Πειραματική διερεύνηση της συμπεριφοράς δοκών από σκυρόδεμα ενισχυμένων με πολυμερή οπλισμένα με χάλυβα ή άνθρακα

Abstract

Εxperimental Results from comparative tests at the laboratory of Steel (SRP) and Carbon (CFRP) Reinforced Rolymers are given in the present dissertation. Tensile stress-strain, as well as bond constitutive laws were derived from sixteen (16) test specimens. Results are then reported from flexural tests of thirteen (13) full-scale R/C beams strengthened at their span using SRP and CFRP strips. The bond tests have shown that providing a bond length greater than the effective one, neither the bond strength nor the deformation capacity are increased, whereas by increasing the width of the strip the bond strength is significantly increased. From the flexural tests of beams it was found that the use of both SRP and CFRP strips resulted in a significant increase in strength (up to 100%) with respect to the strength of the virgin specimen. The experimentally measured strengths were approached by analytical calculations using the experimental measures of the deformations of the specimens and by the use of ACI, Eurocode 8- part 3 and KAN.EPE provisions.

Κύριο αντικείμενο της διατριβής, η οποία είχε εξαρχής κυρίως πειραματική κατεύθυνση, ήταν η διερεύνηση του βαθμού ενίσχυσης που είναι δυνατό να επιτευχθεί σε δοκούς οπλισμένου σκυροδέματος μέσω της χρήσης είτε χαλυβδοϋφασμάτων (SRP) είτε ΙΟΠ με ίνες άνθρακα (CFRP), η έμφαση δηλαδή ήταν τόσο στη μελέτη βασικών χαρακτηριστικών του νέου σύνθετου υλικού (SRP), όσο και στη σύγκρισή τους με τα ήδη εφαρμοζόμενα σε αρκετά ευρεία κλίμακα IOΠ. Ειδικότερα, σε κατάλληλα σχεδιασμένες δοκούς οπλισμένου σκυροδέματος ενισχύθηκαν οι μηχανισμοί κάμψης και διάτμησης προκειμένου να διερευνηθεί ο βαθμός ενίσχυσης που επέρχεται σε αυτούς τους μηχανισμούς και η δυνατότητα αλλαγής του τρόπου αστοχίας από την γενικώς ανεπιθύμητη διατμητική αστοχία στην καμπτική. Οι πειραματικές δοκιμές σχεδιάστηκαν βάσει των διαθέσιμων αποτελεσμάτων της βιβλιογραφίας για κάθε υλικό με αποτέλεσμα να προβλέπεται μεγαλύτερος αριθμός δοκιμών για τα SRP έναντι των CFRP (για τα οποία υπήρχαν ήδη αρκετά στοιχεία στη βιβλιογραφία). Για να σχεδιασθεί κατάλληλα το πρόγραμμα ενίσχυσης δοκών ήταν απαραίτητο να μελετηθούν πρώτα τόσο οι βασικές μηχανικές ιδιότητες των χαλυβδοϋφασμάτων, όσο και η συνάφειά τους με το σκυρόδεμα που αποτελεί τον κυριότερο παράγοντα κατά την εφαρμογή των ενισχύσεων (με εξωτερική επικόλληση των σύνθετων υλικών). Έτσι, το πειραματικό μέρος της διατριβής διαρθρώθηκε στα εξής διαδοχικά στάδια: α) δοκιμές εφελκυσμού και για τα δύο υλικά (FRP, SRP) για τον προσδιορισμό του νόμου τάσης - παραμόρφωσης (δοκίμια χωρίς ρητίνη και δοκίμια με ρητίνη), β) δοκιμές ελέγχου συνάφειας για τον προσδιορισμό των νόμων που διέπουν την αποκόλληση των CFRP και SRP υλικών από την επιφάνεια σκυροδέματος και γ) δοκιμές δοκών χωρίς ενίσχυση και δοκών ενισχυμένων με τα παραπάνω υλικά. Τα αποτελέσματα των δοκιμών έδειξαν ότι με την χρήση των SRP και CFRP είναι δυνατή η αύξηση της μέγιστης αναπτυσσόμενης καμπτικής και διατμητικής αντοχής των ενισχυμένων δοκών και είναι εφικτή η αλλαγή του τρόπου αστοχίας από διατμητική σε καμπτική. Τέλος ένας ακόμη στόχος της διατριβής ήταν η διερεύνηση της αξιοπιστίας των διαθέσιμων αναλυτικών προσομοιωμάτων (ACI, Ευροκώδικας 8-Μέρος 3 και ΚΑΝ.ΕΠΕ) για την πρόβλεψη της καμπτικής και διατμητικής αντοχής δοκών Ο/Σ ενισχυμένων με SRP.