ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΑΚΡΑΙΩΝ ΚΟΜΒΩΝ ΩΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΣΙΜΗΣ ΡΗΤΙΝΗΣ ΚΑΙ ΛΕΠΤΟΥ ΜΑΝΔΥΑ

Transcript

1 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1 ΕΠΙΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΑΚΡΑΙΩΝ ΚΟΜΒΩΝ ΩΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΣΙΜΗΣ ΡΗΤΙΝΗΣ ΚΑΙ ΛΕΠΤΟΥ ΜΑΝΔΥΑ ΧΡ. ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΗΣ Δρ Μηχ., Καθηγητής Δ.Π.Θ. Γ. ΣΙΡΚΕΛΗΣ Πολιτικός Μηχανικός, MSc, Υποψήφιος διδάκτωρ Δ.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Διερευνάται πειραματικά η δυνατότητα επισκευής ή ελαφράς ενίσχυσης ακραίων κόμβων με δυο διαφορετικές μεθόδους. Η πρώτη, που έχει ευρύτατα εφαρμοστεί στην Ελλάδα ως επισκευαστική μέθοδος, χρησιμοποιεί ενέσιμη εποξειδική ρητίνη για την αποκατάσταση της ρηγματωμένης περιοχής. Η δεύτερη μέθοδος, που προτείνεται σε αυτή την εργασία, στοχεύει στην ενίσχυση των κόμβων με βλάβες και περιλαμβάνει την εφαρμογή περιμετρικού λεπτού μανδύα πάχους μόλις δύο εκατοστών στην περιοχή του κόμβου χωρίς να έχει προηγηθεί αποκατάσταση των ρηγματωμένων περιοχών. Το πειραματικό πρόγραμμα περιλαμβάνει την αρχική φόρτιση δοκιμίων ακραίου κόμβου και την εκ νέου φόρτισή τους μετά από επισκευή ή ενίσχυση ως εξής: α) το δοκίμιο Α1 δοκιμάστηκε αρχικά σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση, στη συνέχεια επιδιορθώθηκε με χρήση ενέσιμης εποξειδικής ρητίνης και κατόπιν δοκιμάστηκε εκ νέου (δοκίμιο Α1R) με το ίδιο ιστορικό φόρτισης β) το δοκίμιο Α2 δοκιμάστηκε αρχικά σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση, ώστε να υποστεί βλάβες, στη συνέχεια ενισχύθηκε με την εφαρμογή ενός λεπτού περιμετρικού μανδύα και τέλος, δοκιμάστηκε εκ νέου (δοκίμιο Α2S) με το ίδιο ιστορικό φόρτισης. Γίνεται σύγκριση της συμπεριφοράς του αρχικού δοκιμίου κάθε ζεύγους με τα επιδιορθωμένα δοκίμια καθώς και σύγκριση της αποτελεσματικότητας των δύο μεθόδων. Από τα αποτελέσματα φαίνεται ότι η εφαρμογή της ρητίνης αποκατέστησε πλήρως τη συμπεριφορά,

