Συμπεριφορά και ενίσχυση υποωπλισμένων τοιχωμάτων από σκυρόδεμα
Authors: Χριστίδης Κωνσταντίνος 
Published: September 2021

Αντικείμενο της διατριβής είναι η πειραματική και αριθμητική/αναλυτική μελέτη της συμπεριφοράς υποωπλισμένων τοιχωμάτων από σκυρόδεμα, τα οποία χαρακτηρίζονται από την απουσία διαμόρφωσης ακραίων κρυφοϋποστυλωμάτων και μικρά ποσοστά διατμητικού οπλισμού, αλλά και η αποτίμηση διαφορετικών διαμορφώσεων ενίσχυσης αυτών. Η πειραματική διαδικασία περιελάμβανε την πειραματική δοκιμή 16 συνολικά τοιχίων-δοκιμίων μεσαίας λυγηρότητας (οκτώ μη ενισχυμένων, επτά ενισχυμένων και ενός επισκευασμένου/ενισχυμένου), τα οποία μελετήθηκαν ως πρόβολοι υπό στατική ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Όσον αφορά τους τρόπους ενίσχυσής τους εξετάστηκε η εφαρμογή υφάσματος (μανδύα) Ινοπλισμένων Πολυμερών (ΙΟΠ) και η εφαρμογή μεταλλικών στοιχείων (ελασμάτων και γωνιών). Όπως προέκυψε από την πειραματική δοκιμή των μη ενισχυμένων τοιχίων η αστοχίας τους συνδέεται σε όλες τις περιπτώσεις με την αστοχία της θλιβόμενης ζώνης η οποία επιταχύνεται από τον λυγισμό των θλιβόμενων ράβδων. Όσον αφορά τον διατμητικό οπλισμό αυτός φάνηκε να επηρεάζει περισσότερο το εύρος της ρηγμάτωσης του κορμού και, επομένως, τις τιμές απορρόφησης ενέργειας και τις διατμητικές παραμορφώσεις και λιγότερο την φέρουσα ικανότητα των τοιχίων. Όσον αφορά τα ενισχυμένα τοιχία, με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα της συγκεκριμένης διατριβής, τόσο η ενίσχυση με μανδύα ΙΟΠ όσο και ενίσχυση με τέσσερις διαφορετικές διαμορφώσεις με μεταλλικά στοιχεία (ελάσματα και γωνίες), φάνηκε να οδηγεί σε βελτιωμένη συμπεριφορά όσον αφορά την δυνατότητα ανάπτυξης υψηλότερων τιμών πλαστιμότητας κυρίως λόγω του περιορισμού του λυγισμού των θλιβόμενων διαμήκων ράβδων. Δευτερευόντως, ο έλεγχος των διατμητικών ρωγμών του κορμού (είτε με οριζόντια ελάσματα είτε με χιαστί γωνίες) φάνηκε να οδηγεί σε κύκλους υστέρησης με μικρότερο στένωμα και επομένως σε μεγαλύτερες τιμές απορρόφησης ενέργειας αλλά και μικρότερες τιμές διατμητικών παραμορφώσεων. Η θεωρητική αποτίμηση/πρόβλεψη της συμπεριφοράς των τοιχίων πραγματοποιήθηκε με δύο διαφορετικές προσεγγίσεις. Πρώτον, με την εφαρμογή των αναλυτικών/εμπειρικών σχέσεων που περιλαμβάνονται στον Ευρωκώδικα 8 – Μέρος 3 οι οποίες φάνηκαν να οδηγούν σε συντηρητικές τιμές κυρίως όσον αφορά την διατμητική αντοχή και δεύτερον, με την χρήση δύο διαφορετικών γραμμικών πεπερασμένων στοιχείων (beam elements) που περιλαμβάνονται στην βιβλιοθήκη του λογισμικού OpenSees για μη γραμμική ανάλυση: το Force-Based Beam-Column Element (FBE) το οποίο είναι ένα καμπτικό στοιχείο και το Flexure-Shear Interaction Displacement-Based Beam-Column Element (FSI) το οποίο ενσωματώνει επιπροσθέτως την επιρροή της διατμητικής συνιστώσας. Όπως διαπιστώθηκε κατά την διαδικασία της ανάλυσης το καμπτικό στοιχείο FBE γενικά προσεγγίζει με ικανοποιητική ακρίβεια την μετακίνηση αστοχίας στις περιπτώσεις επαρκώς ωπλισμένων τοιχίων έναντι διάτμησης ενώ, ειδικότερα στις περιπτώσεις έντονου λυγισμού των θλιβόμενων ράβδων με ταυτόχρονη απουσία περισφιγμένου σκυροδέματος, η ανάλυση με FBE οδήγησε σε έντονα φθιτούς μετελαστικούς κλάδους κάτι το όποιο παρατηρήθηκε και πειραματικά. Αντίθετα, στην περίπτωση των μη επαρκώς ωπλισμένων τοιχίων έναντι διάτμησης η χρήση του FSI προσεγγίζει καλύτερα την μικρή απομείωση της αντοχής στις μετελαστικές μετακινήσεις (shear degradation). Ωστόσο, στις περιπτώσεις πολύ μικρών ποσοστών διατμητικού οπλισμού το FSI οδήγησε σε μεγάλη απομείωση της διατμητικής (και επομένως της συνολικής) αντοχής και σε έντονα φθιτούς κλάδους κάτι το οποίο δεν επιβεβαιώθηκε πειραματικά.