Επίδραση της διαµόρφωσης του εγκάρσιου οπλισµού στη σεισµική συµπεριφορά υποστυλωµάτων οπλισµένου σκυροδέµατος Ε. Ν. Μπούσιας Εργαστήριο Κατασκευών, Τµήµα Πολιτικών Μηχ., Παν. Πατρών Μ. Ν. Φαρδής Εργαστήριο Κατασκευών, Τµήµα Πολιτικών Μηχ., Παν. Πατρών Φ. Σωτηρόπουλος Εργαστήριο Κατασκευών, Τµήµα Πολιτικών Μηχ., Παν. Πατρών. Καλτεζιώτης ΠΡΑΚΣΥΣ ΑΕ - ΣΙ ΕΝΟΡ Α.Ε. Μ. Χρονόπουλος Εργαστήριο Οπλισµένου Σκυροδέµατος, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, ΕΜΠ Λέξεις κλειδιά: Λεπτοµέρειες όπλισης, κατασκευαστική διαµόρφωση, περίσφιγξη, πλαστιµότητα, συνδετήρες, υποστυλώµατα ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Εξετάζεται πειραµατικά η επίδραση της κατασκευαστικής διαµόρφωσης των εγκαρσίων οπλισµών (συνδετήρων) υποστυλωµάτων στη συµπεριφορά υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Το πειραµατικό πρόγραµµα περιελάµβανε δοκιµή σε φυσική κλίµακα 12 υποστυλωµάτων οπλισµένου σκυροδέµατος τετραγωνικής διατοµής µε τον ίδιο διαµήκη και εγκάρσιο οπλισµό, µε διαφοροποίηση ως προς στη συνέχεια και στον τρόπο αγκύρωσης του εγκάρσιου οπλισµού. Τα πειραµατικά αποτελέσµατα έδειξαν ότι η διαφοροποίηση των δοκιµίων ως προς τη συνέχεια και τον τρόπο αγκύρωσης των ράβδων του εγκάρσιου οπλισµού δεν επηρεάζει κατά στατιστικά σηµαντικό τρόπο τις βασικές παραµέτρους της συµπεριφοράς υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση, για τα υπόψη δοκίµια, που είχαν κατασκευασθεί µε βάση όλες τις σχετικές απαιτήσειςτου Κανονισµού Οπλισµένου Σκυροδέµατος για στοιχεία µε αυξηµένες απαιτήσεις πλαστιµότητας. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Είναι γνωστό ότι, ενώ η καµπτική αντοχή και η δυσκαµψία µελών οπλισµένου σκυροδέµατος καθορίζονται από την ποσότητα των διαµήκων οπλισµών, η ικανότητα παραµόρφωσής τους υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση - που είναι η βασική παράµετρος για τη σεισµική τους απόκριση και την «αντισεισµικότητά» τους - καθορίζεται από την ποσότητα και την κατασκευαστική διαµόρφωση των εγκαρσίων οπλισµών (συνδετήρων). Η ποσότητα των εγκαρσίων οπλισµών καθορίζεται από τη µορφή και τη διάµετρο, τον αριθµό των σκελών και τις αποστάσεις των συνδετήρων. Η κατασκευαστική διαµόρφωση των εγκαρσίων οπλισµών που επηρεάζει την ικανότητα παραµόρφωσής τους υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση, συνίσταται στο κατά πόσον αυτοί είναι καλά κλειστοί, και στον αριθµό των διαµήκων ράβδων που αυτοί συγκρατούν κατά την περίµετρο της διατοµής. Η συνήθης κατασκευαστική πρακτική είναι να τοποθετείται τουλάχιστον ένας εξωτερικός συνδετήρας και - εφόσον απαιτούνται - επιπλέον