Περίσφιγξη στοιχείων σκυροδέµατος διατοµής Γ ή ορθογωνικής διατοµής µέσω ινωπλισµένων πολυµερών Ε.Βιντζηλαίου Αναπληρώτρια Καθηγήτρια ΕΜΠ Ε.Σιγάλας Πολιτικός Μηχανικός ΕΜΠ Λέξεις κλειδιά: περίσφιγξη, ινωπλισµένο πολυµερές (ΙΩΠ), ίνες υάλου, ίνες άνθρακα, ορθογωνική διατοµή, διατοµή σχήµατος Γ, ογκοµετρικό µηχανικό ποσοστό περισφίγξεως, πρόβλεψη συµπεριφοράς. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην εργασία αυτή εξετάζεται πειραµατικώς η αποτελεσµατικότητα της περισφίγξεως µέσω ινωπλισµένων πολυµερών σε στοιχεία άοπλου σκυροδέµατος, των οποίων η διατοµή είναι µορφής Γ ή ορθογωνική µε διάφορους λόγους πλευρών. Γι αυτόν τον σκοπό χρησιµοποιήθηκαν σύνθετα υλικά µε ίνες υάλου ή µε ίνες άνθρακα. Οι δοκιµές απέδειξαν την µειωµένη αποτελεσµατικότητα της περισφίγξεως ορθογωνικών διατοµών (έναντι των κυκλικών), καθώς και την πρακτική αδυναµία περισφίγξεως στοιχείων µε διατοµή σχήµατος Γ, εφόσον δεν προβλέπεται µηχανική αγκύρωση του υλικού περισφίγξεως. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η χρήση των ινωπλισµένων πολυµερών στον τοµέα των επεµβάσεων σε υφιστάµενα κτίρια επεκτείνεται µε ταχύ ρυθµό και στην χώρα µας. Μία από τις συνηθέστερες εφαρµογές αυτών των υλικών αποτελεί η περιτύλιξη υποστυλωµάτων, µε στόχο-µεταξύ άλλων-την βελτίωση των χαρακτηριστικών πλαστιµότητας στοιχείων, τα οποία έχουν µελετηθεί µε βάση παλαιότερους Κανονισµούς και, εποµένως, δεν ικανοποιούν τις σχετικές σύγχρονες απαιτήσεις. Αυτή η εφαρµογή των ινωπλισµένων πολυµερών τεκµηριώνεται από µεγάλο πλήθος πειραµατικών αποτελεσµάτων (Vintzileou, 1), τα οποία καλύπτουν επαρκώς την περίπτωση στοιχείων µε κυκλική διατοµή. Αντιθέτως, το πλήθος των διατιθέµενων αποτελεσµάτων για τετραγωνικές διατοµές είναι πολύ µικρότερο, ενώ ορθογωνικές διατοµές µε διάφορους λόγους πλευρών έχουν µελετηθεί σε περιορισµένου πλήθους δοκιµές. Τέλος, δεν διατίθενται στοιχεία για διατοµές σχήµατος Γ, οι οποίες είναι αρκετά συνηθισµένες σε γωνιακά κυρίως υποστυλώµατα υφιστάµενων κτιρίων. Έτσι, σχεδιάστηκε ένα πρόγραµµα δοκιµών µε στόχο την συµπλήρωση των στοιχείων που διατίθενται για ορθογωνικές διατοµές και για διατοµές σχήµατος Γ. Μέρος των αποτελεσµάτων αυτού του προγράµµατος παρουσιάζεται στα επόµενα. ΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΟΚΙΜΩΝ Οι διαστάσεις της διατοµής των δοκιµίων που κατασκευάστηκαν στο πλαίσιο του προγράµµατος, καθώς και η ονοµατολογία τους παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 (Σιγάλας, ). Το