Η παρούσα Διατριβή Διπλώματος Ειδίκευσης πραγματεύεται την ενίσχυση υποστυλωμάτων σχεδιασμένων με βάση παλαιότερους Ελληνικούς Κανονισμούς με ανεπαρκείς λεπτομέρειες όπλισης. Η ενίσχυση πραγματοποιήθηκε τόσο με μανδύες ινοπλισμένων πολυμερών, η χρήση των οποίων έχει ήδη γίνει ευρύτερα διαδεδομένη στην χώρα μας, όσο και με μανδύες ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα, μία νέα μέθοδος ενίσχυσης η οποία εξελίσσεται με γοργούς ρυθμούς την τελευταία πενταετία. Το πειραματικό πρόγραμμα διεξήχθη στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών. Το πρόγραμμα αυτό περιελάμβανε τέσσερα δοκίμια τύπου προβόλου αναπαριστώντας σε πλήρη κλίμακα υποστυλώματα με ύψος ίσο με το μισό του ύψους τυπικού ορόφου. Το ένα από αυτά τα δοκίμια δοκιμάστηκε χωρίς ενίσχυση. Τα υπόλοιπα ενισχύθηκαν στην κρίσιμη περιοχή (πόδας) με υφάσματα και ινοπλέγματα άνθρακα και γυαλιού σε οργανική και ανόργανη μήτρα. Εξάγονται συμπεράσματα τόσο για την επίδραση του είδους της μήτρας στην απόκριση των ενισχυόμενων δοκιμίων, όσο και για τον τύπο του σύνθετου υλικού. Η εργασία χωρίζεται σε πέντε Κεφάλαια. Στο πρώτο Κεφάλαιο αρχικά γίνεται αναφορά στην χρήση των συνθέτων υλικών στο πεδίο των ενισχύσεων, στα συστατικά από τα οποία αποτελείται ένα σύστημα ενίσχυσης, στις τεχνικές εφαρμογής τους και σε διάφορους παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την ανθεκτικότητά τους. Στην συνέχεια γίνεται περιγραφή του φαινομένου του πρόωρου λυγισμού του διαμήκους οπλισμού στην περιοχή της πλαστικής άρθρωσης σε παλαιού τύπου υποστυλώματα όπως και βιβλιογραφική αναφορά για την περίσφιγξη της κρίσιμης αυτής περιοχής τους με μανδύες ινοπλισμένων πολυμερών. Στο δεύτερο Κεφάλαιο εισάγεται η μέθοδος των ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα και αναλύονται οι απαιτήσεις που αυτή καλείται να καλύψει. Ακολουθεί βιβλιογραφική ανασκόπηση της καινοτόμου αυτής μεθόδου η οποία αφορά κυρίως σε δοκούς. Εξετάζεται ακόμη η σύσταση αυτής της μήτρας και γίνεται αναφορά στα πλεονεκτήματα και στα μειονεκτήματα των ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα έναντι των ινοπλισμένων πολυμερών. Στο τρίτο Κεφάλαιο γίνεται μία εκτενής περιγραφή της πειραματικής διαδικασίας. Η περιγραφή αυτή αναφέρεται στον οπλισμό και στις διαστάσεις των δοκιμίων, στα χρησιμοποιούμενα υλικά, στην φάση της σκυροδέτησης και στην διαδικασία ενίσχυσής τους. Στο τέλος του Κεφαλαίου γίνεται αναφορά στην πειραματική διάταξη και στο είδος της φόρτισης στην οποία υπεβλήθησαν τα δοκίμια. Στο τέταρτο Κεφάλαιο περιγράφονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων ξεχωριστά για κάθε ένα δοκίμιο και παρατίθεται μία σειρά διαγραμμάτων τα οποία περιγράφουν την συμπεριφορά και τον τρόπο αστοχίας τους. Παρουσιάζονται