Ανάλυση σεισμικής απόκρισης υποστυλώματος σε διαβρωτικό περιβάλλον

• Main Author: Αγγελόπουλος, Θεόδωρος
• Other Authors: Aggelopoulos, Theodoros
• Language: Greek
• Published: 2021
• Subjects: Διάβρωση; Χάλυβας οπλισμού Β500C; Υστερητικό υλικό; Ανακυκλιζόμενη φόρτιση; Κόπωση; Corrosion; Reinforcing steel B500C; Hysteretic material; Opensees; Cyclic loading; Fatigue

Η διάβρωση του χάλυβα οπλισμού αποτελεί παγκοσμίως τον κυριότερο παράγοντα υποβάθμισης της ανθεκτικότητας των κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος στο χρόνο (durability). Στην Ελλάδα ειδικότερα, όπου μεγάλο μέρος του κτιριακού αποθέματος εντοπίζεται σε παράκτιες περιοχές, όπου η δράση χλωριόντων (κατηγορία περιβαλλοντικής έκθεση XS κατά τον ΕΝ 206-1), προκαλεί ιδιαίτερα σημαντικά προβλήματα Αξιοπιστίας της Δομικής Ακεραιότητας των κατασκευών. Εξαιτίας δε της έντονης Σεισμικής Δραστηριότητας του Ελλαδικού χώρου τα θέματα υποβάθμισης επιτείνονται περαιτέρω. Στην παρούσα εργασία, μελετάται η επιρροή της βλάβης διάβρωσης του χάλυβα οπλισμού σε συνδυασμό με την συσσώρευση βλάβης ολιγοκυκλικής κόπωσης (προσομοίωση σεισμικών φορτίων), στην συνολική υστερητική απόκριση ενός τυπικού υποστυλώματος οπλισμένου σκυροδέματος. Εστιάζοντας σε υφιστάμενες (παλαιές) δομές, γίνεται προσπάθεια μοντελοποίησης ενός "τυπικού" υποστυλώματος (από άποψη σχεδιασμού), με βάση συνήθεις πρακτικές που ακολουθήθηκαν κατά τις προηγούμενες δεκαετίες, παραβλέποντας ή αγνοώντας την σημασία της βλάβης διάβρωσης του σιδηροοπλισμού. Για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της Ανάλυσης, λήφθηκαν υπόψη (συγκριτικά) δεδομένα της πειραματικής μελέτης όπως αυτά παρουσιάζονται στην δημοσιευμένη εργασία «Seismic assessment of RC column under seismic loads» μελών του Εργαστηρίου Τεχνολογίας και Αντοχής των Υλικών. Η ανάπτυξη των δύο μοντέλων προσομοίωσης της σεισμικής απόκρισης, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του ανοικτού κώδικα Opensees. Με σκοπό δε την εισαγωγή αξιόπιστων τιμών στο υστερητικό μοντέλο του χάλυβα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα δυναμικής καταπόνησης (κόπωσης) σε ράβδους χαλύβδινου οπλισμού, ονομαστικής διαμέτρου 16 mm, λαμβάνοντας υπόψη την ενεργειακή υποβάθμιση του υλικού λόγω των κοπωτικών φορτίων, καθώς και την εμφάνιση λυγισμικών φαινόμενων. Από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης προέκυψε ότι, στις μη διαβρωμένες συνθήκες, η μοντελοποίση του υλικού του χάλυβα με βάση τη δυναμική απόκρισή του, και όχι με βάση την υιοθέτηση της μονοτονικής καμπύλης (συμμετρικής σε εφελκυσμό και θλίψη) όπως ακολουθείται στις περισσότερες περιπτώσεις, οδηγεί σε αξιόπιστα αποτελέσματα καθώς η απόκλιση της υστερητικής καμπύλης του μοντέλου σε σχέση με αυτή των πειραματικών αποτελεσμάτων είναι αμελητέα. Από την άλλη πλευρά, στις διαβρωμένες συνθήκες, η θεώρηση της ομοιόμορφης βλάβης διάβρωσης κατά μήκος των χαλύβδινων ράβδων φαίνεται ότι υπολείπεται ώστε να αποτιμήσει επαρκώς τη συνολική απόκριση του εξεταζόμενου δομικού στοιχείου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η προκαλούμενη σημειακή βλάβη (βελονισμοί) στον εγκιβωτισμένο στο σκυρόδεμα χάλυβα, καθίσταται κρίσιμη για τη συνολική συμπεριφορά του μέλους. Συνεπώς, κρίνεται αναγκαία περαιτέρω μελέτη, ικανή να αξιολογεί και να ποσοτικοποιεί επακριβώς την επιρροή της τοπικής βλάβης διάβρωσης του χάλυβα.