ύψος των δοκιµίων ήταν διπλάσιο του µήκους της µεγάλης πλευράς της αντίστοιχης διατοµής. Όλα τα δοκίµια είναι από άοπλο σκυρόδεµα. Για την αποφυγή της πρόωρης αστοχίας του υλικού περισφίγξεως στις θέσεις των γωνιών, προβλέφθηκε η στρογγύλευση όλων των εξεχουσών γωνιών, µε την τοποθέτηση εντός του ξυλοτύπου τεταρτοκυκλίου πλαστικού σωλήνα διαµέτρου 5,mm. Για την περίσφιγξη των δοκιµίων χρησιµοποιήθηκαν υφάσµατα µε ίνες άνθρακα ή µε ίνες υάλου µιάς διευθύνσεως και σε διάφορες στρώσεις, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1. Για κάθε συνδυασµό
παραµέτρων δοκιµάστηκαν τρία δοκίµια, ενώ για κάθε γεωµετρία δοκιµίου προβλέφθηκαν και τρία δοκίµια αναφοράς χωρίς περίσφιγξη. Για την περίπτωση των δοκιµίων διατοµής Γ, προβλέφθηκαν δύο εναλλακτικοί τρόποι τοποθέτησης του υφάσµατος, όπως φαίνεται στην Εικόνα 1 και στον Πίνακα 1. Κατά τον τρόπο τοποθετήσεως Ι, το σύνθετο υλικό τυλίσσεται γύρω απ την διατοµή. Το τέλος και η αρχή του υφάσµατος αλληλεπικαλύπτονται σε µήκος mm. Η διαδικασία επαναλαµβάνεται κατά τις επόµενες στρώσεις µε το µήκος αλληλεπικαλύψεως να διατάσσεται εναλλάξ στις δύο εξωτερικές παρειές της διατοµής. Κατά τον τρόπο τοποθετήσεως ΙΙ, το σύνθετο υλικό τυλίσσεται γύρω απ την διατοµή και τα δύο άκρα του απλώς συναντώνται στην εισέχουσα γωνία της διατοµής. Με αναµενόµενη την πτωχή συµπεριφορά των δοκιµίων µε τύπο αγκυρώσεως ΙΙ, σκοπός ήταν να ελεγχθεί εάν και κατά πόσον ο τύπος αγκυρώσεως Ι προσφέρει καλύτερες συνθήκες περισφίγξεως στις διατοµές µορφής Γ. Πινακας 1. ιαστάσεις δοκιµίων και συνδυασµός παραµέτρων Ονοµατολογία ιαστάσεις διατοµής Είδος ινών Πλήθος στρώσεων δοκιµίων (mm) P x55 - - PC x55 Άνθρακας PG5 x55 Ύαλος 5 P3 x35 - - P3C x35 Άνθρακας P3C x35 Άνθρακας P3G5 x35 Ύαλος 5 P5 x59 - - P5C x59 Άνθρακας P5G5 x59 Ύαλος 5 A x15x3 - - ACI x15x3 Άνθρακας ACII x15x3 Άνθρακας ACI x15x3 Άνθρακας AG51 x15x3 Ύαλος 5 AG5II x15x3 Ύαλος 5 Σηµείωση: Τα δοκίµια µε λόγο πλευρών 1:5, καθώς και µέρος των δοκιµίων µε λόγο πλευρών 1:3 δεν έχουν δοκιµασθεί ακόµη. Εικόνα 1. Εναλλακτικοί τρόποι τοποθετήσεως του ΙΩΠ στην περίπτωση διατοµών σχήµατος Γ. Όλα τα δοκίµια υποβάλλονται σε δοκιµή κεντρικής θλίψεως. Κατά την διάρκεια των δοκιµών, καταγράφονται: Οι παραµορφώσεις των δοκιµίων (κατακόρυφες και οριζόντιες), η αντίστοιχη θλιπτική δύναµη, καθώς και οι παραµορφώσεις του ΙΩΠ κατά την διεύθυνση των ινών (δηλ. κατά την οριζόντιο). Οι δοκιµές πραγµατοποιούνται υπό συνθήκες επιβαλλόµενου φορτίου υπό πολύ µικρή ταχύτητα.