2 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 2 ενώ η εφαρμογή του λεπτού μανδύα βελτίωσε και ενίσχυσε σημαντικά την συμπεριφορά των αντίστοιχων δοκιμίων. Επισημαίνεται όμως η εξάρτηση της αποτελεσματικότητας της πρώτης μεθόδου από την εμπειρία του συνεργείου. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η επισκευή και η ενίσχυση των κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα, που έχουν υποστεί βλάβες από σεισμικές δράσεις, είναι ένα πεδίο έρευνας της σεισμικής μηχανικής, που έχει αναπτυχθεί κυρίως τις δύο τελευταίες δεκαετίες. Η έρευνα πάνω σε αυτό τον τομέα είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς οι μηχανικοί σε σεισμογενείς κυρίως περιοχές έρχονται συχνά αντιμέτωποι με το πρόβλημα της επισκευής ή της ενίσχυσης των κατασκευών χωρίς τη βοήθεια αναλυτικού κανονισμού. Η επέμβαση στις κατασκευές με παραδοσιακούς τρόπους γίνεται είτε με ρητίνες (Καραγιάννης κ.ά. 1994, 1998, 3) όταν απαιτείται επισκευή, είτε με την εφαρμογή μανδυών όταν απαιτείται ενίσχυση (Τσώνος 1995, 3). Η επισκευή με ρητίνη γίνεται με έγχυση λεπτόρρευστης ρητίνης με πίεση στην περιοχή που έχει υποστεί βλάβες. Η τεχνική αυτή έχει ευρέως εφαρμοστεί για την επισκευή των κατασκευών μετά τους πρόσφατους μεγάλους σεισμούς στην Ελλάδα (Κόρινθος 1981, Καλαμάτα 1986, Αίγιο 1995, Αθήνα 1999) παρά το γεγονός ότι μέχρι στιγμής λίγες μόνο εργασίες έχουν δημοσιευθεί για την αποτελεσματικότητα αυτής της τεχνικής (Καραγιάννης κ.ά. 1994, 1998, 3). Έχει δε επισημανθεί πολλές φορές η εξάρτηση της αποτελεσματικότητας της τεχνικής αυτής από την εμπειρία της εφαρμογής του συνεργείου. Η τεχνική της εφαρμογής μανδύα από ωπλισμένο σκυρόδεμα είναι γνωστό ότι ενισχύει σημαντικά τα στοιχεία στα οποία εφαρμόζεται. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις, όπου η εφαρμογή του δεν είναι εφικτή, κυρίως λόγω του μεγάλου πάχους του, που συνήθως απαιτείται. Στην παρούσα εργασία εφ ενός γίνεται μια προσπάθεια πειραματικής διερεύνησης της δυνατότητας επισκευής των ακραίων κόμβων με χρήση ενέσιμης ρητίνης και αφ ετέρου προτείνεται μια νέα τεχνική για την ενίσχυση των ακραίων κόμβων με την εφαρμογή ενός τύπου λεπτού περιμετρικού μανδύα, η οποία συνδυάζει πλεονεκτήματα των άλλων μεθόδων. Η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει ουσιαστικά πλεονεκτήματα έναντι των συ-

3 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 3 νήθων μεθόδων επισκευής - ενίσχυσης διότι αφ ενός προσθέτει νέο οπλισμό και άρα δεν βασίζεται στον υφιστάμενο, που έχει συνήθως υποστεί σημαντική κόπωση και εφ ετέρου δεν μεταβάλλει τις εξωτερικές διαστάσεις, ώστε να παρουσιάζει τα προβλήματα των συνήθων μανδυών. 2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Το πειραματικό πρόγραμμα αποτελείται από δύο ζεύγη δοκιμίων ακραίων κόμβων. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά όλων των δοκιμίων είναι τα ίδια (πίνακας 1). Το συνολικό μήκος του υποστυλώματος είναι 18 cm με διατομή Χ cm. Το μήκος της δοκού είναι 11 cm με διατομή / cm. Πίνακας 1: Χαρακτηριστικά δοκιμίων 1: µ µ µ µ µ : 2 1 µ : : 8/15 : 8/15 1R: µ 1 µ µ µ µ µ µ : 4 1 µ : : 8/15 : 8/15 2: µ µ µ µ 18 µ : 4 1 : 8/15 µ : : 8/15 2S: µ 2 µ µ µ µ µ µ µ : 4 1 : 8/15 µ : : 8/15 µ -

4 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 4 LOAD CELL (cm) LVDT LOAD CELL (cm) LVDT. -2. LVDT Σχήμα 1: Πειραματική διάταξη και ιστορικά φόρτισης Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε φαίνεται στο σχήμα 1. Το φορτίο επιβλήθηκε σε απόσταση 1 m από την παρειά του υποστυλώματος. Κατά τη διάρκεια του πειράματος στο υποστύλωμα επιβλήθηκε σε όλα τα δοκίμια σταθερό αξονικό φορτίο 7 kn.5a c f c. Για τη μέτρηση του επιβαλλόμενου φορτίου χρησιμοποιήθηκε δυναμοκυψέλη (Load Cell) ακρίβειας.5 kn. Για τη μέτρηση της επιβαλλόμενης βύθισης χρησιμοποιήθηκε ηλεκτρονικό επιμηκυνσιόμετρο (LVDT) ακρίβειας.1 mm. Επίσης, χρησιμοποιήθηκαν άλλα δύο LVDTs στις στηρίξεις της πειραματικής διάταξης, για τη μέτρηση πιθανών αθέλητων μετατοπίσεων Δοκίμια Α1 Το πρώτο ζεύγος αποτελείται από τα δοκίμια Α1 και Α1R. Στο υποστύλωμα είχε τοποθετηθεί διαμήκης οπλισμός 4 1, ενώ ο διαμήκης οπλισμός της δοκού ήταν 2 1 άνω και 2 1 κάτω. Τόσο στο υποστύλωμα όσο και στη δοκό είχε τοποθετηθεί οπλισμός διάτμησης 8/15 cm, εκτός από την περιοχή του κόμβου, η οποία δεν είχε καθόλου εγκάρσιο οπλισμό. Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος (κυλινδρικά δοκίμια) για τα δοκίμια

