Βάση του αντισεισμικού κανονισμού αποτελεί η κατανόηση της ανελαστικής συμπεριφοράς υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος παρουσία ανακυκλιζόμενης πλάγιας φόρτισης και αξονικού θλιπτικού φορτίου, καθώς ο βαθμός της ικανότητας παραμόρφωσης των υποστυλωμάτων καθορίζει την σεισμική απόκριση ολόκληρης της κατασκευής. Η ικανότητα των υποστυλωμάτων να αναπτύξουν ανελαστικές παραμορφώσεις μπορεί να ποσοτικοποιηθεί μέσω των δεικτών πλαστιμότητας, οι οποίοι εκφράζονται σε όρους καμπυλοτήτων και γωνιών στροφής χορδής. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί ο προσδιορισμός των παραμορφωσιακών μεγεθών που ορίζουν την πλαστιμότητα των υποστυλωμάτων Ο.Σ. και η σύγκριση αυτών με πειραματικά αποτελέσματα. Ειδικότερα, υπολογίζονται η καμπυλότητα και η γωνία στροφής χορδής στην διαρροή και στην αστοχία για διαφορετικές ορθογωνικές διατομές υποστυλωμάτων και εν συνεχεία οι αντίστοιχοι λόγοι πλαστιμότητας. Τα θεωρητικά προσομοιώματα που εξετάζονται είναι αυτά του ΚΑΝ. ΕΠΕ. 2013, ΚΑΝ.ΕΠΕ. 2017, του EC8-3 2005 και της Δ.Ε. Γραμματικού 2016. Η εξέταση του μοντέλου του ΚΑΝ. ΕΠΕ. 2013 πραγματοποιείται με χρήση του προγράμματος ανάλυσης διατομής ΒΙΑΧ, το οποίο έχει ενσωματωμένο το μοντέλο περισφιγμένου σκυροδέματος που προτείνει ο εν λόγω κανονισμός. Στόχος της εργασία είναι η παρουσίαση και η σύγκριση των διαφόρων διατιθέμενων θεωρητικών προσομοιωμάτων και η ανάδειξη του ρόλου του αξονικού φορτίου σε αυτά, καθώς και ο εντοπισμός τυχόν αδυναμιών των σχέσεων που υιοθετούνται ως προς τον βαθμό της παραμετρικής ευαισθησίας τους.
Στο Πρώτο Κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά στις εισαγωγικές έννοιες που είναι απαραίτητες για την κατανόηση ειδικότερων θεμάτων που πραγματεύεται η παρούσα εργασία. Παρουσιάζονται εν συντομία οι διατιθέμενοι κανονισμοί αποτίμησης υφιστάμενων κατασκευών και ορίζεται η έννοια της πλαστιμότητας.
Στο Δεύτερο Κεφάλαιο περιγράφονται τα μοντέλα και οι σχέσεις που εφαρμόζονται στην παρούσα εργασία για τον προσδιορισμό των παραμορφωσιακών μεγεθών των υπό εξέταση διατομών, καθώς και όλα τα υπολογιστικά εργαλεία Η/Υ που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των αποτελεσμάτων. Επίσης, παρουσιάζονται όλες οι παραδοχές που έχουν θεωρηθεί κατά του υπολογισμούς.
Στο Τρίτο Κεφάλαιο γίνεται αναλυτική εφαρμογή όλων των σχέσεων των θεωρητικών προσομοιωμάτων σε μια ορθογωνική διατομή μη αντισεισμικά σχεδιασμένου υποστυλώματος που υποβάλλεται σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση και σταθερό αξονικό φορτίο, για την καλύτερη κατανόηση αυτών.
Στο Τέταρτο Κεφάλαιο πραγματοποιείται διερεύνηση της επιρροής του ανηγμένου αξονικού φορτίου στα παραμορφωσιακά μεγέθη τεσσάρων διαφορετικών διατομών, όπως αυτά υπολογίζονται για κάθε θεωρητικό προσομοίωμα που εξετάζεται.