συνδετήρες στην ίδια διατοµή µε τον εξωτερικό, οι οποίοι συγκρατούν ενδιάµεσες διαµήκεις ράβδους. Μια εναλλακτική Ελληνική πρακτική είναι η κατασκευή εγκάρσιου οπλισµού συνεχούς καθ' ύψος του υποστυλώµατος, µε µορφή σπείρας ο οποίος κάµπτεται και προς το εσωτερικό της διατοµής ώστε να συγκρατεί τις ενδιάµεσες διαµήκεις ράβδους, µε αγκύρωση των άκρων µε γωνία 135º. Ένας ενδιάµεσος των παραπάνω τρόπος διαµόρφωσης συνίσταται στη δηµιουργία του 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 1
συνδετήρα από µια και µοναδική συνεχόµενη ράβδο, η οποία κάµπτεται στο ίδιο εγκάρσιο επίπεδο ώστε να συγκρατεί προκαθορισµένο αριθµό κατακόρυφων ράβδων. Στο πειραµατικό πρόγραµµα που περιγράφεται εδώ έγινε σύγκριση της αποτελεσµατικότητας των παραπάνω τρόπων διαµόρφωσης του εγκάρσιου οπλισµού υποστυλωµάτωνκαι µάλιστα σε θέσεις κρίσιµων περιοχών µε αναµονές οπλισµών, µέσω δοκιµών σε υποστυλώµατα πλήρους κλίµακας, σε ανακυκλιζόµενη µονοαξονική κάµψη µε σταθερή αξονική δύναµη. Σηµειωτέον ότι στη διεθνή βιβλιογραφία δεν υπάρχει συστηµατική διερεύνηση της επιρροής της κατασκευαστικής διαµόρφωσης του εγκάρσιου οπλισµού υποστυλωµάτων µέσω συστηµατικών συγκριτικών δοκιµών και µάλιστα σε θέσεις αναµονών οπλισµών. 2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΟΚΙΜΩΝ Το πειραµατικό πρόγραµµα περιελάµβανε τη δοκιµή 12 υποστυλωµάτων οπλισµένου σκυροδέµατος καθαρού ύψους 1.8m και συνολικού ύψους 2.45m (συµπεριλαµβανοµένης της βάσης για την πάκτωση του δοκιµίου στο δάπεδο του Εργαστηρίου), χωρισµένων σε τρείς πανοµοιότυπες τετράδες. Η παράµετρος η οποία διαφοροποιούσε τα δοκίµια κάθε τετράδας ήταν η συνέχεια και ο τρόπος αγκύρωσης των ράβδων εγκάρσιου οπλισµού, που επελέγησαν από τη ΣΙ ΕΝΟΡ. Οι εγκάρσιοι οπλισµοί είχαν σε όλες τις περιπτώσεις την ίδια διάµετρο, τον ίδιο αριθµό σκελών, το ίδιο σχήµα µέσα στη διατοµή, τις ίδιες µεταξύ τους αποστάσεις κατά τη διαµήκη έννοια και την ίδια ονοµαστική ποιότητα χάλυβα σε όλα τα δοκίµια του πειραµατικού προγράµµατος. Η διατοµή του υποστυλώµατος ήταν τετραγωνική πλευράς 4mm, ενώ το ύψος των δοκιµίων από τη βάση έως τη θέση εγκάρσιας φόρτισης ήταν 1.6m, δίνοντας επαρκή λόγο διάτµησης ίσο µε 4.. Οι κλωβοί διαµήκους και εγκάρσιου οπλισµού για το ύψος 1.8m του υποστυλώµατος πάνω από το πέδιλο κατασκευάσθηκαν από τη ΣΙ ΕΝΟΡ (πλήρως κατά τον Κανονισµό), καθώς και οι αναµονές των διαµήκων οπλισµών (8Φ2) σε ευθύγραµµο µήκος 1.6m σύν ορθογωνικό άγκιστρο.15m στο κάτω άκρο, για την πάκτωσή τους µέσα στο πέδιλο (Σχήµα 1). Ο διαµήκης οπλισµός των δοκιµίων αποτελούνταν από οκτώ ράβδους Φ2 (S5s), στις γωνίες και τα µέσα