικ ούς μανδύες από Ο/Σ με αυτή των μανδυών από FRPs φαίνεται καθαρά η υπεροχή της ενίσχυσης με συμβαιικ ούς μανδύες (Tsonos 2008). Όλα τα ανωτέρω οδήγησαν τον πρώτο των συγγραφέων στην καινοτόμο τδέα της μικτής ενίσυσες για ιις κατασκευές από Ο/Σ όταν χρησιμοποιούνται σύνθετα υλικά FRPs. Μετά από αυτά, στην παρούσα εργασία προτείνεται και εξετάζεται πετραματτκά η αποδοιι κότητα δύο λύσεων που εφαρμόζουν την νέα καινοτόμο αυτή ιδέα και εξασφαλίζουν ιζιαίτερα ιις κατασκευές που ενισχύονται με σύνθετα υλικά. Η πρώτη λύση που προτείνεται (και αρχικά εφαρμόθθηκη οδηγώντας ιελι κά στη δεύτηρη κατνοτόμο λύση που παρουσιάζεται εδώ για πρώτη φορά διεθνώς) συνίσταται στη χρήση συμβαιικ ής ενίσχυσης με μανδύα Ο/Σ μόνο στην περιοχή του κόμβου, ενώ οι στύλοι ενισχύονται με σύνθετα υλικά. Η δεύτηρη ιδιαίτερα καινοτόμος λύση που προτείνεται συνίσταται στη χρήση μανδύα από ινοπλισμένο σκυρόδεμα μόνο στην περιοχή του κόμβου, χωρίς την παρουσία πρόθθετου συμβαιικ ού οπλισμού, ενώ οι στύλοι ενισχύονται με σύνθετα υλικά. Στο παρελθόν έχει εφαρμοθθεί το ινοπλισμένο σκυρόδεμα σιε ν περιοχή του κόμβου σε αντικατάσταση του συμβαιικ ού οπλισμού (enager 977). Παρόλα ταύτα ενίσχυση άοπλου κόμβου που έχει υποστεί σημαντικότατες βλάβες (μετά το πείραμα υπάρχει στη σέση του σκυροδέματος μόνο μία μεγάλη οπή) δεν επιχειρήθηκε και δεν επετηύχθη διεθνώς μέχρι σήμερα. Έισι, ε ιδιαίτερα επττυχής όπως φαίνεται προσπάθειά μας αποτελεί διεθνή πρωτοτυπία. Και σιις δύο περιπιώσεις κασίσταται δυνατή η εκμετάλλευση των πλεονεκτημάτων της χρήσης FRPs για την ενίσχυση υποστυλωμάτων αποφεύγοντας τα προβλήματα που δημιουργούνται από τη χρήση μανδυών Ο/Σ σιις σέσηις αυτές. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΝΕΩΝ ΤΡΟΠΩΝ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ Προκειμένου να εξεταστεί ε αποτελεσμαιι κότητα των ενισχύσεων με ιις προιεινόμενες μεθόδους ενίσχυσης συγκρίνεται η σεισμική συμπεριφορά πλαισιακών υποσυνόλων (δηλαδή χαρακτηρισιικ ών τμημάτων) παλαιάς οικοδομής από οπλισμένο σκυρόδεμα, ενισχυμένων με τους δύο προιεινόμενου ς τρόπους ενίσχυσης, με τη σεισμική συμπεριφορά όμοιων δοκιμίων ενισχυμένων αποκλεισιικά με μανδύες ινοπλισμένων πολυμερών (FRPs). Για τον έλεγχο της αποδοιι κότητας των ιριών ιύπων ηνισχύσεων που προαναφέρθηκαν επιλέγονται δοκίμια που περιλαμβάνουν τμήμα της οικοδομής απαριιζ όμενο από στύλους και δοκό με κλίμακα :2. Η μορφή των δοκιμίων φαίνεται στο Σχήμα. Τα δοκίμια αυτά ανιιπ ροσωπεύουν τμήμα παλαιάς οικοδομής στον ελληνικό χώρο (σχεδιασμένης πριν από το 984, οπότε άρχισαν να ισχύουν οι πρόθθετες 3