5 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 5 Α1 και A1R ήταν 36.4 MPa. Η ποιότητα του χάλυβα που χρησιμοποιήθηκε ήταν S5. Το μήκος αγκύρωσης των διαμήκων οπλισμών της δοκού ήταν μεγαλύτερο από το απαιτούμενο από τον κανονισμό. Στα δοκίμια της πρώτης ομάδας ακολουθήθηκε το ιστορικό φόρτισης Α (σχήμα 1). Στο δοκίμιο Α1 επιβλήθηκε ανακυκλιζόμενη φόρτιση αυξανόμενου εύρους με ένα κύκλο φόρτισης ανά βήμα φόρτισης. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις ήταν ±1, ±, ± και ±4 mm. Στη συνέχεια, το δοκίμιο επιδιορθώθηκε με χρήση ενέσιμης εποξειδικής ρητίνης και δοκιμάστηκε εκ νέου με το ίδιο ιστορικό φόρτισης (δοκίμιο Α1R). Στo δοκίμια Α1R χρησιμοποιήθηκε η εξής τεχνική επιδιόρθωσης: αρχικά όλες οι ορατές ρωγμές καλύφθηκαν εξωτερικά αεροστεγώς με εποξειδική πάστα ρητίνης, στη συνέχεια με τη βοήθεια ειδικών ακροφυσίων, τοποθετήθηκε με πίεση στο σύστημα ρωγμών λεπτόρρευστη ρητίνη Δοκίμια Α2 Το δεύτερο ζεύγος αποτελείται από τα δοκίμια Α2 και Α2S. Στο υποστύλωμα είχε τοποθετηθεί διαμήκης οπλισμός 4 1, ενώ ο διαμήκης οπλισμός της δοκού ήταν 2 1 άνω και 2 1 κάτω. Τόσο στο υποστύλωμα όσο και στη δοκό είχε τοποθετηθεί οπλισμός διάτμησης 8/15 cm, εκτός από την περιοχή του κόμβου η οποία δεν είχε καθόλου εγκάρσιο οπλισμό. Η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος (κυλινδρικά δοκίμια) για τα δοκίμια Α2 και A2S ήταν 32.8 MPa. Η ποιότητα του χάλυβα που χρησιμοποιήθηκε ήταν S5. Το μήκος αγκύρωσης των διαμήκων οπλισμών της δοκού ήταν το απαιτούμενο από τον κανονισμό. Στα δοκίμια της πρώτης ομάδας ακολουθήθηκε το ιστορικό φόρτισης Β (σχήμα 1). Στο δοκίμιο Α2 επιβλήθηκε ανακυκλιζόμενη φόρτιση αυξανόμενου εύρους με δύο κύκλους φόρτισης ανά βήμα φόρτισης. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις ήταν 2 ±6, 2 ±, και 2 ±4 mm. Στη συνέχεια, το δοκίμιο ενισχύθηκε με ένα τύπο λεπτού τετράπλευρου μανδύα και δοκιμάστηκε εκ νέου με το ίδιο ιστορικό φόρτισης (δοκίμιο Α2S). Στο σχήμα 2 φαίνονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του μανδύα που χρησιμοποιήθηκε. Το πάχος του μανδύα ήταν μόλις 2 cm. Οι νέες διατομές του δοκιμίου διαμορφώνονται ως εξής: διατομή υποστυλώματος 24Χ24 cm και διατομή δοκού 22Χ32 cm. Ως οπλισμός του μαν-

6 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 6 δύα χρησιμοποιήθηκε λείος χάλυβας ποιότητας S2 και διαμέτρου 6. Προηγήθηκε καθαρισμός του δοκιμίου από σαθρά υλικά. Οι οπλισμοί που χρησιμοποιήθηκαν στον μανδύα ήταν οι εξής: α. Εγκάρσιος οπλισμός σε σχήμα Π στην περιοχή του κόμβου 6/5, β. οπλισμός σύνδεσης υποστυλώματος δοκού σχήματος Γ, γ. ευθύγραμμος διαμήκης οπλισμός υποστυλώματος 6, δ. συνδετήρες στην περιοχή της δοκού 6/7.5, που λειτουργούν ως οπλισμός περίσφιξης της κρίσιμης περιοχής της δοκού και ταυτόχρονα ως αγκύρωση του εγκάρσιου οπλισμού του κόμβου, ε. συνδετήρες 6/7.5 ως οπλισμός περίσφιξης της κρίσιμης περιοχής του υποστυλώματος. Η τελική μορφή των οπλισμών του μανδύα φαίνεται στις φωτογραφίες που ακολουθούν (φωτ. 1). Για την πλήρωση των κενών και τη δημιουργία του μανδύα χρησιμοποιήθηκε λεπτόρρευστο επισκευαστικό τσιμεντοειδές κονίαμα SikaGrout 212, με τα εξής χαρακτηριστικά: μέτρο ελαστικότητας 28 kg/cm 2, αντοχή σε θλίψη >45 MPa σε 7 ημέρες και >5MPa σε 28 ημέρες, μέγιστη διάμετρος αδρανών 4 mm... µ µ : 24x24 cm µ 24x34 cm µ µ µ 6 ( µ ). µ µ - 6/ µ µ µ µ 6/ µ µ 6/ µ µ µ 6/7.5 Σχήμα 2: Τρόπος όπλισης μανδύα

7 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 7 Φωτ. 1: Τοποθετούμενος οπλισμός μανδύα 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1. Δοκίμιο Α1 Το δοκίμιο Α1 δεν είχε εγκάρσιο οπλισμό στην περιοχή του κόμβου. Υποβλήθηκε σε εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης σε κάθε βήμα φόρτισης. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις σε κάθε βήμα φόρτισης ήταν ±1, ±, ± και ±4 mm. Στο σχήμα 3 φαίνονται η υστερητική απόκριση καθώς και η μορφή της τελικής κατάστασης του δοκιμίου, μετά την ολοκλήρωση των τεσσάρων κύκλων φόρτισης. Οι βλάβες υπό μορφή έντονης ρηγμάτωσης άρχισαν να παρουσιάζονται από νωρίς στην περιοχή του κόμβου και να επικεντρώνονται εκεί. Φθάνοντας σε μετακίνηση ±1 mm, που είναι και η μετακίνηση διαρροής, εμφανίστηκε μια μεγάλη διαγώνια ρωγμή διατμητικού χαρακτήρα στο κέντρο του κόμβου (σχήμα 3). Από το σημείο αυτό και μετά το δοκίμιο δεν μπόρεσε να παραλάβει σημαντικά μεγαλύτερες δυνάμεις. Η περιοχή του κόμβου αποδιοργανώθηκε με γρήγορους ρυθμούς. Στον τέταρτο κύκλο φόρτισης σε μετακίνηση ±4 mm, η ικανότητα του δοκιμίου να αναλαμβάνει φορτία είχε μειωθεί σημαντικά, δεδομένου ότι το φορτίο ήταν περίπου στο % του μέγιστου φορτίου. Η πίσω πλευρά του κόμβου, λόγω του μεγάλου μήκους της αγκύρωσης των οπλισμών της δοκού, παρέμεινε ανέπαφη. Οι βλάβες επικεντρώθηκαν στις πλευρές του κόμβου (φωτ. σχήμα 3).