των πλευρών της διατοµής (Σχήµα 2). Οι ράβδοι αυτές µατίζονταν στο κατώτερο 1m (δηλ. σε µήκος 5Φ) του υποστυλώµατος µε αναµονές ίδιας ποιότητας και διαµέτρου, οι οποίες είχαν τοποθετηθεί στο στοιχείο θεµελίωσης πριν τη σκυροδέτηση. Ο εγκάρσιος οπλισµός ήταν ίδιος σε ποσότητα σε όλα τα δοκίµια και αποτελούνταν από χάλυβα Φ8 σε αποστάσεις 75mm (ποσοστό ρ w =.57%) σε όλο το ύψος της µάτισης του διαµήκους οπλισµού και 15mm στο υπόλοιπο. Παρεσχέθησαν και ελέγθησαν τέσσερες µορφολογίες διαµόρφωσης του εγκάρσιου οπλισµού: 1. Αναδιπλωµένο πλέγµα υποστυλωµάτων SD µε άγκιστρα 135 (δοκίµια D1) 2. Κλωβός µονοκόµµατου εγκάρσιου οπλισµού SIDEFOR (δοκίµια D2) 3. Ένας περιµετρικός συνδετήρας και ένας συνδετήρας ρόµβος κατά τη συνήθη κατασκευαστική πρακτική (δοκίµια D3) 4. Σπειροειδής οπλισµός, µονοκόµµατος συνεχής σε όλο το ύψος του δοκιµίου (δοκίµια D4). Οι τάσεις διαρροής/αστοχίας χάλυβα του εγκάρσιου οπλισµού που προσδιορίσθηκαν από τη ΣΙ ΕΝΟΡ µε δοκιµές σε τµήµατα ράβδων Φ8 ήταν 568/66 MPa (δοκίµια D1 και D2), 542/657 MPa (δοκίµια D3) και 512/69 (δοκίµια D4), ενώ για τις ράβδους Φ2 του διαµήκους οπλισµού ήταν 573/69 MPa. οκιµές ράβδων Φ8 στο Εργαστήριο Κατασκευών έδωσαν για τα δοκίµια D1 και D2 για την τάση διαρροής και αστοχίας 554 και 652MPa, αντίστοιχα. Τα υποστυλώµατα σκυροδετήθηκαν µονολιθικά µε βάση οπλισµένου σκυροδέµατος για την πάκτωσή τους στο δάπεδο του Εργαστηρίου. Η κατασκευή του κλωβού οπλισµού των πεδίλων και η τελική συναρµολόγηση των οπλισµών των υποστυλωµάτων έγινε στο Εργαστήριο Κατασκευών. Η κυλινδρική αντοχή σκυροδέµατος κάθε δοκιµίου και η ανηγµένη αξονική δύναµη που εφαρµόσθηκε παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Η φόρτιση των υποστυλωµάτων εγκάρσια στο διαµήκη άξονά τους σε ύψος 1.6m από τη βάση έγινε µε σερβο-υδραυλικό έµβολο, παράλληλα δε στο διαµήκη αξονά τους µε απλό υδραυλικό έµβολο (Σχήµα 1). Το σύστηµα εφαρµογής του αξονικού φορτίου σχεδιάσθηκε έτσι ώστε το 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 2
αξονικό φορτίο να εφαρµόζεται κάθετα στην κεφαλή του δοκιµίου. Με το σύστηµα αυτό ασκείται στο υποστύλωµα οριζόντια δύναµη P sinθ, η οποία αφαιρείται από τη δύναµη που καταγράφεται από το οριζόντιο έµβολο. Επιπλέον, στη διατοµή βάσης του υποστυλώµατος ασκείται ροπή 2ας τάξεως (Ρ- ), η οποία προστίθεται στη ροπή 1ης τάξεως κατά τη διαδικασία επεξεργασίας των πειραµατικών αποτελεσµάτων. Εκτός από τη δύναµη και τη µετατόπιση που εφαρµόζονταν από το έµβολο, παρακολουθούνταν και καταγράφονταν κατά την εκτέλεση των δοκιµών οι σχετικές µετακινήσεις δύο διατοµών στη βάση των υποστυλωµάτων, σε αποστάσεις 21mm και 41mm από τη διατοµή του υποστυλώµατος στη βάση πάκτωσης για την εκτίµηση της καµπυλότητας στη βάση του υποστυλώµατος. Σχήµα 1. Γεωµετρία δοκιµίων και οπλισµός διατοµής Σχήµα 2. ιάταξη φόρτισης 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 3
