Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί ραγδαία πρόοδος στον τομέα της τεχνολογίας των δομικών υλικών με αποτέλεσμα την ανάπτυξη νέων προϊόντων και τεχνικών που εφαρμόζονται στις ενισχύσεις και επισκευές κατασκευών. Μία τέτοια κατηγορία αποτελούν τα σύνθετα υλικά από ινοπλισμένα πολυμερή ΙΟΠ (fiber reinforced polymer composites). Τα υλικά αυτά αποτελούνται από ίνες σε πολυμερική μήτρα και σχηματίζουν ένα σύνθετο υλικό υψηλής αντοχής, που επικολλάται στις επιφάνειες δομικών στοιχείων και χρησιμοποιείται για αύξηση της αντοχής σε κάμψη και διάτμηση και περίσφιγξη υποστυλωμάτων / τοιχωμάτων, σε δομικά στοιχεία από σκυρόδεμα, ξύλο ή τοιχοποιία. Η παρούσα εργασία εστιάζεται σε δομικά στοιχεία από τοιχοποιία. Η αποτελεσματικότητα αυτού του είδους της ενίσχυσης ερευνάται τα τελευταία χρόνια βάσει πειραματικών δοκιμών και αναλυτικών μοντέλων που προσομοιώνουν τη συνεισφορά των σύνθετων υλικών στις αντοχές των κατασκευών. Δύσκολος, όμως, παραμένει ο προσδιορισμός της συμπεριφοράς ενισχυμένων φορέων με τη βοήθεια υπολογιστικών μεθόδων. 

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση του τρόπου προσομοίωσης δομικών στοιχείων από τοιχοποιία ενισχυμένης με σύνθετα υλικά από ινοπλισμένα πολυμερή, με χρήση λογισμικού. Για την προσπάθεια αυτή χρησιμοποιείται το υπολογιστικό πρόγραμμα ABAQUS, λαμβάνοντας υπόψη τη μη γραμμική συμπεριφορά της τοιχοποιίας, την ψαθυρότητα του υλικού και το φαινόμενο της ρηγμάτωσης υπό συνθήκες εφελκυσμού.

Το πρόβλημα της προσομοίωσης ενισχυμένων τοιχοποιιών με ινοπλισμένα πολυμερή είναι διδιάστατο. Το πρώτο σκέλος αφορά την προσομοίωση της τοιχοποιίας, των ενισχύσεων και του τρόπου σύνδεσης των δύο δομικών υλικών μεταξύ τους και το δεύτερο τον τρόπο επίλυσης του ενισχυμένου φορέα. Όσον αφορά το πρώτο σκέλος, ακολουθείται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων και διερευνάται ο τρόπος προσομοίωσης της τοιχοποιίας και των ενισχύσεων με επιλογή του κατάλληλου είδους στοιχείου και του ορθότερου δικτύου πεπερασμένων στοιχείων. Επίσης, εξετάζεται ο τρόπος με τον οποίο περιγράφονται τα μηχανικά χαρακτηριστικά των δομικών υλικών, ώστε η συμπεριφορά τους να προσεγγίζει όσο το δυνατόν καλύτερα την πραγματική. Τέλος, ερευνάται ο τρόπος σύνδεσης των δύο υλικών, με στόχο να μην υπάρχει σχετική κίνηση των επιφανειών επαφής, καθώς τοιχοποιία και ενισχύσεις συμπεριφέρονται ως ενιαίο σώμα σε επικείμενες καταπονήσεις. Το δεύτερο σκέλος του προβλήματος εστιάζεται στον τρόπο επίλυσης του φορέα. Δεδομένου ότι οι ενισχύσεις λαμβάνουν χώρα σε ήδη παραμορφωμένους φορείς από προηγούμενες καταπονήσεις, η επίλυση του ενισχυμένου φορέα οφείλει να ακολουθεί την πραγματική χρονολογική σειρά των καταπονήσεων. Με αυτόν τον τρόπο, η ένταση του ενισχυμένου φορέα προσδιορίζεται με διαδοχικές αναλύσεις και εξετάζεται η αποτελεσματικότητα της μεθόδου.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι ο προσδιορισμός της συμπεριφοράς ενισχυμένης τοιχοποιίας με σύνθετα υλικά με διαδοχικές αναλύσεις, με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των αναλύσεων.