Πειραματική έρευνα και αναλυτική θεωρία υπολογισμού της διατμητικής αντοχής κοντών τοιχωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος

Abstract

The aim of this thesis is to develop a theory that realistically captures the mechanism of shear failure in short walls with a shear-span to active length of the cross-section ratio (α/d = M/Vd) of 1-2.5 and that can be used to accurately calculate their shear strength. In the experimental part of the thesis, the shear strength of 16 short earthquake walls which were reinforced with various ratios of reinforcements along the wall and at the built-in end supports and stressed to failure by applying a monotonic shear force with or without an axial compressive load was examined. A specific loading arrangement reproduced the stress state of the walls of a structure. The experimental programme examined the impact of the following basic parameters on the shear strength of short walls: the value of the axial compressive force, the distributed longitudinal and transverse reinforcement of the web, the longitudinal reinforcement of the confined end zones, the compression strength of the concrete and the value of the ratio α/d. The analytical part of the thesis, includes the analysis of the internal forces developed within the cracked wall, presents the shear resisting mechanisms and formulates a theory for calculating shear strength. The validity of the proposed theoretical model was evaluated by comparing the theoretically calculated shear strength with the experimental test results of the walls examined within this research work and those published in international literature. It is proven that the proposed methodology calculates the shear strength of short walls with exceptional precision.

Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στη διατύπωση θεωρίας που να εξηγεί κατά τρόπο αξιόπιστο το μηχανισμό της διατμητικής αστοχίας των κοντών τοιχωμάτων με λόγο διατμητικού ανοίγματος προς το ενεργό μήκος της διατομής (α/d = M/Vd) μεταξύ 1 και 2,5 και να υπολογίζει με ακρίβεια τη διατμητική τους αντοχή. Στο πειραματικό μέρος μελετήθηκε η διατμητική αντοχή 16 κοντών αντισεισμικών τοιχωμάτων, τα οποία οπλίστηκαν με διάφορα ποσοστά οπλισμού στον κορμό και στα ακραία ενσωματωμένα υποστυλώματα και καταπονήθηκαν μέχρι αστοχίας σε μονότονη τέμνουσα δύναμη, με ή χωρίς αξονικό φορτίο. Με ειδική διάταξη φόρτισης προσομοιώθηκε η εντατική κατάσταση των τοιχωμάτων μιας κατασκευής. Αξιολογήθηκε η επιρροή στη διατμητική αντοχή της τιμής της αξονικής θλιπτικής δύναμης, του κατανεμημένου διαμήκους και εγκάρσιου οπλισμού του κορμού, του διαμήκους οπλισμού των ακραίων περισφιγμένων περιοχών, της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος και της τιμής του λόγου α/d. Στη θεωρητική έρευνα αναλύονται οι δυνάμεις που αναπτύσσονται στο ρηγματωμένο τοίχωμα, παρουσιάζονται οι μηχανισμοί παραλαβής της τέμνουσας μέσα στο τοίχωμα και διατυπώνεται μεθοδολογία υπολογισμού της διατμητικής αντοχής. Η αξιοπιστία της προτεινόμενης θεωρίας αξιολογείται με τον έλεγχο της ακρίβειας υπολογισμού της διατμητικής αντοχής, στα πειράματα της παρούσας έρευνας και στα διαθέσιμα πειράματα κοντών τοιχωμάτων της διεθνούς βιβλιογραφίας. Αποδεικνύεται ότι η παρούσα μεθοδολογία υπολογίζει με πολύ καλή ακρίβεια τη διατμητική αντοχή κοντών τοιχωμάτων.