Τα 12 δοκίµια δοκιµάσθηκαν σε τρείς σειρές των τεσσάρων δοκιµίων. Κάθε σειρά περιελάµβανε από ένα δοκίµιο κάθε τύπου (D1, D2, D3, D4). Οι δύο πρώτες σειρές (1 και 2) είχαν την ίδια ιστορία φόρτισης, που περιελάµβανε την εφαρµογή κύκλων οριζόντιας µετατόπισης µε εναλλασόµενο πρόσηµο και 5mm βήµα αύξησης του εύρους των κύκλων, µέχρι τη τελική αστοχία του δοκιµίου. Σε κάθε επίπεδο µετακίνησης εφαρµόζονταν ένας µόνο κύκλος. Έτσι, οι δοκιµές των δύο αντίστοιχων δοκιµίων των πρώτων σειρών είναι καθόλα ονοµαστικά ίδιες και χρησιµεύουν για εκτίµηση της επαναληψιµότητας των αποτελεσµάτων. Στην τρίτη σειρά δοκιµών (σειρά 3), η επιβληθείσα ιστορία φόρτισης ήταν ίδια µε αυτές των πρώτων δύο σειρών, µέχρι το κύκλο µετατόπισης µε εύρος 3mm. Ακολούθως, οι κύκλοι εφαρµόζονταν µε βήµα αύξησης του εύρους 15mm και επανάληψη του ίδιου κύκλου τρείς φορές σε κάθε επίπεδο µετακίνησης. Το αξονικό φορτίο (ανηγµένη τιµή ν=.21-.26) διατηρούνταν σταθερό κατά τη διάρκεια κάθε δοκιµής. Πίνακας 1 Ιδιότητες δοκιµίων σκυροδέµατος οκίµιο σκυροδέµατος (*) Ηλικία κατά τη δοκιµή (ηµέρες) Αντοχή σκυροδέµατος f c, (MPa) Ανηγµένο αξονικό φορτίο ν=n/a c f c Στατικό ύψος, d (mm) Σειρά 1 D1-1 25 23.8.26 348 D2-1 29 23.9.26 346 D3-1 32 24.2.26 356 D4-1 36 24.4.26 35 Σειρά 2 D1-2 4 24.9.24 345 D2-2 5 24.8.23 345 D3-2 44 24.8.24 35 D4-2 52 25.3.23 35 Σειρά 3 D1-3 35 27.9.21 36 D2-3 38 27.9.22 35 D3-3 41 27.9.21 358 D4-3 44 27.6.22 358 * Ο πρώτος αριθµός δείχνει τον τρόπο διαµόρφωσης των συνδετήρων και ο δεύτερος την ιστορία φόρτισης 3 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1 Σειρές δοκιµών 1, 2 (ένας κύκλος ανά 5mm) Οι σειρές δοκιµών 1 και 2 παρουσιάζονται µαζί, λόγω της κοινής ιστορίας µετατοπίσεων στην οποίαν υποβλήθηκαν όλα τα δοκίµια των σειρών αυτών. Η µόνη συστηµατική διαφορά µεταξύ των δύο σειρών συνίσταται στο ότι στη σειρά δοκιµών 1 η µέγιστη µετατόπιση που επεβλήθη ήταν 12 mm, ενώ στησειρά δοκιµών 2 η µέγιστη µετατόπιση ήταν 115 mm. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται συνοπτικά οι παρατηρήσεις συµπεριφοράς των δοκιµίων 1ης και 2ης σειράς. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 4