3. ΤΑ ΥΛΙΚΑ Για την κατασκευή των δοκιµίων χρησιµοποιήθηκε έτοιµο σκυρόδεµα χαµηλής αντοχής. Η µέση θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος, όπως προέκυψε από την θραύση συµβατικών κυλινδρικών δοκιµίων (15/3) σε ηλικία ηµερών, ήταν ίση µε 13 MPa. Τα δοκίµια σκυροδετήθηκαν σε όρθια θέση και συντηρήθηκαν σε υγρό περιβάλλον µέχρι την αποµάκρυνση των ξυλοτύπων. Εν συνεχεία διατηρήθηκαν στο εσωτερικό του Εργαστηρίου µέχρι την ηµέρα της δοκιµής τους. Για την περίσφιγξη των δοκιµίων, χρησιµοποιήθηκαν ΙΩΠ σε µορφή υφάσµατος, είτε µε ίνες άνθρακα είτε µε ίνες υάλου. Στον Πίνακα φαίνονται µερικά από τα χαρακτηριστικά των υλικών που χρησιµοποιήθηκαν, όπως αυτά δίνονται απ τον προµηθευτή. Το πλήθος των στρώσεων (δύο για το ΙΩΠ µε ίνες άνθρακα και 5 για το ΙΩΠ µε ίνες υάλου) επελέγη έτσι ώστε να προκύπτει η ίδια περίπου ατένεια. Σε ορισµένες περιπτώσεις εφαρµόσθηκαν στρώσεις ΙΩΠ µε ίνες άνθρακα. Η τοποθέτηση των ΙΩΠ πραγµατοποιήθηκε από ειδικευµένο συνεργείο, µετά από κατάλληλη προετοιµασία των επιφανειών των δοκιµίων. Πίνακας. Χαρακτηριστικά των υλικών περισφίγξεως Είδος ινών Πάχος (mm) Εφελκυστική αντοχή (ΜΡα) Μέτρο ελαστικότητας (GPa) Άνθρακας,13 3.5 3 Ύαλος,17.5 7. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ.1. Τρόπος αστοχίας (α) Απερίσφιγκτα δοκίµια: Τα δοκίµια αναφοράς, δηλαδή τα δοκίµια χωρίς περίσφιγξη, αστόχησαν κατά τον αναµενόµενο τρόπο, µε την εµφάνιση περίπου κατακόρυφων ρωγµών. Στην περίπτωση των δοκιµίων µε διατοµή σχήµατος Γ, παρατηρήθηκε κατακόρυφη ρωγµή στην ένωση των δύο ορθογωνικών τµηµάτων των δοκιµίων (Εικόνα α). (β) Περισφιγµένα δοκίµια ορθογωνικής διατοµής: Σε όλα ανεξαιρέτως τα δοκίµια εµφανίσθηκε ο αναµενόµενος τρόπος αστοχίας, ο οποίος συνίσταται σε θραύση του ΙΩΠ στις γωνίες των δοκιµίων (Εικόνες β, γ), µολονότι αυτές ήταν στρογγυλευµένες µε στόχο την κατά το δυνατόν αποφυγή της συγκεντρώσεως τάσεων στις περιοχές των γωνιών. Η αστοχία των ΙΩΠ εκδηλωνόταν εν γένει στην περιοχή περί το µέσον του ύψους των δοκιµίων. Παρατηρήθηκε εκτεταµένη αποδιοργάνωση του σκυροδέµατος, η οποία είχε προηγηθεί της αστοχίας του ΙΩΠ. (γ) Περισφιγµένα δοκίµια διατοµής σχήµατος Γ: Στην περίπτωση αγκυρώσεως τύπου Ι, παρατηρήθηκε αποκόλληση του ΙΩΠ (σε ολόκληρο σχδόν το ύψος του δοκιµίου) απ το σκυρόδεµα στην εισέχουσα γωνία των δοκιµίων (Εικόνα δ), η οποία ακολουθήθηκε από αστοχία του σκυροδέµατος. Παρόµοιος τρόπος αστοχίας εµφανίσθηκε και στα δοκίµια µε αγκύρωση τύπου ΙΙ (Εικόνα ε)... ιαγράµµατα τάσεων-παραµορφώσεων Στις Εικόνες 3-5 παρουσιάζονται τα διαγράµµατα τάσεων-παραµορφώσεων των απερίσφιγκτων και των περισφιγµένων δοκιµίων. Παρατηρείται ότι στην περίπτωση των δοκιµίων ορθογωνικής διατοµής, η αύξηση του πλήθους των στρώσεων του ΙΩΠ οδηγεί σε αύξηση τόσο της αντοχής όσο
