Εναλλακτικές μέθοδοι αντισεισμικού σχεδιασμού στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος

Abstract

The present PhD thesis has the title «Alternative methods of seismic design of reinforced concrete structures» and its subject is:1.The research of alternative methods of seismic design of reinforced concrete elements, 2.The evaluation and the comparison of alternative methods with emphasis of Compression Force Path method (CFP) and3.The study of the behavior of such type of elementsThe PhD thesis concentrates to the “low-rise walls” which attain different behavior from the slender concrete elements.The research consisted of experimental and analytical part, while the experimental part contained 2 experimental phases.The first experimental phase contained 6 specimens with dimensions 1060Χ1350Χ150 with three alternative types of reinforcement. More specifically 2 of the specimens have been designed and detailed according to EN1998-1 for DCL demands, 2 other specimens for DCH demands and the last 2 specimens have been designed and detailed according to CFP method.The specimens were not axially loaded. A horizontal cyclic displacement was applied in all specimens increasingly till their failure.From the first experimental phase it was resulted that:1.The specimens attained similar behavior and type of damage and more specifically the failure was concentrated at the area of the compression zone.2.The behavior of the specimens designed according to CFP method attain similar behavior with these that were designed according to Eurocodes.In order to improve the behavior of the specimens, an additional set of specimens was designed. The experimental phase contained 4 specimens with the same dimensions of these of the previous phase and with the reinforcement similar to the specimens designed to CFP method. In two specimens the longitudinal reinforcement was separated from the surrounding concrete so no bond stresses could be developed around the bars. The other two specimens were enhanced at the region of the compression area with embedded steel elements in order to delay the destruction of this zone as was observed in the first experimental phase.The specimens were not axially loaded. A horizontal cyclic displacement was applied in all specimens increasingly till their failure.As a conclusion the specimens with the enhanced end zones have better behavior comparison to previous specimens while the failure of the compressive zone was delayed, and they attained bigger values of ductility.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει τίτλο «Εναλλακτικές Μέθοδοι Αντισεισμικού Σχεδιασμού Στοιχείων Οπλισμένου Σκυροδέματος» και το αντικείμενο της είναι :1.η μελέτη εναλλακτικών μεθόδων για την πρόβλεψη της αντισεισμικής συμπεριφοράς στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος, 2.η αξιολόγηση και σύγκριση εναλλακτικών μεθόδων με έμφαση στη μέθοδο της Τροχιάς της Θλιπτικής Δύναμης (ΤΘΔ) και 3.η μελέτη της συμπεριφοράς συγκεκριμένων δομικών στοιχείωνΣτα πλαίσια της διατριβής εξετάζεται ειδικότερα η περίπτωση των «κοντών τοιχωμάτων», στοιχεία τα οποία παρουσιάζουν ιδιαίτερη συμπεριφορά συγκρινόμενα με τα ραβδωτά στοιχεία Ο.Σ..Η Διατριβή αποτελείται από πειραματικό και αναλυτικό σκέλος, έτσι στα πλαίσια αυτής εκτελέστηκαν 2 σειρές πειραμάτων.Η 1η σειρά πειραμάτων περιλάμβανε 6 δοκίμια διαστάσεων 1060Χ1350Χ150 με τρεις διαφορετικούς τύπους οπλισμού. Συγκεκριμένα 2 δοκίμια ήταν οπλισμένα σύμφωνα με τις διατάξεις του ΕΝ1998-1 για απαιτήσεις Μέσης και 2 δοκίμια για Υψηλής πλαστιμότητας και 2 δοκίμια με την μέθοδο της ΤΘΔ. Τα δοκίμια υπεβλήθησαν σε οριζόντια φόρτιση χωρίς αξονικό φορτίο η οποία λαμβάνει τιμές είτε μεταξύ των μεγίστων φορτίων που μπορεί να αναλάβει το κάθε δοκίμιο, είτε αυξάνεται σταδιακά ανά τρεις κύκλους φόρτισης έως ότου επέλθει αστοχία του δοκιμίου.Από την διερεύνηση των αποτελεσμάτων των πειραμάτων παρατηρήθηκε ότι:1.Τα δοκίμια παρουσίασαν παρόμοια συμπεριφορά και τυπολογία βλαβών και συγκεκριμένα η αστοχία επικεντρώνεται στην περιοχή της θλιβόμενης ζώνης.2.Η συμπεριφορά των δοκιμίων τα οποία είχαν σχεδιαστεί με την μέθοδο της ΤΘΔ εμφάνισαν παρόμοια συμπεριφορά με αυτά τα οποία ήταν σχεδιασμένα με βάση τους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς.Στη συνέχεια, προκειμένου να διερευνηθεί η δυνατότητα βελτίωσης της συμπεριφοράς των δοκιμίων δημιουργήθηκε 2η σειρά δοκιμίων η οποία περιελάβανε 4 δοκίμια ίδιων γεωμετρικών διαστάσεων με αυτά της 1ης σειράς και οπλισμό σύμφωνα με την μέθοδο της ΤΘΔ. Στα δύο από τα νέα δοκίμια ο διαμήκης οπλισμός κατασκευάστηκε έτσι ώστε να μην έχει συνάφεια με το περιβάλλον σκυρόδεμα, ενώ στα άλλα δύο τοποθετήθηκαν ενσωματούμενα μεταλλικά στοιχεία στην περιοχή της θλιβόμενης ζώνης με σκοπό να καθυστερήσουν την πρόωρη αστοχία του σκυροδέματος που είχε παρατηρηθεί στην 1η πειραματική φάση.Τα δοκίμια υπεβλήθησαν σε οριζόντια φόρτιση χωρίς αξονικό φορτίο η οποία λαμβάνει τιμές είτε μεταξύ των μεγίστων φορτίων που μπορεί να αναλάβει το κάθε δοκίμιο, είτε αυξάνεται σταδιακά ανά τρεις κύκλους φόρτισης έως ότου επέλθει αστοχία του δοκιμίου.Τα νέα δοκίμια επέδειξαν καλύτερη συμπεριφορά. Η αστοχία της θλιβόμενης ζώνης καθυστέρησε ενώ εμφάνισαν μεγαλύτερο δείκτη πλαστιμότητας.