25 2 Series 1 (D1-1) Series 2 (D1-2) 25 2 Series 1 (D2-1) Series 2 (D2-2), 15 15 1 1 5 5-5 -5-1 -1-15 -15-2 -2-25 -125-1 -75-5 -25 25 5 75 1 125 25 2 15 Series 1 (D3-1) Series 2 (D3-2) (α) -25-125 -1-75 -5-25 25 5 75 1 125 25 2 15 Series 1 (D4-1) Series 2 (D4-2) p (β) 1 1 5-5 -1 5-5 -1-15 -15-2 -2-25 -125-1 -75-5 -25 25 5 75 1 125-25 -125-1 -75-5 -25 25 5 75 1 125 (γ) (δ) Σχήµα 3. Βρόχοι υστέρησης δοκιµίων 1 ης και 2 ης σειράς: οκίµια (α) D1, (β) D2, (γ) D3, και (δ) D4 Πίνακας 2 Παρατηρήσεις δοκιµών 1 ης και 2 ης σειράς οκίµιο Παρατηρήσεις D1-1 Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 15 mm D2-1 Έναρξη λυγισµού ράβδων στον κύκλο των 1mm Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 95mm, σε 2 η γωνία στον κύκλο των D3-1 1mm και σε 3 η γωνία στον κύκλο των 11mm. Θραύση ράβδου αναµονής που λύγισε στον κύκλο των 115mm. D4-1 Λυγισµός ράβδων στον κύκλο των 15mm. Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 95mm, σε 2η γωνία στον κύκλο των 1mm, και σε 3 η γωνία στον κύκλο των 115mm. D1-2 Στον κύκλο των 12mm θραύση ενδιάµεσης ράβδου αναµονής πλευράς και της γωνιακής ράβδου αναµονής που λύγισε 2 η. D2-2 Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 11mm. Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 75mm και θραύση της στον κύκλο D3-2 των 115mm. Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 8mm και σε 2 η γωνία στον κύκλο D4-2 των 85mm. Στον κύκλο των 11mm θραύση συνδετήρα σε 3 η γωνία και της ράβδου αναµονής που λύγισε 2 η. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 5
Σχήµα 4. Περιβάλλουσες βρόχων δύναµης-µετατόπισης δοκιµίων 1 ης και 2 ης σειράς (µέσος όρος) 3.2 Σειρά δοκιµών 3 (τρείς κύκλοι ανά 15mm) Στο Σχήµα 5 παρουσιάζονται τα διαγράµµατα οριζόντιας δύναµης - οριζόντιας µετατόπισης για τα υποστυλώµατα της 3ης σειράς. Με βάση τους βρόχους υστέρησης κατασκευάσθηκαν οι περιβάλλουσες καµπύλες δύναµης-µετατόπισης ως το σύνολο των σηµείων (ζεύγη τιµών δύναµης- µετακίνησης) που αντιστοιχούν στην κορυφή του 1 ου και του 3 ου κύκλου σε κάθε στάθµη ανακύκλισης της εγκάρσιας µετατόπισης (Σχήµα 6). Πίνακας 3 Παρατηρήσεις δοκιµών 3 ης σειράς οκίµιο Παρατηρήσεις Λυγισµός ράβδων αναµονής σε δύο γωνίες στον κύκλο των 9mm. Θραύση γωνιακής ράβδου αναµονής που δεν είχε λυγίσει, στον κύκλο των 15mm, και µιας από D1-3 τις δύο γωνιακές που είχαν λυγίσει στον κύκλο των 12mm, µαζί µε τον συνδετήρα που τη συγκρατούσε. Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 15mm και µιας 2 ης στον κύκλο των D2-3 11mm. Θραύση της 1 ης ράβδου στον κύκλο των 12mm και της 2 ης στον κύκλο των 12mm. Λυγισµός ράβδου αναµονής σε µια γωνία στον κύκλο των 9mm και σε 2 η στον κύκλο των D3-3 15mm. Θραύση της 1ης ράβδου αναµονής που λύγισε, στον κύκλο των 12mm. Λυγισµός ράβδου αναµονής σε 3 γωνίες στον κύκλο των 9mm. Θραύσεις των δύο απ' αυτές D4-3 στον κύκλο των 12mm, καθώς και µιας ενδιάµεσης ράβδου. Στον Πίνακα 3 αναφέρονται οι σηµαντικότερες παρατηρήσεις κατά τη διάρκεια των δοκιµών της 3 ης σειράς, κατά και µετά από τη θεωρούµενη ως παραµόρφωση αστοχίας του δοκιµίου. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 6
