Διερεύνηση συμπεριφοράς δοκών ελαφροσκυροδέματος με χρήση ινών προς μερική αντικατάσταση συνδετήρων

Καραγιαννάκη, Δέσποινα; Karagiannaki, Despoina

dc.contributor.author	Καραγιαννάκη, Δέσποινα	el
dc.contributor.author	Karagiannaki, Despoina	en
dc.date.accessioned	2021-03-10T10:27:02Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53012
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20710
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Ινοπλισμένο ελαφροσκυρόδεμα	el
dc.subject	Μηχανικές ιδιότητες	el
dc.subject	Κάμψη τεσσάρων σημείων	el
dc.subject	Διατμητική αντοχή	el
dc.subject	Δοκοί	el
dc.subject	Steel fiber reinforced lightweight concrete	en
dc.subject	Mechanical properties	en
dc.subject	Four point bending	en
dc.subject	Shear resistance	en
dc.subject	Beams	en
dc.title	Διερεύνηση συμπεριφοράς δοκών ελαφροσκυροδέματος με χρήση ινών προς μερική αντικατάσταση συνδετήρων	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	Evaluation of the shear behaviour of steel fiber reinforced lightweight concrete beams targeting the partial replacement of their shear reinforcement	en
heal.classification	Τεχνολογία Σκυροδέματος	el
heal.classification	Δομοστατικός Σχεδιασμός	el
heal.dateAvailable	2022-03-09T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-03-03
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετάται η συμπεριφορά δοκών ελαφροσκυροδέματος με χρήση ινών προς μερική αντικατάσταση του διατμητικού οπλισμού (συνδετήρων). Η χρήση του ελαφροσκυροδέματος είναι πλέον διαδεδομένη λόγω των πολλαπλών πλεονεκτημάτων που παρουσιάζει έναντι του συμβατικού σκυροδέματος, όπως αξιόλογη αντοχή και ανθεκτικότητα σε σχέση με το μειωμένο του βάρος, σε συνδυασμό με βελτιωμένη θερμική αγωγιμότητα. Παρόλα αυτά παρουσιάζει και σημαντικά μειονεκτήματα, όπως μικρή παραμένουσα αντοχή (post peak residual strength) και φθιτό μετελαστικό κλάδο τόσο σε εφελκυσμό όσο και σε θλίψη, ψαθυρότητα αλλά και σημαντική ρηγμάτωση ειδικά στο αρχικό στάδιο της ωρίμανσης του. Για τους παραπάνω λόγους αναπτύχθηκε το ινοπλισμένο ελαφροσκυρόδεμα, με τη χρήση διάφορων τύπων ινών (double hooked, ring type, straight, crimped, κ.α.) με ποικίλες ιδιότητες και από διαφορετικά υλικά (χάλυβα, πλαστικές, πολυπροπυλαινίου, άνθρακα κ.α.). Στη διεθνή βιβλιογραφία έχει μελετηθεί η συμπεριφορά ινοπλισμένων δοκών από ελαφροσκυρόδεμα. Έμφαση έχει δοθεί στη δυνατότητα αντικατάστασης μέρος του συμβατικού οπλισμού έναντι τέμνουσας με ίνες, προκειμένου να αποφευχθεί ο συνωστιμός οπλισμού που προκαλεί δυσκολίες στη σκυροδέτηση. Ωστόσο, στις περισσότερες εργασίες μελετώνται και προτείνονται μεγάλα ποσοστά ινών στο μείγμα του σκυροδέματος, κάτι το οποίο αφενός είναι αντιοικονομικό αφετέρου δύναται να προκαλέσει δυσχερείς συνθήκες κατά τη σκυροδέτηση, αναφορικά με τη συμπύκνωση του σκυροδέματος. Οι παραπάνω δυσχέρειες συμβάλλουν στην αδυναμία εδραίωσης του υλικού στην πράξη τόσο για οικονομικούς όσο και για πρακτικούς λόγους. Για όλους τους παραπάνω λόγους, στην παρούσα μεταπτυχιακή αποτιμάται η επίδραση μικρών ποσοστών ινών στη συμπεριφορά του σκυροδέματος έναντι τέμνουσας, με στόχο τη μερική αντικατάσταση συνδετήρων. Στο πλαίσιο της εργασίας, εκτός από λεπτομερής βιβλιογραφική ανασκόπηση, πραγματοποιείται επίσης σειρά πειραματικών δοκιμών σε δοκούς ελαφροσκυροδέματος που περιλαμβάνουν διάφορα ποσοστά τόσο διατμητικού οπλισμού όσο και μεταλλικών ινών. Με τον τρόπο αυτόν θα αποτιμηθεί η συμπεριφορά των δοκών έναντι τέμνουσας σε όρους αντοχής και παραμόρφωσης. Τα αποτελέσματα αξιολογούνται και συγκρίνονται με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα της διεθνούς βιβλιογραφίας με στόχο την διατύπωση σχετικών σχέσεων υπολογισμού. Από τις δοκιμές σε επίπεδο υλικού προέκυψε ισχυρή συσχέτιση ανάμεσα στα μηχανικά χαρακτηριστικά των εξεταζόμενων συνθέσεων σκυροδέματος και της αποτελεσματικότητας των ινών με την ποσότητα του περιεχόμενου αέρα και με την τιμή της κάθισης. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των δοκιμών τεσσάρων σημείων των δοκών προέκυψε το συμπέρασμα ότι είναι δυνατή η αντικατάσταση του μισού ποσοστού των απαιτούμενων από τον κανονισμό συνδετήρων με ποσοστό ινών 0,50% ούτως ώστε να επιτευχθεί το καμπτικό φορτίο αστοχίας των δοκών καθώς επίσης και μία ικανοποιητική βελτίωση της πλαστιμότητας τους. Απαιτείται περαιτέρω βελτιστοποίηση των συνθέσεων σε επίπεδο υλικού καθώς και των διαστάσεων των ινών προκειμένου να προσεγγίσουν οι δοκοί με τον μισό εγκάρσιο οπλισμό, από αυτόν που απαιτείται από τον κανονισμό, την πλαστιμότητα και την εικόνα ρηγμάτωσης που προέκυψε για τα δοκίμια που ήταν οπλισμένα με βάση τις απαιτήσεις του Ευρωκώδικα. Τέλος, ανέκυψε η ανάγκη για αναπροσαρμογή του τύπου εκτίμησης της διατμητικής αντοχής ινοπλισμένου συμβατικού σκυροδέματος κατά Model Code (2010) προκειμένου να προσεγγίζει την μειωμένη απόκριση των μηχανισμών παραλαβής τέμνουσας στην περίπτωση του ελαφροσκυροδέματος.	el