Στο Πέμπτο Κεφάλαιο υπολογίζονται οι θεωρητικές τιμές των παραμορφωσιακών μεγεθών εννέα υποστυλωμάτων, τα οποία έχουν υποβληθεί σε πειραματικές δοκιμές και είναι διαθέσιμα στη βιβλιογραφία τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα, προκειμένου να πραγματοποιηθεί ο έλεγχος της παραμετρικής ευαισθησίας των θεωρητικών μοντέλων.
Στο Έκτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται συνοπτικά τα σημαντικότερα συμπεράσματα και παρατηρήσεις που προέκυψαν από τις διερευνήσεις και συγκρίσεις που πραγματοποιήθηκαν. Επίσης, τονίζονται τα σημεία εκείνα που θεωρείται ότι οι θεωρητικές σχέσεις παρουσιάζουν αδυναμίες και χρίζουν περεταίρω διερεύνησης.
Τέλος, παρατίθεται η βιβλιογραφία.
Από τα αποτελέσματα των συγκρίσεων παρατηρούνται αποκλίσεις μεταξύ των θεωρητικών μοντέλων, με κάποια να δίνουν πολύ μεγάλες τιμές και άλλα πολύ συντηρητικές σε σχέση με τα πειραματικά αποτελέσματα. Ωστόσο, σε όλα τα θεωρητικά μοντέλα παρατηρείται μια ανεπάρκεια στο να λάβουν υπόψη τους σε ικανοποιητικό βαθμό παραμέτρους συμπεριφοράς, όπως το ανηγμένο αξονικό φορτίο, το ποσοστό και την αποδοτικότητα της περίσφιγξης και το μηχανικό ποσοστό του διαμήκη οπλισμού.
(EL)
The basis of anti-seismic codes relies upon the understanding of the inelastic behavior of reinforced concrete columns when subjected to lateral cyclic force and axial compressive load, since the deformation capacity of the columns defines the seismic response of the entire structure. The ability of the columns to deform in the inelastic range can be quantified by ductility indicators, which are expressed in terms of curvatures and chord rotation. The aim of this thesis is to determine the deformation parameters that define the ductility of the reinforced concrete columns and the comparison of these to experimental results. In particular, the curvature and the chord rotation in yield and failure for different rectangular column sections and the ductility ratios are calculated. The theoretical models examined are those of the Greek Code of Structural Interventions of 2013 and 2017, EC8-3 2005 and the PHD Thesis of Grammatikou, S. (2016). The examination of the Greek Code of Structural Interventions of 2013 model was carried out using the cross sectional analysis program BIAX, which incorporates the model of confined concrete proposed by this code. The aim of this thesis is to present and compare the theoretical models available and to highlight the role of the axial load in them, as well as to identify any weaknesses in the relations adopted with regard to the degree of their parametric sensibility.
The first chapter introduces the concepts that are necessary in order to understand the specific issues dealt with in this thesis. The codes for the assessment of existing structures are presented concisely and the ductility term is defined.
The second chapter describes the models used and the relations applied for the definition of the deformation parameters of the rectangular sections examined in this thesis, as well as all the computational tools used. At last, the assumptions made during the calculations are presented.
In the third chapter the theoretical models’ relations are applied to a rectangular column section lacking of anti-seismic design, which being subjected to lateral cyclic force and constant axial load.
In the fourth chapter the influence of the axial load, as calculated in every theoretical model, in the deformation parameters of four different sections is examined.
In the fifth chapter the theoretical values of the deformation parameters of nine columns, which have been subjected to tests, the results of which are available, in order to check the theoretical models’ parametric sensibility.
In the sixth chapter the most remarkable conclusions and remarks deriving from the comparisons and the calculations made are presented. Furthermore, the points where the theoretical relations are weak and should be investigated further are emphasized.
In the end of the thesis, the bibliography is listed.
From the results of the comparisons, we can gather that there are deviations between the theoretical models. Some of them have significantly higher values compared to the test result, whereas others are really conservative. However, all the theoretical models are inadequate when it comes to taking the behavior parameters, such as the level of axial load, the ratio and the efficiency of the lateral steel and the mechanical ratio of the longitudinal reinforcement.
(EL)
Πανεπιστήμιο Πατρών