25 25 2 2 15 15 1 1 5-5 -1 5-5 -1-15 -15-2 -2-25 -125-1 -75-5 -25 25 5 75 1 125 25 2 15 (α) -25-125 -1-75 -5-25 25 5 75 1 125 25 2 15 (β) 1 1 5-5 5-5 -1-1 -15-15 -2-2 -25-125 -1-75 -5-25 25 5 75 1 125-25 -125-1 -75-5 -25 25 5 75 1 125 (γ) (δ) Σχήµα 5. Βρόχοι υστέρησης δοκιµίων 3 ης σειράς: οκίµια (α) D1, (β) D2, (γ) D3, και (δ) D4 Σχήµα 6. Περιβάλλουσες δύναµης-µετατόπισης δοκιµίων 3 ης σειράς (1 ου και 3 ου κύκλου φόρτισης) 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 7
4 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Η αξιολόγηση των πειραµατικών αποτελεσµάτων γίνεται στον Πίνακα 4, µε σύγκριση των βασικών παραµέτρων της συµπεριφοράς των δοκιµίων µεταξύ τους. Λόγω κάποιων µικρών διαφορών στα χαρακτηριστικά γεωµετρίας (στο στατικό ύψος, d), στις αντοχές των υλικών (σκυροδέµατος f c και εγκαρσίων οπλισµών f yw ) και στο αδιάστατο αξονικό φορτίο (ν=n/a c f c ), οι πειραµατικές τιµές των βασικών παραµέτρων της συµπεριφοράς συγκρίνονται µε (ανάγονται στις) αντίστοιχες αναλυτικές προβλέψεις, οι οποίες λαµβάνουν υπόψη τις διαφορές στα χαρακτηριστικά γεωµετρίας, στις αντοχές των υλικών και στο αδιάστατο αξονικό φορτίο. Τελικά, η σύγκριση στον Πίνακα 4 γίνεται µε βάση τις ανηγµένες στις αναλυτικές προβλέψεις πειραµατικές τιµές των βασικών παραµέτρων της συµπεριφοράς. Οι βασικές παράµετροι της σεισµικής συµπεριφοράς είναι η καµπυλότητα διαρροής, φ y, η ροπή διαρροής και η αντίστοιχη τέµνουσα διαρροής, M y και V y = M y /L s, αντίστοιχα, η στροφή χορδής στη διαρροή, θ y, και η καµπυλότητα και στροφή χορδής στην αστοχία, φ u και θ u, αντίστοιχα. Ως διαρροή, λαµβάνεται η γωνία ενός διγραµµικού διαγράµµατος δυνάµεων (ροπών) - µετατοπίσεων που προσαρµόζεται στην περιβάλλουσα των κύκλων υστέρησης. Ως παραµόρφωση αστοχίας, λαµβάνεται (συµβατικά) εκείνη που αντιστοιχεί σε µέγιστη δύναµη (αντίστασης) ενός κύκλου, ίση µε το πολύ 2% της µέγιστης αντίστασης-αντοχής κατά τη δοκιµή. ηλαδή, µετά τη συµβατικά οριζόµενη παραµόρφωση αστοχίας, η αντίσταση του υποστυλώµατος δεν µπορεί να αυξηθεί µε αύξηση της παραµόρφωσης σε περισσότερο από 8% της µέγιστης προγενέστερης αντίστασης. Μετά την παραµόρφωση αστοχίας το δοκίµιο εξακολουθεί να αναπτύσσει σηµαντική (αλλά σταδιακά µειούµενη) αντίσταση, µέχρις ότου η αντίστασή του