Dissertations / Theses on the topic 'Textile-reinforced mortars'

An innovative strengthening technique is applied for the first time in this study to provide flexural strengthening in two-way reinforced concrete (RC) slabs supported on edge beams. The technique comprises external bonding of textiles on the tension face of RC slabs through the use of polymer-modified cement- based mortars. The textiles used in the experimental campaign comprised fabric meshes made of long stitch-bonded fibre rovings in two orthogonal directions. The specimens measured 2 x 2 m in plan and were supported on hinges at the corners. Three RC slabs strengthened by textile reinforced mortar (TRM) overlays and one control specimen were tested to failure. One specimen received one layer of carbon fibre textile, another one received two, whereas the third specimen was strengthened with three layers of glass fibre textile having the same axial rigidity (in both directions) with the single-layered carbon fibre textile. All specimens failed due to flexural punching. The load-carrying capacity of the strengthened slabs was increased by 26%, 53%, and 20% over that of the control specimen for slabs with one (carbon), two (carbon) and three (glass) textile layers, respectively. The strengthened slabs showed an increase in stiffness and energy absorption. The experimental results are compared with theoretical predictions based on existing models specifically developed for two-way slabs and the performance of the latter is evaluated. Based on the findings of this work the authors conclude that TRM overlays comprise a very promising solution for the strengthening of two-way RC slabs.

The effectiveness of a new structural material, namely textilereinforced mortar (TRM), was investigated experimentally in this study as a means of confining old-type reinforced concrete 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 full scale non-seismically detailed RC columns subjected to cyclic uniaxial flexure under constant axial load. Thirteen cantilever-type specimens with either continuous longitudinal reinforcement (smooth or deformed) or lap splicing of longitudinal bars 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, 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 reinforced concrete columns, including poorly detailed ones with or without lap splices in seismic regions.

There is a growing interest for strengthening and upgrading existing concrete structures both in seismic and non-seismic regions due to their continuous deterioration as a result of aging, degradation induced environment conditions, inadequate maintenance, and the need to meet the modern codes (i.e. Eurocodes). Almost a decade ago, an innovative cement-based composite material, the so-called textile-reinforced mortar (TRM), was introduced in the field of structural retrofitting. TRM comprises high-strength fibres in form of textiles embedded into inorganic matrices such as cement-based mortars. TRM offers well-established advantages such as: fire resistance, low cost, air permeability, and ability to apply on wet surfaces and at ambient of low temperatures. It is well known that the effectiveness of any external strengthening system in increasing the flexural capacity of concrete members depends primarily on the bond between the strengthening material and member’s substrate. This PhD Thesis provides a comprehensive experimental study on the bond behaviour between TRM and concrete substrate and also provides a fundamental understanding of the flexural behaviour of RC beams strengthened with TRM. Firstly, the tensile properties of the textile reinforcement were determined through carrying out tensile tests on bare textiles, and TRM coupons. Secondly, the bond behaviour between TRM and concrete substrates both at ambient and, for the first time, at high temperature was extensively investigated. A total of 148 specimens (80 specimens tested at ambient temperature and 68 specimens tested at high temperatures) were, fabricated, and tested under double-lap shear. Parameters investigated at ambient temperature comprised: (a) the bond length; (b) the number of layers; (c) the concrete surface preparation; (d) the concrete compressive strength; (e) the textile surface condition; and (f) the anchorage through wrapping with TRM jackets. Whereas, the parameters examined at high temperatures included: (a) the strengthening systems (TRM versus FRP); (b) the level of temperature at which the specimens were exposed; (c) the number of FRP/TRM layers; and (d) the loading conditions. The results of ambient temperature tests indicated that the bond at the TRM-concrete interface is sensitive to parameters such as: the number of layers, the textile surface condition, and the anchorage through wrapping with TRM. On the other hand, the results of high temperature tests showed that TRM exhibited excellent bond performance with concrete (up to 400 0C) contrary to FRP which practically lost its bond with concrete at temperatures above the glass trainset temperature (Tg). The flexural strengthening of RC beams with TRM at ambient and for the first time at high temperature was also examined carrying out 32 half-scale beams. The examined parameters were: (a) the strengthening system (TRM versus FRP); (b) the number of layers; (c) the textile surface condition; (d) the textile fibre material; (e) the end-anchorage system of the external reinforcement; and (f) the textile geometry. The results of ambient temperature tests showed that TRM was effective in increasing the flexural capacity of RC beams but its effectiveness was sensitive to the number of layers. Furthermore, a simple formula used for predicting the mean FRP debonding stress was modified for predicting the TRM debonding stress based on the experiment data available. The results of high temperature tests showed that TRM maintained an average effectiveness of 55%, of its effectiveness at ambient temperature, contrary to FRP which has totally lost its effectiveness when subjected to high temperature. Finally, a stress reduction factor of TRM flexural effectiveness (compared to its ambient effectiveness) when subjected to high temperature was also proposed.

The issue of upgrading existing structures is of great importance due to their deterioration (ageing, environmental induced degradation, lack of maintenance, need to meet the current design requirements). Recently, an innovative structural material, the so-called Textile-Reinforced Mortar (TRM), was successfully developed for structural retrofitting of deficient masonry and concrete structures. TRM is an advanced sustainable material which offers well-established advantages (good behaviour at high temperature, compatibility to concrete or masonry substrates material high strength to weight ratio, corrosion resistance, ease and speed of application, minimal change of cross section dimensions) at a low-cost and over the last decade it has been reported in the literature that TRM is a very promising alternative to the FRP (Fibre Reinforced Polymers) retrofitting solution. This study evaluates the use of TRM jacketing for shear strengthening of Reinforced Concrete (RC) beams. First of all, the materials used for strengthening are described and the tensile and shear behaviour of textiles was characterised through tensile and picture-frame tests, repsectively. Moreover, the tensile properties of TRM composite material are experimentally obtained through bell-shaped TRM coupons. Shear strengthening of RC beams was extensively studied carrying out 55 medium-scale rectangular beams and 14 full-scale T-beam ends. The key investigated parameters on medium-scale rectangular beams comprise: (a) the strengthening system (TRM versus FRP), the (b) strengthening configuration, (c) the number of layers, (d) the external reinforcement ratio, (e) the textile material mesh characteristics, (f) the shear-span-to depth ratio and (g) the optimisation of the textile geometry. It was concluded that TRM was very effective on increasing the shear resistance of RC beams but its effectiveness was sensitive to parameters such as the strengthening configuration, the number of layers and the textile characteristics. Experimental work was also conducted on full-scale T-beams focused on the use of a novel end-anchorage system comprising textile-based anchors to delay or prevent the debonding of TRM jacket. In particular, the anchorage percentage of the U-jacket, the number of layers, the textile material, the textile geometry and the strengthening system (TRM versus FRP jackets) were the main investigated parameters. U-shaped TRM jackets significantly increased the shear capacity of full-scale T-beams, whereas the use of textile-based anchors improved dramatically the effectiveness of the TRM jackets. A simple design model was also proposed to calculate the contribution of anchored TRM jackets to the shear capacity of RC T-beams. The behaviour of TRM at high temperature used for shear strengthening of both medium-scale and full-scale beams was studied for the first time through demanding tests in which loading and high temperature were simultaneously applied. Based on the experimental results, TRM jacketing remained very effective at high temperature, whereas the effectiveness of side-bonding and U-wrapping FRP jacketing was reduced nearly to zero when subjected at temperatures above the glass transition temperature (Tg). A stress reduction factor for TRM and FRP systems was also introduced to take into account the decrease in the effectiveness of both TRM and FRP jacket due to explosion of specimens to high temperature. Finally, design models for the prediction of the contribution of the TRM jacket to the total shear resistance were proposed for each failure mode and verified with the available experimental data.

