Πειραματική και αριθμητική διερεύνηση της συμπεριφοράς δοκών Ο/Σ διατμητικά ενισχυμένων με αγκυρωμένες ή μη ανοιχτές λωρίδες ινοπλισμένων πολυμερών άνθρακα ή χάλυβα όταν υποβάλλονται σε μονότονες ή ανακυκλιζόμενες σεισμικού τύπου φορτίσεις
Authors: Κατάκαλος Κωνσταντίνος 
Published: August 2021

Γενικό στόχο της παρούσας διατριβής αποτελεί η διερεύνηση της συμπεριφοράς συστήματος διατμητικής ενίσχυσης με ανοιχτές λωρίδες ινοπλισμένων πολυμερών τόσο από ίνες άνθρακα (ΑΙΟΠ) όσο και από ίνες χάλυβα υψηλής αντοχής (ΧΙΟΠ), με ή χωρίς αγκυρώσεις όταν η ενίσχυση αυτή εφαρμόζεται σε δοκούς Ο/Σ που υποβάλλονται είτε σε μονότονες είτε σε ανακυκλιζόμενες φορτίσεις. Στα πλαίσια του ανωτέρω γενικού στόχου διερευνήθηκε σε βάθος η εν λόγω συμπεριφορά σε συνδυασμό με μια καινοτόμο διάταξη αγκύρωσης που αναπτύχθηκε για αυτόν τον σκοπό και κατοχυρώθηκε σε Ευρώπη, Αμερική και Καναδά στο Εργαστήριο Πειραματικής Αντοχής των Υλικών και των Κατασκευών υπό τη διεύθυνση του Καθηγητή Γεωργίου Χ. Μάνου.Το βασικό υλικό της διερεύνησης χωρίζεται σε 4 ενότητες: 1. Από την συνθετική επεξεργασία όλων των πειραματικών αποτελεσμάτων προκύπτουν τα εξής βασικά συνοπτικά συμπεράσματα:•Οι λωρίδες ΧΙΟΠ αποτελούν αξιόπιστη εναλλακτική λύση χρήσης υλικού διατμητικής ενίσχυσης.•Όσο πιο πυκνές είναι οι λωρίδες ΙΟΠ τόσο πιο αυξημένη προκύπτει η φέρουσα ικανότητα σε τέμνουσα. Στην περίπτωση χρήσης αποτελεσματικής αγκύρωσης η πυκνότητα των λωρίδων παύει να έχει κυρίαρχη σημασία. •Η χρήση διατάξεων αγκύρωσης σε συνδυασμό με λωρίδες ΙΟΠ μεταφέρει τη μορφή αστοχίας από την αποκόλληση των λωρίδων ΙΟΠ (χωρίς αγκύρωση) στην θραύση των λωρίδων ή στην αστοχία της διάταξης αγκύρωσης. •Η επιρροή του τύπου της φόρτισης είναι σημαντική ιδιαίτερα στην περίπτωση απουσίας αγκύρωσης (QΙΟΠ,μονότονης =1.7QΙΟΠ,ανακύκλ.). Στην περίπτωση χρήσης αγκύρωσης η επιρροή αυτή περιορίζεται (QΙΟΠ,μονότονης =1.37QΙΟΠ,ανακύκλ.) •Η συμπεριφορά των προ-ρηγματωμένων δομικών στοιχείων δοκών Ο/Σ δεν επηρεάζεται από την ύπαρξη των προϋφιστάμενων διαγώνιων ρηγματώσεων λόγω προηγούμενης φόρτισης των εν λόγω δομικών στοιχείων.2. Οι εκτιμήσεις της φέρουσας διατμητικής ικανότητας που συνεισφέρουν οι λωρίδες ΙΟΠ μέσω του αναλυτικού υπολογισμού (Vf,cal) έχουν αρκετά ικανοποιητική σύγκλιση με τις αντίστοιχες πειραματικές τιμές (QIOΠ), με τον λόγο QIOΠ / Vf,cal να παίρνει τιμές από 0.92 έως 1.17.3. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής γίνεται προσπάθεια πιστοποίησης της αριθμητικής προσομοίωσης της παρατηρηθείσης πειραματικά μετρημένης συμπεριφοράς με τη βοήθεια του προγράμματος ABAQUS. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής επιβεβαιώνεται η καταλληλότητα χρήσης ενός αξιόπιστου αριθμητικού εργαλείου πρόβλεψης της διατμητικής συμπεριφοράς δοκών Ο/Σ ενισχυμένων διατμητικά με ανοιχτές λωρίδες ΙΟΠ, είτε απλά επικολλημένες είτε αγκυρωμένες, ως ένα σύστημα διατμητικής ενίσχυσης των εν λόγω δοκών.4. Τέλος διερευνάται η ισχύς των προβλέψεων της συμπεριφοράς της εν λόγω διατμητικού τύπου ενίσχυσης μέσω τριών διεθνών κανονισμών: α) ACI440R2, β) EC8-3 και γ) ΚΑΝ.ΕΠΕ. Από την διεξοδική διερεύνηση αυτή τεκμαίρεται ότι η χρήση των κανονιστικών διατάξεων προβλέπουν εν γένει με ασφάλεια την διατμητική φέρουσα ικανότητα των λωρίδων ΙΟΠ (cVf,cal). Κρίνεται απαραίτητη η υιοθέτηση επιπρόσθετου συντελεστή ασφαλείας στην περίπτωση που ένα δομικό στοιχείο υποβάλλεται σε ανακυκλιζόμενη σεισμικού τύπου φόρτιση. Τέλος οι κανονιστικές διατάξεις που προβλέπουν την εκτίμηση της φέρουσας διατμητικής ικανότητας συστήματος διατμητικής ενίσχυσης με την χρήση ανοιχτών λωρίδων ΙΟΠ σε συνδυασμό με αγκυρώσεις προτείνεται να απαιτούν τον κατάλληλο σχεδιασμό και την πιστοποίηση της αποτελεσματικότητας του συστήματος αγκύρωσης για το φορτίο που καλείται να παραλάβει. Προτείνεται τουλάχιστον η υιοθέτηση της γενικής αρχής σχεδιασμού: QΙΟΠ ≤ Qλωριδων ≤ Qαγκύρωσης