Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9798
Title: Αντισεισμική ενίσχυση και ενεργειακή αναβάθμιση τοιχοποιίας : συμπεριφορά σε εκτός επιπέδου φόρτιση πριν και μετά από δοκιμή πυρός
Authors: Αργυροπούλου, Ειρήνη - Μαρία
Keywords: Αντισεισμική ενίσχυση
Ενεργειακή αναβάθμιση
Τοιχοποιία
Σύνθετα υλικά
Ινοπλέγματα ανόργανης μήτρας (ΙΑΜ)
Μόνωση
Πειραματικό πρόγραμμα
Εκτός επιπέδου φόρτιση
Δοκιμή Πυρός
Keywords (translated): Seismic retrofitting
Seismic strengthening
Energy efficiency
Masonry
Composite materials
Textile reinforced mortar (TRM)
Insulation
Ytong, EPS
Experimental program
Out of plane cyclic load
Fire Testing
Abstract: Σκοπός της παρούσας διατριβής μεταπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης αποτελεί η πειραματική και αναλυτική διερεύνηση της απόκρισης ενός ενισχυμένου και ενεργειακά αναβαθμισμένου δοκιμίου φέρουσας τοιχοποιίας, υποβαλλόμενο σε εκτός επιπέδου φόρτιση. Η ενίσχυση της τοιχοποιίας πραγματοποιήθηκε μέσω μιας νέας τεχνικής σύνθετων υλικών που φέρει την ονομασία «Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα» (ΙΑΜ). Πρόκειται για το συνδυασμό πλέγματος ινών υάλου υψηλής αντοχής και τσιμεντοκονιάματος. Παράλληλα, μαζί με τη στατική ενίσχυση, η παρούσα ερευνητική διατριβή επιδιώκει και την ενεργειακή αναβάθμιση της κατασκευής με τη βοήθεια θερμομονωτικών πλακών, εξασφαλίζοντας έτσι θερμική και ακουστική προστασία στο κτίριο. Το πειραματικό πρόγραμμα που διήρκησε έξι μήνες, υλοποιήθηκε στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών το χρονικό διάστημα από το Σεπτέμβρη του 2015 έως το Φεβρουάριο του 2016. Προκειμένου να επιτευχθεί ο σκοπός της εργασίας που αφορά την πειραματική διερεύνηση, κατασκευάστηκαν 17 δοκίμια τοιχοποιίας εκ των οποίων τα 16 ενισχύθηκαν με ινοπλέγματα σε ανόργανη μήτρα. Το δοκίμιο χωρίς ενίσχυση αποτέλεσε το δοκίμιο ελέγχου (αναφοράς), ενώ ο διαχωρισμός των ενισχυμένων δοκιμίων έγινε σε δύο ομάδες. Για την ενεργειακή αναβάθμιση των δοκιμίων της πρώτης ομάδας, ως θερμομονωτικό υλικό χρησιμοποιήθηκαν πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης "EPS", ενώ αντίστοιχα στην δεύτερη ομάδα χρησιμοποιήθηκαν θερμομονωτικές και ταυτόχρονα πυράντοχες πλάκες αυτόκλειστου κυψελωτού σκυροδέματος πορομπετόν ή πιο απλά, πλάκες "Ytong Multipor". Ο λόγος για τον οποίο πραγματοποιήθηκε αυτή η διαφοροποίηση οφείλεται στη πτωχή συμπεριφορά της διογκωμένης πολυστερίνης σε υψηλές θερμοκρασίες της τάξης πάνω από 200°C. Όλα τα δοκίμια τοιχοποιίας ελέγχθηκαν σε εκτός επιπέδου ανακυκλιζόμενη κάμψη τριών σημείων, με μόνη διαφορά ότι τα δοκίμια της δεύτερης ομάδας, πριν τη φόρτιση υποβλήθηκαν σε "πυρκαγιά" στο Εργαστήριο Δοκιμών Πυρός. Το ενδιαφέρον της εργασίας αυτής έγκειται στο συνδυασμό τοποθέτησης των δύο υλικών, των ΙΑΜ και της εξωτερικής θερμομόνωσης, η οποία διέφερε από δοκίμιο σε δοκίμιο, ώστε να διαπιστωθεί ο βέλτιστος συνδυασμός διάταξής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας, με σκοπό την πλήρη "εκμετάλλευση" των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών. Για να είναι συγκρίσιμα μεταξύ τους τα αποτελέσματα, σε όλα τα ενισχυμένα δοκίμια εκτός από ένα, το πλήθος των πλεγμάτων όπως επίσης και το πάχος κάθε θερμομονωτικής πλάκας διατηρήθηκε σταθερό. Με τον τρόπο αυτό μελετήθηκε εάν η διαφορετική διάταξη τοποθέτησής τους στην επιφάνεια της τοιχοποιίας επηρεάζει την μέγιστη πλευρική αντοχή και την αντίστοιχη πλαστιμότητα για κάθε δοκίμιο. Άλλοι παράγοντες προς διερεύνηση αποτέλεσαν το βήμα με το οποίο ασκήθηκε η μετατόπιση στο δοκίμιο, η απομένουσα αντοχή των δοκιμίων σε περίπτωση πυρκαγιάς, η ποιότητα του θερμομονωτικού υλικού αλλά και το πλήθος των πυράντοχων πλακών ώστε αυτές να προστατέψουν πλήρως το υλικό της ενίσχυσης και την τοιχοποιία από τα κύματα θερμότητας. Οι διατάξεις των δοκιμίων της πρώτης ομάδας, εξετάστηκαν και σε αναλυτικό επίπεδο, με σκοπό τον αναλυτικό υπολογισμό της συμπεριφοράς του δοκιμίου σε κάμψη καθώς και διάτμηση (ανάλογα με τη μορφή αστοχία για κάθε δοκίμιο), προκειμένου να βρεθεί