Πειραματικός έλεγχος άοπλων δοκιμίων από σκυρόδεμα περισφιγμένων με ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ) σε κεντρική μονοαξονική θλίψη
Experimental control of unreinforced concrete samples collared with fiber-reinforced polymers (FRP) under central uni-axial compressive strength
Keywords
Ινοπλισμένα πολυμερή ; Ενίσχυση κατασκευών ; Ανθρακονήματα ; Σκυρόδεμα ; Κεντρική μοναξονική θλίψη ; Άοπλα κυβικά δοκίμια ; Περισφιγμένα δοκίμιαAbstract
Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η πειραματική αύξηση της θλιπτικής αντοχής, κυβικών και κυλινδρικών δοκιμίων, με την εφαρμογή νέων σύγχρονων τεχνητών σύνθετων υλικών, όπως τα ινοπλισμένα πολυμερή υλικά.
Η τεχνική αυτή χαρακτηρίζεται για την ευκολία εφαρμογής της κατά τη διαδικασία ενίσχυσης και αποκατάσταση βλαβών των υποστυλωμάτων, προσφέροντας αύξηση της θλιπτικής αντοχής της παραμορφωσιμότητας (δηλαδή της οριακής παραμόρφωσης) του σκυροδέματος και της πλαστιμότητας, όχι όμως της δυσκαμψίας. Αναλύονται εκτενώς τα χαρακτηριστικά, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ινοπλισμένων πολυμερών υλικών στα οποία ανήκουν και τα ανθρακονήματα που χρησιμοποιούνται στην εν λόγω πειραματική διαδικασία.
Συγκεκριμένα, παρασκευάζονται 16 άοπλα δοκίμια τα οποία πληρούν συγκεκριμένες προδιαγραφές σχεδιασμού. Για την παρασκευή των δοκιμίων χρησιμοποιήθηκε σκυρόδεμα ποιότητας C30/37 με επιβραδυντή CHEM 1. Τα υφάσματα ανθρακονημάτων είναι S&P C-Sheet 240 (προϊόντα S&P Clever Reinforcement AG), μονής κατεύθυνσης, βάρους 430gr/m² με μέτρο ελαστικότητας 240 GPA. Χρησιμοποιήθηκε η εποξειδική ρητίνη SINMAST S2W δύο συστατικών ως στρώση ασταρώματος του σκυροδέματος. Ενώ, η εποξειδική ρητίνη SINMAST S2WV (κόλλα) εμποτισμού δύο συστατικών, χρησιμοποιήθηκε για την προσαρμογή και επικόλληση των υφασμάτων ενίσχυσης τεχνολογίας CFRPs / ΙΟΠ.
Η παρασκευή των δοκιμίων περιγράφεται σχολαστικά σε κάθε βήμα αφού έχει προηγηθεί η σχολαστική περιγραφή των τεχνικών ιδιοτήτων των παραπάνω χρησιμοποιούμενων υλικών του πειράματος.
Εκπονούνται συνολικά 16 πειραματικές δοκιμές σε κεντρική μονοαξονική θλίψη. Τα δοκίμια χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες και κάθε ομάδα στελεχώνεται από τέσσερα ίδια δοκίμια. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει τέσσερα δοκίμια κυβικά διαστάσεων 15 cm πλάτος, 15 cm μήκος, 15 cm ύψος από άοπλο σκυρόδεμα. Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τέσσερα δοκίμια κυβικά διαστάσεων 15 cm πλάτος, 15 cm μήκος, 15 cm ύψος από άοπλο σκυρόδεμα ενισχυμένο με δύο στρώσεις CFRP. Η τρίτη ομάδα περιλαμβάνει τέσσερα δοκίμια κυλινδρικά 30 cm ύψος, 15 cm διάμετρο από άοπλο σκυρόδεμα και η τέταρτη ομάδα περιλαμβάνει τέσσερα δοκίμια κυλινδρικά 30 cm ύψος, 15 cm διάμετρο από άοπλο σκυρόδεμα ενισχυμένο με δύο στρώσεις CFRP.
Κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας καταγράφηκε η ασκούμενη θλιπτική δύναμη και η επιβράχυνση από τον πίνακα ενδείξεων της μηχανής θλίψης. Συντάχθηκε για κάθε ομάδα δοκιμίων πίνακας αποτελεσμάτων με τις ανωτέρω μετρήσεις, ενώ υπολογίσθηκε η ποσοστιαία παραμόρφωση και η τάση του κάθε δοκιμίου. Έγιναν διαγράμματα τάσης- παραμόρφωσης από το συνδυασμό των πειραματικών μετρήσεων και υπολογισμών.
Ακολουθεί η σύγκριση των αποτελεσμάτων και των διαγραμμάτων που προέκυψαν από τα πειράματα των ‘ντυμένων’ με τα υφάσματα από ανθρακονήματα και των απλών δοκιμίων, καθώς και αυτή των κυβικών με τα κυλινδρικά.
Τα αποτελέσματα της πειραματικής διερεύνησης έδειξαν την αύξηση της θλιπτικής αντοχής του σκυροδέματος, πολύτιμη για την ενίσχυση των υποστυλωμάτων που ανεγέρθησαν με παλιούς κανονισμούς και παρουσιάζουν σημαντικές ελλείψεις σε διατμητικό οπλισμό – συνδετήρες.
Τέλος, παρουσιάζονται συμπεράσματα και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα ως απόρροια της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής.
Abstract
The purpose of the present postgraduate thesis is the experimental increase of the compressive strength of cubic and cylindrical test samples by the application of contemporary artificial composite materials, namely fiber-reinforced polymeric ones.
This technique is characterized by its ease of application during procedures of reinforcing and restoring damages in the columns, offering increase in the compressive strength of deformability (that is, of marginal deformation) of the concrete and of plasticity, yet not of stiffness. The characteristics, the advantages and drawbacks of fiber-reinforced polymeric materials, whose parts the carbon fibers used in the aforementioned experimental procedure form, are extensively analysed.
More specifically, 16 unreinforced test samples which meet specific design specifications are produced. For their production concrete of quality C30/37 with retarder CHEM 1 were used. The carbon fiber fabrics used are S&P C-Sheet 240 (S&P Clever Reinforcement AG products), single-direction ones, weighing 430gr/m² and with modulus of elasticity 240 GPA. In addition, epoxide resin SINMAST S2W of two ingredients was used as concrete primer coat. Meanwhile, epoxide resin SINMAST S2WV (impregnation glue of two ingredients) was used for the adjustment and pasting of the reinforcement fabrics using technology CFRPs.
There is a step-by-step thorough description of the production procedures of the test samples preceded by a thorough description of the technical properties of the materials used in the experiment.
In total, 16 experimental trials in central compression are carried out. The test samples are separated in 4 groups and each group comprises four identical test samples. The first group consists of four cubic test samples 15 cm wide,15 cm long and 15 cm high made of unreinforced concrete. The second group includes four cubic test samples 15 cm wide,15 cm long and 15 cm high made of unreinforced concrete reinforced with two layers of CFRP. The third group is comprised of four cylindrical test samples 30 cm high and 15 cm in diameter made of unreinforced concrete, whereas, the fourth and last group is made up of four cylindrical test samples 30 cm high and 15 cm in diameter made of unreinforced concrete reinforced with two layers of CFRP .
During the experimental procedure, the applied compression force and the shortening were recorded via the indication panel of the compression machine. For each group of test samples a results table with relevant measurements was compiled while the stress of each test sample were calculated accordingly. The combination of experimental measurements and calculations also yielded diagrams pertaining to force-shortening and stress-deformation.
This is followed by a comparison of the findings which resulted from the experiments of the “dressed” in carbon- fiber fabric test samples with the simple ones, as well as, a comparison between the cubic and the cylindrical ones.
The results of the experimental investigation showed /proved the increase in the compressive strength of the concrete, which is a valuable finding regarding the reinforcement of columns built with old regulations exhibiting marked deficiency in shearing reinforcement-fasteners.
In conclusion, there is a presentation of relevant conclusions and suggestions for further research resulting from or in relevance to this thesis.
Number of pages
169Post-graduate Program
Αντισεισμική και Ενεργειακή Αναβάθμιση Κατασκευών και Αειφόρος ΑνάπτυξηLanguage
GreekThe following license files are associated with this item:
Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα