Ενίσχυση στοιχείων σκυροδέματος με σύνθετα υλικά και παρακολούθηση της δομικής τους ακεραιότητας με την χρήση "ευφυών" υλικών

• Main Author: Τζουρά, Ευφροσύνη
• Other Authors: Τριανταφύλλου, Αθανάσιος
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2016
• Subjects: Οπλισμένο σκυρόδεμα; Σύνθετα υλικά; Ανίχνευση βλάβης; Παρακολούθηση δομικής ακεραιότητας; Reinforced concrete; Composite materials; Damage detection; Structural health monitoring; 624.183 423

Η έρευνα που εκπονήθηκε στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής κινήθηκε σε δύο βασικούς άξονες: α) Τη μελέτη ενίσχυσης σε τέμνουσα πλακοδοκών οπλισμένου σκυροδέματος με μανδύες Ινοπλέγματος σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ), υπό ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Επίσης πραγματοποιήθηκε σύγκριση της αποτελεσματικότητας των μανδυών ΙΑΜ με ισοδύναμους μανδύες από Ινοπλισμένα Πολυμερή (ΙΟΠ). Οι μανδύες ήταν τρίπλευροι, αγκυρωμένοι (με μηχανικά αγκύρια) ή μη. Μελετήθηκε ο τρόπος επιρροής ενός σημαντικού αριθμού παραμέτρων στην αντοχή σε τέμνουσα και αποδείχθηκε πειραματικά, ότι οι μανδύες ΙΑΜ, με κατάλληλη επιλογή των υλικών του συστήματος ενίσχυσης, μπορούν να είναι εξίσου αποτελεσματικοί με τους μανδύες ΙΟΠ, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται αγκύρια. Βάσει των πειραματικών αποτελεσμάτων, προτείνεται ένα αναλυτικό προσομοίωμα εκτίμησης της «ενεργού» παραμόρφωσης των μανδυών σύνθετων υλικών (ΙΑΜ), για την περίπτωση των αγκυρωμένων μανδυών. β) Την παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας στοιχείων σκυροδέματος, τα οποία ήταν ενισχυμένα με σύνθετα υλικά ΙΑΜ ή ΙΟΠ, με τη χρήση «ευφυών» υλικών (πιεζοηλεκτρικών επιθεμάτων), είτε με ενσύρματο, είτε με ασύρματο δίκτυο, με βασικό στόχο να επιτευχθεί η ανίχνευση της βλάβης σε πρώιμο στάδιο. Η μέθοδος με την οποία επιτεύχθηκε η παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας είναι αυτή της ηλεκτρο-μηχανικής αγωγιμότητας (ή εμπέδησης). Αρχικά, δοκιμάσθηκαν δοκίμια τύπου υποστυλώματος ενισχυμένα με μανδύες ΙΟΠ, σε μονοτονική μονοαξονική φόρτιση με ενσύρματο δίκτυο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η χρήση του συγκεκριμένου συστήματος παρακολούθησης αποδείχθηκε ικανοποιητική, υπό προϋποθέσεις. Στη συνέχεια, δοκιμάσθηκαν δοκίμια τύπου δοκών ενισχυμένα είτε με μανδύες είτε με ελάσματα ΙΟΠ, σε μονοτονική κάμψη τεσσάρων σημείων, καθώς και δοκίμια τύπου υποστυλώματος ενισχυμένα με μανδύες ΙΟΠ, σε συνδυασμό με ένα καινοτόμο ασύρματο σύστημα παρακολούθησης της δομικής τους ακεραιότητας. Στόχος ήταν και πάλι η ανίχνευση της βλάβης σε πρώιμο στάδιο, η οποία εκδηλώθηκε με την μορφή αποκόλλησης των σύνθετων υλικών, στα δοκίμια τύπου δοκού, ενώ στα δοκίμια τύπου υποστυλώματος είτε με αποκόλληση είτε με αστοχία των ινών. Τα αποτελέσματα είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά και αποδεικνύουν την δυνα¬τό¬τη¬τα ανίχνευσης βλάβης σε πρώιμο στάδιο. Τέλος δοκιμάσθηκαν δοκίμια κυλίνδρων σκυροδέματος, τα οποία ενισχύθηκαν με μανδύες ΙΟΠ και ΙΑΜ, προκειμένου να ελεχθεί η επιρροή διαφόρων παραγόντων στη δυνατότητα ανίχνευσης βλάβης, καθώς και να πραγματοποιηθεί σύγκριση του τρόπου συμπεριφοράς ως προς την ανίχνευση βλάβης μεταξύ των δύο τύπων σύνθετων υλικών. Χρησιμοποιήθηκε και πάλι το ασύρματο δίκτυο και τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι και για τους δύο τύπους μανδύα η ανίχνευση της βλάβης ήταν εξίσου αποτελεσματική.