και συγκεντρωτικά διαγράμματα τα οποία ακολουθεί μία σειρά σχολίων. Τέλος, στο πέμπτο Κεφάλαιο γίνεται ένας σύντομος αριθμητικός υπολογισμός του απαιτούμενου πάχους μανδύα συνθέτων υλικών στην περιοχή της πλαστικής άρθρωσης για την καθυστέρηση του λυγισμού με βάση δύο προσομοιώματα της διεθνούς βιβλιογραφίας. Στο τέλος του Κεφαλαίου συνοψίζονται τα συμπεράσματα της παρούσης Διατριβής Διπλώματος Ειδίκευσης. Η αποτελεσματικότητα των συνθέτων υλικών σε ανόργανη μήτρα ως προς την καθυστέρηση των δυσμενών συνεπειών του λυγισμού των διαμήκων ράβδων ήταν αρκετά υψηλή. Η διαπίστωση αυτή, σε συνδυασμό με τα πολλά πλεονεκτήματα που απορρέουν από την αντικατάσταση των οργανικών ρητινών από τις ανόργανες αυτές μήτρες, καθιστούν την υπόψη τεχνική ενδιαφέρουσα και πολλά υποσχόμενη στο εγγύς μέλλον όσον αφορά την ενίσχυση μελών οπλισμένου σκυροδέματος. / -

Το ζήτημα της σταδιακής κατάρρευσης ήρθε στο προσκήνιο με την κατάρρευση του κτηρίου Ronan Point Apartment Building στο Ηνωμένο Βασίλειο, το 1968. Με αφορμή το γεγονός αυτό, σχεδόν το σύνολο των κανονισμών οπλισμένου σκυροδέματος ανά τον κόσμο απέκτησε διατάξεις σχετικά με την προστασία κατασκευών από σταδιακή κατάρρευση. Στα πλαίσια αυτού, εξετάζονται δύο διατάξεις πλακολωρίδας δύο ανοιγμάτων υπό το σενάριο της κατάρρευσης της ακραίας στήριξης. Η πρώτη διάταξη είναι οπλισμένη κατά τα συνήθη πρότυπα, ενώ η δεύτερη περιλαμβάνει επιπλέον οπλισμό στο άνω πέλμα των ανοιγμάτων. Οι αναλύσεις διεξάγονται σε περιβάλλον πεπερασμένων στοιχείων ANSYS και συγκρίνονται με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Συμπεραίνεται ότι οι συνήθεις πλάκες δεν έχουν την δυνατότητα ανάπτυξης μεγάλων μετατοπίσεων και ότι η προσθήκη οπλισμού στο άνω πέλμα των ανοιγμάτων των πλακών προσδίδει σε αυτές την απαραίτητη πλαστιμότητα, ώστε να μπορούν να αναπτύξουν μεγάλεις μετακινήσεις και να αναπτύσσονται δυνάμεις ελκυστήρα. / The issue of progressive collapse came to the foreground with the collapse of the Ronan Point Building in the UK, in 1968. In response to this event, most reinforced concrete codes around the work integrated regulations in regard to protection of buildings against progressive collapse. Two two-span slab assemblies are analysed for the collapse of the outer support. The first assembly is reinforce according to the common practice, while the second has added reinforced to the top end of the spans. The analyses are performed with ANSYS and compared with experimental results. It is concluded that commonly reinforced slabs do not have the ability to withstand large deflections. Additional top end reinforcement gives slabs the necessary plasticity in order for large deflections to be developed and tension (tie) forces to build up in the section.

