Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11289
Title: Διερεύνηση παραμένουσας αξονικής ικανότητας υποστυλωμάτων Ο/Σ μεγάλου λόγου πλευρών περισφιγμένων με ινοπλισμένα πολυμερή μετά την έκθεσή τους σε πυρκαγιά
Other Titles: Post fire behavior of FRP-jacketed wall-like RC columns
Authors: Γκότσης, Κωνσταντίνος
Keywords: Σύνθετα υλικά
Ινοπλισμένα πολυμερή
Περίσφιγξη
Οπλισμένο σκυρόδεμα
Υποστυλώματα
Πυρκαγιά
Keywords (translated): Composite materials
FRP
Confinement
Reinforced concrete
Columns
Fire
Abstract: Τα τελευταία είκοσι περίπου χρόνια, η χρήση ινοπλισμένων πολυμερών (ΙΟΠ) τυγχάνει ευρείας εφα-ρμογής τόσο στον τομέα των επισκευών/ενισχύσεων όσο και στον τομέα αντισεισμικής αναβάθμισης υφιστάμενων κατασκευών από Ο/Σ. Παρόλο που σε περιπτώσεις όπου η πιθανότητα πυρκαγιάς είναι μικρή, η επιλογή των σύνθετων υλικών ως μεθόδου ενίσχυσης γίνεται πλέον σχεδόν τυφλά από τους περισσότερους Μηχανικούς, σε περίπτωση όπου η πυρκαγιά αποτελεί βασική απαίτηση του γενικό-τερου σχεδιασμού, η χρήση τους περιορίζεται, εξαιτίας της ελάχιστης διαθέσιμης γνώσης όσον αφορά τη συμπεριφορά τους υπό υψηλές θερμοκρασίες. Δικαιολογημένα λοιπόν, γεννώνται προβληματισμοί για το εάν μια ξαφνική απώλεια του μανδύα υπό συνθήκες πυρκαγιάς ενδέχεται να θέσει σε κίνδυνο τη δομική ακεραιότητα της κατασκευής. Για αυτό το λόγο, επιβάλλεται περαιτέρω μελέτη της συμπεριφοράς των ΙΟΠ υπό υψηλές θερμοκρασίες προτού να πιστοποιηθεί η ασφαλής χρήση τους σε κατασκευές/οικίες όπου η πιθανότητα πυρκαγιάς είναι αυξημένη. Σε μία προσπάθεια εμπλουτισμού της διαθέσιμης γνώσης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα δοκιμής πυρός σε πέντε υποστυλώματα Ο/Σ μεγάλου λόγου πλευρών. Τέσσερα από τα υποστυλώματα είχαν λόγο πλευρών 3 και ενισχύθηκαν με μανδύα αποτελούμενο από δύο στρώσεις εμποτισμένου υφάσματος ινών άνθρακα (CFRP). Μετά την ενίσχυση, ακολούθησε η εφαρμογή ενός διαφορετικού συστήματος πυροπροστασίας σε τρία από αυτά ενώ ένα υποστύλωμα υποβλήθηκε στη δοκιμή δίχως κανένα είδος πυροπροστασίας. Το πέμπτο υποστύλωμα ήταν ένα μη ενισχυμένο υποστύλωμα Ο/Σ με λόγο πλευρών 4 και δεν έλαβε κανένα είδος πυροπροστασίας. Όλα τα υποστυλώματα υποβλήθηκαν σε δοκιμή πυρός διάρκειας 60 λεπτών σύμφωνα με το πρότυπο ISO 834 και εν συνεχεία σε δοκιμή κεντρικής μονοαξονικής θλίψης. Αντικειμενικός στόχος των δοκιμών ήταν να διερευνηθεί η παραμένουσα αξονική ικανότητα των υποστυλωμάτων. Το πειραματικό πρόγραμμα περιελάμβανε επίσης δοκιμές εφελκυσμού σε κουπόνια ΙΟΠ που είχαν εμφυτευθεί εσωτερικά του κάθε συστήματος πυροπροστασίας. Στόχος ήταν να αξιολογηθεί ο βαθμός προστασίας που παρείχε το κάθε σύστημα ως προς τη διατήρηση της εφελκυστικής αντοχής του μανδύα. Στις σελίδες της παρούσας διατριβής παρουσιάζεται και ένα νέο προσομοίωμα περίσφιγξης το οποίο είναι έγκυρο για εφαρμογή σε υποστυλώματα με κυκλική, τετράγωνη και ορθογωνική διατομή πού έχουν περισφιχθεί με δύο στρώσεις μανδύα από CFRP. Στο τέλος της διατριβής, παρουσιάζεται μία αναλυτική προσέγγιση για την εκτίμηση της παραμένουσας αξονικής ικανότητας ενισχυμένων υποστυλωμάτων Ο/Σ μετά την έκθεση τους σε πυρκαγιά. Οι αναλυτικές προβλέψεις παρουσιάζουν πολύ καλή σύγκλιση με τις αντίστοιχες πειραματικές μετρήσεις.
Abstract (translated): Over the last twenty years, there has been an increase in the use of fiber-reinforced-polymer (FRP) materials for strengthening and/or seismic retrofitting of existing reinforced concrete structures. While in cases where the possibility of fire is limited the selection of FRPs as a strengthening material is done almost blindfolded by structural engineers (due to their numerous advantages in comparison with other strengthening solutions), when it comes to structures where fire-related issues are critical design requirements, the use of FRPs is restrained due to the limited knowledge on the fire behavior of FRP-strengthened reinforced concrete structural members. Reasonably so, concerns regarding the sudden loss of the effectiveness of the FRP-wrap during fire that could put at risk the structural integrity of a building must be assessed before FRPs can be used with confidence in buildings. In an attempt of enriching the available knowledge, the results of fire tests on five wall-like reinforced concrete columns are presented. Four of the columns had a cross-sectional aspect ratio of 3 and were jacketed with 2 layers of CFRP. After strengthening, different thermal insulation schemes were applied to three of them while one column was left unprotected. The other column was plain RC column with a cross-sectional aspect ratio of 4 and it was not provided with any supplemental fire protection insulation. All columns were subjected to a 60min ISO 834 standard fire and then tested in monotonic uniaxial compression. The primary objective of these tests was to investigate the effectiveness of each insulation scheme in terms of maintaining the axial capacity of the columns. Results of tensile tests on FRP coupons attached on the interior of the three insulated columns are also presented in order to evaluate the level of protection each insulation scheme provided in terms of maintaining the tensile strength of the FRP jacket. A new confinement model which is applicable on concrete columns with circular, square and rectangular cross section confined with 2 layers of CFRP is also presented herein. Finally, an analytical approach is presented to predict the post-fire axial capacity of FRP-jacketed RC columns. The predicted results are found to be in good agreement with the experimentally obtained ones.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Gkotsis(civ).pdf7.65 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.