Nei paesi dell’area mediterranea, come Italia e Spagna, numerosi edifici, sono realizzati in muratura, e questo li rende vulnerabili alle azioni sismiche. I terremoti avvenuti in passato, hanno permesso, attraverso lo studio dei danneggiamenti prodotti, di comprendere le vulnerabilità di questi edifici e anche di valutare l’effettivo miglioramento o peggioramento delle diverse tecniche adoperate nel corso degli anni. Nel corso degli ultimi anni ,diverse tecniche innovative sono state sviluppate, tra cui l’uso di TRM (Textile Reinforced Mortar), risulta essere una delle migliori scelte data la reversibilità dell’intervento e la buona compatibilità con la muratura. Nonostante ciò, al momento non sono disponibili procedimenti analitici, per la valutazione dell’ incremento di resistenza a taglio di strutture rinforzate con TRM. L’obiettivo di questa tesi è di analizzare il cambio di comportamento di provini testati a compressione semplice e diagonale, rinforzati con TRM. I risultati ottenuti dalla campagna sperimentale, serviranno alla calibrazione di modelli numerici realizzati in SAP2000. I modelli, basati solo sull’uso di elementi non lineari “shell-layered”, vogliono costituire un modello semplice, riutilizzabile dal progettista per l’analisi di strutture più complesse. Successivamente i dati raccolti durante la campagna sperimentale sono stati utilizzati per la ricerca di formule analitiche, che permettano di valutare l’incremento della resistenza a taglio di strutture rinforzate. I provini rinforzati sono in grado di sorreggere un carico ultimo pari al doppio dei non rinforzati, con un aumento della deformazione orizzontale al limite elastico e della capacità di dissipazione di energia. Il rinforzo in TRM è quindi in grado di migliorare il comportamento di strutture in muratura soggette ad azioni orizzontali, ed i modelli creati con SAP2000, si sono dimostrati validi per simulare il comportamento di strutture in muratura rinforzate e non rinforzate.

Textile composite materials with cement based adhesive have been developed recently by the construction industry for strengthening of concrete structures. Textile reinforced mortar (TRM) materials are known to be more compatible with the concrete substrate and can provide a substantial gain in compressive strength and deformability of the structure, as well as a better performance at high temperatures and during fire when compared to other strengthening materials such as fibre reinforced polymer. In this study, the effect of select physical (thickness) and mechanical (modulus of elasticity) properties of different types of TRM reinforcement (carbon, poly-phenylene-2,6-benzobisoxazolem (PBO), and steel fibres) with different reinforcement ratio has been investigated on the ensuing flexural performance of RC beams, by means of a finite element (FE) model. The response variables were the beam’s load carrying capacity, mid-span deflection, effective stiffness, and failure mode. Results of the numerical simulation and factorial design analysis indicated that the application of TRM sheets can be effective in strengthening the RC beams with a statistical significance of α=5%, under all of the above-mentioned response variables, in some cases as much as 109% when compared to the unstrengthend RC beam.
Applied Science, Faculty of
Engineering, School of (Okanagan)
Graduate

Dans le domaine du renforcement et/ou de la réparation des structures en béton armé par des matériaux composites à l'aide de la méthode du collage extérieur au moyen d'un adhésif époxy, une des préoccupations de la communauté scientifique est l'intégrité structurelle de ce système dans le cas d'incendie dans lequel la haute température est une caractéristique essentielle et peut atteindre jusqu'à 1200°C. Ce travail de recherche est axé sur le comportement thermomécanique à très haute température des matériaux composites [un composite à base de polymère carbone/ époxy (Carbon Fiber Reinforced Polymer- CFRP), un composite textile/ mortier cimentaire (Textile Reinforced Concrete- TRC) et un adhésif à base d'époxy]. L'évolution des propriétés mécaniques et d'autres aspects mécaniques de ces matériaux composites avec la température a été caractérisée. Une nouvelle procédure expérimentale concernant la mesure de la déformation de l'éprouvette à l'aide du capteur laser est développée et validée. Une étude numérique et expérimentale a été réalisée dans le but de déterminer principalement la température à la rupture des joints « composite/ adhésif/ composite » sous les sollicitations mécaniques et thermiques. L'efficacité de la protection thermique de deux isolants [PROMASPRAY®T (produit commercial de la société PROMAT] et Isolant A (produit développé par le LGCIE site Tusset) a aussi été étudiée dans cette thèse. Enfin, une approche numérique, à l'aide du logiciel ANSYS, est utilisée afin de déterminer, de façon préliminaire et approximative, à l'échelle matériau, les propriétés thermiques des matériaux (composite textile/ mortier cimentaire -TRC et Isolant A)
In the area of the strengthening and/or the reparation of reinforced concrete structures with composites by means of the external bonding method using an epoxy adhesive, one of the preoccupation of the scientific community is the structural integrity of this system in the event of fire in which the high temperature is the essential feature et can reach up to 1200°C. This research focuses on the thermo-mechanical behavior of composite materials [carbon/epoxy adhesive composite (or carbon fiber reinforced polymer (CFRP), textile/cementitious mortar composite (or textile reinforced concrete (TRC)] and an epoxy-based adhesive. The evolution of mechanical properties and other mechanical aspects of these materials with the temperature has been characterized. A new experimental procedure concerning the measurement of sample strain by the laser sensor is developed and validated. An experimental and numerical study has been realized in order to mainly determine the temperature at the failure of "composite/adhesive/composite" joints under thermal and mechanical loadings. The effectiveness of the thermal protection of two insulators [PROMASPRAY®T (a commercial product of the PROMAT company and the insulator A (product developed by the LGCIE site Tuset)] has also been investigated in this PhD thesis. Finally, a numerical approach, using ANSYS software, is used to determine, in the preliminary and approximate way, at material scale, thermal properties of the materials [the textile reinforced concrete (TRC) and the insulator A]

