H τροποποιημένη δοκιμή δοκού για τον προσδιορισμό του νόμου συνάφειας-ολίσθησηςτης διεπιφάνειας ράβδωνοπλισμού FRP-σκυροδέματος για την ανακυκλιζόμενη φόρτιση

Abstract

Στην εργασία αυτήν, με τίτλο «Η ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΔΟΚΙΜΗ ΔΟΚΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΣΥΝΑΦΕΙΑΣ-ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΤΗΣ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΡΑΒΔΩΝ ΟΠΛΙΣΜΟΥ FRP-ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΑΝΑΚΥΚΛΙΖΟΜΕΝΗ ΦΟΡΤΙΣΗ» παρουσιάζονται ορισμένα πειραματικά αποτελέσματα τα οποία αποκτήθηκαν στα πλαίσια των ερευνητικών δραστηριοτήτων του εργαστηρίου Δομικής Μηχανικής και Στοιχείων Τεχνικών Έργων της Σ.Α.Τ.Μ. του Ε.Μ.Π., πάνω στη διεπιφανειακή συμπεριφορά ράβδων οπλισμού- σκυροδέματος για ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Επίσης, παρουσιάζονται και συζητιούνται οι βασικοί παράμετροι που επηρεάζουν την συνάφεια του οπλισμού FRP με το σκυρόδεμα, όταν τα σύνθετα αυτά υλικά χρησιμοποιούνται ως κύριος οπλισμός σε δομικά στοιχεία σκυροδέματος. Στο πρώτο μέρος, γίνεται μια εκτεταμένη βιβλιογραφική ανασκόπηση των ερευνών και των πειραμάτων που έχουν δημοσιευτεί και πραγματεύονται την συνάφεια μεταξύ οπλισμού FRP και σκυροδέματος. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, παρουσιάζεται μια νέα πειραματική δοκιμή δοκού για τον προσδιορισμό της καμπύλης συνάφειας-ολίσθησης για μονότονη και ανακυκλιζόμενη αξονική καταπόνηση της ράβδου, που στηρίζεται στην κάμψη δοκού τεσσάρων σημείων. Η δοκιμή αυτή έχει αναπτυχθεί πρόσφατα στο εργαστήριο Δομικής Μηχανικής και Στοιχείων Τεχνικών Έργων της Σ.Α.Τ.Μ. του Ε.Μ.Π. Η πειραματική ανάπτυξη της καμπύλης συνάφειας-ολίσθησης βασίζεται στις μετρήσεις παραμορφώσεων που γίνονται κατά μήκος των εμπηγμένων τμημάτων της ράβδου οπλισμού στα δύο τμήματα της δοκού-δοκιμίου και στη μεταβολή της απόστασης των δύο τμημάτων της δοκού με το φορτίο δοκιμής. Σε αντίθεση με την κλασσική δοκιμή δοκού, η άρθρωση των δύο τμημάτων της δοκού δοκιμίου της προτεινόμενης δοκιμής θα πρέπει να παραλαμβάνει και εφελκυστικές δυνάμεις. Αυτό επιτυγχάνεται με μια μηχανική άρθρωση που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε για αυτό τον σκοπό. Το υλικό, οι διαστάσεις και η αγκύρωση της μηχανικής άρθρωσης στα δύο τμήματα της δοκού- δοκιμίου επιλέχθηκαν, έτσι ώστε να αποφευχθεί η αστοχία της αγκύρωσης κατά τον εφελκυσμό της άρθρωσης και η αστοχία από θρυμματισμό σκυροδέματος. Για την εκτέλεση της δοκιμής κατασκευάστηκε κατάλληλη διάταξη επιβολής των φορτίων στη δοκό-δοκίμιο, η οποία προσαρμόστηκε στην μηχανή κάμψης τριών σημείων του εργαστηρίου Δομικής Μηχανικής και Στοιχείων Τεχνικών Έργων της Σ.Α.Τ.Μ. του Ε.Μ.Π.. Στο τρίτο μέρος της εργασίας, η δοκιμή δοκού που παρουσιάστηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο εφαρμόζεται για την απόκτηση της σχέσης συνάφειας-ολίσθησης για δύο συγκεκριμένους τύπους FRP του εμπορίου για ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Διεξήχθησαν δύο πειραματικές δοκιμές, για ράβδους GFRP και CFRP διαμέτρου 12.7 mm και 7.8 mm αντίστοιχα. Σκοπός των πειραματικών δοκιμών του παρόντος κεφαλαίου ήταν να δειχθεί η δυνατότητα εφαρμογής της νέας μεθόδου, στην ανάπτυξη τοπικών νόμων συνάφειας-ολίσθησης για ανακυκλιζόμενη φόρτιση.

In this essay, titled “The new beam test for the definition of bond stress-slip law of the interface of Frp reinforcing bars-concrete for recycling load”, some experimental results are presented, which were conducted during researches of the Laboratory of Structural Mechanics and Engineering Structures of School of Rural and Surveying Engineering of N.T.U.A., on the interfacial behaviour of reinforcement bars-concrete for recycling load. Furthermore, this essay presents and discusses the basic factors, which affect the bond behavior of FRP reinforcement-concrete when the complex materials are used as main reinforcement in structural concrete elements. In the first part, there is an extended bibliographical survey on the researches and the experiments that have been published and deal with the bond behavior between FRP reinforcement and concrete. In the second part of the essay, a new experimental beam test is introduced in order to define the bond stress-slip curve for a monotonous and recycling axle strain of beam, which is upholded on the 4-spots beam bending. This test has been recently developed in the Laboratory of Structural Mechanics and Engineering Structures of School of Rural and Surveying Engineering of N.T.U.A.. The experimental development of the bond stress-slip curve, is based on the measurements occurred along the embedded parts of reinforcement bars , in the two parts of the test beam and on the transmutation of the distance of the two parts between the beam and the test load. In contradiction with the traditional beam tests, the joint of the two parts of the test beam, in the proposed test, should receive tensile loads too. This can be achieved with a mechanical joint, which was designed and constructed for that purpose. The materials, the dimensions and the embedment of the mechanical joint in the two parts of the test beam were selected in order to avoid the embedment failure during the tensile of the joint and the failure due to the shattered concrete. A suitable load enforcement design on the test beam was constructed for the implementation of the test, which was adjusted to the three spots bending machine the Laboratory of Structural Mechanics and Engineering Structures of School of Rural and Surveying Engineering of N.T.U.A. In the third part of the essay, the test bema presented in the previous chapter is used so as to define the bond stress-slip for two specific commercial FRP types for recycling load. Two experimental tests were conducted for GFRP and CFRP bars of 12.7 mm and 7.8 mm respectively. The purpose of the experimental test in the present chapter was to show the possibility of application of the new method in the development of topical bond stress-slip laws for recycling load.