heal.abstract	The current thesis investigates the behavior of steel fiber reinforced lightweight concrete beams targeting the partial replacement of the required amount of stirrups for preventing shear failure. The use of lightweight concrete is very common due to its multiple advantages over normal weight concrete, which can be summarized as follows: the higher strength-to-weight ratio, the lower coefficient of thermal conductivity and the improved durability properties. However, disadvantages were also detected which refer to the poor post-peak behaviour in both tension and compression, the brittleness and the significant cracking especially at early ages. The combination of using lightweight aggregates together with reinforcing fibers has been introduced in order to improve the material and mechanical characteristics of the lightweight concrete in both fresh and hardened state and has led to the development of the fiber reinforced lightweight concrete whose application has been reported in several experimental and real case studies. Large variety of fiber shapes (double hooked, ring type, straight, crimped etc.), with various characteristics and materials (steel, polypropylene, carbon, plastic, etc.) have been reported. The aim of the aforementioned studies was the replacement of the stirrups needed for preventing shear failure by adding fibers in the concrete mix. Large amount of stirrups can cause defects during construction and especially during concrete casting and condensation. However, large percentages of fibers are usually proposed by researchers which are neither economically efficient nor effective during construction, taking into account the aforementioned possible defects. For all the aforementioned reasons, the current thesis evaluates the effect of small fiber percentages in the shear behavior of lightweight concrete beams, targeting to the partial replacement of the required stirrups. The current dissertation consists of two main parts: (a) an extended literature review, referring to the effect of fibers addition to the mechanical properties (compressive, flexural & shear strength) and ductility of lightweight concrete specimens and (b) an experimental part, which consists of testing steel fiber reinforced lightweight concrete beams under four point bending loading, with different amounts of stirrups and percentages of fibers. Thus, these experimental results will be assessed in terms of load bearing capacity and deformation values. They will also be compared with the corresponding experimental result of the literature. Last but not least, the available models for calculating the shear capacity of fiber reinforced beams are evaluated in order to propose possible modifications. Strong correlation between the mechanical properties of the examined lightweight concrete mixes and the effectiveness of the added fibers, with the amount of entrapped air and slump was observed. Furthermore, through four point bending testing of beams, the potential of replacing half the amount of stirrups required according to Eurocodes, with 0,50% of fibers, is proved to be possible, as these beams managed to reach their flexural capacity and increase their ductility. Further optimazitation of the characteristics of the concrete mixes and the dimensions of fibers is required, in order to approach the behaviour of the beams that are adequately reinforced against shear according to Eurocodes. The formula for the calculation of the shear resistance of beams according to Model Code 2010 needs to be modified in order to give safe predictions of the shear capacity of steel fiber reinforced lightweight concrete beams.	en
heal.sponsor	Ευχαριστώ θερμά την εταιρεία Lafarge για την παροχή του σκυροδέματος για την παρασκευή των δοκών καθώς και την Τσάκας Ε.Π.Ε. για την παροχή των μεταλλικών κεκαμμένων ινών.	el
heal.advisorName	Μπαδογιάννης, Ευστράτιος	el
heal.advisorName	Βουγιούκας, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Μπαδογιάννης, Ευστράτιος	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκας, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Σπηλιόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	141 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false