La presente tesis tiene como finalidad demostrar que es posible la rehabilitación de un reservorio de agua de concreto armado apoyado con fisuras no estructurales usando Textile Reinforced Mortar (TRM). Para el desarrollo de la tesis, se eligió como muestra uno de los trece reservorios que figuran en el estudio para la ampliación y mejoramiento de los sistemas de agua potable y alcantarillado de los sectores 311, 313, 330, 310, 312, 314, 300, 307, 319, 324, y 301 Nueva Rinconada, distritos de San Juan de Miraflores, Villa María del Triunfo y Villa el Salvador. El reservorio seleccionado fue el R -6A, el cual tiene una antigüedad de aproximadamente 30 años y tiene una capacidad de 750 m3. Para identificar la zona donde se propone la rehabilitación del reservorio seleccionado, fue necesario identificar el origen de la falla, por lo que adicionalmente al diagnóstico obtenido del expediente técnico, se realizó la configuración estructural del reservorio con los datos obtenidos en campo. De este modo, los resultados hallados permitieron verificar que el diseño planteado hace más de 30 años cumplen con la normativa actual, comprobándose que las fallas que presenta el reservorio no son estructurales. Asimismo, los cálculos permitieron conocer la ubicación del área afectada, información que fue necesaria para elaborar la propuesta de rehabilitación con TRM y la alternativa seleccionada para la rehabilitación del muro del reservorio fue una matriz de mortero Sika Rep y una malla de refuerzo Sika Ward 350 G. En la presente tesis, se realizaron los ensayos correspondientes a este material compuesto y se plantea el procedimiento para la rehabilitación, así como las pruebas de calidad necesarias para garantizar el apropiado uso de esta tecnología en constante desarrollo.
This thesis is to demonstrate that it is possible to rehabilitate a supported reinforced concrete water reservoir with the presence of non-structural cracks using Textile Reinforced Mortar (TRM). For the development, one of the thirteen reservoirs that appear in the study for the expansion and improvement of the drinking water and sewerage systems of sectors 311, 313, 330, 310, 312, 314, 300, 307, was chosen as a sample. 319, 324, and 301 Nueva Rinconada, districts of San Juan de Miraflores, Villa María del Triunfo and Villa el Salvador. The selected reservoir is R -6A, which is approximately 30 years old and has a capacity of 750 m3. To propose the rehabilitation of the chosen structure, it was necessary to identify the origin of the failure, so in addition to the structural diagnosis obtained from the technical file of the profile, the structural configuration of the reservoir was obtained with the data taken in the field. In this way, the results found allowed to verify that the design proposed more than 30 years ago complies with the current regulations and it was verified that the failures that the reservoir presents are not structural. Likewise, the calculations allowed the location of the affected area to be known, information that was necessary to prepare the rehabilitation proposal with TRM. The alternative selected for the reservoir wall rehabilitation is the Textile Reinforced Mortar (TRM) system. In this thesis, the tests corresponding to this composite material were carried out and the procedure for rehabilitation is proposed, as well as the quality tests necessary to guarantee the appropriate use of this technology in constant development.
Tesis

The global tendency to apply sustainability criteria in most of productive fields, as well as, the limited durability and the pathologies that suffer the reinforced concrete elements, are aspects that directly affect the increasing necessity of strengthening this type of structures. Reinforced concrete beams are frequently subjected to bending and shear efforts. The evolution of strengthening techniques, that permit to increase the load bearing capacity in front this type of efforts, has consisted in the development of new technologies that maximise the velocity and ease the execution of the solution, minimising the time structures are out of service. In this way, the introduction of composite materials in construction has revolutionised the structural strengthening field. The textile-reinforced mortar (TRM) is a composite material that combines textiles, made of high strength tensile fibres, with cementitious matrix. The main characteristic of this material is that, unlike the techniques as fibre-reinforced polymer (FRP), it does not require the use of organic resins for its fabrication and application on structures. The present thesis has consisted in the analysis of the mechanical and structural behaviour of reinforced concrete beams strengthened against flexural and shear efforts using different types of TRM. To fulfil this aim, two main experimental campaigns have been carried out. In the first one, eleven full-scale beams, ten of them previously flexural strengthened with five different types of TRM, have been tested. In the second experimental campaign, nine reinforced concrete beams, eight of them shear strengthened with four different combinations of textiles and mortars, have been subjected to experimental tests. Before these main experimental campaigns, the mechanical behaviour of all materials used in the research has been characterised (that is concrete, steel, mortars, textiles and TRM). Moreover, an experimental approach, based on the flexural strengthening and testing of twelve precast beams, has been done. This campaign has allowed familiarising with the application of the reinforcement and obtaining results, from which, most appropriate combinations of textiles and mortars to use in main experimental campaigns have been chosen. Using the experimental data, two analytical studies, focused on the design of reinforced concrete beams flexural and shear strengthened with TRM, respectively, have been carried out. In both studies, initially, it has evaluated the prediction capacity of three analytical models included in design standards of FRP and TRM. For two of them, the formulation of the codes proposed by fib-Bulletin 14 and ACI 440.2R-08 has been adapted to the particular case of cementitious matrix reinforcements. The formulation according to ACI 549.4R-13 has been directly applied in the third. In the second part of the studies analytical models based on the reduction of mechanical capacities of the fibers have been carried out. These employed the experimental results obtained in the present research and the gathered from similar investigations. The results show that, in the case of TRM applied as a flexural reinforcement, the strengthening system is able to increase of 27.4% the beams capacity before the flexural yielding and 8.2% the ultimate bending capacity. This increase reaches 33.7% in the case of the shear strengthened reinforced concrete beams. On the other hand, the results of analytical studies indicate that models adapted from FRP standards present a better prediction capacity than the obtained with the code specifically developed for TRM reinforcements, which has performed significantly conservative. Finally, the proposed analytical models, based on the adjustment of the textile fibers properties, show a new conception for the design of TRM strengthening on reinforced concrete beams.
La tendencia global en aplicar criterios de sostenibilidad en la mayoría de ámbitos productivos, así como la limitada durabilidad y las patologías que sufren los elementos de hormigón armado, son aspectos que influyen directamente en la creciente necesidad de reforzar este tipo de estructuras. Las vigas de hormigón armado son elementos frecuentemente sometidos a esfuerzos de flexión y cortante. La evolución de las técnicas de refuerzo que permiten incrementar la capacidad resistente frente estas solicitaciones, ha consistido en el desarrollo de nuevas tecnologías que maximizan la velocidad/facilidad de ejecución de la solución y minimizan el tiempo que la estructura está fuera de servicio. En este sentido, la introducción de materiales compuestos en la construcción ha revolucionado el sector de los refuerzos estructurales. El textile-reinforced mortar (TRM) es un material compuesto que combina tejidos, hechos de fibras de resistencia a tracción elevada, y matrices de base cementítica. La principal característica de este material es que, a diferencia de técnicas como el fibre-reinforced polymer (FRP), no requiere de la utilización de resinas orgánicas para su fabricación y aplicación en las estructuras. La presente tesis ha consistido en el análisis del comportamiento mecánico y estructural de vigas de HA reforzadas a flexión y a cortante con diferentes tipos de TRM. Para lograr este objetivo, se han realizado dos campañas experimentales principales. En la primera de ellas, se han ensayado once vigas a escala real, diez de ellas reforzadas previamente a flexión con cinco tipos diferentes de TRM. En la segunda campaña, se han sometido a ensayo nueve vigas de HA, ocho de ellas reforzadas a cortante con cuatro combinaciones diferentes de tejidos y morteros. Antes de estas campañas principales, se ha caracterizado el comportamiento mecánico de todos los materiales utilizados, es decir, el hormigón, el acero, los morteros, los tejidos y el material compuesto TRM. Además, se ha realizado una campaña experimental de aproximación, basada en el refuerzo a flexión y ensayo de doce viguetas prefabricadas, que ha permitido la familiarización con la técnica de aplicación del refuerzo y la obtención de resultados, a partir de los cuales, se ha elegido las mejores combinaciones de tejidos y morteros a utilizar en las campañas experimentales principales. Utilizando los datos experimentales, se han realizado dos estudios analíticos enfocados al diseño de vigas de HA reforzadas a flexión y a cortante con TRM, respectivamente. En ambos estudios, inicialmente se ha evaluado la capacidad de predicción de tres modelos analíticos incluidos en normativas de FRP y TRM, adaptando la formulación de los códigos propuesta por fib-Bulletin 14 y ACI 440.2R-08 al caso particular de los refuerzos de matriz cementítica, y aplicando directamente la formulación propuesta por ACI 549.4R-13. En la segunda parte de los estudios, empleando los resultados experimentales obtenidos en el presente trabajo y los recopilados de investigaciones similares, se han desarrollado modelos analíticos basados en la reducción de las capacidades mecánicas de las fibras que componen los tejidos. Los resultados muestran que, en el caso del TRM aplicado como refuerzo a flexión, los especímenes logran incrementar en un 27,4% su capacidad previa a la plastificación, y en un 8,2% su capacidad última a flexión. Este incremento de prestaciones alcanza el 33,7% en el caso de las vigas de HA reforzadas a cortante. Por otro lado, los resultados del estudio analítico muestran que los modelos adaptados de las normativas de FRP presentan una mejor capacidad de predicción que el modelo desarrollado para el TRM, que se revela significativamente conservador. Por último, los modelos analíticos propuestos, basados en el ajuste de las propiedades de las fibras de los tejidos, muestran un nuevo enfoque para el diseño de refuerzos TRM en vigas de HA.
La tendència global a aplicar criteris de sostenibilitat en la majoria d’àmbits productius, així com la limitada durabilitat i les patologies que pateixen els elements de formigó armat, són aspectes que influeixen directament en la creixent necessitat de reforçar aquest tipus d’estructures. Les bigues de formigó armat són elements freqüentment sotmesos a esforços de flexió i tallant. L’evolució de les tècniques de reforç que permeten incrementar la capacitat resistent en front aquestes sol·licitacions, ha consistit en el desenvolupament de noves tecnologies que maximitzessin la velocitat/facilitat d’execució de la solució i minimitzessin el temps que l’estructura està fora de servei. En aquest sentit, la introducció de materials compostos en la construcció ha revolucionat el sector dels reforços estructurals. El textile-reinforced mortar (TRM) és un material compost que combina teixits, fets de fibres de resistència a tracció elevada, i matrius de base cementítica. La principal característica d’aquest material es que, a diferència de tècniques com el fibre-reinforced polymer (FRP), no requereix de la utilització de resines orgàniques per a la seva fabricació y aplicació a les estructures. La present tesi ha consistit en l’anàlisi del comportament mecànic i estructural de bigues de formigó armat reforçades a flexió i a tallant amb diferents tipus de TRM. Per a aconseguir aquest objectiu, s’han realitzat dues campanyes experimentals principals. En la primera d’elles, s’han assajat onze bigues a escala real, deu d’elles reforçades prèviament a flexió amb cinc tipus diferents de TRM. En la segona campanya, s’han sotmès a assajos nou bigues de formigó armat, vuit d’elles reforçades a tallant amb quatre combinacions diferents de teixits i morters. Abans d’aquestes campanyes principals, s’ha caracteritzat el comportament mecànic de tots els materials utilitzats, és a dir, el formigó, l’acer, els morters, els teixits i el material compost TRM. A més, s’ha realitzat una campanya experimental d’aproximació, basada en el reforç a flexió i assaig de dotze biguetes prefabricades, que ha permès la familiarització amb la tècnica de reforç i l’obtenció de resultats, a partir dels quals, s’han escollit les millors combinacions de teixits i morters a utilitzar en les campanyes experimentals principals. Utilitzant les dades experimentals, s’han realitzat dos estudis analítics enfocats al disseny de bigues de formigó armat reforçades a flexió i a tallant, respectivament. En ambdós estudis, inicialment s’ha avaluat la capacitat de predicció de tres models analítics inclosos en normatives de FRP i TRM, adaptant la formulació dels codis proposada per fib-Bulletin 14 i ACI 440.2R-08 al cas particular dels reforços de matriu cementítica, i aplicant directament la formulació proposada per ACI 549.4R-13. En la segona part dels estudis, emprant els resultats experimentals obtinguts en el present treball i els recopilats d’investigacions similars, s’han desenvolupat models analítics basats en la reducció de les capacitats mecàniques de les fibres que composen els teixits. Els resultats mostren que, en el cas del TRM aplicat com a reforç a flexió, els espècimens aconsegueixen incrementar en un 27,4% la seva capacitat prèvia a la plastificació, y en un 8,2% la seva capacitat última a flexió. Aquest increment de prestacions arriba fins el 33,7% en el cas de les bigues de formigó armat reforçades a tallant. Per altra banda, els resultats de l’estudi analític mostren que els models adaptats de les normatives de FRP presenten una millor capacitat de predicció que el model desenvolupat per al TRM, que es revela significativament conservador. Per últim, els models analítics proposats, basats en l’ajust de les propietats de les fibres dels teixits, mostren un nou enfoc per al disseny de reforços TRM en bigues de formigó armat

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η πειραματική διερεύνηση της συμπεριφοράς διατάξεων ενίσχυσης πλακοδοκών (Τ-δοκοί) οπλισμένου σκυροδέματος, σε τέμνουσα δύναμη με χρήση πλεγμάτων συνεχών ινών άνθρακα δύο διευθύνσεων 0°/90°, σε ανόργανη μήτρα κονιάματος με βάση το τσιμέντο (Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας). Η διεξαγωγή των πειραματικών δοκιμών γίνεται σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση σταθερού βήματος (κύκλοι φόρτισης). Ζητούμενο της πειραματικής διαδικασίας είναι η διερεύνηση της αποτελεσματικότητας ανοικτών μανδύων από ινοπλέγματα σε ανόργανη μήτρα στην αύξηση της ικανότητας ανάληψης τέμνουσας δύναμης από το στοιχείο. Ειδικότερα, διερευνάται η σχέση του αριθμού των στρώσεων σε μια πιθανή αύξηση καθώς και η τυχόν ευεργετική επίδραση μίας ειδικής τεχνικής για την αγκύρωση των άκρων του μανδύα. Η εξεταζόμενη τεχνική αγκύρωσης αποτελείται από καμπύλα μεταλλικά ελάσματα, μικρού σχετικά πάχους, που τοποθετούνται στα άκρα του μανδύα συγκρατώντας τον, ενώ μηχανικά αγκύρια αναλαμβάνουν να μεταφέρουν τις αναπτυσσόμενες δυνάμεις στη θλιβόμενη ζώνη του στοιχείου, στην πλάκα της δοκού. Από τις πειραματικές δοκιμές εξήχθησαν σημαντικά αποτελέσματα αναφορικά με την αποτελεσματικότητα της μελετηθείσας τεχνικής ενίσχυσης σε τέμνουσα δύναμη πλακοδοκών οπλισμένου σκυροδέματος με χρήση ινοπλεγματών ανόργανης μήτρας (ΙΑΜ), αγκυρωμένων ή μη.
-

