Διατμηματική αντοχή αντισεισμικών τοιχωμάτων μεγάλης δυσκαμψίας από οπλισμένο σκυρόδεμα: αναλυτική και πειραματική έρευνα

Abstract

An experimental and theoretical study is presented to determine the shear strength of reinforced concrete very short shearwalls which are subjected both to monotonic and to reversed cycling loading. The experimental part of the dissertation consists of a program of 20 test shearwalls all failing in shear. The test specimens were supported as fixed-end elements, with most of them also carrying axial compressive loads. All the specimens had a ratio a/d=M/Vd=0.80. The test shearwalls were reinforced with distributed web reinforcement and longitudinal main reinforcement at the edges forming boundary elements (columns) incorporated in the web. The steel ratios were in accordance to the Greek Building Code Requirements (Ε.Κ.Ο.Σ). The theoretical part of this dissertation involves an analytical study of the three ascertained experimentally modes of shear failure. The theory presented is then applied for the estimation of the ultimate shear strength of reinforced concrete very short structural elements. Comparisons of the proposed formulas in the analytical part with the test results of the shearwalls and coupling beams are performed, clearly showing that experimental and theoretical results are in very good agreement. The analytical results are juxtaposed to the analytical results according to the current Greek Code (Ε.Κ.Ο.Σ), Eurocode (EC2), American Code (ACI-318) as well as to other theories from the literature. The experimental and theoretical results are compared for the cases of very short shearwalls, very short coupling beams and very short simple beams. The proposed theory provides the best agreement for all sets of tests, in comparison to the other methods.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά στη διατμητική αντοχή και γενικότερα συμπεριφορά των πολύ κοντών αντισεισμικών τοιχωμάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα, δηλαδή αυτών που έχουν διατμητικό λόγο α/d=M/V•d<1,0. Η διατριβή περιλαμβάνει πειραματικό και αναλυτικό μέρος. Το πειραματικό μέρος συνίσταται στη δοκιμή μέχρι τελικής αστοχίας 20 τοιχωμάτων με ή χωρίς αξονικό φορτίο, τα οποία υπεβλήθησαν σε μονότονη και κυρίως σε ανακυκλιζόμενη τέμνουσα. Όλοι οι πειραματικοί φορείς είχαν λόγο a/d=M/Vd=0.80, έφεραν δε στα άκρα τους κυρφοκολώνες (σύμφωνα με τις διατάξεις των κανονισμών) και οπλίστηκαν με διάφορα ποσοστά οπλισού κορμού και άκρων. Τα πειράματα έδειξαν ότι υφίστανται 3 τρόποι διατμητικής αστοχίας των πολύ κοντών τοιχωμάτων. Στο αναλυτικό μέρος της διατριβής μελετώνται οι μηχανισμοί των τριών τρόπων διατμητικής αστοχίας και διατυπώνονται απλές εκφράσεις για τον υπολογισμό της διατμητικής αντοχής των πολύ κοντών τοιχωμάτων. Στο τελευταίο μέρος της διατριβής, γίνονται συγκρίσεις πειραματικών αποτελεσμάτων (παρούσας διατριβής και υφισταμένων διεθνώς) και θεωρητικών αποτελεσμάτων σύμφωνα με τις υφιστάμενες μεθόδους υπολογισμού. Αποδεικνύεται ότι η προτεινόμενη μέθοδος υπολογισμού παρέχει άριστη συμφωνία με τα πειραματικά αποτελέσματα.