Πειραματική και αναλυτική μελέτη καινοτόμου συστήματος αντισεισμικής και ενεργειακής αναβάθμισης τοιχοποιίας : συμπεριφορά υπό μηχανικά φορτία και μετά από δοκιμή πυρός

• Κύριος συγγραφέας: Κεφάλου, Καλλιόπη
• Άλλοι συγγραφείς: Τριανταφύλλου, Αθανάσιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Τοιχοποιία; Εκτός επιπέδου ανακυκλιζόμενη φόρτιση; Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας (ΙΑΜ); Διογκωμένη πολυστερίνη; Αυτόκλειστο κυψελωτό σκυρόδεμα; Δοκιμή πυρός τοιχοποιίας; Αντισεισμική ενίσχυση; Σύνθετα υλικά; Masonry; Out-of-plane cyclic loading; Textile Reinforced Mortar (TRM); Expanded Polystyrene (EPS); Autoclaved Aerated Concrete (AAC); Fire test of masonry; Seismic retrofitting; Composite materials; Textiles; Textile based composites; 693.54

Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της ενίσχυσης δοκιμίων τοιχοποιίας, τμήματα δηλαδή των τοιχοπληρωμένων πλαισίων, μέσω της εφαρμογής μιας νέας τεχνικής που κάνει χρήση προηγμένων συνθέτων υλικών (ινοπλέγματα υάλου σε συνδυασμό με κονιάματα), τα γνωστά και ως Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (IAM). Η τεχνική αυτή αποτελεί εναλλακτική πρόταση ενίσχυσης έναντι άλλων, συμβατικών και μη, τεχνικών και σκοπεύει στην αντισεισμική αναβάθμιση των δοκιμίων τοιχοποιίας. Σε συνδυασμό όμως με την επίτευξη της αντισεισμικής προστασίας των δοκιμίων αυτών, έγινε και μελέτη για την ενεργειακή αναβάθμισή τους χρησιμοποιώντας εξωτερική θερμομόνωση. Λεπτομερέστερα, το πειραματικό πρόγραμμα που διενεργήθηκε για το σκοπό αυτό περιελάμβανε την κατασκευή 17 δοκιμίων τοιχοποιίας. Από αυτά, ενισχύθηκαν τα 16 δοκίμια τοιχοποιίας, τα οποία χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, ενώ το ένα δεν ενισχύθηκε και αποτελούσε το δοκίμιο αναφοράς. Στην πρώτη ομάδα των ενισχυμένων δοκιμίων ανήκουν τα 11 δοκίμια και στη δεύτερη ομάδα τα υπόλοιπα 5 δοκίμια. Η διαφορά τους έγκειται στο γεγονός ότι τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά πριν τη δοκιμή τους στο εργαστήριο. Έτσι, για την ενεργειακή αναβάθμιση των δοκιμίων της πρώτης ομάδας χρησιμοποιήθηκαν πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης (EPS) ως θερμομονωτικό υλικό, ενώ αντίστοιχα στην δεύτερη ομάδα χρησιμοποιήθηκαν οι θερμομονωτικές και ταυτόχρονα πυράντοχες πλάκες αυτόκλειστου κυψελωτού σκυροδέματος (Autoclaved Aerated Concrete) ή πορομπετόν ή πιο απλά πλάκες "YtongMultipor". Τα δοκίμια αυτά τοιχοποιίας που κατασκευάστηκαν αφού ενισχύθηκαν με τον κατάλληλο κάθε φορά τρόπο, υποβλήθηκαν σε εκτός επιπέδου ανακυκλιζόμενη κάμψη τριών σημείων. Το εκτενές αυτό πειραματικό πρόγραμμα υλοποιήθηκε στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών σε διάστημα έξι μηνών από το Σεπτέμβριο του 2015 έως το Φεβρουάριο του 2016. Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκαν, διάφορες περιπτώσεις ταυτόχρονης τοποθέτησης της εξωτερικής θερμομόνωσης και του σύνθετου υλικού ενίσχυσης (ΙΑΜ), ώστε να διαπιστωθεί ο βέλτιστος συνδυασμός τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας, με σκοπό την πλήρη "εκμετάλλευση" των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών. Θα διαπιστωθεί, δηλαδή, εάν η διαφορετική διάταξη τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας επηρεάζει την μέγιστη αντοχή και την αντίστοιχη πλαστιμότητα του εν λόγω δοκιμίου τοιχοποιίας. Επιπλέον, εξετάστηκαν αντίστοιχα τα δοκίμια τοιχοποιίας τα οποία πρώτα υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά και εξήχθησαν συμπεράσματα για την ποιότητα του θερμομονωτικού και πυράντοχου υλικού που χρησιμοποιήθηκε, αλλά και για το επιθυμητό πάχος που πρέπει να έχει ώστε να προστατεύει πλήρως το πλέγμα ινών υάλου από την πυρκαγιά. Η διατριβή χωρίζεται σε οκτώ κεφάλαια. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία συνοπτική περιγραφή των τοιχοπληρωμένων φορέων, καθώς επίσης περιγράφονται αναλυτικά οι τρόποι καταπόνησης μίας τοιχοποιίας και κατ' επέκταση οι υφιστάμενες τεχνικές αντιμετώπισης (συμβατικές και μη) οι οποίες είτε εφαρμόζονται στο πεδίο είτε έχουν διερευνηθεί πειραματικά. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται συνοπτικά το υλικό το οποίο χρησιμοποιείται στη νέα τεχνική που αναπτύσσεται στην παρούσα εργασία, δηλαδή τα «Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ)»,μαζί με μία σύντομη ανασκόπηση των ερευνητικών εργασιών της διεθνούς βιβλιογραφίας που κάνουν χρήση των ΙΑΜ σε εφαρμογές ενισχύσεων τοιχοποιίας οι οποίες υποβάλλονται σε εκτός επιπέδου κάμψη. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφονται ξεχωριστά οι διαδικασίες ενίσχυσης που ακολουθήθηκαν για κάθε ένα δοκίμιο τοιχοποιίας, καθώς επίσης και η ανάλυση της ονοματολογίας τους με τρόπο απλό και κατανοητό προς τον αναγνώστη. Στη συνέχεια του κεφαλαίου ακολουθεί η περιγραφή των ιδιοτήτων όλων των υλικών τα οποία χρησιμοποιήθηκαν τόσο για την κατασκευή, όσο και για την παρασκευή των μανδυών των σύνθετων υλικών ανόργανης μήτρας, καθώς και οι ιδιότητες αυτών, όπως προέκυψαν από πρότυπες δοκιμές, που πραγματοποιήθηκαν για το σκοπό αυτό στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών. Τέλος, γίνεται μια σύντομη περιγραφή της πειραματικής διάταξης, αλλά και του μηχανικού εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα των δοκιμών της πρώτης ομάδας πειραμάτων.Αναφέρονται αναλυτικά για κάθε δοκίμιο η αντοχή και η παραμόρφωση αστοχίας που προέκυψε, ενώ απεικονίζεται και σχολιάζεται η μορφή με την οποία παρουσιάστηκε η αστοχία. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων προκειμένου να διευκολυνθεί η μετέπειτα εξαγωγή συμπερασμάτων. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μία αναλυτική προσέγγιση των αποτελεσμάτων όσον αφορά τον έλεγχο σε κάμψη και διάτμηση. Στο τέλος του κεφαλαίου αυτού, γίνεται μία σύγκριση των θεωρητικών αποτελεσμάτων, με τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Το Κεφάλαιο 6 περιλαμβάνει την περιγραφή του τρόπου με τον οποίο έγινε η προσομοίωση της πυρκαγιάς στο Εργαστήριο Δοκιμών Πυρός. Επίσης, περιγράφονται αναλυτικά τα δοκίμια τα οποία υποβλήθηκαν σε πυρκαγιά και γίνεται αναφορά στην συμπεριφορά του πλέγματος υάλου όταν υπόκειται σε ψηλές θερμοκρασίες. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται αναλυτικά τα αποτελέσματα των δοκιμών της δεύτερης ομάδας πειραμάτων. Αναφέρονται αναλυτικά για κάθε δοκίμιο η αντοχή και η παραμόρφωση αστοχίας που προέκυψε, ενώ απεικονίζεται και σχολιάζεται η μορφή με την οποία παρουσιάστηκε η αστοχία. Επίσης, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων προκειμένου να διευκολυνθεί η μετέπειτα εξαγωγή συμπερασμάτων. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται και σύγκριση των δύο ομάδων πειραμάτων.Τέλος,στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται συνοπτικά τα συμπεράσματα της παρούσας διατριβής και ενδεικτικές προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.