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.
--

Αντικείμενο της παρούσας Διατριβής Διπλώματος Ειδίκευσης αποτελεί η πειραματική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας της περίσφιγξης υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος με μεγάλο λόγο πλευρών με μανδύες ινοπλισμένων πολυμερών και με μανδύες ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα. Για το σκοπό αυτό διενεργήθηκε εκτενές πειραματικό πρόγραμμα στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών. Το πειραματικό πρόγραμμα περιελάμβανε 18 υποστυλώματα υπό κλίμακα 3/5 ύψους 770 mm τα οποία χωρίστηκαν σε δύο ομάδες, ανάλογα με το λόγο των πλευρών τους (1η ομάδα: με λόγο πλευρών 1:3, 150×450mm, 2η ομάδα: με λόγο πλευρών 1:4, 150×600mm). Δύο από τα υποστυλώματα παρέμειναν χωρίς ενίσχυση και αποτέλεσαν τα δοκίμια αναφοράς για τα ενισχυμένα δοκίμια, τα οποία περισφίχθηκαν με μανδύες ΙΟΠ και ΙΑΜ. Τα συστήματα ενίσχυσης που χρησιμοποιήθηκαν περιελάμβαναν μανδύες ΙΟΠ ινών άνθρακα με μια, δύο ή τρεις στρώσεις, χωρίς ή με αγκύρια ινών άνθρακα μορφής θυσάνου καθώς και μανδύα με δύο στρώσεις περιμετρικά του δοκιμίου και μανδύα μορφής U και αγκύρια ινών. Επιπλέον, εξετάστηκαν και μανδύες με τέσσερεις στρώσεις ινοπλέγματος με ίνες άνθρακα σε ανόργανη μήτρα με και χωρίς αγκύρια ινών άνθρακα μορφής θυσάνου εμποτισμένων σε εποξειδική ρητίνη. Η παρούσα διατριβή αποτελείται από οχτώ κεφάλαια, κάθε ένα από τα οποία διαχωρίζεται σε κατάλληλες ενότητες, υποενότητες και παραγράφους. Στο πρώτο και δεύτερο Κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στα σύνθετα υλικά με περιγραφή των επιμέρους συστατικών τους, των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων τους καθώς και των παραγόντων που επηρεάζουν τη συμπεριφορά τους. Στο τρίτο Κεφάλαιο πραγματοποιείται βιβλιογραφική ανασκόπηση για την περίσφιγξη υποστυλωμάτων, όπου αρχικά περιγράφονται συμβατικές τεχνικές ενίσχυσης που περιλαμβάνουν νέους μανδύες οπλισμένου σκυροδέματος, μεταλλικά ελάσματα, μεταλλικούς μανδύες κλπ και στη συνέχεια περιγράφονται τεχνικές ενίσχυσης με σύνθετα υλικά. Περιγράφεται ο καταστατικός νόμος που διέπει τη συμπεριφορά του περισφιγμένου με μανδύες σύνθετων υλικών σκυροδέματος και παρουσιάζονται συνοπτικά πειραματικές μελέτες από τη διεθνή βιβλιογραφία που αφορούν τη διερεύνηση της αποτελεσματικότητας της μεθόδου ενίσχυσης µε ΙΟΠ σε υποστυλώματα με μικρό και μεγάλο λόγο πλευρών. Τέλος, το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με συνοπτική αναφορά πειραματικών μελετών σε δοκίμια περισφιγμένα με μανδύες σε ανόργανη μήτρα. Στο τέταρτο Κεφάλαιο παρουσιάζεται η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε για την κατασκευή των δοκιμίων καθώς και οι παράμετροι που διερευνήθηκαν. Συγκεκριμένα, περιγράφονται όλα τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν, τα διάφορα συστήματα ενίσχυσης που εφαρμόστηκαν καθώς και οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν από την προετοιμασία των δοκιμίων μέχρι την ενίσχυσής τους. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται μια σύντομη περιγραφή της πειραματικής διάταξης και του επιμέρους μηχανικού εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση των δοκιμών μονοαξονικής θλίψης. Στο πέμπτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται διεξοδικά τα αποτελέσματα όλων των δοκιμίων που συμμετείχαν στο πειραματικό πρόγραμμα. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται οι τρόποι αστοχίας των δοκιμίων συνοδεία φωτογραφικού υλικού και παρατίθενται οι καμπύλες τάσης – παραμόρφωσης τόσο για κάθε ένα ξεχωριστά όσο και συγκεντρωτικά για κάθε ομάδα. Στο έκτο Κεφάλαιο γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων όλων των πειραμάτων που διεξήχθησαν στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών σε υποστυλώματα με λόγους πλευρών 1:3 και 1:4 περισφιγμένα με μανδύες ΙΟΠ και ΙΑΜ προκειμένου να εξαχθούν γενικότερα συμπεράσματα πάνω στην επίδραση του υλικού της μήτρας, του αριθμού των στρώσεων και της ύπαρξης αγκυρίων στην αποτελεσματικότητα της περίσφιγξης. Στο έβδομο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από ένα αναλυτικό προσομοίωμα που χρησιμοποιήθηκε για την πρόβλεψη του μέγιστου θλιπτικού φορτίου και της οριακής παραμόρφωσης αστοχίας των περισφιγμένων με μανδύες ΙΟΠ και ΙΑΜ. Επιπλέον, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων του αναλυτικού προσομοιώματος με τα πειραματικά δεδομένα και εξετάζεται κατά πόσο αυτό το προσομοίωμα μπορεί να χρησιμοποιείται για υποστυλώματα με μεγάλο λόγο πλευρών, μετά από αλλαγή κάποιων παραμέτρων του. Στο όγδοο και τελευταίο Κεφάλαιο, παρουσιάζονται συνοπτικά τα τελικά συμπεράσματα που προέκυψαν αρχικά από την πειραματική διαδικασία και στη συνέχεια από τη χρήση του αναλυτικού προσομοιώματος. Τέλος, γίνονται και μερικές προτάσεις για περαιτέρω έρευνα πάνω σε υποστυλώματα με μεγάλο λόγο πλευρών.
The present study investigates experimentally the effectiveness of the confinement of reinforced concrete (RC) columns with high aspect ratio (wall-like RC columns) retrofitted either with fiber-reinforced polymer (FRP) or with textile-reinforced mortars (TRM) jackets. For this purpose an extensive experimental program was conducted at the Structural Materials Laboratory of the Civil Engineering Department at the University of Patras. A total of 18 identical rectangular reinforced concrete columns were constructed in a scale of 3/5 and 770 mm height so that the slenderness effects could be eliminated and tested in uniaxial compression. The columns were separated in two groups according to their aspect ratio; the first group consisted of seven RC column specimens with cross section dimensions 150mm by 450mm and an aspect ratio equal to 3, and the second group consisted of eleven RC column specimens with cross section dimensions 150mm by 600mm and an aspect ratio equal to 4. To facilitate FRP and TRM wrapping, the four corners were chamfered with a radius equal to 20mm. A number of parameters were investigated such as the kind of the matrix material (organic and inorganic), the number of layers of the jackets (1, 2, 3 and 4), the role of different cross section aspect ratios (3 and 4), the effectiveness of spike anchors (resin-impregnated fiber rovings) and local strengthening with U shape jacketing placed at the smaller sides of the columns. The first chapter provides general information on FRP materials describing their individual components, their characteristic properties, the factors affecting their behavior as well as the basic techniques for their application. The second chapter describes the composite materials in inorganic matrix (TRM) and presents a comparison between the two composite material strengthening systems. In the third chapter a brief literature review is provided about the confinement of columns with conventional techniques (e.g. steel plating, steel jacketing, RC jacketing) as well as with composite materials. The constitutional law of confined concrete with jackets of composite materials is described. Furthermore some experimental studies from the international literature are presented concerning the effectiveness of the confinement with FRP jackets of columns with small and high aspect ratio. Finally, the chapter concludes with a brief reference to experimental studies on specimens confined with jackets in inorganic matrix (TRM jackets). The fourth chapter presents the procedure for constructing and retrofitting the specimens including the materials used (carbon fiber fabric and textile, carbon fiber spike anchors, epoxy resin, inorganic matrix) as well as the equipment used for uniaxial compression tests. In the fifth chapter the results for each specimen are given presenting their failure mode and the corresponding load - displacement curve. In the following chapter the results for each group are compared in order to establish general conclusions on the effect of the kind of the matrix material, the number of layers and the existence of FRP anchors in confinement of wall-like RC columns. The seventh chapter presents the results of an analytical model used to predict the maximum compressive load and the ultimate deformation of specimens confined with FRP or TRM jackets. A comparison between the experimental and the analytical results is made and it is examined whether this model can be used for columns with high aspect ratio after modifying some of the parameters. The eighth chapter summarises the most important conclusions of all investigations carried out by the present project for both the experimental procedure and the analytical model. Finally, some suggestions for further research on columns with high aspect ratio are listed.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη λογισμικού για τον υπολογισμό της φέρουσας ικανότητας σύμμικτου στοιχείου ΙΑΜ-ΟΣ (Ινοπλέγματος Ανόργανης Μήτρας-Οπλισμένου Σκυροδέματος) τύπου πλακολωρίδας. Η ανάπτυξη του λογισμικού έγινε αρχικά στην DIGITAL Visual Fortran v6.0 και στην συνέχεια μεταγλωττίστηκε σε Microsoft Visual Basic 6.0. Η εργασία αποτελείται από πέντε(5) κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνονται γενικές πληροφορίες για τα Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας, για την συνάφεια, την μηχανική τους συμπεριφορά, την αντοχή στον χρόνο και στην φωτιά καθώς και παραδείγματα χρήσης τους σε διάφορες εφαρμογές. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικότερα είδη ινών που χρησιμοποιούνται σήμερα καθώς και οι ιδιότητες τους. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά ο αλγόριθμος του προγράμματος και πιο ειδικά οι βρόγχοι υπολογισμού των ροπών διαρροής και αστοχίας καθώς και ο υπολογισμός της βύθισης. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η χρήση του προγράμματος, παραθέτοντας εικόνες από το γραφικό του περιβάλλον. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται διάφορες εφαρμογές που έγιναν με χρήση του λογισμικού παράλληλα με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Στο τέλος κάθε εφαρμογής εξάγονται συμπεράσματα για κάθε ένα από τα αποτελέσματα. Από την εργασία προκύπτει ότι υπάρχουν ακόμα μεγάλα περιθώρια εμπλουτισμού του λογισμικού με περισσότερα στοιχεία. Αυτά μπορεί να αφορούν τα χρησιμοποιούμενα υλικά (π.χ. να χρησιμοποιεί το πρόγραμμα περισσότερες πληροφορίες που να περιγράφουν τα ινοπλέγματα ανόργανης μήτρας), τους βρόγχους υπολογισμού των εσωτερικών δυνάμεων iii και ροπών (να είναι πιο ακριβής) , αλλά και την επίλυση πιο σύνθετων δομικών στοιχείων όπως είναι η πλάκα.
This project is about designing a program which calculates the bearing ability of a plate.

