Αποτίμηση της διατμητικής αντοχής ενισχυμένων στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος που έχουν υποστεί διάβρωση

Θεοδώρου, Δημήτριος; Theodorou, Dimitrios

dc.contributor.author	Θεοδώρου, Δημήτριος	el
dc.contributor.author	Theodorou, Dimitrios	en
dc.date.accessioned	2021-09-06T11:50:54Z
dc.date.available	2021-09-06T11:50:54Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53804
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21502
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Διάτμηση	el
dc.subject	Ενίσχυση	el
dc.subject	Διάβρωση	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Μακροστοιχεία	el
dc.subject	Abaqus	en
dc.subject	OpenSees	en
dc.subject	CFRP	en
dc.subject	Corrosion	en
dc.subject	Macro-elements	en
dc.title	Αποτίμηση της διατμητικής αντοχής ενισχυμένων στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος που έχουν υποστεί διάβρωση	el
dc.title	Nonlinear response of corroded reinforced concrete members strengthened in shear	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δομοστατική	el
heal.classification	Μηχανική	el
heal.classification	Ενισχύσεις κατασκευών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-16
heal.abstract	Ένα σημαντικό ποσοστό των υφιστάμενων κατασκευών έχει υπερβεί τη διάρκεια ζωής του. Εντός αυτού του χρονικού διαστήματος, οι κατασκευές υπόκεινται σε εντεινόμενες περιβαλλοντικές δράσεις και σε επαυξημένα φορτία που δεν είχαν ληφθεί υπόψη κατά τον αρχικό σχεδιασμό. Ειδικά στην περίπτωση γεφυρών οπλισμένου σκυροδέματος, οι συνεπιβαλλόμενοι συχνότεροι και εντονότεροι κύκλοι φόρτισης συντελούν στην εμφάνιση ρηγματώσεων του σκυροδέματος, που διευκολύνουν τη διάβρωση του οπλισμού. Το φαινόμενο της διάβρωσης επηρεάζει σημαντικά τη διατμητική φέρουσα ικανότητα των κατασκευών, ενώ είναι αρκετά δαπανηρή η επιδιόρθωση, η ανακατασκευή ή η αντικατάσταση των διαβρωμένων στοιχείων της κατασκευής. Για αυτό το λόγο κρίνεται αδήριτη η μελέτη του φαινομένου αυτού. Ένας αποτελεσματικός τρόπος αντιμετώπισής της είναι η εφαρμογή μη διαβρούμενων μέσων ενίσχυσης από ινοπλισμένα πολυμερή με ίνες άνθρακα (CFRP). Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιδιώκεται η διατύπωση μιας μεθοδολογίας για την ανάλυση ενισχυμένων δοκών οπλισμένου σκυροδέματος έναντι διάβρωσης. Πρώτα, επιχειρείται η αριθμητική προσομοίωση της αρχικής, μη ενισχυμένης και μη διαβρωμένης κατάστασης της δοκού. Η προσομοίωση αυτή πραγματοποιείται μέσω δύο διαφορετικών μεθόδων, ήτοι με τη χρήση πεπερασμένων στοιχείων και με την αξιοποίηση της μακροπροσομοίωσης, μέσω των λογισμικών Abaqus και OpenSees, αντίστοιχα. Κάθε μεθοδολογία βαθμονομείται κατάλληλα ώστε να προσεγγιστεί όσο καλύτερα γίνεται το πείραμα αναφοράς, που υποβάλει δοκίμια ελέγχου με ή χωρίς διάβρωση και με ή χωρίς μέσα ενίσχυσης, ίδιας γεωμετρίας και χαρακτηριστικών, σε στατική pushover. Έχοντας εξακριβώσει ότι τα μακροστοιχεία μπορούν να προσομοιώσουν με ακρίβεια την πραγματική συμπεριφορά της δοκού, υιοθετούνται σαν κύρια μέθοδος για την εξέταση της απόκρισης της δοκού έναντι διάβρωσης και ενίσχυσης. Διερευνώνται δύο περιπτώσεις διάβρωσης οπλισμού, μεμονωμένα των συνδετήρων και αυτών μαζί με το διαμήκη, σε πέντε ποσοστά διάβρωσης, 7%, 15%, 20%, 25% και 35%. Ύστερα εφαρμόζονται δύο μέθοδοι ενίσχυσης, αυτές των ενσωματωμένων ράβδων και του εξωτερικού συνεχούς μανδύα, με σκοπό να προβλεφθεί η ενισχυμένη αντοχή της δοκού. Μελετήθηκαν έξι σχέσεις για κάθε μέθοδο ενίσχυσης από την υφιστάμενη βιβλιογραφία. Η ανάλυση γίνεται σε δύο σενάρια διάβρωσης, εφαρμογή ενίσχυσης στο 15% διάβρωσης του πλήρους οπλισμού και εξέλιξη αυτής μέχρι το 35% μαζί με την ενίσχυση. Η διπλωματική αυτή παρήγαγε σημαντικά συμπεράσματα, που άπτονται της συνολικής διαδικασίας ανάλυσής της μέσω των δύο μεθόδων προσομοίωσης, αλλά και συμπεράσματα που αφορούν τη διάβρωση του οπλισμού της και την ενίσχυσής της. Το σημαντικότερο από όλα είναι ότι η μακροπροσομοίωση είναι ικανή να περιγράψει με μεγάλη ακρίβεια τη μη γραμμική απόκριση των κατασκευών σε όλες τις εκφάνσεις τους, σε αμελητέο υπολογιστικό κόστος, έναντι της θεώρησης με τα μικροσκοπικά πεπερασμένα στοιχεία.	el