4 διατάξεις του Ελληνικού Ανιισεισμ ικού Κανονισμού του 959) και έχουν λόγο ικανοτικού σχεδιασμού M R μικρότερο τες μονάδας όπως συνέβαινε συνήθως ώστε να αστοχήσουν σιι ς περιοχές ιων στύλων και του κόμβου. Όπως μάλτστα φαίνεται στο Σχήμα, ο κόμβος του δοκιμίου δεν έχει καθόλου οπλισμό, γεγονός που δημιουργεί δυσμενέστερες συνθήκες τοπικής ενίσχυσης του κόμβου με συμβαιικ ό μανδύα Ο/Σ ή μανδύα από ινοπλισμένο σκυρόδεμα χωρίς πρόθθετους οπλισμούς. Επίσης και οι οπλισμοί των στύλων, όπως φαίνεται στο ίδιο σχήμα, είναι πολύ λιγότεροι αυτών που απαττούνται σήμερα με τους νέους κανονισμούς. Στο σεμείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ε αξία του επιλεγέντος κατάλληλου πλαισιακού υποσυνόλου με το οποίο μπορεί να μελητηθεί η αποδοιικ ότητα της ενίσχυσης των υποστυλωμάτων παρουσία ενισχυμένων κόμβων, όπως δηλαδή συμβαίνει και στην πραγματικότητα (όπου συνυπάρχουν στύλοι και κόμβοι). Ανττθέτως, η μελέτη των υποστυλωμάτων με δοκίμια αμιγώς στύλων, αμφίπακτων ή μονόπακτων, που συνηθίζεται σιις πετραματτκές ερευνηιικ ές εργασίες, οδηγεί μεν σε κάποια συμπεράσματα για την αποτελεσμαιικ ότητα της ενίσχυσης των στύλων, αγνοεί όμως μια σημαντικότατη παράμετρο όπως οι κόμβοι. Έισι δίνονται εσφαλμένα αποτελέσματα στους μηχανικούς της πράξης και δεν είναι λίγες οι περιπιώσεις που συναντάται ισχυρή ενίσχυση των υποστυλωμάτων η οποία όμως διακόπτεται ακριβώς κάτω από τον κόμβο. Στην περίπτωση αυτή αναμένεται βέβαιε αστοχία του κόμβου σε ένα μελλοντικό σεισμό θέτοντας σε κίνδυνο τους ενοίκους των οικοδομών αυτών (Τσώνος ). Για να εξεταστεί ε αποτελεσμαιικ ότητα των δύο νέων συστημάτων ενίσχυσης που παρουσιάζονται κατασκευάζονται τρία δοκίμια (τα W, W 2 και W 3 ), όμοια με αυτό του Σχήματος. Το σκυρόδεμα των αρχικών αυτών δοκιμίων έχει θλιπιικ ή αντοχή της τάξης των 9.0 MPa. Τα δοκίμια υποβάλλονται σε σεισμική καταπόνηση και αστοχούν στο στύλο και τον κόμβο, όπως άλλωστε αναμενόταν. Κατόπιν τα δοκίμια επισκευάζονται και ενισχύονται στον κόμβο και την περιοχή των στύλων όπως περτγράφετατ στη συνέχεια. Το πρώτο από αυτά, το W, ενισχύεται με την κατασκευή μανδύα οπλισμένου σκυροδέματος (χρησιμοποιήθηκε έιοιμο σκυρόδεμα υψηλής αντοχής MEGGROUT 00) μόνο στην περιοχή του κόμβου και μανδυών από CFRPs στους στύλους. Το ενισχυμένο δοκίμιο που προέκυψε μετά από ιις επεμβάσεις στο W ονομάζεται FCW και φαίνεται στο Σχήμα 2. Το δεύτερο δοκίμιο, το W 2, ενισχύεται αποκλεισιικ ά με μανδύες από CFRPs, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3 και ονομάζεται FW 2. Τέλος, στο τρίτο δοκίμιο, το W 3, αφού απομακρύνθηκε το αποδιοργανωμένο σκυρόδεμα της περιοχής του κόμβου, έγινε ε επισκευή και ενίσχυση της περιοχής του κόμβου με μανδύα από ινοπλισμένο σκυρόδεμα υπερυψηλής αντοχής με ποσοστό χαλύβδινων ινών.5% κ.ο. ενώ οι στύλοι ενισχύονται με μανδύα από σύνθετα 4