και της παραµορφώσεως αστοχίας του περισφιγµένου σκυροδέµατος. Είναι, πάντως, φανερό ότι η θραύση του ΙΩΠ (η οποία αντιστοιχεί στην µέγιστη επιστρατευόµενη αντίσταση) ακολουθείται (α) (β) (δ) (γ) (ε) Εικόνα. Μορφή αστοχίας των δοκιµίων: (α) Απερίσφιγκτο δοκίµιο µε διατοµή µορφής Γ, (β) και (γ) Περισφιγµένα δοκίµια ορθογωνικής διατοµής, (δ) Περισφιγµένο δοκίµιο διατοµής Γ, αγκύρωση Ι, (ε) Περισφιγµένο δοκίµιο διατοµής Γ, αγκύρωση ΙΙ συχνά από έναν απότοµο φθίνοντα κλάδο, ο οποίος αντιστοιχεί στην αστοχία του αποµένοντος χωρίς περίσφιγξη σκυροδέµατος. Στην περίπτωση των δοκιµίων µε διατοµή σχήµατος Γ (Εικόνα 5), παρατηρείται ότι η πρόωρη αποκόλληση του ΙΩΠ απ το σκυρόδεµα-η οποία πραγµατοποιείται και στις δύο περιπτώσεις αγκυρώσεως του ΙΩΠ-δεν επιτρέπει ουσιώδη αύξηση της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος, ούτε της αντίστοιχης ανηγµένης θλιπτικής παραµόρφωσης. 5. ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 5.1. Θλιπτική αντοχή περισφιγµένου σκυροδέµατος Με σκοπό να ελεγχθεί η αποτελεσµατικότητα της περισφίγξεως στις περιπτώσεις των διατοµών που εξετάσθηκαν στο πλαίσιο αυτής της εργασίας, χαράχθηκε το διάγραµµα της Εικόνας,
P-1,,3 3 3 1.... PC-1,,3 3 3 1.... PG5-1,,3 3 3 1.... Εικόνα 3. ιαγράµµατα τάσεων-παραµορφώσεων πρισµατικών δοκιµίων µε λόγο πλευρών 1:. 1 P3C-3 P3-1 P3G5-...... αραµόρφωση Εικόνα. ιαγράµµατα τάσεων-παραµορφώσεων πρισµατικών δοκιµίων µε λόγο πλευρών 1:3. P3-3 P3C-
1,, 3 1.5.1.15..5.3 CII-1,,3 1.5.1.15..5.3 AG5I-1,,3 1.5.1.15..5.3 CI-1,,3 1.5.1.15..5.3 Εικόνα 5. ιαγράµµατα τάσεων-παραµορφώσεων δοκιµίων µε διατοµή σχήµατος Γ. CI-1,,3 1.5.1.15..5.3 ανηγµένη παραµόρφωση ΟΚΙΜΙΑ AG5II-1,,3 1.5.1.15..5.3 ανηγµένη παραµόρφωση στην οποίαν εµφανίζονται οι µετρηθείσες τιµές θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος, συναρτήσει του ενεργού ποσοστού περισφίγξεως, αω w. Κατά τον υπολογισµό του ενεργού ποσοστού περισφίγξεως, ελήφθη για όλα τα δοκίµια α s =1, (συνεχής µανδύας), ενώ ο συντελεστής α n υπολογίσθηκε µε αφαίρεση των απερίσφιγκτων παραβολικών τµηµάτων κάθε διατοµής. Έτσι,
προέκυψε για τις διατοµές µε λόγο πλευρών 1:, α n =,33, για τις διατοµές µε λόγο πλευρών 1:3, α n =,15, ενώ για τις διατοµές σχήµατος Γ, α n =,. Παρατηρείται ότι, όπως είναι γνωστό και από τις δοκιµές στοιχείων κυκλικής ή τετραγωνικής διατοµής, η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος αυξάνεται αυξανοµένου του ποσοστού της περισφίγξεως. Παρ όλα αυτά, διαπιστώνονται τα εξής: (α) Η περιτύλιξη διατοµών σχήµατος Γ µε σύνθετα υλικά είναι πρακτικώς αναποτελεσµατική και για τους δύο τρόπους τοποθετήσεως των ΙΩΠ. Πράγµατι, παρατηρείται ότι µετρήθηκαν θλιπτικές αντοχές µε µέση τιµή ~15MPa και µε µεγάλη διασπορά. Έτσι, συµπεραίνεται ότι µόνον στην περίπτωση κατά την οποία θα εξασφαλιζόταν πρόσθετη αγκύρωση των ΙΩΠ στην εισέχουσα γωνία αυτών των διατοµών, θα µπορούσε να είναι αποδοτική η περίσφιγξη. Πρέπει, πάντως, να