8 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 8 (kn) (mm) Σχήμα 3: Υστερητική απόκριση και φωτογραφία τελικής κατάστασης δοκιμίου Α1 Πίνακας 2: Μέγιστα φορτία και απορροφούμενη ενέργεια ανά κύκλο φόρτισης P (mm) max (kn) µ (knmm) Δοκίμιο Α1R Το δοκίμιο Α1R είναι το δοκίμιο Α1 επισκευασμένο με χρήση ρητίνης. Υποβλήθηκε στην ίδια εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης σε κάθε βήμα φόρτισης, όπως το δοκίμιο Α1. Στην περίπτωση αυτή, προκειμένου να σημειωθεί πτώση 5% της αρχικής αντοχής, χρειάστηκε η επιβολή δύο επιπλέον βημάτων φόρτισης σε μετακινήσεις ±5 και ±6mm. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις σε κάθε βήμα φόρτισης ήταν ±1, ±, ±, ±4, ±5 και ±6 mm. Στο σχήμα 4 φαίνονται η υστερητική απόκριση καθώς και η μορφή της τελικής κατάστασης του δοκιμίου, μετά την ολοκλήρωση των έξι κύκλων φόρτισης. Οι βλάβες, που παρουσιάστηκαν στο δοκίμιο, επικεντρώθηκαν από την αρχή στην περιοχή της δοκού με τη μορφή πλαστικής άρθρωσης. Η περιοχή του κόμβου παρέμεινε ανέπαφη. Το δοκίμιο διατήρησε την ικανότητα παραλαβής φορτίου ακόμα και σε μεγάλες

9 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 9 παραμορφώσεις. (kn) (mm) - 1R Σχήμα 4: Υστερητική απόκριση και φωτογραφία τελικής κατάστασης δοκιμίου Α1R Πίνακας 3: Μέγιστα φορτία και απορροφούμενη ενέργεια ανά κύκλο φόρτισης P (mm) max (kn) µ (knmm) Δοκίμιο Α2 Το δοκίμιο Α2 δεν έχει εγκάρσιο οπλισμό στην περιοχή του κόμβου. Υποβλήθηκε σε εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης και δύο πλήρεις κύκλους σε κάθε βήμα φόρτισης. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις σε κάθε βήμα φόρτισης ήταν 2 ±6, 2 ± και 2 ±4 mm. Στο σχήμα 5 φαίνονται η υστερητική απόκριση καθώς και η μορφή της τελικής κατάστασης του δοκιμίου, μετά την ολοκλήρωση των τριών βημάτων (6 κύκλων) φόρτισης. Οι βλάβες, υπό μορφή έντονης ρηγμάτωσης, άρχισαν να παρουσιάζονται από νωρίς στην περιοχή του κόμβου και να επικεντρώνονται εκεί. Φθάνοντας σε μετακίνηση ±1

10 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1 mm, που είναι και η μετακίνηση διαρροής, εμφανίστηκε μια μεγάλη διαγώνια ρωγμή διατμητικού χαρακτήρα στο κέντρο του κόμβου (σχήμα 5). Από το σημείο αυτό και μετά το δοκίμιο δεν μπόρεσε να παραλάβει μεγαλύτερες δυνάμεις. Η περιοχή του κόμβου αποδιοργανώθηκε με γρήγορους ρυθμούς. Στο δεύτερο κύκλο σε μετακίνηση ±4 mm, η ικανότητα του δοκιμίου να αναλαμβάνει φορτία είχε μειωθεί σημαντικά, δεδομένου ότι το φορτίο ήταν περίπου στο % του μέγιστου φορτίου. (kn) (mm) Σχήμα 5: Υστερητική απόκριση και φωτογραφία τελικής κατάστασης δοκιμίου Α2 Πίνακας 4: Μέγιστα φορτία και απορροφούμενη ενέργεια ανά κύκλο φόρτισης 1 os 2 os (mm) P max (kn) µ (knmm) P max (kn) µ (knmm) Δοκίμιο Α2S Το δοκίμιο A2S είναι το δοκίμιο A2 ενισχυμένο με χρήση λεπτού μανδύα. Τα χαρακτηριστικά του μανδύα και ο τρόπος εφαρμογής του περιγράφονται στο σχήμα 2. Υποβλήθηκε σε εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης και δύο πλήρεις κύκλους σε κάθε βήμα φόρτισης. Στην περίπτωση αυτή, προκειμένου να σημειωθεί πτώση 5% της αρχικής αντοχής, χρειάστηκε η επιβολή ενός επιπλέον βήματος φόρτισης σε μετακίνηση ±6 mm. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις σε κάθε βήμα φόρτισης ήταν 2 ±6,