αυτή µειωθεί ριζικά λόγω (συνήθως) θραύσης ράβδων. Ο υπολογισµός των παραπάνω παραµέτρων της σεισµικής συµπεριφοράς βασίσθηκε στις διατάξεις του Σχεδίου (25) Κανονισµού Επεµβάσεων (ΚΑΝΕΠΕ) και του Ευρωκώδικα 8 - Μέρος 3, λαµβάνοντας υπόψη και την επίδραση της µάτισης. Όλες οι σειρές δοκιµίων ανέπτυξαν ροπή διαρροής (αντοχή) σύµφωνη µε την αναλυτική πρόβλεψη και ξεπέρασαν κατά παρόµοιο ποσοστό την αναµενόµενη παραµόρφωση στη διαρροή, καθώς και την αναµενόµενη παραµόρφωση στην αστοχία (συµβατικά οριζόµενη µε βάση την κατά 2% πτώση της αντίστασης). Τέλος, όλα τα δοκίµια αστόχησαν καθαρά σε κάµψη, µε πολύ µεγάλο περιθώριο όσο αφορά τη διατµητική αστοχία. Το κυριότερο στοιχείο προς σύγκριση στον Πίνακα 4 είναι οι µέσοι όροι για κάθε τύπο δοκιµίων (D1, D2, D3, D4) του λόγου πειραµατικής ροπής και γωνίας στροφής χορδής στη διαρροή και πειραµατικής γωνίας στροφής χορδής στην αστοχία προς τις αντίστοιχες αναλυτικές προβλέψεις. 5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το βασικό συµπέρασµα που προκύπτει από τα παραπάνω είναι ότι η διαφοροποίηση των δοκιµίων ως προς τη συνέχεια και τον τρόπο αγκύρωσης των ράβδων του εγκάρσιου οπλισµού δεν επηρεάζει κατά στατιστικά σηµαντικό τρόπο τις βασικές παραµέτρους της συµπεριφοράς τους υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση, για τα υπόψη δοκίµια, απολύτως κατά τον Κανονισµό και υπό σχετικώς µικρότερο αξονικό φορτίο έναντι του µέγιστου "επιτρεπόµενου" (ν=.21.26, έναντι.6). Η (συµβατικά οριζόµενη) ικανότητα παραµόρφωσης των υποστυλωµάτων υπό ανακυκλιζόµενη φόρτιση - που είναι η βασική παράµετρος γιά τη σεισµική τους απόκριση και την «αντισεισµικότητά» τους - προέκυψε κατά 25% έως 3% περίπου καλύτερη από την αναµενόµενη, σχεδόν ανεξαρτήτως των διαφορών στην κατασκευαστική διαµόρφωση των εγκαρσίων οπλισµών (συνδετήρων) µεταξύ των δοκιµίων. Η περιβάλλουσα των βρόχων υστέρησης (Σχήµα 7), καθώς και η εξέλιξη της απορρόφησης ενέργειας µε την ανακύκλιση των µετακινήσεων (Σχήµα 8), οδηγούν στο ίδιο συµπέρασµα: Της παρόµοιας σεισµικής συµπεριφοράς, ανεξαρτήτως των διαφορών στην κατασκευαστική διαµόρφωση των εγκαρσίων οπλισµών (συνδετήρων) µεταξύ των δοκιµίων για τα υπόψη δοκίµια. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 8
