Αναλυτική διερεύνηση υποστυλωμάτων ενισχυμένων με μανδύες

Abstract

Η παρούσα εργασία ασχολείται με την προσομοίωση ενισχυμένων υποστυλωμάτων με μανδύες και τη συμπεριφορά τους υπό μονοτονική φόρτιςη. Εξετάζονται οι δυνατότητες του προγράμματος Ansys στην προςομοίωση στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Προτείνονται μέθοδοι εισαγωγής τησ λειτουργίας της διεπιφάνειας παλιού-νέου σκυροδέματος στην εφαρμογή των μανδυών. Η επαλήθευση του προγράμματοσ γίνεται με τη βοήθειαα των πειραμάτων των Eduardo Julio, Fernando Branco, Vitor Silva (2005), από τα οποία ελέγχουμε ένα μη ενισχυμένο υποστύλωμα, ένα ενισχυμένο με λεία διεπιφάνεια μανδύα και ένα με οπλισμένη διεπιφάνεια. Η σύγκλιση που επιτυγχάνεται με τα πειραματικά αποτελέσματα είναι πολύ καλή, με μοναδική εξαίρεση τις λίγο μικρότερες τιμές μετατοπίσεων που καταγράφουμε στα προσομοιώματα. Στη συνέχεια αναλύουμε συγκριτικά ένα μη ενισχυμένο υποστύλωμα της δεκαετίας του ’60 που το ενισχύουμε στη συνέχεια με μανδύα. Καταγράφουμε τα αποτελέσματα για την απόκριση του, τη δυςκαμψία, την πλαστιμότθτα και τις αναπτυσσόμενες τάσεις στο σκυρόδεμα και τους οπλισμούς. Διερευνόνται διάφορες περιπτώσεις ποιότητας σκυροδέματος μανδύα αλλά και διεπιφάνειας. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στο ποσοστό μονολικικότητας που επιτυγχάνεται ανάλογα με την ποιότητα επεξεργασίας της διεπιφάνειας και της χρήσης βλήτρων. Συμπεραίνουμε ότι η ενίσχυση με μανδύες είναι ένας εξαιρετικά αποδοτικός τρόπος ενίσχυσης των υποστυλωμάτων. Εξετάζονται επίσης, περιπτώσεις όπου διαφέρει η τιμή της αξονικής επιβαλλόμενης δύναμης του υποστυλώματος και παρουσιάζετεται η συμπεριφορά τους. Αναλύονται προσομοιώματα όπου αυξάνεται η πυκνότητα των συνδετήρων του μανδύα και καταγράφουμε την επίδραςη στην πλαστιμότητα και την αντοχή. Τέλος, διερευνάται η περίπτωση των κοντών υποστυλωμάτων και η χαρακτηριστική ψαθυρή αστοχία τους. Εντοπίζεται η διατμιτική αστοχία και παρουσιάζονται οι τροχιές των θλιπτικών τάσεων σε περιπτώσεις κοντών και ενδιάμεσων υποστυλωμάτων.

This paper deals with the simulation reinforced columns with jackets and their behavior under monotonic loading. We are examining the ability of the finite elements program Ansys to simulate reinforced concrete structures. We propose methods of introducing the operation of the interface between old-new concrete of the jacket. The program’s verification is made by the experiments of Eduardo Julio, Fernando Branco, Vitor Silva (2005). We examine a non-reinforced column, a reinforced one with a smooth interface and a third with rough interface and dowels. The convergence achieved between the analysis and experimental results is very good, with the exception of smaller displacements which are always found in the analysis. We analyze a non-reinforced column of a greek construction in '60s and then we strengthen it by jackets. We record the results for the response, stiffness, ductility and the occurring stresses in the concrete and reinforcing bars. We investigate several cases of the jacket’s concrete quality and interface. Special reference is made in monolithic rate achieved depending on the interface roughness and by the use of dowels. We conclude that jacketing is an extremely effective way of strengthening the columns. We also review the way in which the value of the axial force imposed to the column influences its behavior. We analyze columns with more dense stirrups in its jacket and we record the effect on the stiffness and strength. Finally, we investigate the case of short columns and their typical brittle failure. We identify shear failure and we present the orbits