Θεραπεία ανεπάρκειας μήκους παράθεσης του διαμήκους οπλισμού υποστυλωμάτων παλαιών κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος
Creators: name: Καλογερόπουλος, Γεώργιος Ι.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Πλευρικές παραθέσεις οπλισμών
Αντισεισμικές ενισχύσεις
Υποστυλώματα οπλισμένου σκυροδέματος
Μανδύες περίσφιγξης – συγκολλήσεις
Lap splices
Retrofit of RC columns
RC / steel Jacketing, welding
Bond failure

description: Μία εκ των σοβαρότερων κατασκευαστικών ανεπαρκειών των υφιστάμενων κατασκευών Οπλισμένου Σκυροδέματος (Ο/Σ) που κτίστηκαν κατά τη δεκαετία 1960-70 ή παλαιότερα είναι η ανεπάρκεια μήκους παράθεσης του διαμήκους οπλισμού υποστυλωμάτων. Στις κατασκευές αυτές, το ανεπαρκές μήκος των παραθέσεων συνδυάζεται με ελλιπή περίσφιγξη (ή πλήρη απουσία αυτής), χρήση λείου χάλυβα και χαμηλής θλιπτικής αντοχής σκυροδέματος. Ως συνέπεια, οι κατασκευές αυτές είναι ιδιαίτερα ευάλωτες σε ισχυρές σεισμικές διεγέρσεις, καθώς η συμπεριφορά σε σεισμό των υποστυλωμάτων τους επηρεάζεται σημαντικά από τις προαναφερθείσες ανεπάρκειες. Το μικρό μήκος παράθεσης, ειδικά όταν δεν διατίθεται περίσφιγξη, οδηγεί σε πρώιμη απώλεια της συνάφειας. Προκαλείται έτσι ολίσθηση των παρατιθέμενων ράβδων πριν από την επίτευξη της διαρροής τους. Επιπλέον, όταν υποστυλώματα υφιστάμενων κατασκευών ενισχύονται με μανδύες Ο/Σ, η καμπτική αντοχή τους δύναται να υπερεκτιμηθεί, εφόσον δεν επιτευχθεί επαρκής περίσφιγξη του παρατιθέμενου οπλισμού κατά την ενίσχυση. Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά πειραματικά και αναλυτικά τα προβλήματα που προκαλεί η ανεπάρκεια μήκους των παραθέσεων οπλισμού σε υποστυλώματα Ο/Σ, ενώ κύριος σκοπός της είναι η θεραπεία των προβλημάτων αυτών. Υλοποιήθηκε για το σκοπό αυτό ένα πειραματικό πρόγραμμα με είκοσι πέντε δομικά υποσύνολα υποστυλωμάτων τύπου προβόλου που υποβλήθηκαν σε σεισμικού τύπου καταπόνηση με στόχο να μελετηθούν: α) η αποτελεσματικότητα λεπτών χαλύβδινων μανδυών στη βελτίωση της υστερητικής απόκρισης και της πλαστιμότητας υποστυλωμάτων με ανεπαρκείς παραθέσεις, ώστε να αποφευχθεί η πρόωρη αστοχία των παραθέσεων, β) η αποδοτικότητα των μηχανικών αγκυρώσεων και των συγκολλήσεων στη διασφάλιση μεταφοράς δυνάμεων μεταξύ των αναμονών υποστυλωμάτων υφιστάμενων κατασκευών και των ράβδων νέων υποστυλωμάτων κατά την καθ’ ύψος επέκταση των κατασκευών, γ) η επιρροή της περίσφιγξης στη συνολική σεισμική απόκριση υποστυλωμάτων με ανεπαρκείς παραθέσεις, όταν αυτά ενισχύονται με μανδύες Ο/Σ. Επιπλέον, στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η ανάπτυξη και πρόταση μίας νέας αναλυτικής μεθοδολογίας για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς σε σεισμό των παραθέσεων υποστυλωμάτων (παλαιών ή σύγχρονων κατασκευών), καθώς και για τον ασφαλή υπολογισμό της απαιτούμενης περίσφιγξης για τη θεραπεία του προβλήματος μέσω της εφαρμοζόμενης ενίσχυσης. Η ακρίβεια της προτεινόμενης αναλυτικής μεθοδολογίας ελέγχθηκε με τη βοήθεια πειραματικών αποτελεσμάτων από σεισμικές δοκιμές τόσο της παρούσας διατριβής όσο και της διεθνούς βιβλιογραφίας.
description: One of the most common structural deficiencies of Reinforced Concrete (RC) structures built prior to the 1960s-70s is the inadequacy of lap splices of the column longitudinal reinforcement. In existing structures, the short lap splice length is also combined with poor (or even lack of) confinement and the use of plain steel bars and concrete with low compression strength. Hence, these structures are extremely vulnerable to strong earthquake excitations, since the seismic performance of the columns is significantly affected by the aforementioned deficiencies. Short length of lap splices (especially when unconfined) results in premature bond failure and slipping of the spliced column reinforcement prior to the development of the nominal moment flexural capacity. Moreover, when the columns of existing R/C structures are retrofitted, the flexural capacity of the strengthened columns may be overestimated if the spliced reinforcement is not effectively confined. The present Thesis, is an experimental and analytical investigation. An experimental program was conducted for twenty-five cantilever column sub-assemblages, which aimed to study: a) the effectiveness of thin steel jackets in improving the hysteretic response and ductility of columns with inadequate lap splices and in preventing the premature failure of the splices, b) the suitability of mechanical anchorages and efficiency of welded spliced reinforcing bars in restoring the load transfer mechanism between the starter bars and the column longitudinal reinforcement, when a column of an existing structure is extended, c) the influence of confinement in the overall seismic performance of columns with deficient lap splices when strengthened by RC jacketing. Moreover, an analytical model was developed and proposed herein, for predicting the lateral behaviour of lap splices of columns found in either existing or modern structures and also for determining the required amount of confinement during the retrofit process. The accuracy of the analytical method was checked against experimental results from both the literature and the experimental work included in the present research.