Πειραματική διερεύνηση ενισχυμένων χαλύβδινων ισοσκελών γωνιακών με ανθρακονήματα σε θλίψη και κάμψη - Μωραγιάννης, Παναγιώτης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2015)
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πειραματική διερεύνηση της αποτελεσματικότητας του τρόπου ενίσχυσης χαλύβδινων μελών με ινοπλισμένα πολυμερή. Ειδικότερα, εξετάστηκε η συμπεριφορά χαλύβδινων μελών διατομής ισοσκελούς γωνιακού, ενισχυμένων εξωτερικά με δύο στρώσεις ινοπλισμένου πολυμερούς σύνθετου υλικού από ίνες άνθρακα μονής διευθύνσεως. Τα ενισχυμένα δοκίμια υποβλήθηκαν σε έκκεντρη θλίψη αλλά και σε κάμψη τριών σημείων. Η μέθοδος ενίσχυσης με σύνθετα υλικά αποτελεί την πλέον σύγχρονη μέθοδο ενίσχυσης των κατασκευών. Αν και η χρήση της είναι ευρέως διαδεδομένη στην ενίσχυση κατασκευών από ωπλισμένο σκυρόδεμα, εντούτοις η αξιοποίησή τους στον κλάδο των μεταλλικών κατασκευών είναι περιορισμένη, κυρίως λόγω ανεπαρκούς γνώσης της συμπεριφοράς τους. Αυτό αποδεικνύεται τόσο από την απουσία κάποιου κανονιστικού πλαισίου σχεδιασμού, όσο και από την περιορισμένη ερευνητική δραστηριότητα για το συγκεκριμένο αντικείμενο και η οποία παρατηρείται κυρίως την τελευταία δεκαπενταετία. Παρ’ όλα αυτά, η ολοένα αυξημένη κινητικότητα της διεθνούς ερευνητικής κοινότητας σχετικά με αυτό τον τρόπο ενίσχυσης μεταλλικών στοιχείων, προμηνύει πως σύντομα θα εδραιωθεί και σε αυτό τον κλάδο, στο οποίο ευελπιστεί να συνδράμει η παρούσα εργασία. Προκειμένου να σχηματιστεί μια εποπτική εικόνα της συμπεριφοράς τόσο των γωνιακών διατομών όσο και των σύνθετων υλικών, αρχικά γίνεται αναφορά σε καθένα από αυτά τα στοιχεία ξεχωριστά. Επίσης, στο κομμάτι των σύνθετων υλικών, γίνεται αναφορά σε σχετικές ερευνητικές αναζητήσεις που παρατηρούνται διεθνώς. Αναφορικά με το πειραματικό μέρος της εργασίας, πραγματοποιήθηκαν δύο διαφορετικά είδη πειραμάτων, ένα σε αξονική έκκεντρη θλίψη και ένα σε κάμψη περί τον ασθενή άξονα της διατομής του μέλους. Προτού πραγματοποιηθεί η ενίσχυση των χαλύβδινων μελών, πραγματοποιήθηκαν 5 δοκιμές υλικού για να διαπιστωθούν οι ιδιότητες του σύνθετου υλικού, σύμφωνα με το πρότυπο ISO. Ενισχύθηκαν δύο χαλύβδινα δοκίμια, ακολουθώντας τη χειρωνακτική μέθοδο παραγωγής. Η εφαρμογή της ενίσχυσης έγινε στην εξωτερική μεριά των σκελών του γωνιακού, στο μεγαλύτερο μέρος του συνολικού τους μήκους. Τα αποτελέσματα κάθε πειράματος συγκρίθηκαν κάθε φορά με αυτά των αντίστοιχων πειραμάτων μη ενισχυμένων μελών, ίδιας διατομής και μορφής έντασης. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι ο συγκεκριμένος τρόπος ενίσχυσης δεν επιφέρει σημαντικές διαφοροποιήσεις στη συμπεριφορά του μέλους έναντι λυγισμού. Αντιθέτως, όσον αφορά τα πειράματα κάμψης, ο εν λόγω τρόπος ενίσχυσης απέδωσε ικανοποιητικά αυξάνοντας ικανοποιητικά την αντοχή του μέλους. Τέλος, μελλοντικά θα ήταν χρήσιμη αντίστοιχη μελέτη χρησιμοποιώντας καλύτερης ποιότητας σύνθετο υλικό, με μεγαλύτερο βαθμό συμμετοχής των ινών, καθώς και μία προσπάθεια επιβεβαίωσης των αποτελεσμάτων με αριθμητικές αναλύσεις.