Σκοπός

Ερώτημα μείζονος σημασίας που απασχολεί τους επιβλέποντες μηχανικούς είναι το εάν και κατά πόσο η σεισμική δράση έχει επιπτώσεις στο νωπό ωπλισμένο σκυρόδεμα. Το ερώτημα ανακύπτει κυρίως αφενός επειδή το ίδιο το νωπό σκυρόδεμα δεν έχει αντοχή για την ανάληψη οριζοντίων δυνάμεων, αφετέρου διότι τα μεταλλικά ικριώματα τα οποία στηρίζουν τον ξυλότυπο δεν είναι αμετάθετα οριζοντίως. Έτσι οι ενδεχόμενες οριζόντιες μετακινήσεις του ξυλοτύπου μπορεί να προκαλέσουν σχετική ολίσθηση του οπλισμού εντός του νωπού ακόμη σκυροδέματος, κυρίως στην περιοχή των κόμβων, με άμεση συνέπεια τη μείωση του βαθμού συνάφειας χάλυβα-σκυροδέματος. Η μείωση αυτή της συνάφειας επηρεάζει την ελαστοπλαστική συμπεριφορά των κατασκευών με επιπτώσεις στην φέρουσα ικανότητα, την πλαστιμότητα καθώς και στην καταναλισκόμενη   σεισμική ενέργεια.

Στην παρούσα εργασία προσεγγίζεται το θέμα των επιπτώσεων της σεισμικής δράσης στις κατασκευές από ωπλισμένο σκυρόδεμα, όταν η δράση συντελείται ενώ το σκυρόδεμα είναι ακόμα νωπό. Ειδικότερα, εξετάζεται η ενδεχόμενη μείωση της συνάφειας  λόγω της σχετικής μετακινήσεως του οπλισμού εντός της μάζας του νωπού σκυροδέματος μέσω της κατασκευής υποστυλωμάτων σε φυσική κλίμακα.  

Μεθοδολογία

Κατασκευάζονται υποστυλώματα (διατομής 25x25 cm και ύψους 2.00 m). Τα υποστυλώματα στηρίζονται σε πέδιλα  (1.00x0.70x0.40 m). Κάθε σειρά δοκιμίων απαρτίζεται από τρία δοκίμια εκ των οποίων το ένα είναι δοκίμιο αναφοράς (μάρτυρας) το οποίο δεν υφίσταται καμία καταπόνηση στην νωπή κατάσταση. Μετά τη σκυροδέτηση και όσο το σκυρόδεμα είναι ακόμα νωπό, επιβάλλεται, πλην του εκάστοτε μάρτυρα, μία μετατόπιση εναλλασσόμενης φοράς. Το εύρος της μετατόπισης και το πλήθος των κύκλων είναι μεταβλητό. Η μετατόπιση επιβάλλεται με γρύλλο σε ύψος 1.5m από την βάση.

Προκειμένου να ληφθεί υπόψη ο βαθμός πήξεως του σκυροδέματος, μετριέται η πίεση διεισδύσεως σε κοσκινισμένο σκυρόδεμα (τσιμεντοπολτός που έχει προκύψει από κοσκίνισμα σε κόσκινο Νο4), μέσω της διαδικασίας υγρού κοσκινίσματος και μετρήσεως της δύναμης που απαιτείται για διείσδυση συμβατικού στελέχους σε αυτό.

Μετά από 28 περίπου ημέρες, και όταν τα δοκίμια έχουν πλέον αναπτύξει επαρκή αντοχή, επαναλαμβάνεται η διαδικασία επιβολής εναλλασσόμενης μετατοπίσεως στα υποστυλώματα και μελετώνται τα διαγράμματα των δυνάμεων που ασκήθηκαν στην κορυφή των υποστυλωμάτων συναρτήσει τον ενδείξεων των βελομέτρων που έχουν τοποθετηθεί στη βάση και στην κορυφή τους. Παράλληλα, δοκιμάζονται και τα δοκίμια-μάρτυρες στα οποία δεν επιβλήθηκε μετατόπιση ενόσω το σκυρόδεμα ήταν νωπό, ώστε να γίνει η σύγκριση των αποτελεσμάτων. Στην τελική σύγκριση υπεισέρχονται, πέραν των δυνάμεων και των μετατοπίσεων, μεγέθη όπως οι καμπυλότητες και η σεισμική ενέργεια που απορροφάται κατά την προσομοίωση του σεισμού.

Οι βασικές παράμετροι οι οποίες ελήφθησαν υπ’ όψιν καθ’ όλη τη διάρκεια των πειραμάτων είναι το μέγεθος της επιβαλλόμενης μετατοπίσεως στην νωπή φάση και η πίεση διεισδύσεως (η οποία μετρά τον βαθμό πήξεως του σκυροδέματος).

 Συμπεράσματα

Παρατηρήθηκε μικρή μείωση της μέγιστης δυνάμεως η οποία κρίνεται αμελητέα για την καταπόνηση που είχε υποστεί το υποστύλωμα. Ωστόσο, υπάρχει μείωση της δυσκαμψίας στα δοκίμια που υπέστησαν μετατοπίσεις όταν το σκυρόδεμα ήταν ακόμα νωπό. Εκείνο όμως που διαφοροποιεί ουσιαστικά τα δοκίμια από τους αντίστοιχους μάρτυρες, είναι ότι παρουσιάζουν σημαντικά μειωμένα εμβαδά των βρόχων υστερήσεως.

Καθοριστική παράμετρος της συμπεριφοράς είναι ο βαθμός πήξεως του σκυροδέματος κατά την ώρα της δράσεως του σεισμού. Η ποσοτικοποίηση του βαθμού αυτού γίνεται με την πίεση διεισδύσεως. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι για πιέσεις διεισδύσεως μικρότερες από 2.0 έως 3.0 MPa οι επιπτώσεις είναι μικρές, για πιέσεις μεταξύ 3.0 και 6.0 MPa οι επιπτώσεις είναι μεγαλύτερες, ενώ για πιέσεις της τάξεως των 15 MPa και άνω έχουμε εκτεταμένες δυσμενείς συνέπειες στον φορέα.

Εξίσου καθοριστικές παράμετροι είναι  το εύρος και κυρίως το πλήθος των κύκλων  μετατόπισης του νωπού σκυροδέματος Η αύξησή τους προκαλεί μείωση της απορροφούμενης ενέργειας από το υποστύλωμα. Μετατοπίσεις μέχρι και 10cm στην κορυφή των υποστυλωμάτων σε ένα κύκλο φαίνεται να μην έχουν μεγάλες επιπτώσεις, ενώ για 3 κύκλους των 10 cm η μείωση της απόκρισης είναι σημαντική. Ωστόσο, στην πράξη τέτοιες μετατοπίσεις θα οδηγούσαν πιθανότατα στην κατάρρευση του ξυλοτύπου ήδη από τον πρώτο κύκλο.