11 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 11 2 ±, 2 ±4 και 2 ±6mm. Στο σχήμα 6 παρουσιάζονται οι υστερητικοί βρόχοι απόκρισης καθώς και φωτογραφίες της τελικής κατάστασης του δοκιμίου, μετά την ολοκλήρωση του πειράματος. Στο δοκίμιο A2S, οι βλάβες επικεντρώθηκαν στην περιοχή του κόμβου με αποκόλληση του σκυροδέματος του μανδύα. Βλάβες επίσης παρατηρήθηκαν στην περιοχή του κόμβου του αρχικού δοκιμίου. (kn) (mm) S -4-5 Σχήμα 6: Υστερητική απόκριση και φωτογραφία τελικής κατάστασης δοκιμίου A2S Πίνακας 5: Μέγιστα φορτία και απορροφούμενη ενέργεια ανά κύκλο φόρτισης 1 os 2 os (mm) P max (kn) µ (knmm) P max (kn) µ (knmm) ΣΥΓΚΡΙΣΕΙΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 4.1. Δοκίμια Α1-Α1R Το δοκίμιο Α1 δεν είχε εγκάρσιο οπλισμό στην περιοχή του κόμβου. Υποβλήθηκε σε εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης σε κάθε βήμα

12 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 12 φόρτισης. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις σε κάθε βήμα φόρτισης ήταν ±1, ±, ± και ±4 mm. Στη συνέχεια, επισκευάστηκε με χρήση ενέσιμης ρητίνης (δοκίμιο Α1R). Υποβλήθηκε στην ίδια εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης σε κάθε βήμα φόρτισης. Στο σχήμα 7 παρουσιάζεται συγκριτικά η υστερητική απόκριση των δοκιμίων, μετά την ολοκλήρωση των τεσσάρων κύκλων φόρτισης, καθώς και οι μέγιστες τιμές φορτίων που καταγράφηκαν σε κάθε κύκλο φόρτισης. (kn) (mm) - 1 1R (mm) 1 P max (kn) 1R Σχήμα 7: Συγκριτική υστερητική απόκριση δοκιμίων Α1-Α1R, μέγιστες τιμές φορτίων ανά κύκλο φόρτισης Φωτ. 2: Τελική κατάσταση δοκιμίων A1-A1R μετά την ολοκλήρωση 4 κύκλων φόρτισης

13 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 13 Η συμπεριφορά των δύο δοκιμίων ήταν διαφορετική. Στο δοκίμιο Α1 οι βλάβες επικεντρώθηκαν στην περιοχή του κόμβου, με τη μορφή διαγώνιων διατμητικών ρωγμών. Η περιοχή του κόμβου αποδιοργανώθηκε γρήγορα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα το δοκίμιο να μην μπορεί να διατηρήσει την ικανότητα παραλαβής φορτίων μετά τον δεύτερο κύκλο φόρτισης. Αντίθετα, στο δοκίμιο Α1R, οι βλάβες παρουσιάστηκαν μόνο στην περιοχή της δοκού, στην περιοχή της ένωσης δοκού υποστυλώματος, με τη δημιουργία πλαστικής άρθρωσης, που είναι και η επιθυμητή μορφή αστοχίας. Η επισκευή με χρήση ενέσιμης ρητίνης αποκατάστησε τις βλάβες στην περιοχή του κόμβου, η οποία παρέμεινε ανέπαφη. Το δοκίμιο Α1R διατήρησε την ικανότητα παραλαβής φορτίων ακόμα και σε μεγάλες μετατοπίσεις, καθώς κατάφερε να παραλάβει δύο επιπλέον κύκλους φόρτισης σε μετατοπίσεις ±5 και ±6mm αντίστοιχα. Παρουσίασε, επίσης, καλύτερη συμπεριφορά στη δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας, από το δοκίμιο Α1. Στο σχήμα 8 παρουσιάζονται συγκριτικά διαγράμματα της απορροφούμενης ενέργειας ανά κύκλο φόρτισης και της συνολικής απορροφούμενης ενέργειας για τα δοκίμια Α1 και Α1R, όπου φαίνεται η καλύτερη συμπεριφορά του δοκιμίου Α1R. µ 1, 1, 8, 6, 4,, Aµ (knmm) , R R Σχήμα 8: Συγκριτικά διαγράμματα απορροφούμενης και συνολικής απορροφούμενης ενέργειας δοκιμίων 4.2. Δοκίμια Α2-Α2S Το δοκίμιο A2 (όπως το Α1) δεν είχε εγκάρσιο οπλισμό στην περιοχή του κόμβου. Υποβλήθηκε σε εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης και δύο πλήρεις κύκλους σε κάθε βήμα φόρτισης. Οι επιβληθείσες μετακινήσεις σε κάθε βήμα