η ροπή αντοχής της σύνθετης κατασκευής και να συγκριθεί με τις τιμές των πειραματικών αποτελεσμάτων. Κύριο συμπέρασμα της παρούσας διατριβής αποτελεί το γεγονός ότι με τη χρήση σύνθετων υλικών, ένας ψαθυρός τοιχίσκος ελέγχου μετατράπηκε σε ψευδοπλάστιμος, με ταυτόχρονα σημαντική αύξηση της αντοχής του και της απορροφούμενης ενέργειας για εκτός επιπέδου φορτίσεις. Με την προσθήκη θερμομονωτικών πλακών διογκωμένης πολυστερίνης ΕPS οι τιμές των αποτελεσμάτων από τις αναλύσεις είναι ακόμα καλύτερες όσον αφορά την αντοχή και την πλαστιμότητα. Αντίθετα όμως, το μονωτικό υλικό από αυτόκλειστο κυψελωτό σκυρόδεμα πορομπετόν υστερεί διατμητικά και στο μόνο που μπορεί να συνεισφέρει είναι στην προστασία του δοκιμίου σε περίπτωση πυρκαγιάς, εφόσον το πάχος του υλικού αυτού είναι ικανοποιητικό.
Abstract (translated): The purpose of the present master thesis is the experimental and analytical investigation of a strengthened and energy efficiency upgraded masonry, subjected to out of plane cyclic load. The strengthening technique referred to the application of composite materials and especially Textile-Reinforced Mortar (TRM) layers, while the energy technique included insulating plates. The extensive experimental program lasted six months and was conducted at the Structural Materials Laboratory of the Civil Engineering Department at the University of Patras. 17 identical rectangular specimens of masonry were constructed and reinforced. One specimen was tested without any reinforcement, any insulation and was used as reference for the comparison with all the rest. The masonry walls were separated in two groups according to the type of their insulating plate. The first group consisted of expanded polystyrene insulation EPS and in the specimens of the second group were placed Ytong Multipor. The reason why two different types of insulation were used, is that before the out-of-plane bending, the specimens with Ytong were subjected to fire testing. The Ytong Multipor plates have an excellent fire resistance. The goal of the investigation is the study of the ways that the composite materials and the insulation collaborate together and with the masonry, aiming to increase the strength and the ductility. For all the specimens, the number of TRM layers remained constant for each wall and only for the second group of specimens the number of plates differed. The parameters under investigation included mainly the row where the layers were applied on the wall surface, the step of controlled displacement for each loading circle, the remaining fire resistance, the quality of the insulation plates and the thickness of Ytong Multipor in order to protect the reinforced masonry. Furthermore, were realized a numerical analyses for the first group and the results of the numerical analyses were compared with the experimental data. In this study, the experimental results indicated that TRM layers are quite effective in terms of increasing both the strength and deformation capacity of the retrofitted masonry in case of out-of-plane bending. The composite materials are capable to augment the ductility, the initial elastic stiffness, as well as the dissipating energy and to provide a structural upgrade to a masonry wall. The addition of insulation EPS offered a much better behavior in terms of strength and ductility, especially when the TRM layers are outside of the insulation. On the other side, when was used insulation Ytong, the values of strength were very low. However Ytong provided the desired protection of the reinforced masonry in case of fire, under the condition that the thickness of Ytong is sufficiently large. From the response of specimens tested, it can be concluded that the combination TRM layers and insulating plates is an extremely promising solution for the upgrade of masonry.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Argyropoulou(civ).pdf17.01 MBAdobe PDFView/Open


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