heal.abstract	A significant proportion of the existing infrastructure has surpassed its, designed for, life expectancy. Within this time period, structures are subjected to intense environmental actions and to increased loads that had not been taken into account during their designing. This results in an increasing number of loading cycles, which often leads to fatigue induced damage, i.e., cracking. Propagating cracks facilitate the corrosion of the steel reinforcement. Corrosion greatly affects the shear strength of R/C members. An effective means of mitigating this detrimental effect, is the utilization of non-corrosive carbon fiber reinforced polymers (CFRP) as a strengthening solution. This thesis aims at developing a robust methodology for the analysis of fiber reinforced polymer strengthened R/C beams considering the effect of corrosion. First, the case of a non-corroded and unstrengthened beam is examined and analyzed. . This simulation is performed by two different approaches, i.e. with finite elements and macro-elements, using Abaqus and OpenSees, respectively. Each method is suitably calibrated so as to approach the reference experiment, in which control samples with the same geometry and properties, having or not suffered corrosion and having or not been strengthened , are examined by static pushover analysis. After proving that macroelements can accurately describe the real behavior of the beam, macrosimulation is adopted in order to study the shear response of the beam against corrosion and strengthening applications. Two scenarios of corroded reinforcement are investigated, the transverse reinforcement only and both the transverse and longitudinal reinforcement of the beam, at five thresholds of corrosion, 7%, 15%, 20%, 25% and 35%. After that, two methods of strengthening are implemented, the deep embedded CFRP rods and the externally bonded continuous CFRP sheet, so as to predict the shear response of the strengthened beam. The study of strengthening methods included the use of six relations for each strengthening application from the existing literature. The strengthening analysis is performed in two levels of corrosion, firstly by implementing the CFRP composites at the 15% level of corrosion of the full reinforcement and secondly, by examining the evolution of corrosion up to 35% level along with the CFRP strengthening. The present diploma thesis yielded some important conclusions, that refer to both the total procedure of the two method simulation and the simulation of corrosion and strengthening techniques. However, the most fundamental outcome of this work is that macroelement simulation is capable of describing the nonlinear response of the structures through all their states in a highly accurate way and mainly, at a negligible time cost, in contrast to the microscopic finite element simulation.	en
heal.advisorName	Τριανταφύλλου, Σάββας	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκας, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Σπηλιόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	132 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false