14 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 14 φόρτισης ήταν 2 ±6, 2 ± και 2 ±4 mm. Στη συνέχεια, ενισχύθηκε με χρήση λεπτού μανδύα (δοκίμιο A2S). Υποβλήθηκε στην ίδια εναλλασσόμενη καταπόνηση με αυξανόμενο εύρος παραμόρφωσης σε κάθε βήμα φόρτισης. Στο σχήμα 9 παρουσιάζεται συγκριτικά η υστερητική απόκριση των δοκιμίων, μετά την ολοκλήρωση των κύκλων φόρτισης, καθώς και οι μέγιστες τιμές φορτίων που καταγράφηκαν σε κάθε πρώτο κύκλο κάθε βήματος φόρτισης. (kn) 5 4 (mm) A2 P max (kn) A2R (mm) A2 A2S Σχήμα 9: Συγκριτική υστερητική απόκριση δοκιμίων A2-A2S, μέγιστες τιμές φορτίων για κάθε πρώτο κύκλο φόρτισης ανά βήμα φόρτισης Φωτ. 3: Τελική κατάσταση δοκιμίων A2-A2S μετά την ολοκλήρωση 3 βημάτων (6 κύκλων) φόρτισης

15 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 15 Η συμπεριφορά των δύο δοκιμίων ήταν διαφορετική. Στο δοκίμιο A2 oι βλάβες υπό μορφή έντονης ρηγμάτωσης άρχισαν να παρουσιάζονται από νωρίς στην περιοχή του κόμβου και να επικεντρώνονται εκεί. Φθάνοντας σε μετακίνηση ±1 mm, που είναι και η μετακίνηση διαρροής, εμφανίστηκε μια μεγάλη διαγώνια ρωγμή διατμητικού χαρακτήρα στο κέντρο του κόμβου. Από το σημείο αυτό και μετά το δοκίμιο δεν μπόρεσε να παραλάβει μεγαλύτερες δυνάμεις. Η περιοχή του κόμβου αποδιοργανώθηκε με γρήγορους ρυθμούς. Στο δοκίμιο A2S οι βλάβες εμφανίστηκαν επίσης στην περιοχή του κόμβου, με διαφορετική όμως μορφή. Η εφαρμογή του μανδύα ενίσχυσε σημαντικά το δοκίμιο, καθώς κατάφερε να παραλάβει σημαντικά μεγαλύτερα φορτία. Επίσης, συμπεριφέρθηκε καλύτερα και στην ικανότητα απορρόφησης ενέργειας. Υπήρξε αποκόλληση του σκυροδέματος του μανδύα στην περιοχή του κόμβου, χωρίς όμως να παρατηρηθεί η γρήγορη αποδιοργάνωση του, όπως στο αρχικό δοκίμιο A2. Εξάλλου, το δοκίμιο A2S κατάφερε να παραλάβει ένα επιπλέον βήμα φόρτισης με δύο πλήρεις κύκλους φόρτισης σε μετατόπιση ±6 mm, πριν το φορτίο του μειωθεί στο 5% της μέγιστης τιμής του. Στο σχήμα 1 παρουσιάζονται συγκριτικά διαγράμματα της απορροφούμενης ενέργειας ανά βήμα φόρτισης και της συνολικής απορροφούμενης ενέργειας για τα δοκίμια A2 και A2S, όπου φαίνεται η καλύτερη συμπεριφορά του δοκιμίου A2S. o µ, 25,, 15, 1, 5,, µ A2 A2S Aµ (knmm) µ µ 2 2 A2 A2S 3 µ 3 3 Σχήμα 1: Συγκριτικά διαγράμματα απορροφούμενης και συνολικής απορροφούμενης ενέργειας δοκιμίων