Αντικείμενο της παρούσας Διατριβής Διπλώματος Ειδίκευσης είναι η κατά βάση πειραματική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας περίσφιγξης ορθογωνικών υποστυλωμάτων με μεγάλο λόγο πλευρών, ενισχυμένων με μανδύες ινοπλισμένων πολυμερών και σύνθετων υλικών ανόργανης μήτρας. Το πειραματικό πρόγραμμα διεξήχθη στο Εργαστήριο Μηχανικής και Τεχνολογίας Υλικών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών. Το πρόγραμμα αυτό, περιελάμβανε δύο σειρές δοκιμίων. Η πρώτη περιελάμβανε έξι δοκίμια και η δεύτερη δέκα. Η κατηγοριοποίηση σε σειρές έγινε με βάση το λόγο πλευρών των δοκιμίων. Έτσι, την πρώτη σειρά αποτέλεσαν δοκίμια με λόγο πλευρών (3:1), ενώ τη δεύτερη δοκίμια με λόγο πλευρών (4:1). Ένα δοκίμιο από κάθε σειρά δοκιμάσθηκε χωρίς ενίσχυση και αποτέλεσε μέτρο σύγκρισης για όλα τα υπόλοιπα. Τρία δοκίμια από κάθε σειρά ενισχύθηκαν με τρείς στρώσεις FRP και με θυσάνους. Ακόμα, ένα δοκίμιο από κάθε σειρά ενισχύθηκε με δύο στρώσεις FRP, χωρίς χρήση θυσάνου. Επίσης, δύο υποστυλώματα από τη δεύτερη σειρά ενισχύθηκαν με δύο στρώσεις FRP, θυσάνους και δύο επιπρόσθετες στρώσεις FRP τύπου U, στις δύο μικρές πλευρές. Τέλος, ένα δοκίμιο από κάθε σειρά ενισχύθηκε με τέσσερις στρώσεις TRΜ, ενώ άλλο ένα με τέσσερις στρώσεις TRΜ και με θυσάνους.
The subject of this thesis is the experimental investigation of the effectiveness of confining rectangular columns with large aspect ratio, reinforced with fiber reinforced polymers and with tensile reinforced mortars. The experimental program was conducted at the Laboratory of Engineering and Technology of Materials in Civil Engineering, University of Patras. This program is consisted of two sets of samples. The first included six small scale columns and the second ten. The categorization in series was based on the aspect ratio of the specimens. So specimens with aspect ratio (3: 1) were included in the first series, while the second included specimens with aspect ratio (4: 1). One specimen from each series was tested without any reinforcement and became the comparison for all the rest. Three specimens from each series were reinforced with three layers of FRP and anchors. Still, a sample from each series was reinforced with two layers of FRP, without use of anchors. Also, two columns of the second series of amplified with two layers FRP, anchors and two additional layers of FRP type U, in the two smaller sides. Finally, a sample from each series was reinforced with four layers TRM, while another one to four layers TRM and anchors.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
Several masonry structures are constructed around the world, many of them centuries old. There is a great concern in preserving and rehabilitating these structures, always maintaining their historical, cultural and social value. Many of the retrofitting methods used nowadays do not respect these values. Currently, is common to use composites, such as FRPs, to strength and rehabilitate masonry structures. These composites are composed by a matrix and fibers, being the matrices usually epoxy and the fibers commonly of carbon, glass and basalt. Although solutions using FRPs are very efficient for concrete, for masonry constructions, the behavior is not the same. The epoxy matrices are not compatible with the masonry substrate and the fibers normally used are too stiff. This problem can be solved using the Textile Reinforced Mortar (TRM) reinforcement system. This system replaces the epoxy matrix by an inorganic matrix, which is more physically and chemically compatible with masonry. Being this technique relatively new, it is necessary to make the experimental characterization of this method to understand its behavior under different circumstances. In this dissertation, the characterization of this reinforcement technique is made through experimental tests of bond, traction and shear. There are also performed tests under cyclic loading which provide further knowledge on the subject, helping understand better the behavior of the system und seismic activity. The matrix used is a commercialized hydraulic lime mortar and the fibers are of glass and steel. This work will generate new knowledge mainly on the fiber/matrix and reinforcement/substrate interface behavior in the TRM reinforcement system, necessary for the calibration of numerical models and for the future exploration and application of this reinforcement system on structural components. This work will also provide knowledge on the different tests setups and their advantages and disadvantages.
Existem várias estruturas de alvenaria construídas no mundo, muitas delas com séculos de idade. Existe uma grande preocupação em preservar e reabilitar estas estruturas, mantendo sempre o seu valor histórico, cultural e social. Muitos dos métodos de reabilitação usados hoje em dia não respeitam esses valores. Atualmente, é comum o uso de compósitos, tais como FRPs, para fortalecer e reabilitar estruturas de alvenaria. Estes compósitos são compostos por uma matriz e fibras, sendo as matrizes usualmente de epóxi e as fibras normalmente de carbono, vidro e basalto. Embora as soluções usando FRPs sejam muito eficientes para o betão, para as construções de alvenaria, o comportamento não é o mesmo. As matrizes de epóxi não são compatíveis com o substrato de alvenaria e as fibras, normalmente utilizadas, são demasiado rígidas. Este problema pode ser resolvido usando o sistema TRM (Textile Reinforced Mortar). Este sistema substitui a matriz de epóxi por uma matriz inorgânica, que é fisicamente e quimicamente mais compatível com as alvenarias. Sendo esta técnica relativamente nova, é necessário fazer a caracterização experimental deste método para entender o seu comportamento sob diferentes circunstâncias. Nesta dissertação, a caracterização desta técnica de reforço é feita através de ensaios experimentais de aderência, tração e corte. Também foram realizados ensaios com cargas cíclicas que proporcionam maior conhecimento sobre o assunto, ajudando a compreender melhor o comportamento do sistema quando sujeito a atividade sísmica. A matriz utilizada é uma argamassa de cal hidráulica comercial e as fibras são de vidro e aço. Este trabalho irá gerar novos conhecimentos principalmente sobre o comportamento da interface fibra/matriz e reforço/substrato no sistema de reforço TRM, necessários para a calibração de modelos numéricos e para a futura exploração e aplicação deste sistema de reforço em componentes estruturais. Este trabalho também fornecerá conhecimento sobre diferentes configurações de ensaio e as suas vantagens e desvantagens.

Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής διερευνήθηκε – τόσο σε πειραματικό όσο και σε αναλυτικό επίπεδο – η ενίσχυση των τοιχοπληρώσεων σε πλαίσια ΟΣ με μια νέα τεχνική που κάνει χρήση ενός προηγμένου σύνθετου υλικού γνωστού ως «Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ)». Η τεχνική αυτή αποτελεί εναλλακτική πρόταση ενίσχυσης έναντι άλλων, συμβατικών και μη, τεχνικών και χαρακτηρίζεται από την ευκολία εφαρμογής της, τις εξαιρετικές ιδιότητες του υλικού καθώς και τα συγκριτικά πλεονεκτήματα του τελευταίου έναντι ανταγωνιστικών υλικών για τον ίδιο σκοπό, όπως τα ινοπλισμένα πολυμερή. Για τη διερεύνηση της αποδοτικότητας της νέας τεχνικής σχεδιάσθηκε και εκτελέστηκε ένα πολύπλευρο πειραματικό πρόγραμμα. Αρχικά αναπτύχθηκε ένα νέου είδους αγκύριο με βάση τα πλέγματα ινών, το οποίο δοκιμάσθηκε ως μέσο σύνδεσης μεταξύ στοιχείων τοιχοποιίας και σκυροδέματος. Όπως έδειξαν πειραματικές δοκιμές για τη σύνδεση τοιχοποιίας-στοιχείων σκυροδέματος, τα αγκύρια που αναπτύχθηκαν αποδείχθηκαν επαρκώς αποτελεσματικά ώστε να χρησιμοποιηθούν στο δεύτερο - και κυρίως μέρος - του πειραματικού προγράμματος, το οποίο περιελάμβανε δοκιμές σε τριώροφα τοιχοπληρωμένα πλαίσια. Στα πλαίσια του δεύτερου μέρους του πειραματικού προγράμματος κατασκευάσθηκαν και δοκιμάσθηκαν, σε εντός επιπέδου ανακυκλιζόμενη φόρτιση, δύο τοιχοπληρωμένα πλαίσια μεγάλης κλίμακας (2/3). Το ένα εξ αυτών δοκιμάσθηκε χωρίς να ενισχυθεί και απετέλεσε το δοκίμιο αναφοράς, ενώ το άλλο δοκιμάσθηκε μετά την ενίσχυσή του με μανδύες ΙΑΜ και την υλοποίηση αγκύρωσης/σύνδεσης της τοιχοπλήρωσης με τα περιμετρικά μέλη του πλαισίου. Επιπλέον των δοκιμών κυκλικής φόρτισης, πραγματοποιήθηκαν και δοκιμές ελεύθερης ταλάντωσης για τη μελέτη της επιρροής των τοιχοπληρώσεων – ενισχυμένων και μη – στα δυναμικά χαρακτηριστικά του πλαισίου. Τα αποτελέσματα των δοκιμών στα τριώροφα τοιχοπληρωμένα πλαίσια κατέδειξαν τη συμβολή της νέας τεχνικής στη βελτίωση της απόκρισης του πλαισίου με αύξηση της αντοχής του σε πλευρική φόρτιση, της ικανότητας παραμόρφωσής του και της ικανότητας ανάλωσης ενέργειας. Το τρίτο μέρος της έρευνας επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη αναλυτικού προσομοιώματος, το οποίο βασίσθηκε στη χρήση γραμμικών στοιχείων θλιπτήρα-ελκυστήρα για την προσομοίωση της απόκρισης των τοιχοπληρώσεων (ενισχυμένων και μη). Για τον υπολογισμό των ιδιοτήτων του θλιπτήρα έγινε χρήση αναλυτικών σχέσεων από τη βιβλιογραφία, ενώ για τον υπολογισμό των ιδιοτήτων του ελκυστήρα αναπτύχθηκε κατάλληλη αναλυτική μεθοδολογία. Για τον προσδιορισμό συγκεκριμένων παραμέτρων που απαιτούνταν για το αναλυτικό προσομοίωμα της ενισχυμένης τοιχοπλήρωσης, διεξήχθησαν πρόσθετες δοκιμές και συγκεκριμένα, δοκιμές εφελκυσμού ΙΑΜ, δοκιμές κεντρικής θλίψης τοιχοσωμάτων – ενισχυμένων και μη – και δοκιμές διαγώνιας θλίψης τοιχοσωμάτων – ενισχυμένων και μη. Οι πειραματικά προσδιορισμένες ιδιότητες του υλικού της ενίσχυσης (όπως η εφελκυστική του αντοχή και το μέτρο ελαστικότητας) καθώς και οι ιδιότητες των τοιχοσωμάτων (όπως η θλιπτική αντοχή, η διατμητική τάση ρηγμάτωσης, το μέτρο ελαστικότητας και το μέτρο διάτμησης) χρησιμοποιήθηκαν ως τιμές των αντίστοιχων παραμέτρων του αναλυτικού προσομοιώματος. Τα παραπάνω στοιχεία ενσωματώθηκαν σε λογισμικό ανοικτού κώδικα για τη μη-γραμμική ανάλυση κατασκευών, στο οποίο τα μέλη του πλαισιακού φορέα (δοκοί και υποστυλώματα) προσομοιώνονται με γραμμικά στοιχεία συγκεντρωμένης ανελαστικότητας στα άκρα τους. Για την προσομοίωση των δύο πειραματικών δοκιμίων (μη ενισχυμένο και ενισχυμένο τοιχοπληρωμένο τριώροφο πλαίσιο) πραγματοποιήθηκαν σειρές αναλύσεων με στόχο την βαθμονόμηση-επαλήθευση του αναλυτικού προσομοιώματος. Βάσει των αναλύσεων προέκυψε ότι το αναλυτικό προσομοίωμα μπορεί να αναπαράγει με καλή ακρίβεια την απόκριση των πειραματικών δοκιμίων. Η διατριβή χωρίζεται σε επτά κεφάλαια. Στο Κεφάλαιο 1 πραγματοποιείται η εισαγωγή στο αντικείμενο της εργασίας και στο πρόβλημα το οποίο επιχειρεί να αντιμετωπίσει. Στο πλαίσιο της περιγραφής του προβλήματος παρουσιάζονται συνοπτικά οι υφιστάμενες τεχνικές αντιμετώπισης, οι οποίες είτε εφαρμόζονται στο πεδίο είτε έχουν διερευνηθεί πειραματικά. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται συνοπτικά το υλικό το οποίο χρησιμοποιείται στη νέα τεχνική που αναπτύσσεται στην παρούσα εργασία, δηλαδή τα «Ινοπλέγματα σε Ανόργανη Μήτρα (ΙΑΜ)», μαζί με μία σύντομη ανασκόπηση των ερευνητικών εργασιών της διεθνούς βιβλιογραφίας που κάνουν χρήση των ΙΑΜ σε εφαρμογές ενισχύσεων στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος (ΟΣ) και τοιχοποιίας. Το Κεφάλαιο 3 αποτελεί ένα μικρό κεφάλαιο στο οποίο περιγράφεται εποπτικά το σύνολο του πειραματικού προγράμματος το οποίο χωρίζεται σε τρία μέρη. Το πρώτο μέρος παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 4 και διερευνά τη σύνδεση μεταξύ μελών ΟΣ και τοιχοποιίας μέσω ΙΑΜ και ειδικά διαμορφούμενων αγκυρίων ινών. Στο Κεφάλαιο 5, το οποίο αποτελεί τον κορμό της παρούσας εργασίας, παρουσιάζεται το δεύτερο μέρος του πειραματικού προγράμματος που αποτελείται από δοκιμές σε τριώροφα τοιχοπληρωμένα πλαίσια μεγάλης κλίμακας. Η περιγραφή του τρίτου μέρους του πειραματικού προγράμματος, το οποίο περιλαμβάνει συμπληρωματικές δοκιμές για την υποστήριξη των αναλύσεων, ενσωματώνεται στο Κεφάλαιο 6 μαζί με την περιγραφή του αναλυτικού προσομοιώματος και των αριθμητικών αναλύσεων. Τέλος, στο Κεφάλαιο 7 πραγματοποιείται η σύνοψη της εργασίας και η παράθεση των συμπερασμάτων που προκύπτουν από αυτή.