Στόχος της διατριβής αυτής είναι η διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς των στοιχείων ΙΑΜ (Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας), η μελέτη της εφαρμογή τους για την ενίσχυση των κατασκευών και η χρήση τους με διάφορους άλλους τρόπους στο αντικείμενο του πολιτικού μηχανικού. Η εργασία αυτή αποτελεί μια συγκέντρωση ερευνών και μελετών που έχουν πραγματοποιηθεί κατά καιρούς και αφορούν τα βασικά στοιχεία των ΙΑΜ σε διάφορους τομείς. Πιο συγκεκριμένα η παρούσα εργασία αποτελείται από τα παρακάτω εννιά κεφάλαια: 1. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα υλικά από τα οποία αποτελούνται τα ΙΑΜ. Πιο συγκεκριμένα γίνεται αναφορά στις ίνες, όσον αφορά το είδος τους, καθώς και τις μεθόδους παραγωγής τους, αλλά και τις μεθόδους με τις οποίες οι κλώνοι ινών μετατρέπονται σε πλέγματα. Επίσης μελετούνται η μήτρα του σύνθετου υλικού, όπως και η παραγωγή των στοιχείων ΙΑΜ όταν πλέον έχουν παραχθεί τα επιμέρους υλικά του. 2. Στο δεύτερο κεφάλαιο μελετάται η ανθεκτικότητα, που παρουσιάζουν τα στοιχεία ΙΑΜ υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων, όπως είναι αυτοί του χρόνου, των υψηλών θερμοκρασιών, της υγρασίας κλπ. Στη μέση του κεφαλαίου γίνεται αναφορά στην εφαρμογή προεμποτισμένων κλώνων ινών για την παραγωγή των ΙΑΜ. 3. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στη συνάφεια ή αλλιώς στον δεσμό που δημιουργείται μεταξύ των ιδίων των ινών, των ινών με τη μήτρα κονιαμάτων και των στοιχείων ΙΑΜ με το σκυρόδεμα της κατασκευής που απαιτείται η ενίσχυση. Παράλληλα δίνονται τα προσομοιώματα του δεσμού- συνάφειας αλλά και οι δοκιμές, οι οποίες πραγματοποιούνται για τον έλεγχο των δεσμών αυτών. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται αναφορά στην επιρροή των συνθηκών του περιβάλλοντος, της προέντασης και του εμποτισμού των ινών στη συνάφεια μεταξύ ινών και μήτρας. 4. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρατίθεται η μηχανική συμπεριφορά των στοιχείων ΙΑΜ όπως έχει μελετηθεί από διάφορους ερευνητές κατά καιρούς, καθώς και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα προσομοιώματα σχεδιασμού σε εφελκυσμό, κάμψη και διάτμηση. 5. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε μία καινούργια εφαρμογή των ΙΑΜ στις κατασκευές, αυτή της δημιουργίας προκατασκευασμένων στοιχείων. Στο κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνονται οι απαιτούμενες εξισώσεις σχεδιασμού καθώς και η μελέτη των πειραματικών δεδομένων που υπάρχουν, για τις περιπτώσεις υποστυλωμάτων και πλακολωρίδας. Τέλος παρουσιάζεται η συνάρτηση κόστους της παραγωγής παραμενόντων τύπων από ΙΑΜ. 6. Στο έκτο κεφάλαιο μελετάται η ενίσχυση των κατασκευών από σκυρόδεμα με την χρήση ινοπλεγμάτων ανόργανης μήτρας. Μέσα σε αυτό περιλαμβάνονται, οι μηχανισμοί αστοχίας του ενισχυμένου σκυροδέματος, η περίσφιγξη του με την συμπεριφορά της, καθώς και τα προσομοιώματα της, η ενίσχυση έναντι τέμνουσας, η σύγκριση τους με τα αντίστοιχα για την περίπτωση εφαρμογής ινοπλισμένων πολυμερών (ΙΟΠ), καθώς και η εφαρμογή των ΙΑΜ για την ενίσχυση των πλακών. 7. Στο έβδομο κεφάλαιο μελετάται η ενίσχυση της τοιχοποιίας με την χρήση ινοπλεγμάτων ανόργανης μήτρας, περιλαμβάνοντας τις καταπονήσεις από φορτίσεις κάμψης και διάτμησης εκτός και εντός επιπέδου. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται επίσης αναφορά στα συστήματα ενίσχυσης της, καθώς και στις περιπτώσεις ενίσχυσης ιστορικών κτιρίων αλλά και τόξων για την αύξηση της ανθεκτικότητας τους. Τέλος γίνεται μία σύγκριση των ΙΑΜ με τα ΙΟΠ βάση των πειραματικών μελετών που έχουν γίνει στην καταπόνηση τοιχίων. 8. Στο όγδοο κεφάλαιο δίνονται διάφορες εφαρμογές των στοιχείων ΙΑΜ, όσον αφορά το αντικείμενο των πολιτικών μηχανικών, κάποιες από τις οποίες έχουν σκοπό την κάλυψη επιφανειών, την προστασία του περιβάλλοντος, την μόνωση αλλά και την παραλαβή φορτίων. 9. Τέλος, στο ένατο κεφάλαιο γίνεται ο σχολιασμός και τα συμπεράσματα στα οποία καταλήγουμε από την μελέτη των ΙΑΜ σε όλα τα προηγούμενα κεφάλαια σε σύγκριση με τα στοιχεία από ΙΟΠ. Στο τέλος του κεφαλαίου παρατίθενται πιθανά αντικείμενα για περαιτέρω μελλοντική έρευνα των ινοπλεγμάτων ανόργανης μήτρας. / --

Η παρούσα Διατριβή Διπλώματος Ειδίκευσης πραγματεύεται το ζήτημα της καμπτικής ενίσχυσης υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος υφισταμένων κατασκευών. Συγκεκριμένα, διερευνάται η αποτελεσματικότητα μίας νέας μεθόδου ενίσχυσης, η οποία συνίσταται στην επικόλληση υφάσματος ινοπλισμένων πολυμερών στις παρειές του μέλους, η αγκύρωση του οποίου πέραν της κρίσιμης διατομής εξασφαλίζεται με χρήση αγκυρίων μορφής θυσάνου ινών άνθρακα. Επιπλέον, και εξωτερικά των αγκυρίων, εφαρμόζεται τοπικός μανδύας συνθέτων υλικών. Για το σκοπό αυτό, διεξήχθησαν στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών συνολικά πέντε πειραματικές δοκιμές επί υποστυλωμάτων πλήρους κλίμακας. Τα χρησιμοποιηθέντα δοκίμια ήταν υποστυλώματα τετραγωνικής διατομής τύπου προβόλου, με ύψος ίσο με το μισό ύψος τυπικού ορόφου, σχεδιασμένα με ανεπαρκείς λεπτομέρειες όπλισης. Ένα εξ αυτών ενισχύθηκε με τοπικό μανδύα στον πόδα του και υπεβλήθη σε δοκιμή ανακυκλιζόμενης πλευρικής μετακίνησης της κορυφής του, με ταυτόχρονη επιβολή σταθερού θλιπτικού αξονικού φορτίου. Στην ίδια ιστορία φόρτισης υπεβλήθησαν τρία ακόμα δοκίμια, ενισχυμένα σύμφωνα με την υπό διερεύνηση μέθοδο, μελετώντας την επιρροή του αριθμού των εφαρμοσθέντων αγκυρίων και της συνολικής ποσότητας των ινών τους στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Τέλος, ένα δοκίμιο υπεβλήθη σε μονοτονική φόρτιση αυξανομένης πλευρικής μετακίνησης με ταυτόχρονη επιβολή σταθερού θλιπτικού αξονικού φορτίου, με σκοπό τη μελέτη της επίδρασης της ανακύκλισης της φόρτισης στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Το σύνολο των χρησιμοποιηθέντων συνθέτων υλικών στο πειραματικό πρόγραμμα, συνίστατο από ίνες άνθρακα σε μήτρα εποξειδικής ρητίνης. Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε επτά Κεφάλαια. Το πρώτο Κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή της παρούσης διατριβής. Παρουσιάζονται οι λόγοι που καθιστούν αναγκαία την καμπτική ενίσχυση υποστυλωμάτων σημαντικού μέρους των υφισταμένων κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος, γίνεται σύντομη αναφορά στη χρήση των συνθέτων υλικών στο πεδίο των ενισχύσεων καθώς και στις μηχανικές ιδιότητες αυτών και τέλος γίνεται αναφορά στο αντικείμενο της παρούσης διατριβής. Στο δεύτερο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της υπό διερεύνηση μεθόδου ενίσχυσης. Στο τρίτο Κεφάλαιο, συνοψίζονται στοιχεία από τη διεθνή βιβλιογραφία, σχετικά με προγενέστερες έρευνες που έχουν λάβει χώρα και που έχουν άμεση σχέση με το αντικείμενο της παρούσης διατριβής. Στο τέταρτο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται το πειραματικό πρόγραμμα που έλαβε χώρα, προκειμένου να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της υπό διερεύνηση μεθόδου και η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων σε αυτήν. Στο πέμπτο Κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των διεξαχθέντων πειραματικών δοκιμών. Γίνεται παρουσίαση των πειραματικών αποτελεσμάτων για το σύνολο των δοκιμίων, σε διαγραμματική κατά κανόνα μορφή. Ακολουθεί συγκριτική παρουσίαση της συμπεριφοράς αυτών. Επίσης, γίνεται προσπάθεια, μέσω των πειραματικών καταγραφών, εκτίμησης των μέσων παραμορφώσεων αστοχίας των χρησιμοποιηθέντων αγκυρίων. Στο έκτο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται μια προσπάθεια εκτίμησης των μέσων παραμορφώσεων αστοχίας των χρησιμοποιηθέντων αγκυρίων, μέσω των καταγεγραμμένων κατά τις πειραματικές δοκιμές ροπών αντίστασής των δοκιμίων, κάνοντας χρήση ενός υπολογιστικού εργαλείου, το οποίο αναπτύχθηκε από τον ίδιο το συγγράφοντα για το σκοπό αυτό. Τα εξαγχθέντα συμπεράσματα, εν συνεχεία, αξιολογούνται βάσει των πειραματικών καταγραφών. Στο έβδομο Κεφάλαιο, τέλος, το οποίο αποτελεί και τον επίλογο της παρούσης διατριβής, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα εξαγχθέντα συμπεράσματα και γίνονται προτάσεις για μελλοντική έρευνα. Μέσω των διεξαχθέντων πειραματικών δοκιμών και της επεξεργασίας των αποτελεσμάτων αυτών, κατέστη σαφές πως η υπό διερεύνηση μέθοδος καμπτικής ενίσχυσης υποστυλωμάτων είναι επαρκώς αποτελεσματική, ώστε να αποτελέσει βιώσιμη λύση στο πεδίο των ενισχύσεων, σε περιπτώσεις που απαιτείται αύξηση της καμπτικής αντοχής υποστυλωμάτων χωρίς παράλληλη απαίτηση αύξησης της ικανότητας παραμόρφωσης αυτών, κυρίως λόγω της ευκολίας εφαρμογής της. / This master thesis presents the results of an experimental program aiming to study the behavior of RC columns under simulated seismic loading, strengthened in flexure (of crucial importance in capacity design) using Carbon Composite Anchors. The role of different parameters is examined, mostly by comparison of the lateral load versus displacement response characteristics. With proper design, it seems that column strength enhancement does not develop at the expense of low deformation capacity.

Η ενίσχυση πλαισίων οπλισμένου σκυροδέματος με εμφάτνωση από οπλισμένο σκυρόδεμα αποτελεί μια συχνά χρησιμοποιούμενη και αποτελεσματική μέθοδο για την αύξηση της αντοχής και της δυσκαμψίας. Η πειραματική έρευνα μέχρι στιγμής δεν καλύπτει επαρκώς το πεδίο της ενίσχυσης πλαισίων με φάτνωμα από οπλισμένο σκυρόδεμα και αυτό γιατί έχει διεξαχθεί σε μονώροφα και διώροφα πλαίσια, με πάχος φατνώματος αρκετά μικρότερο από το πλάτος των μελών του υφιστάμενου πλαισίου. Αυτό αποτυπώνεται και στο γεγονός ότι ο Ευρωκώδικας 8 – Μέρος 3 δεν αναφέρεται καθόλου στην προσθήκη εμφατνωμένων τοιχωμάτων. Ο Κανονισμός Επεμβάσεων (Καν.Επε) αναφέρεται στη διαστασιολόγηση των τοιχωμάτων αυτών μόνο σε όρους δυνάμεων και δεν παρέχει μέσα για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών τους παραμορφώσεων και της δυσκαμψίας τους. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση της απόκρισης πολυώροφων πλαισίων από οπλισμένο σκυρόδεμα, ενισχυόμενων με εμφατνούμενα τοιχώματα. Πραγματοποιήθηκαν υβριδικές δοκιμές σε τρία 4-όροφα πλαίσια οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένα με φάτνωμα οπλισμένου σκυροδέματος κλίμακας 1:¾. Παράμετροι διερεύνησης αποτελούν τόσο ο οπλισμός του φατνώματος όσο και η σύνδεση του με το περιβάλλον πλαίσιο, για αυτό τον λόγο εξετάζονται δύο τρόποι σύνδεσης του πλαισίου με το φάτνωμα. Από τα πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει ότι η σύνδεση για αμφότερους τους τύπους που εξετάστηκαν οδηγεί σε μονολιθική συμπεριφορά του φατνώματος με τα μέλη του περιβάλλοντος πλαισίου. Για την πιστοποίηση των συμπερασμάτων ακολούθησε εκτεταμένη προσπάθεια εκτέλεσης μη-γραμμικών δυναμικών αναλύσεων της απόκρισης των δοκιμίων χρησιμοποιώντας προσομοιώματα αυξανόμενου βαθμού λεπτομέρειας. Η σύγκριση των πειραμάτικών αποτελεσμάτων με εκείνα τον αναλύσεων έδειξαν ικανοποιητική σύγκλιση. Τέλος, με βάση τα παραπάνω προκύπτει ότι οι ιδιότητες του σύνθετου τοιχώματος μπορούν να υπολογιστούν με όσα ισχύουν κατά Καν.Επε. για μονολιθικό τοίχωμα, εφόσον υιοθετηθούν κατάλληλες παραδοχές. / The construction of reinforced concrete infills is a very effective method for retrofitting multi – storey reinforced concrete buildings. The experimental research to date has conducted only at one or two storey specimens with infill thickness considerably smaller than the width of the members of the existing frame. Because of this lack of knowledge, Eurocode 8 - Part 3 does not cover this technique. The Greek code for Structural Interventions (Kan.Epe.) refers to the dimensioning of these walls only in terms of forces and does not provide means for calculating deformation at yielding and ultimate. The purpose of this study is to investigate the response of multi-storey reinforced concrete frames, retrofitted with reinforced concrete infill walls. Three 4-storey reinforced concrete frames infilled with reinforced concrete were tested at 75%-scale via the hybrid testing method. Parameters of investigation are both the reinforcement of the infill and the connection between the surrounding frame and the infill. Two types of connection were examined. The experimental results show that both connection options lead to a close to monolithic behavior of the specimens and to a favourable flexure-controlled energy absorbing mechanism. From the experimental results deformations characteristics at yielding and ultimate were calculated. The magnitude of these deformations are in good agreement with those predicted for a monolithic wall according to Eurocode 8 and Kan.Epe, if one takes into account the reduced fixed end rotation of the wall at the base of each floor due to the epoxy–grouting of the dowels into the frame members. To verify these conclusions nonlinear dynamic analyses were performed with increasing level of detailing. The comparison of experimental results with those of the analysis showed satisfactory convergence.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύσσεται μια νέα τεχνική ενίσχυσης υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος με βάση τη χρήση συνθέτων υλικών, τα οποία αποτελούνται από πλέγματα ινών σε ανόργανη μήτρα (π.χ. κονίαµα µε βάση το τσιμέντο), αποσκοπώντας στην επίλυση προβλημάτων που χαρακτηρίζουν τα Ινοπλισμένα Πολυμερή (ΙΟΠ) σχετικά µε τη χρήση εποξειδικών ρητινών. Τα Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ) δοκιμάζονται στη μορφή μανδύα µε στόχο την περίσφιγξη και την αύξηση της πλαστιμότητας υποστυλωμάτων παλαιού τύπου, σχεδιασμένων δηλαδή χωρίς τις νέες αντισεισμικές λεπτομέρειες όπλισης. Εξετάζονται διάφορες παράμετροι, που περιλαμβάνουν τη χρήση ράβδων λείων ή με νευρώσεις, την πιθανή ένωση των ράβδων με υπερκάλυψη στον πόδα των υποστυλωμάτων και το μήκος υπερκάλυψης. Έτσι προσδιορίζεται η αποτελεσματικότητα των μανδυών ΙΑΜ και συγκρίνεται με αυτή τον ΙΟΠ ως μέσου περίσφιγξης στις κρίσιμες περιοχές υφισταμένων υποστυλωμάτων για όλες τις περιπτώσεις καμπτικών αστοχιών στην περιοχή της πλαστικής άρθρωσης. Το πειραματικό πρόγραμμα που ακολουθείται για την απόκτηση δεδομένων γύρω από τη συμπεριφορά υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος, ενισχυμένων με μανδύες ανόργανης (ΙΑΜ) ή οργανικής (ΙΟΠ) μήτρας, περιλαμβάνει συνολικά 28 δοκιμές επί δοκιμίων υποστυλωμάτων δύο τύπων: (α) 15 πρισματικά δοκίμια οπλισμένου σκυροδέματος που δοκιμάζονται σε κεντρική θλίψη και (β) 13 δοκίμια υποστυλωμάτων πλήρους κλίμακας, τα οποία δοκιμάζονται σε ανακυκλιζόμενη κάμψη με σταθερό αξονικό φορτίο. Καταδεικνύεται ότι η αποτελεσµατικότητα των µανδυών ΙΑΜ είναι υψηλή και γενικώς παρόµοια µε αυτή των µανδυών ΙΟΠ για όλες τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν. Επιπροσθέτως, τα πειραματικά αποτελέσματα των 13 υποστυλωμάτων πλήρους κλίμακας που υποβλήθηκαν σε ανακυκλιζόμενη κάμψη (με σταθερό αξονικό φορτίο), συμβάλλουν στη διερεύνηση δύο ακόμα “θολών” μέχρι σήμερα πεδίων, όπως: (α) Ο λυγισμός των διαμήκων ράβδων σε περισφιγμένο με μανδύες ΙΑΜ ή ΙΟΠ σκυρόδεμα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ του μανδύα ΙΑΜ ή ΙΟΠ και των διαμήκων ράβδων, κατά την έναρξη και εξέλιξη του λυγισμού των τελευταίων. (β) Η αντοχή σε συνάφεια μεταξύ των ενωμένων με παράθεση ράβδων και του περισφιγμένου με μανδύες ΙΑΜ ή ΙΟΠ σκυροδέματος. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην πειραματική και αναλυτική μελέτη του μηχανισμού με τον οποίο η περίσφιγξη με μανδύες ΙΟΠ και ΙΑΜ συνεισφέρει στη βελτίωση των συνθηκών συνάφειας μεταξύ ράβδων οπλισμού και σκυροδέματος. Ακόμα στην παρούσα διδακτορική διατριβή διεξάγεται η πρώτη συστηματική μελέτη καμπτικής ενίσχυσης υποστυλωμάτων υπό ανακυκλιζόμενη κάμψη (και σταθερό αξονικό φορτίο) με Πρόσθετους Οπλισμούς νέου τύπου σε Εγκοπές (ΠΟΕ). Εξετάζονται υποστυλώματα που έχουν ενισχυθεί με πρόσθετο οπλισμό ινοπλισμένων πολυμερών (ελάσματα άνθρακα ή ράβδους γυαλιού) καθώς και με ράβδους ανοξείδωτου χάλυβα τοποθετημένων σε εγκοπές. Άλλη μια καινοτομία που εισαγάγει η παρούσα διατριβή είναι ο συνδυασμός του ΠΟΕ με τοπικούς μανδύες ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα (IAM), οι οποίοι αποτελούν ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό και πολλά υποσχόμενο σύστημα περίσφιγξης, όπως αναπτύσσεται και περιγράφεται λεπτομερώς στην παρούσα διδακτορική διατριβή. Η έρευνα που υλοποιείται για την απόκτηση δεδομένων γύρω από τη συμπεριφορά υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένων σε κάμψη με ΠΟΕ, περιλαμβάνει τη διεξαγωγή 11 δοκιμών επί υποστυλωμάτων πλήρους κλίμακας, τα οποία υποβάλλονται σε ανακυκλιζόμενη κάμψη υπό σταθερό αξονικό φορτίο. . Καταδεικνύεται ότι μέσω ενός κατάλληλου σχεδιασμού, στα πλαίσια του οποίου ο ΠΟΕ συνδυάζεται με τοπικό μανδύα στα άκρα του υποστυλώματος (κορυφή και πόδα), είναι εφικτό η αύξηση της καμπτικής αντίστασης των υποστυλωμάτων να μην συνοδεύεται από μείωση της διαθέσιμης ικανότητας παραμόρφωσης. Τα χρήσιμα πειραματικά ευρήματα από τα ενισχυμένα με ΠΟΕ υποστυλώματα, συμπληρώνονται με την ανάπτυξη ενός αναλυτικού και υπολογιστικού προσομοιώματος, το οποίο έχει διττή συμβολή, καθώς επιτρέπει: (α) την εκτέλεση παραμετρικών αναλύσεων ώστε να μελετηθεί σε βάθος και χωρίς κόπο (πειραματικές δοκιμές) η επίδραση όλων σχεδόν των παραμέτρων, στην καμπτική αντίσταση των ενισχυμένων με ΠΟΕ υποστυλωμάτων. (β) Τη χρήση του ως πολύτιμου υπολογιστικού εργαλείου από το Μηχανικό για το σχεδιασμό καμπτικών ενισχύσεων υποστυλωμάτων με ΠΟΕ και / ή μανδύες συνθέτων υλικών. Η αξία της συμβολής του εν λόγω προσομοιώματος μεγιστοποιείται αν ληφθούν υπόψη ορισμένα χαρακτηριστικά του όπως: (1) Η μείωση των ροπών αντοχής ως προς τους δύο κύριους άξονες (ισχυρός και ασθενής), η οποία οφείλεται στην έντονη σύζευξή τους, για τα ενισχυμένα σε κάμψη υποστυλώματα που υποβάλλονται σε διαξονική κάμψη. (2) Η εφαρμογή ενός τραπεζοειδούς στερεού τάσεων για το σκυρόδεμα σε θλίψη, το οποίο σε σύγκριση με το κλασικό ορθογωνικό στερεό, προσομοιώνει με αρκετά μεγαλύτερη ακρίβεια τον όγκο του σκυροδέματος της θλιβόμενης ζώνης, ιδιαίτερα για τις ενισχυμένες διατομές. (3) Η ταυτόχρονη δράση της εξωτερικής περίσφιγξης με μανδύες συνθέτων υλικών στις ενισχυμένες σε κάμψη διατομές. / The effectiveness of a new structural material, namely Textile-Reinforced Mortar (TRM), was investigated experimentally in this PhD Thesis as a means of confining old-type reinforced concrete (RC) columns with limited capacity due to bar buckling or due to bond failure at lap splice regions. Comparisons with equal stiffness and strength fiber-reinforced polymer (FRP) jackets allow for the evaluation of the effectiveness of TRM versus FRP. Tests were carried out on nearly full scale non-seismically detailed RC columns subjected to cyclic uniaxial flexure under constant axial load. Thirteen cantilever-type specimens with either continuous or lap-spliced deformed longitudinal reinforcement at the floor level were constructed and tested. Experimental results indicated that TRM jacketing is quite effective as a means of increasing the cyclic deformation capacity of old-type RC columns with poor detailing, by delaying bar buckling and by preventing splitting bond failures in columns with lap-spliced bars. Compared with their FRP counterparts, the TRM jackets used in this study were found to be equally effective in terms of increasing both the strength and deformation capacity of the retrofitted columns. From the response of specimens tested in this study, it can be concluded that TRM jacketing is an extremely promising solution for the confinement of RC columns, including poorly detailed ones with or without lap splices in seismic regions. Moreover this PhD Thesis presents the results of a large-scale experimental program aiming to study the behavior of RC columns under simulated seismic loading, strengthened in flexure (of crucial importance in capacity design) with different types and configurations of near-surface mounted (NSM) reinforcing materials. The role of different parameters is examined, by comparison of the lateral load versus displacement response characteristics (peak force, drift ratios, energy dissipation, stiffness). Those parameters were as follows: carbon or glass fiber-reinforced polymers (FRP) versus stainless steel; configuration and amount of NSM reinforcement; confinement via local jacketing; and type of bonding agent (epoxy resin or mortar). The results demonstrate that NSM FRP or stainless steel reinforcement is a viable solution towards enhancing the flexural resistance of reinforced concrete columns subjected to seismic loads. With proper design, which should combine compulsory NSM reinforcement with local jacketing at column ends, it seems that column strength enhancement does not develop at the expense of low deformation capacity.