16 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εξετάζεται πειραματικά η δυνατότητα επιδιόρθωσης και ενίσχυσης ακραίων κόμβων ωπλισμένου σκυροδέματος με δύο συγκεκριμένες μεθόδους. Για την επιδιόρθωση χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της εφαρμογής ενέσιμης εποξειδικής ρητίνης, για την πλήρωση όλων ρωγμών που προέκυψαν από την πρώτη φόρτιση. Για την ενίσχυση των δοκιμίων εφαρμόστηκε ένας τύπος λεπτού περιμετρικού μανδύα στις κρίσιμες περιοχές του υποστυλώματος και της δοκού και στην περιοχή του κόμβου. Τα δοκίμια δοκιμάστηκαν εκ νέου με το ίδιο ιστορικό φόρτισης και προέκυψαν τα εξής αποτελέσματα: 1. Η μέθοδος της εφαρμογής ενέσιμης εποξειδικής ρητίνης αποκατέστησε πλήρως τις βλάβες που είχαν προκληθεί. Το επιδιορθωμένο δοκίμιο παρουσίασε διαφορετική μορφή βλάβης, καθώς οι βλάβες επικεντρώθηκαν στην περιοχή της δοκού με τη μορφή πλαστικής άρθρωσης. Η περιοχή του κόμβου παρέμεινε ανέπαφη σε αντίθεση με το αρχικό δοκίμιο στο οποίο είχε υποστεί εκτεταμένες βλάβες. Το επιδιορθωμένο δοκίμιο παρουσίασε καλύτερη συμπεριφορά τόσο στην παραλαβή μέγιστων φορτίων όσο και στη δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας, ενώ χρειάστηκε η επιβολή επιπλέον βημάτων φόρτισης, ώστε να σημειωθεί πτώση κατά 5% του μέγιστου φορτίου. 2. Η προτεινόμενη μέθοδος ενίσχυσης με λεπτό περιμετρικό μανδύα ενίσχυσε και βελτίωσε σημαντικά τη συμπεριφορά του δοκιμίου. Οι βλάβες και στα δύο δοκίμια επικεντρώθηκαν στην περιοχή του κόμβου. Στο ενισχυμένο δοκίμιο όμως, η αποδιοργάνωση της περιοχής του κόμβου έγινε με πιο αργούς ρυθμούς, ενώ χρειάστηκε η επιβολή επιπλέον βήματος φόρτισης για να σημειωθεί πτώση του φορτίου στο 5% του μέγιστου. Το ενισχυμένο δοκίμιο κατάφερε, επίσης, να αναλάβει σημαντικά μεγαλύτερα φορτία, ενώ είχε καλύτερη συμπεριφορά και στη δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας. Η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει ουσιαστικά πλεονεκτήματα έναντι των συνήθων μεθόδων επισκευής ενίσχυσης, διότι αφ ενός προσθέτει νέο οπλισμό και άρα δεν βασίζεται στον υφιστάμενο, που έχει συνήθως υποστεί σημαντική κόπωση και εφ ετέρου δεν μεταβάλλει τις εξωτερικές διαστάσεις ώστε να παρουσιάζει τα προβλήματα των συνήθων μανδυών.

17 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ-ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 4 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 17 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. French C. W., Thorp G. A., Tsai W., Epoxy Repair Techniques for Moderate Earthquake Damage. ACI Structural Journal, 199, 87, No.4, Karayannis C. G., Economou C. M., Sideris K. K., Behaviour of Repaired R. C. Beams Damaged under Reversal Bending Loading (in Greek). Journal Technica Chronika (Scientific edition of Technical Chamber of Greece), 1994, 14, No. 4, Karayannis C. G., Sideris K. K., Economou C. M., Response of Repaired RC Exterior Joints under Cyclic Loading. Proceedings of the 5th SECED Conference on European Seismic Design Practice - Research and Application, Ed. A. S. Elnashai, 1995, Chester, UK, Karayannis C. G., Chalioris C. E., Sideris K. K., Effectiveness of RC Beam-Column Connection Repair using Epoxy Resin Injections. Journal of Earthquake Engineering, 1998, 2, No. 2, Karayannis C. G., Sirkelis G. M., Effectiveness of RC Beam-Column Connections Strengthening Using Carbon-FRP Jackets. Proceedings of the 12th European Conference on Earthquake Engineering, 2, London, PR Karayannis C. G., Sirkelis G. M., Chalioris C.E., Repair of reinforced concrete T- Beam-Column Joints using epoxy resin injections. 1 st International Conference on Concrete Repair, 3, St-Malo, France, Proc. Vol.2: Tsonos A., Shear strength and hysteretic behaviour of exterior beam column connections. Proceedings of the 5th SECED Conference on European Seismic Design Practice - Research and Application, 1995, London, Proc. Balkema Tsonos A., Papanikolaou K., Post-earthquake repair and strengthening of reinforced concrete beam-column connections (theoretical and experimental investigation). Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, 3, Vol. 36: 73-93