5 υλικά (Σχήμα 4). Το δοκίμιο μετά ιις επεμβάσεις ονομάζει αι FSFW 3. Ο χάλυβας που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή των δοκιμίων ήταν ποιότητας S500s. Ο υπολογισμός της ενίσχυσης των δοκιμίων έγινε με βάση τους νέους κανονισμούς και συστάσεις της Ελληνικής και Διεθνούς βιβλιογραφίας (Ο.Α.Σ.Π. & Σ.Π.Μ.Ε. 2000α. και 2000β., ΚΑΝΕΠΕ (Σχέδιο 3), CI-SCE ). Τα ενισχυμένα με τους διάφορους τρόπους που προαναφέρθηκαν δοκίμια FCW, FW 2, και FSFW 3, υποβάλλονται στην ίδια σεισμική καταπόνηση με εκείνη που υποβλήθηκαν τα παρθενικά δοκίμια W, W 2 και W 3. Η σεισμική συμπεριφορά όλων των ανωτέρω εξετάστηκε σε διάταξη φόριιση ς που είναι εγκατεστημένη στο Εργαστήριο Κατασκευών Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποτίας του Α.Π.Θ. N+Vb / /20 Vb Σημεία επιβολής φόρτισης 6/5 N 4 6 8/ ΤΟΜΗ Α-Α Vb 2 4 6/5 2 4 ΤΟΜΗ Σχήμα. Διαστάσεις και λεπτομέρειες οπλισμού των παρθεντκών δοκιμίων W,W 2 και W 3 (διαστάσεις σε m) /7 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Στο Σχήμα 5 φαίνονται τα διαγράμματα των βρόχων υστέρησης του παρθενικού δοκιμίου W (που είναι όμοιοι με αυτούς των W 2 και W 3 ) και των εντσχυμένων με ιις διάφορες μεθόδους δοκιμίων FCW, FW 2, και FSFW 3. Από τη σύγκριση των βρόχων υστέρησης του αντιπροσωπευιικ ού παρθενικού δοκιμίου ελέγχου, W, με τους αντίσιοιχ ους των ενισχυμένων δοκιμίων παρατηρείται όιι η συμπεριφορά όλων των ενισχυμένων δοκιμίων είναι σαφώς βελιιωμ ένη σε σύγκριση με εκηίνη ιου δοκιμί ου ελέγχου W. 5

6 Πρόσθετος διαμήκης οπλισμός Πρόσθετοι συνδετήρες μανδύα κόμβου.40 Ηλεκτροκόλληση C D N+Vb N C Καβίλια στρώσεις FRPs για αύξηση καμπιική ς αντοχής στύλου 2 στρώσεις FRPs για αύξηση διατμηιι κής αντοχής στύλου Vb ΤΟΜΕΣ Β-Β, D-D Vb 4 στρώσεις περττύλιξη D για περαττέρω εξασφάλιση αγκυρώσεων στρώσεων κόμβου Καμπιικ ή στρώση Υπάρχων διαμήκης οπλισμός στύλου Διατμητική στρώση Τοπικός μανδύας από Ο/Σ ΤΟΜΗ ΤΟΜΗ C-C Πρόσθετος διαμήκης οπλισμός /7cm 4 4 Στρώσεις FRPs Υπάρχον πποστύλωμα Πρόσθετοι συνδετήρες 8/3.5cm Πρόσθετος διαμήκης οπλισμός 2 4 Σχήμα 2. Διαστάσεις, λεπτομέρειες οπλισμού και εικόνα από την κατασκευή του ενισχυμένου δοκιμίου FCW (διαστάσεις σε m). N+Vb cm όχι ενίσχυση με FRPs 5 στρώσεις για αύξηση καμπτικής αντοχής στύλου 23 cm 0 cm 2 στρώσεις για αύξηση διατμητικής αντοχής στύλου 4 