The subject of the present thesis is the experimental and analytical investigation of strengthening masonry infilled reinforced concrete (RC) frames with Textile-Reinforced Mortar (TRM). The proposed strengthening technique comprises the application of externally applied TRM layers on the infills surfaces and the connection to the surrounding RC frame members. TRM is a composite material which comprise fibers in form of textiles in combination with inorganic matrices (such as cement based mortars). The experimental campaign includes tests on small-scale specimens (i.e. masonry subassemblies) as well as on large-scale specimens (3-story masonry infilled RC frames). In the framework of the first part of the experimental campaign different methods of masonry infill-concrete connection are examined by developing and testing textile-based anchors. The parameters under investigation include mainly the type of boundary conditions at the masonry-concrete interface, the geometry and fiber volume of anchors and the type and number of layers of the textile. It is concluded that the anchors developed in this study enable the transfer of substantial tensile forces between masonry and concrete. The second part of the experimental campaign includes the application of TRM on nearly full-scale, as-built and retrofitted, 3-storey frames, subjected to in-plane cyclic loading. The results of testing a 2:3 scale, as-built frame representing typical structures with non-seismic design and detailing characteristics and of a companion frame retrofitted via TRM jacketing are compared in terms of the efficiency of the proposed technique to enhance the strength and deformation characteristics. Additionally, in order to determine the dynamic characteristics of the frames free vibration tests are performed in three different stages of their construction (bare frame; infilled-frame; retrofitted-infilled frame). It is concluded that the proposed strengthening technique is very effective in increasing the lateral strength, the deformation capacity, the initial elastic stiffness as well as the dissipating energy of the infilled frames. The last part of the thesis presents an analytical approach for modeling the behavior of TRM-retrofitted infilled RC frames under seismic loading. The model falls into the discrete diagonal-element type and is based on the use of a single-strut and single-tie elements to represent the infill panel and it builds on the results of the experimental campaign. The model is implemented in a nonlinear finite-element code, with the parameters of the diagonal elements being determined from a series of tests on TRM coupons and masonry specimens. The results of the numerical analyses are compared with the experimental data and is concluded that the model adequately accounts for the TRM-strengthening contribution to the global response of masonry-infilled frames.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Estrutura e Geotecnia)
Atualmente, têm-se registado inúmeros eventos sísmicos que comprovaram a vulnerabilidade das paredes de enchimento inseridas em pórticos de betão armado. A vulnerabilidade é essencialmente devida à inexistência de regras de dimensionamento e à não utilização de detalhes construtivos adequados durante a construção. Por isso, é importante avaliar técnicas de reforço que possam ser implementadas nas paredes existentes ou a ser construídas, de maneira a melhorar o seu desempenho, evitando as roturas frágeis, e por outro lado possam potenciar benefícios ao nível do comportamento global do edifício à ação sísmica. Este trabalho apresenta uma sugestiva adaptação da técnica de reforço de paredes de alvenaria designada na literatura inglesa por Textile Reinforced Mortar (TRM) com vista ao melhoramento das paredes a ações fora do plano. A malha é constituída por varões compósitos cujo núcleo é ocupado por fibras resistentes que são envolvidas numa estrutura de entrançado têxtil, sendo uma alternativa ao uso de materiais compósitos aplicados através de diferentes técnicas. Esta técnica apresenta a vantagem da possibilidade de dimensionamento da constituição da malha de acordo com determinadas exigências mecânicas, através de processos de baixa tecnologia e baixo custo na sua produção. Para além da definição e otimização experimental dos varões de material compósito em termos de aderência com a argamassa de reboco, foi efetuado um estudo alargado para avaliação do desempenho como material de reforço da alvenaria sujeita a esforços de flexão. Os resultados obtidos permitiram concluir que as malhas constituídas pelos varões compósitos inseridos no reboco de alvenaria possuem boa aderência, resistência mecânica favorável e comportamento muito dúctil quando comparadas com malhas comerciais equivalentes, evitando assim a rotura brusca e potenciando o comportamento dúctil essencial ao bom desempenho sísmico.
In the recent past numerous seismic events have demonstrated the important vulnerability of masonry infill walls enclosed in reinforced concrete frames. This vulnerability is attributed to the inexistence of design rules and to the non-adequate constructive details during the construction. Therefore, it is important to evaluate strengthening techniques that can be implemented on existing walls or to be built aiming at improving the seismic behavior by preventing fragile failure modes and that can potentiate the good global seismic behavior of reinforced concrete frames structures. This study provides a suggestive adaptation of the technique known as Textile Reinforced Mortar (TRM), aiming at improving the out-of-plane behavior of the masonry infill walls. The fabric comprises textile composite rods with a reinforced nucleus and is an alternative technique to the use of other composite materials applied with distinct techniques. This technique has the advantage of designing the constitution of the mesh according to certain mechanical requirements, involving of low production technology and low cost production. Besides the definition and experimental optimization of the of the textile reinforced composite material in terms of adherence to the involving mortar, an enlarged experimental program was carried out for the evaluation of its mechanical performance as a strengthening material of masonry infill subjected to flexure. The results showed that the meshes formed by composite rods embedded in the mortar plastering have good adhesion, mechanical strength and a very ductile behavior, when compared to equivalent commercial meshes, thus avoiding the sudden collapse and promoting the ductile behavior, which is essential to the good seismic behavior.

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.