λαµβάνεται υπ όψη ότι εξωτερική µηχανική αγκύρωση µε διάτρηση του ΙΩΠ, ενδέχεται να οδηγήσει σε πρόωρη αστοχία του, άρα και σε µειωµένη αποδοτικότητα της περισφίγξεως. (β)στην περίπτωση των πρισµατικών δοκιµίων, παρατηρείται ουσιώδης αύξηση της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος, καθώς για τις ποσότητες ΙΩΠ που χρησιµοποιήθηκαν, µετρήθηκαν αυξήσεις της θλιπτικής αντοχής και µεγαλύτερες από 1%. Πρέπει, πάντως, να αναφερθεί ότι η 3 3 1.... 1 1. περισφίγξεως, αω w Εικόνα. Σχέση µεταξύ θλιπτικής αντοχής περισφιγµένου σκυροδέµατος και ενεργού ποσοστού περισφίγξεως αποδοτικότητα των ΙΩΠ µειώνεται αυξανοµένου του λόγου των πλευρών. Πράγµατι, σε ένα δοκίµιο µε λόγο πλευρών 1:, η προσθήκη πέντε στρώσεων υφάσµατος µε ίνες υάλου αντιστοιχεί σε τιµή αω w ίση µε 1, και οδηγεί σε αύξηση της θλιπτικής αντοχής κατά 13%, ενώ η ίδια ποσότητα και ποιότητα υλικού τοποθετούµενη σε διατοµή µε λόγο πλευρών 1:3, αντιστοιχεί σε αω w =, και οδηγεί σε αύξηση της θλιπτικής αντοχής κατά %. Η µειωµένη απόδοση του υλικού περισφίγξεως φαίνεται και στην Εικόνα 7, στην οποία παρουσιάζεται για κάθε δοκίµιο η µέγιστη εφελκυστική παραµόρφωση (οριζόντια) που µετρήθηκε στο σύνθετο υλικό. Αυτές οι παραµορφώσεις µετρήθηκαν µέσω ηλεκτροµηκυνσιοµέτρων, τα οποία ήταν τοποθετηµένα στο µέσον του ύψους των δοκιµίων και στο µέσον του µήκους των µεγάλων πλευρών των δοκιµίων.
..3..1 PC PG5 P3C P3C P3G5 ACI ACII ACI AG5I AG5II αι διάταξη υφάσµατος Εικόνα 7. Βαθµός ενεργοποιήσεως του ΙΩΠ συναρτήσει της γεωµετρίας του δοκιµίου και του τρόπου τοποθετήσεως του σύνθετου υλικού. Φαίνεται ότι την στιγµή της αστοχίας του ΙΩΠ στις γωνίες των πρισµατικών δοκιµίων, η παραµόρφωσή του στο µέσον των µεγάλων πλευρών φθάνει κατά µέγιστο µόλις το για λόγο πλευρών 1: και δεν υπερβαίνει το για λόγο πλευρών 1:3. Εξ άλλου, στα δοκίµια µε διατοµή σχήµατος Γ, την στιγµή της αποκολλήσεως του ΙΩΠ απ το σκυρόδεµα, η παραµόρφωση του σύνθετου υλικού σπανίως υπερβαίνει το 1. 5.. Πρόβλεψη θλιπτικής αντοχής περισφιγµένου σκυροδέµατος- οκίµια ορθογωνικής διατοµής Λαµβάνοντας υπ όψη ότι, όπως έχει αποδειχθεί από προηγούµενες εργασίες (π.χ. Vintzileou, 1), η θλιπτική αντοχή του περισφιγµένου σκυροδέµατος εξαρτάται (α) από το ενεργό ποσοστό περισφίγξεως και (β) απ την θλιπτική αντοχή του απερίσφιγκτου σκυροδέµατος, αναζητήθηκε µία σχέση µέσω της οποίας να είναι δυνατή η πρόβλεψη της θλιπτικής αντοχής περισφιγµένων πρισµατικών δοκιµίων. Η σχέση που ακολουθεί έχει την ίδια µορφή µε εκείνες που έχουν προταθεί τόσο για δοκίµια περισφιγγόµενα µέσω συνδετήρων (Vintzileou, Malliri, ), όσο και για µέσω ΙΩΠ περισφιγγόµενα κυλινδρικά δοκίµια άοπλου σκυροδέµατος: * fc (,95 +,75αω w )( 1,15,5f c ) f c = (1) όπου f c : η αντοχή του σκυροδέµατος υπό µονοαξονική θλίψη f c * : η θλιπτική αντοχή του περισφιγµένου σκυροδέµατος και αω w : το ποσοστό ενεργού περισφίγξεως Η εφαρµογή της εξισώσεως (1) στα διατιθέµενα πειραµατικά αποτελέσµατα της βιβλιογραφίας, καθώς και στα αποτελέσµατα αυτής της εργασίας (Εικόνα ) αποδεικνύεται ικανοποιητική, καθώς
