Εκτίμηση συμπεριφοράς μονολιθικών και ενισχυμένων δομικών στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος με χρήση πεπερασμένων στοιχείων

• Κύριος συγγραφέας: Λαμπρόπουλος, Ανδρέας
• Άλλοι συγγραφείς: Δρίτσος, Στέφανος
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2007
• Θέματα: Ενισχύσεις; Υποστυλώματα; Διεπιφάνειες; Ανακύκλιση; Εξόλκευση ράβδων; Strengthening; Columns; Interfaces; Cycling load; Bar elongation; 693.5

Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η μοντελοποίηση στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα και συγκεκριμένα υποστυλώματα μονολιθικά αλλά και ενισχυμένα με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Τα δοκίμια τα οποία εξετάζονται έχουν υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση στο Εργαστήριο Κατασκευών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών και τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των αναλύσεων. Τα μοντέλα που κατασκευάστηκαν έχουν την δυνατότητα να λαμβάνουν υπόψιν την σχετική ολίσθηση μεταξύ του χάλυβα οπλισμού και του σκυροδέματος και επομένως και την εξόλκευση των ράβδων οπλισμού από το πέδιλο. Ωστόσο στα ενισχυμένα δοκίμια εξετάζονται διαφορετικοί τρόποι μοντελοποίησης της διεπιφάνειας μεταξύ παλαιού και νέου σκυροδέματος. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται ορισμένα γενικά θεωρητικά θέματα σχετικά με τις ενισχύσεις και επισκευές στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα και κυρίως υποστυλωμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται λίγα πράγματα για την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και στην συνέχεια γίνεται μια σύντομη περιγραφή του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων ANSYS και των δυνατοτήτων που έχει. Στο τρίτο κεφάλαιο υπάρχει λεπτομερής περιγραφή των παραδοχών καθώς και των στοιχείων που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Στο τέταρτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία βιβλιογραφική ανασκόπηση με σκοπό την τεκμηρίωση παραδοχών που χρησιμοποιούνται για την καλύτερη πρόβλεψη της συμπεριφοράς στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται δύο αναλυτικές προσεγγίσεις του φαινομένου της εξόλκευσης των ράβδων οπλισμού από το πέδιλο. Η περιγραφή των πειραματικών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Κατασκευών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, τα αποτελέσματα των οποίων χρησιμοποιούνται, για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των αναλύσεων, πραγματοποιείται στο κεφάλαιο έξι. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν για τρία μονολιθικά δοκίμια. Επιπλέον εξετάζεται και ένας εναλλακτικός απλοποιητικός τρόπος μοντελοποίησης με τον οποίο θεωρείται πλήρης συνάφεια χάλυβα – σκυροδέματος. Χρησιμοποιώντας την παραδοχή αυτή, αγνοείται το φαινόμενο της εξόλκευσης των ράβδων από το πέδιλο. Για το λόγο αυτό πραγματοποιείται και μια αναλυτική προσέγγιση της πρόσθετης μετατόπισης λόγω της εξόλκευσης και προκύπτουν τα τελικά αποτελέσματα τα οποία είναι αντίστοιχα με αυτά στα οποία γίνεται θεώρηση σχετικής ολίσθησης χάλυβα – σκυροδέματος. Στο όγδοο κεφάλαιο εξετάζονται πέντε ενισχυμένα δοκίμια. Παρουσιάζονται τρεις διαφορετικοί τρόποι μοντελοποίησης της διεπιφάνειας μεταξύ παλαιού – νέου σκυροδέματος γίνονται, ενώ προσομοιώνεται και η δράση βλήτρου κάνοντας χρήση ειδικών πολυγραμμικών ελατηρίων. Στην συνέχεια παρουσιάζονται τέσσερις διαφορετικού τρόποι για την έμμεση προσομοίωση της επίδρασης της ανακύκλισης στην συμπεριφορά της διεπιφάνειας. Επιπλέον εξετάζεται και η επίδραση της ανακυκλιζόμενης φόρτισης στην δράση του βλήτρου. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται τόσο με τα αντίστοιχα πειραματικά όσο και με αυτά στα οποία αγνοείται η επίδραση της ανακύκλισης. Τέλος στο ένατο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα τελικά συμπεράσματα που προέκυψαν καθώς και οι προτάσεις για μελλοντική έρευνα. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα εργασία είναι αρχικά, ότι η επιδραση του φαινομένου της εξόλκευσης στην συμπεριφορά των υποστυλωμάτων είναι αρκετά σημαντική. Ωστόσο τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ανάλυση που συμπεριλάμβανε το φαινόμενο αυτό καθώς και τα αντίστοιχα που προέκυψαν από τον συνδυασμό της απλοποιητικής ανάλυσης (πλήρη συνάφεια χάλυβα – σκυροδέματος) σε συνδυασμό με την αναλυτική μέθοδο είναι αρκετά ικανοποιητικά και προσεγγίζουν σχετικά καλά την περιβάλλουσα που προκύπτει από τα πειραματικά αποτελέσματα. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν για τα ενισχυμένα δοκίμια φαίνεται η επίδραση των χαρακτηριστικών της διεπιφάνειας στην συμπεριφορά των ενισχυμένων στοιχείων καθώς και η συμβολή των βλήτρων τόσο στην γενικότερη συμπεριφορά όσο και στην μείωση της ολίσθησης στην διεπιφάνεια. Ωστόσο σύμφωνα με τα αποτελέσματα η επίδραση της ανακύκλισης της φόρτισης είναι αρκετά σημαντική και επηρεάζει την συμπεριφορά του στοιχείου.