στρώσεις περττύλιξη γτα περαττέρω εξασφάλιση αγκυρώσεων στρώσεων κόμβου Vb ΤΟΜΗ στρώσεις σχήματος Π για αύξηση οριζόντιας διατμηιικ ής αντοχής κόμβου 0.30 Σημεία επιβολής φόριι σης /7 0 cm N 5 cm αγκύρωση 0 cm όχι ενίσχυση με FRPs 5 στρώσεις εμπρός 5 στρώσεις πίσω για αύξηση κατακόρυφης δτατμητικής αντοχής κόμβου Vb Καμπτκή στρώση ΤΟΜΗ Α-Α 2 4 6/ Σχήμα 3. Διαστάσεις και λεπτομέρειες οπλισμού του ενισχυμένου δοκιμίου FW 2 (διαστάσεις σε m). 6

7 N+Vb cm όχι ηνίσχυση με FRPs 5 σιρώσει ς FRPs για αύξησε καμπιικ ής αντοχής στύλου 0 cm 2 σιρώσει ς FRPs για αύξηση δτατμηττκήςαντοχής στύλου Vb.40 Ινοπλισμένο σκυρόδεμα υυηρυψηλής ανιοχ ής με.5% κ.ό. χαλύβδινες ίνες 0 cm N 4 στρώσητς περιτύλτξη γτα πηραττέρω εξασφάλιση Vb αγκπρώσεων στρώσεων φόμβοπ Καμπιικ ή στρώση ΤΟΜΗ Β-Β Υπάρχων διαμήκης οπλισμός σιύλο υ Δτατμηιική σιρώσε ΤΟΜΗ Υπάρχον πποσιύλωμα Σωήμα 4. Διαστάσεις, λεπτομέρειες οπλισμού και εικόνα από την κατασκευή του ενισχυμένου δοκιμίου FSFW 3 (διαστάσεις σε m). Βελιιωμ ένος ήταν και ο τύπος αστοχίας των ενισχυμένων δοκιμίων σε σύγκριση με αυτόν των παρθενικών W, W 2 και W 3 τα οποία αστόχησαν σχεδόν αμιγώς στον κόμβο και σιις κρίσιμες περιοχές ιου στύλου αστοχία που σε πραγματική κατασκευή θα οδηγούσε με μεγάλη πιθανότητα σε μερική κατάρρευση. Το δοκίμιο FW 2 που ενισχύθηκε με FRPs στους πρώτους ιέσσερις κύκλους φόριιση ς εμφάνισε μικτή αστοχία στη δοκό και τον κόμβο ενώ στους επόμενους παρατηρήθηκε πλήρης θραύση των φύλλων CFRPs στην περιοχή του κόμβου, αμέσως μετά ιις πρόθθετες αγκυρώσεις με περττύλιξη (Σχήμα 3). Η τελική αστοχία του δοκιμίου FW 2 συγκεντρώθηκε αμιγώς στον κόμβο, το σκυρόδεμα του ουοίου αποδιοργανώθηκε πλήρως. Αντίθετα, το δοκίμιο FCW, ενισχυμένο με μανδύα Ο/Σ στον κόμβο και με μανδύες FRPs στους στύλους, αστόχησε αμιγώς στη δοκό όπου συγκεντρώθηκε το μεγαλύτερο μέρος της βλάβης, ηνώ ο κόμβος παρέμεινε ανέπαφος. Φαίνεται λοιπόν η υπεροχή αυτής της προιειν όμηνης λύσης σε σχέση με τη χρήση αποκλεισιικά CFRPs για την ενίσχυση στύλων κόμβων. 7

8 Το δοκίμιο FSFW 3, ενισχυμένο με μανδύα ινοπλισμένου σκυροδέματος υπερυψηλής αντοχής στη σέση του κόμβου -χωρίς χρήση συμβαιικ ού οπλισμούκαι στους στύλους με μανδύες CFRPs, παρουσίασε τδταίτερα ικανοποτητική σεισμική συμπεριφορά, όμοια με του ομόλογου δοκιμίου FCW. Η αστοχία του FSFW 3 συγκεντρώνετατ στη δοκό αφήνοντας ανέπαφους τους στύλους και τον κόμβο. Η εικόνα αστοχίας των δοκιμίων W, FCW, FW 2 και FSFW 3 φαίνετατ στο Σχήμα Δοκίμιο W 20 Δοκίμιο FCW Επιβαλλόμενη ηέμνοσζα Vb (kν) Στεηική ανηγμένη γφνία R (%) Επιβαλλόμενη ηέμνοσζα Vb (kν) Στεηική ανηγμένη γφνία R (%) Επιβαλλόμενη ηέμνοσζα Vb (kν) Δοκίμιο FW Στεηική ανηγμένη γφνία R (%) Επιβαλλόμενη ηέμνοσζα Vb (kν) Δοκίμιο FSFW Στεηική ανηγμένη γφνία R (%) Σχήμα 5. Υστερητικοί βρόχοι φορτίου-μετατόπτσης δοκιμίων W, FCW, FW 2, FSFW 3. 8