1 expfc * fc * =(,95+,75αωw)(1,15-,5fc)fc 1 predfc * Εικόνα : Σύγκριση µεταξύ πειραµατικής και προβλεπόµενης θλιπτικής αντοχής περισφιγµένου σκυροδέµατος (πρισµατικά δοκίµια) ο λόγος πειραµατικής προς προβλεπόµενη θλιπτική αντοχή έχει (για περίπου δοκίµια από διάφορες πηγές) µέση τιµή ίση µε 1, και τυπική απόκλιση,. 5.3. Παραµόρφωση αστοχίας Όπως είναι γνωστό, η περίσφιγξη αυξάνει την παραµόρφωση αστοχίας του σκυροδέµατος. Αυτό το χαρακτηριστικό, µάλιστα, είναι ιδιαιτέρως σηµαντικό, καθώς συνεπάγεται αύξηση της πλαστιµότητας των στοιχείων του δοµήµατος. Πρέπει, πάντως, να αναφερθεί ότι η παραµόρφωση αστοχίας του περισφιγµένου σκυροδέµατος παρουσιάζει µεγαλύτερη διασπορά απ την αντίστοιχη θλιπτική αντοχή, τόσο στην περίπτωση περισφίγξεως µέσω συνδετήρων (Vintzileou, Malliri, ), όσο και στην περίπτωση κυλινδρικών στοιχείων περισφιγγόµενων µέσω ΙΩΠ (Vintzileou, 1). Αυτή η αυξηµένη διασπορά είναι εν µέρει εγγενής και εν µέρει οφειλόµενη στον τρόπο µετρήσεως των παραµορφώσεων κατά την διάρκεια των δοκιµών, καθώς και στον τρόπο διεξαγωγής των δοκιµών (υπό συνθήκες επιβαλλόµενου φορτίου ή επιβαλλόµενων παραµορφώσεων). Στην περίπτωση των στοιχείων µε ορθογωνική διατοµή αναµένεται ακόµη µεγαλύτερη διασπορά των πειραµατικών αποτελεσµάτων, καθώς η αστοχία των στοιχείων οφείλεται σε τοπική συγκέντρωση τάσεων περί τις γωνίες των διατοµών. Αυτό το φαινόµενο επιβεβαιώνεται απ την µελέτη των σχετικών αποτελεσµάτων της διεθνούς βιβλιογραφίας ( ρακόπουλος, 1), µε τα οποία συµφωνούν και τα αποτελέσµατα της παρούσας εργασίας. Πράγµατι, όπως φαίνεται στην Εικόνα 9, οι παραµορφώσεις αστοχίας για όµοια δοκίµια µε λόγο πλευρών 1: κυµαίνονται πρακτικώς από του απλού στο διπλάσιο. Για τους λόγους αυτούς, η σχέση που προτείνεται για την πρόβλεψη της παραµόρφωσης αστοχίας του σκυροδέµατος στην περίπτωση πρισµατικών δοκιµίων (βλ. και Εικόνα 1) * cu =, +, 3αωw ε ()
οδηγεί σε λόγο πειραµατικής προς υπολογιζόµενη παραµόρφωση αστοχίας, ο οποίος εµφανίζει µέση τιµή ίση µε,9 και τυπική απόκλιση ίση µε,57. Συνεπεία της µεγάλης διασποράς την οποία εµφανίζουν οι διατιθέµενες τιµές της παραµόρφωσης αστοχίας, η τιµή σχεδιασµού αυτού του µεγέθους (µε πιθανότητα 5% να ευρεθεί χαµηλότερη τιµή, βλ. διακεκοµµένη γραµµή Εικόνας 1) προκύπτει πολύ µικρή, καθιστώντας αβέβαιη την αξιοποίηση της περισφίγξεως στην περίπτωση των στοιχείων µε ορθογωνική διατοµή...5 * cu,..3..1 ACI ACII ACI AG5I AG5II PC ι διάταξη υφάσµατος PG5 Εικόνα 9. Παραµόρφωση αστοχίας των δοκιµίων..3. * cu..1.1..3. ολ.ε * cu Εικόνα 1. Σύγκριση µεταξύ υπολογιζόµενων και πειραµατικών τιµών παραµόρφωσης αστοχίας για δοκίµια µε ορθογωνική και τετραγωνική διατοµή.
