Περίσφιξη ιστορικού σκυροδέματος με ινοπλισμένους μανδύες

Abstract

Το μεγαλύτερο μέρος του δομημένου περιβάλλοντος βασίζεται στο οπλισμένο σκυρόδεμα, ενώ ένα μεγάλο ποσοστό έχει ξεπεράσει τον ωφέλιμο χρόνο ζωής του. Παράγοντες όπως οι καιρικές συνθήκες, οι σεισμικές διεγέρσεις, η χαμηλή αντοχή υλικών που χρησιμοποιούνταν κατά το παρελθόν, και οι στατικές μελέτες χωρίς αντισεισμικό σχεδιασμό αποτελούν σημαντικούς παράγοντες φθοράς των κτιρίων. Ειδικά για την περίπτωση των διατηρητέων κατασκευών από Ο/Σ, η επισκευή και η ενίσχυσή τους αποτελεί πρόκληση για τους μελετητές καθώς πέραν των απαιτήσεων αύξησης της φέρουσας ικανότητας έναντι σεισμικών φορτίων, απαραίτητη είναι η διαφύλαξη των αρχιτεκτονικών και άλλων αξιών τους για τις μελλοντικές γενιές. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται η ενίσχυση μελών διατηρητέων κατασκευών από Ο/Σ, με λεπτούς μανδύες ινοπλισμένων τσιμεντοκονιαμάτων με ικανότητα κράτυνσης σε εφελκυσμό. Η χρήση των συγκεκριμένων τσιμεντοκονιαμάτων ως λεπτός μανδύας γύρω από υποστυλώματα, αυξάνει την θλιπτική αντοχή, τόσο λόγω της ύπαρξης περίσφιξης, αλλά και λόγω της συμβολής του επισκευαστικού υλικού στην παραλαβή κατακόρυφων φορτίων. Μέσα από πειραματική διερεύνηση, μελετάται η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου τρόπου επέμβασης, ενώ οι συντελεστές περίσφιξης που υπολογίζονται από τα πειραματικά αποτελέσματα, χρησιμοποιούνται για να σχεδιαστούν οι ενισχύσεις για ένα συγκεκριμένο κτίριο μελέτης, το Σπίτι της Συνεργασίας (Home for Cooperation) στη Λευκωσία.

The majority of the built environment is made up reinforced concrete structures, a large percentage of which, above 80%, have exceeded their useful life time. Both the weather conditions to which concrete structures are exposed, as well as the seismic excitations to which they are subjected, are important factors of deterioration, which worsen their already low bearing capacity. Further, due to the low strength of the materials used in the past, and the detailing accounting only for vertical loads, without seismic resistance design, historic concrete structures are particularly vulnerable to seismic actions. Especially in the case of listed (heritage) structures made of reinforced concrete, repair and retrofit pose additional challenges, since, in addition to the requirements to increase their seismic capacity, it is also necessary to preserve their architectural and other values, for future generations. In this thesis, the retrofit of listed heritage concrete structure members, using thin jackets of fiber-reinforced cementitious composites with strain hardening capacity in tension, is studied. The fibers act as three-dimensional reinforcement in the composites, preventing the concentration of deformation in a single crack, instead developing multiple cracks, leading to strains over 2% in direct tension. The use of the aforementioned composites as a thin jacket around columns increases the compressive strength of the latter, both due to the presence of confinement, but also due to the contribution of the repair material to the transfer of vertical loads. Through experimental investigation, the effectiveness of the proposed method of intervention is studied, while the confinement coefficients calculated from the experimental results are used to design the retrofit of a specific case-study building, the Home for Cooperation in Nicosia, Cyprus. The selected listed structure, constructed in 1950, is retrofitted using thin jackets and analyzed by inelastic static analysis to highlight its increase in ductility, due to the intervention.