Πίνακας 4 Χαρακτηριστικά γεωµετρίας, αντοχής υλικών και φόρτισης που διαφoροποιούνται µεταξύδοκιµών, µετρήσεις βασικών παραµέτρων συµπεριφοράς των δοκιµίων και σύγκριση µε αναλυτικές προβλέψεις TEST d (mm) f c (MPa) f yw (MPa) ρ w (%) ν= Ν/A c f c φ y,exp (1/m) φ u,exp (1/m) M y,exp (knm) θ y,exp (%) θ u,exp (%) θ y,pred (%) θ u,pred (%) M y,pred (knm) V y,pred (kn) M y,exp /M y,pred θ y,exp /θ y,pred θ u,exp /θ u,pred (M y,exp /L s ) / V y, pred D1-1 348 23.8 568..57.26.25.12 295. 1.55 5.3 1.331 5.18 311.22 477.71.95 1.164 1.2.39 D1-2 345 24.9 568..57.24.25.17 32. 1.55 7.25 1.37 5.29 316.17 437.57 1.1 1.132 1.37.46 D1-3 36 27.9 568..57.21.22.17 335. 1.5 6.6 1.282 5.47 338.75 478.46.99 1.17 1.21.44 Μέσος όρος.238.24.153 316.7 1.53 6.38 1.328 5.313 322.5 464.6.983 1.155 1.2 D2-1 346 23.9 568..57.26.25.14 35. 1.7 5.3 1.338 5.17 38.32 476.55.99 1.271 1.2.4 D2-2 345 24.8 568..57.23.25.17 33. 1.65 7.5 1.378 5.35 314.61 432.12 1.5 1.198 1.4.48 D2-3 35 27.9 568..57.22.25.165 32. 1.75 7.5 1.333 5.41 33.13 45.58.97 1.313 1.39.44 Μέσος όρος.237.25.158 318.33 1.7 6.767 1.349 5.31 317.68 453.1 1.2 1.261 1.27 D3-1 356 24.2 542..57.26.2.19 35. 1.5 6.88 1.316 5.15 332.43 455.4.92 1.14 1.34.42 D3-2 35 24.8 542..57.24.23.155 335. 1.55 6.5 1.356 5.26 325.65 45.26 1.3 1.143 1.24.47 D3-3 358 27.9 542..57.21.25.17 32. 1.75 7.5 1.293 5.44 334.99 449.8.96 1.353 1.38.44 Μέσος όρος.237.23 3.172 32. 1.6 6.96 1.322 5.282 331.25 451.7.967 1.212 1.317 D4-1 35 24.4 512.57.26.2.18 295. 1.55 6.88 1.333 5.8 322. 429.51.92 1.163 1.35.43 D4-2 35 25.3 512.57.22.25.135 345. 1.65 6.25 1.348 5.29 32.71 436.98 1.8 1.224 1.18.49 D4-3 358 27.6 512.57.22.24.14 32. 1.3 6.7 1.299 5.32 339.23 442.82.94 1.1 1.26.45 Μέσος όρος.236.23.152 32. 1.5 6.61 1.326 5.229 327.32 436.43.978 1.13 1.265 d= στατικό ύψος διατοµής, f yw = τάση διαρροής εγκάρσιου οπλισµού, ν=ν/a c f c =ανηγµένο αξονικό φορτίο, φ y =καµπυλότητα διαρροής, φ u =καµπυλότητα στην αστοχία (στο 8% της µέγιστης ροπής-αντοχής), θ y =στροφή χορδής στη διαρροή, θ u =στροφή χορδής στην αστοχία (στο 8% της µέγιστης ροπής-αντοχής), M y,exp =πειραµατική ροπή διαρροής, M y,pred =αναλυτική πρόβλεψη ροπής διαρροής, V y,pred =αναλυτική πρόβλεψη τέµνουσας αστοχίας. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 9
Series 1,2 D1 ( Π.Y. SD 135) D2 (Sidefor) D3 (Stirrups) D3 (Spiral) Series 3 D1 ( Π.Y. SD 135) D2 (Sidefor) D3 (Stirrups) D3 (Spiral) Σχήµα 7. Σύγκριση περιβάλλουσας βρόχων δύναµης-µετακίνησης δοκιµών σειράς 1 & 2 (µέσος όρος) µε σειρά 3 (1 ος κύκλος) Π.Υ SD 135 Sidefor Stirrups Spiral Σχήµα 8. Σύγκριση απορρόφησης ενέργειας των δοκιµίων (µέσος όρος σειρών δοκιµίων) ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η ΣΙ ΕΝΟΡ παρείχε τα δοκίµια αυτής της έρευνας και χρηµατοδότησε το πρόγραµµα των δοκιµών. Ο ρ. Λ. Σπαθής συνέβαλλε πρακτικά στην προετοιµασία και εκτέλεση των πειραµατικών δοκιµών. 15ο Συνέδριο Σκυροδέματος, ΤΕΕ, ΕΤΕΚ, Αλεξανδρούπολη, 25-27 Οκτωβρίου, 26 1