Τέλος, σε ότι αφορά τα δοκίµια µε διατοµή σχήµατος Γ, όπως φαίνεται στην Εικόνα 9, η τιµή της παραµόρφωσης αστοχίας είναι χαµηλή και ανεξάρτητη του τρόπου τοποθετήσεως του ΙΩΠ, καθώς και της ποσότητας του υλικού περισφίγξεως. Εποµένως, λαµβανοµένης υπ όψη και της µικρής αυξήσεως της θλιπτικής αντοχής αυτών των δοκιµίων, συνάγεται ότι οι µέθοδοι που εξετάσθηκαν για την περίσφιγξη στοιχείων µε διατοµή Γ είναι αναποτελεσµατικές.. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσµατα των δοκιµών που έγιναν στο πλαίσιο αυτής της εργασίας οδηγούν στα ακόλουθα συµπεράσµατα: 1. Η τοποθέτηση υφασµάτων ΙΩΠ σε στοιχεία µε διατοµή σχήµατος Γ, χωρίς µέριµνα για βελτιωµένη αγκύρωση των ΙΩΠ, είναι αναποτελεσµατική: Η πρόωρη αποκόλληση των ΙΩΠ απ το σκυρόδεµα συνεπάγεται πολύ µικρή αύξηση της θλιπτικής αντοχής και της παραµόρφωσης αστοχίας του σκυροδέµατος.. Στην περίπτωση ορθογωνικών διατοµών, υπό τον όρον ότι οι γωνίες των διατοµών είναι στρογγυλευµένες, επιτυγχάνεται σηµαντική αύξηση τόσο της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος, όσο και της παραµόρφωσης αστοχίας. 3. Η βελτίωση των µηχανικών χαρακτηριστικών του σκυροδέµατος εξαρτάται από τον λόγο των πλευρών της διατοµής και µειώνεται καθώς αυτός ο λόγος αυξάνεται. Πράγµατι, καθώς αυξάνεται ο λόγος των πλευρών σε µία διατοµή, µειώνεται η αποδοτικότητα της περισφίγξεως εντός της διατοµής (συντελεστής α n ) µε αποτέλεσµα την µείωση της ενεργού περισφίγξεως για σταθερή τιµή του ογκοµετρικού µηχανικού ποσοστού περισφίγξεως. 7. ΑΝΑΦΟΡΕΣ ρακόπουλος Χ. 1. Συγκριτική αξιολόγηση αναλυτικών προσοµοιωµάτων για την περίσφιγξη σκυροδέµατος µε σύνθετα υλικά. Μεταπτυχιακή εργασία ΠΜΣ «οµοστατικός σχεδιασµός και ανάλυση κατασκευών», ΕΜΠ (Επιβλ. Ε.Βιντζηλαίου). Σιγάλας Ε.. Πειραµατική διερεύνηση της αποτελεσµατικότητας της περίσφιγξης σκυροδέµατος µέσω σύνθετων υλικών: οκίµια ορθογωνικής διατοµής και διατοµής Γ. ιπλωµατική Εργασία, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών ΕΜΠ (Επιβλ. Ε.Βιντζηλαίου). Vintzileou, E. 1. An empirical model for predicting the properties of concrete confined by means of composite materials. Proceedings of Conference Fibre-reinforced plastics for reinforced concrete structures, Cambridge, -/7 1, Thomas Telford (London) edited by Ch.Burgoyne. Volume : 5-53. Vintzileou E., Malliri P. 1999. An empirical model for predicting the mechanical properties of confined concrete, Magazine of Concrete Research, Vol. 51, Number 5, pp. 353-3.. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι δοκιµές πραγµατοποιούνται στο πλαίσιο ερευνητικού προγράµµατος το οποίο χρηµατοδοτείται απ τον ΟΑΣΠ και το οποίο εκτελείται από κοινού απ το Πανεπιστήµιο Πατρών, το ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Ξάνθης και το ΕΜΠ. Τα σύνθετα υλικά που χρησιµοποιήθηκαν για την περίσφιγξη των δοκιµίων, καθώς και η εφαρµογή τους προσφέρθηκαν απ την εταιρεία SIKA HELLAS ΑΒΕΕ.