9 .4 Δοκίμια FSFW 3 / FW 2.4 Δοκίμια FSFW 3 / FW 2 Λόγος ανηοτών Λόγος δσζκαμυιών ν Κύκλος Κύκλος Απορρόθηζη ενέργειας (knmm) Δοκίμια FSFW 3 / FW 2 FSFW3 FW Κύκλος Σχήμα 6. Σύγκριση της σεισμικής συμπεριφοράς των δοκιμίων FSFW 3 και FW 2. Άνω αριστερά: σύγκριση αντοχών. Άνω δεξιά: σύγκριση δυσκαμψιών. Κάτω: σύγκριση ικανότητας απορρόφησης ενέργειας. Σχήμα 7. Εικόνα αστοχίας των δοκιμίων W, FCW, FW 2 και FSFW 3 9

10 Η βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς των ενισχυμένων δοκιμίων FCW και FSFW 3 σε σχέση με αυτήν του παρθενικού δοκιμίου, W, φαίνεται καθαρότατα από τη σύγκριση των αντίσιοιχ ων βρόχων που υπάρχουν στο Σχήμα 5. Αξιοσεμείωιε είναι η εξαιρειικ ή βελτίωση που πραγματοποτείται σιις μηχανικές αντισεισμικές τδτότητης των δοκιμίων FCW και FSFW 3, ενισχυμένων με μικτό τύπο ενίσχπσης, συγκρττικά με το ενισχυμένο τόσο στους στύλους όσο και στον κόμβο με FRPs δοκίμιο FW 2. Έισι, σιο Σχήμα 6 φαίνεται η σύγκριση της αντοχής, της ακαμψίας και της ικανότητας απορρόφησης ενέργειας μεταξύ των δοκιμίων FSFW 3 και FW 2 δείχνοντας την υπεροχή της προιηινόμηνης ηδώ για πρώτη φορά διεθνώς ιδιαίτερα κατνοτόμου λύσης για ιις ενισχύσεις κατασκευών Ο/Σ με σύνθετα υλικά, που αίρει όλες ιις αρνηιικ ές επιπιώσεις από τη χρήση των υλικών αυτών στην ενίσχυση κόμβων. Η βελιιω μένη σεισμική συμπεριφορά του FSFW 3 σε σύγκριση με αυτήν του FW 2 μπορεί να αποδοθεί θε δύο παράγοντες. Καταρχήν, η διαιμηιι κή αντοχή του κόμβου του FSFW 3 είναι σαφώς υψηλότηρη σε σχέση με αυτήν του κόμβου του FW 2. Η υψηλή διαιμηιι κή αντοχή του κόμβου του FSFW 3 οφείλεται αφενός στην πολύ υψηλή αντοχή του ίδιου του σκυροδέματος που χρησιμοποιήθηκε και αφετέρου σιις χαλύβδινες ίνες που περιέχονια ι στο ινοπλισμένο σκυρόδεμα. Αυτές οι χαλύβδινες ίνες, εκτός από μεγάλη αντοχή, καμπιι κή και διαιμηιι κή, εξασφαλίζουν ευίσης σιο δοκίμιο FSFW 3 και μεγάλη ικανότητα απορρόφησης ενέργειας, και αυτή είναι και η κύρια διαφορά του με το δοκίμιο FW 2 αφού, τα ινοπλισμένα πολυμερή δεν είναι σε σέση να περισφίξουν ικανοποτητικά το σκυρόδεμα του κόμβου και να του προσδώσουν έισι επαρκή πλασιιμ ότητα. Προκύπιει πως το FSFW 3 διαθέιει από 8% ως 40% υψηλότερες αντοχές και δυσκαμψίες και από 45% ως 5% μεγαλύτηρη ικανότητα απορρόφησες ενέργειας από το FW 2. Η εξέταση της αποδοιικ όιη τας των προιεινόμενων νέων λύσεων πραγματοποτείτατ με δομικά υποσύνολα που δέχονται φοριίσεις σε ένα μόνον επίπεδο, όπως στο 98% περίπου των πετραμάτων που διεξήχσησαν διεθνώς για τη βελτίωση της σεισμικής συμπεριφοράς κόμβων και υποστυλωμάτων και οδήγησαν στη βελτίωση του σχεδιασμού αυτών των δομικών σιοιχ είων. Βεβαίως ένα μικρό ποσοστό πειραμάτων διεξήχσησαν σε προσομοιώματα ολοκλήρου κατασκευής στο χώρο. Επίσης, ένας μικρός αριθμός πετραμάτων χρησιμοποιεί μία ακόμη παράμετρο, ττς εγκάρσιες δοκούς και πλάκα, όπως σε παλατότερα πετράματα του ενός εκ των συγγραφέων (Τσώνος 2008). Έισι στο μέλλον σε περαιιέρω πειρά ματα θα εξεταστεί και αυτή η παράμετρος από τους συγγραφείς. 0

11 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Παρουσιάζεται για πρώτη φορά διεθνώς και προτείνεται ένας νέος ιρόπ ος αντισεισμικής ενίσχυσης κιιρίω ν από οπλισμένο σκυρόδεμα. Πρόκετται για τη χρήση μικτού μανδύα που αποτελείται από μανδύα είιε οπλισμένου σκυροδέματος είτε τνοπλισμένου σκυροδέματος για την ενίσχυση του κόμβου και μανδύες από ινοπλισμένα πολυμερή (FRPs) για την ενίσχυση των στύλων. Ο νέος τρόπος ενίσχυσης αποδείχθηκε όιι βελιιώνει κατά πολύ τη σεισμική συμπεριφορά των δομικών σιοιχ είων και κατ επέκταση των φορέων από οπλισμένο σκυρόδεμα, πολλαπλασιάζοντας τις ιιμ ές όλων των κρίσιμων παραμέτρων ελέγχου της σεισμικής συμπεριφοράς τους. Αποδείχθεκε η σαφής υπεροχή του προιεινόμενου νέου τρόπου ενίσχυσης σε σύγκριση με τους μανδύες από ινοπλισμένα πολυμερή (FRPs) όταν αυτοί χρησιμοποιούνται κατ στον κόμβο. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, όσον αφορά στην αποδοιικ ότητα του νέου τρόπου ενίσχυσης, ηίναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά. Ωστόσο, απαττείτατ περισσόιερε και θε βάθος πετραματτκή έρευνα. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η εργασία αυτή είναι τμήμα ερευνηιικ ού προγράμματος που έγινε στο Εργαστήριο Κατασκευών Οπλισμένου Σκυροδέματος και Φέρουσας Τοιχοποιίας ιου Α.Π.Θ. με τη χρηματοδότηση της Γενικής Γραμματείας Έρευνας και Τεχνολογίας και της εταιρείας ISOMT Α.Β.Ε.Ε. στα πλαίσια του προγράμματος ΠΑΒΕΤ Οι συγγραφείς αιθθάνονται την ανάγκη να ευχαριστήσουν τους χρηματοδότης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ CI - SCE Committee (2002), Recommendations for Design of eam-to-column Joints in Monolithic Reinforced Concrete Structures (CI 352R-85), merican Concrete Institute, Michigan. ntonopoulos, C. and Triantafillou, T., Experimental investigation of FRPstrengthened RC beam-column joints, Journal of Composites for Construction, Vol.7, No, pp , 2003.

