Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9595
Title: Ενίσχυση στοιχείων σκυροδέματος με σύνθετα υλικά και παρακολούθηση της δομικής τους ακεραιότητας με την χρήση "ευφυών" υλικών
Other Titles: Retrofitting of concrete members with innovative composite materials and damage detection of the retrofitted members by using “smart” materials
Authors: Τζουρά, Ευφροσύνη
Keywords: Οπλισμένο σκυρόδεμα
Σύνθετα υλικά
Ανίχνευση βλάβης
Παρακολούθηση δομικής ακεραιότητας
Keywords (translated): Reinforced concrete
Composite materials
Damage detection
Structural health monitoring
Abstract: 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.
Abstract (translated): The present research has focused on two main topics: (a) The study of shear strengthening of reinforced concrete T-Beams with Textie Reinforced Mortar (TRM) or Fiber Reinforced Polymer (FRP) jackets subjected to cyclic loading. The jackets were U-shaped, with anchors or without anchors. Various parameters that affect the shear shear strength were studied and was proved experimentally that the TRM jackets can be as effective as the FRP jackets and especially when anchors are used. Based on the experimantal results an analytical model is proposed for the "effective" strain of the anchored TRM jackets. (b) The structural health monitoring of concrete elements strengthened with TRM or FRP, by the use of "smart" materials in order to detect the damage at an early stage. Two different measurements systems were empolyed, one wired and one wireless, in combination wth the Electro-Mechanical Admittance (EMA) method. Initially column specimens were tested with the wired measurement system. The use of the specific system was proved to be satisfactory under specific conditions. Furthermore beam and column specimens strengthened with FRPs were tested by employing an innovative wireless measurement system. The aim was again the damage detection at an early stage. The results are highly promising for the future and prove the potential of damage detection at an early stage. Finally concrete cylinder specimens confined with TRM or FRP jackets were tested in order to compare the behavior of these two composite materials in damage detection. The wireless measurement system was employed for the specific experimental procedure. The results are again highly promising for both strengthening systems.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΔΔ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tzoura(civ).pdf9.69 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons