Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η δημιουργία ενός προγράμματος ηλεκτρονικού υπολογιστή για τη μελέτη της συμπεριφοράς δοκών ενισχυμένων με πρόσθετες στρώσεις σκυροδέματος, στο εφελκυόμενο και στο θλιβόμενο πέλμα. Η διατριβή αυτή αποτελείται από οκτώ κεφάλαια τα οποία συνοπτικά περιλαμβάνουν τα εξής: Το πρώτο κεφάλαιο είναι εισαγωγικό και κάνει μια αναφορά στις βλάβες των δοκών οπλισμένου σκυροδέματος, στους τρόπους επισκευής και ενίσχυσής τους καθώς και στον τρόπο εξασφάλισης της σύνδεσης στη διεπιφάνεια παλιού και νέου στοιχείου. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή του προβλήματος με το οποίο πραγματεύεται η παρούσα εργασία. Γίνεται αναφορά στη συμπεριφορά των σύνθετων μελών, στον τρόπο προσομοίωσης της διατμητικής τάσης στη διεπιφάνεια καθώς και μια σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται το αναλυτικό μοντέλο που δημιουργήθηκε για τη μελέτη δοκών ενισχυμένων με νέες στρώσεις σκυροδέματος. Περιγράφονται αναλυτικά οι θεωρητικές εξισώσεις που χρησιμοποιήθηκαν, δίνονται τα διαγράμματα ροής των προγραμμάτων που γράφτηκαν σε γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN για τη μελέτη ενισχυμένων και μονολιθικών δοκών, καθώς και κάποιες εφαρμογές των προγραμμάτων αυτών. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται ένας έλεγχος της αξιοπιστίας των προγραμμάτων που αναφέρθηκαν προηγουμένως, με σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματα. Επίσης γίνεται και μία παραμετρική διερεύνηση για τα συγκεκριμένα πειραματικά δοκίμια. Η γενίκευση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την παραμετρική διερεύνηση του τέταρτου κεφαλαίου γίνεται μέσω της παραμετρικής διερεύνησης του κεφαλαίου πέντε και που αφορά ένα πλήθος δοκιμίων ενισχυμένων με διάφορους τρόπους. Στο έκτο κεφάλαιο πραγματοποιείται έλεγχος κάποιων θεωρητικών εξισώσεων που δίνουν τη διατμητική τάση στη διεπιφάνεια του ενισχυμένου δοκιμίου καθώς και μιας ακόμη εξίσωσης που υπολογίζει τον οπλισμό ενίσχυσης. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποιες θεωρητικές εξισώσεις που προέκυψαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, από την προσπάθεια να εκτιμηθεί η κατανομή της ολίσθησης κατά μήκος της ενισχυμένης δοκού. Η εργασία τελικά ολοκληρώνεται με το όγδοο κεφάλαιο που παρουσιάζει συγκεντρωτικά όλα τα συμπεράσματα. / The object of this thesis was the creation of computer programs to predict the behaviour of reinforced concrete beams strengthened by placing additional layers in the tensile and compressive regions. This thesis consists of eight chapters. By way of introduction, the first chapter describes the damage sustained by reinforced concrete beams, outlines methods of strengthening and describes techniques used to connect between old and new elements. The second chapter presents a literature review. The behaviour of composite members and a method that simulates the shear stresses that develop at the interface between the old and the new concrete are described. The analytical models that were created to model the strengthening of reinforced beams is described in the third chapter. An analytical description of the theoretical equations that were used is presented as well as a flow chart of the programs that were created in FORTRAN in order to predict the behaviour of monolithic and strengthened beams. Some applications of the programs are also presented in this chapter. The fourth chapter conducts reliability study of the programs that were created and results are compared to experimental results. In addition, there is a parametric study of experimental beams. An additional parametric study of several specimens that were strengthened by using different methods is performed in the fifth chapter in order to generalize the results from the fourth chapter. In the sixth chapter theoretical equations that calculate the shear stress at the interface of the strengthened specimen and the amount of the reinforcing steel that is required are examined. Theoretical equations that have been derived from this thesis are presented in the seventh chapter. These theoretical equations can be used to calculate the distribution of sliding along the interface of a strengthened beam. Finally, all conclusions of this thesis are presented in the eighth chapter. It was found that the programs gave results that are very close to experimental results. In addition, the program that was written for strengthened elements can also be used for the monolithic elements by using a large value for the stuffiness factor of the interface. This program also gave results very close to those of the theoretical equations that calculate shear stress at interface presented in chapter six, especially when a new layer is added to the compressive region of the beam. The theoretical equations that are derived in chapter seven need further examination and the modification of the programs to use these equations could be a part of a future work.

Η παρούσα διατριβή ασχολείται με την καμπτική ενίσχυση δοκών οπλισμένου σκυροδέματος με στρώσεις σκυροδέματος στο εφελκυόμενο ή στο θλιβόμενο πέλμα τους. Ιδιαίτερα ασχολείται με τον προσδιορισμό της ολίσθησης στη διεπιφάνεια τους. Συγκεκριμένα στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση για τις διεπιφάνειες σκυροδέματος. Παρουσιάζονται όλα τα προσομοιώματα που προτείνονται είτε σε Κανονισμούς, είτε από διάφορους ερευνητές, για τον προσδιορισμό της διατμητικής αντοχής της διεπιφάνειας, καθώς και για τον προσδιορισμό της σχέσης διατμητικής τάσης – ολίσθησης στη διεπιφάνεια σκυροδέματος. Στο 2ο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται βιβλιογραφική ανασκόπηση για τις διεπιφάνειες σκυροδέματος με χάλυβα ή σύνθετα υλικά, σε σύμμικτες κατασκευές και σε μέλη ενισχυμένα με ελάσματα χάλυβα ή από ινοπλισμένα πολυμερή (ΙΟΠ), καθώς και πειραματικά αποτελέσματα κατανομής ολίσθησης σε διεπιφάνεια δοκών οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένες με στρώση σκυροδέματος. Στο 3ο Κεφάλαιο παρουσιάζεται η πειραματική διερεύνηση δοκών οπλισμένου σκυροδέματος (Ο.Σ.) ενισχυμένων με στρώσεις σκυροδέματος. Εξετάστηκαν δύο ομάδες δοκιμίων. Στην πρώτη ομάδα εξετάστηκαν τέσσερα πρισματικά δοκίμια σκυροδέματος που ενισχύθηκαν με στρώση σκυροδέματος και στη συνέχεια δοκιμάστηκαν με φόρτιση τριών σημείων. Η δεύτερη ομάδα αναφέρεται σε πέντε δοκούς Ο.Σ. ενισχυμένες επίσης με στρώση σκυροδέματος, καθώς και σε αντίστοιχες μονολιθικές δοκούς που όλες δοκιμάστηκαν με φόρτιση τεσσάρων σημείων. Σε όλα τα δοκίμια και των δύο ομάδων μετρήθηκε η αντοχή τους καθώς και η ολίσθηση στη διεπιφάνεια τους. Στο 4ο Κεφάλαιο προτείνεται αναλυτική διαδικασία για τον υπολογισμό της ολίσθησης στη διεπιφάνεια σκυροδέματος και η εφαρμογή της στα πειραματικά δοκίμια που παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο 3 καθώς και σε κάποια άλλα δοκίμια της βιβλιογραφίας που παρουσιάστηκαν στο 1ο Κεφάλαιο. Το 5ο Κεφάλαιο της παρούσας διατριβής, εξετάζει την επιρροή της συστολής ξήρανσης στο μέγεθος της ολίσθησης. Στο κεφάλαιο αυτό, παρουσιάζονται πειραματικές μετρήσεις της παραμόρφωσης και ολίσθησης λόγω συστολής ξήρανσης στα δοκίμια και των δύο ομάδων πειραματικών δοκιμίων που παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 3 και προτείνεται αναλυτικός τρόπος υπολογισμού της ολίσθησης και της διατμητικής τάσης στη διεπιφάνεια, συνυπολογίζοντας την επιρροή της συστολής ξήρανσης. Τέλος, παρουσιάζονται τα συνολικά συμπεράσματα που προέκυψαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, καθώς και προτάσεις για μελλοντική έρευνα. / The present thesis concerns the flexural strengthening of reinforced concrete (RC) beams by placing a new concrete layer on their compressive or tensile side. The main objective of the thesis is to evaluate interface slip. The first chapter is a literature review on concrete interfaces. Theoretical models, suggested by design codes or other researchers, for the calculation of the shear resistance and the relationship between the shear stress and the slip at the interface are presented. Moreover, experimental results for the shear stress against slip relationship at the concrete interface are given. The second chapter presents a literature review on the shear stress and slip distribution at concrete to steel or concrete to fibre reinforced polymer (FRP) interfaces. Theoretical and experimental results for the value of shear stress at the interface of concrete beams strengthened with steel or FRP plates and shear stress and slip distribution at the interface of composite steel and concrete beams are presented. The third chapter concerns an experimental investigation of RC beams strengthened with concrete layers. Two types of specimens are examined. The first group are prismatic RC specimens strengthened with a concrete layer and tested by three point bending. The second group contains 10 RC beams. Five are strengthened with a concrete layer on their compressive or tensile side, four are respective monolithic specimens and the final one is a control beam without any strengthening. These beams are tested under four point bending. In all tests, for both groups of specimens, load against deflection curves are determined and the slip along the interface is measured. An analytical evaluation of the slip at the interface of RC beams strengthened with concrete layers and the verification of the method comparing the analytical results with respective experimental results presented in Chapters one and three is presented in Chapter four. The shrinkage effect on interface slip and shear stress is examined in Chapter five. Experimental measurements of shrinkage strains and slip on specimens of both experimental groups presented in Chapter three are presented. An analytical evaluation of the extra slip and shear stress at the interface caused by shrinkage effect is also suggested. Finally, all results of the thesis and suggestions for future work are given.