12 enager, C.., Steel fibrous, ductile concrete joint for seismic resistant structures, SP-53-4, CI Publication SP-53, Reinforced concrete structures in seismic zones, pp , 977. Karayiannis, C.G., Chalioris, C.E. and Sirkelis, G.M., Local retrofit of exterior RC beam-column joints using thin RC jackets n experimental study, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 37, pp , Karayiannis, C.G., Chalioris, C.E. and Sirkelis, G.M., Strengthening and rehabilitation of RC beam-column joints using carbon-frp jacketing and epoxy resin injection, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 37, pp , Pandelides, C.P., Clyde, C. and Reaveley, L., Rehabilitation of RC building joints with FRP composites, in Proceedings of the 2 th World Conference on Earthquake Engineering, uckland, New Zealand, Tsonos,.G., Lateral load response of strengthened reinforced concrete beam-to-column joints, CI Structural Journal Proceedings, Vol. 96, No, pp , 999. Tsonos,.G., Seismic repair of exterior R/C beam-to-column joints using two-sided and three-sided jackets, Structural Engineering and Mechanics, Vol.3, No, pp.7-34, Tsonos,.G., Effectiveness of CFRP-jackets and RC-jackets in post earthquake and pre-earthquake retrofitting of beam-column subassemblages, Engineering Structures, Vol. 30, pp , Womach, K., alling, M. and Mayle, R., Full scale testing of concrete beamcolumn joints using advanced carbon-fiber composites, in Proceedings of the 2 th World Conference on Earthquake Engineering, uckland, New Zealand, Κανονισμός Επεμβάσεων (ΚΑΝ.ΕΠΕ.) (2004), Σχέδιο Κειμένου 3. Ο.Α.Σ.Π. και Σ.Π.Μ.Ε. (2000α), Ελληνικός Ανιισεισμ ικός Κανονισμός (Ε.Α.Κ.), Αθήνα. Ο.Α.Σ.Π. και Σ.Π.Μ.Ε. (2000β), Ελληνικός Κανονισμός Ωπλισμένου Σκυροδέματος (Ε.Κ.Ω.Σ.), Αθήνα. Τσώνος, Α.Γ., Εκτίμηση της αποδοιι κότητας της ενίσχυσης δομικών σιοιχ ηίων από Ο/Σ με σύνθετα υλικά (FRPs), Επτστημονική Έκδοση ΚΤΙΡΙΟ, Α-Β, σελ , Τσώνος, Α.Γ., Εξέταση της αποδοιι κότητας των μανδυών Ο/Σ κλετστού και ανοικτού τύυου στην ενίσχυση υποστυλωμάτων και κόμβων από Ο/Σ (Μέρος ο Μετασεισμική ενίσχυση), Επτστημονική Έκδοση ΚΤΙΡΙΟ, Α-Β, σελ ,