rt Applications in road Infrastructure

Karadelis, J. (Invited Speaker)
Ioannis Brilakis (Invited Speaker)

School of Energy, Construction and Environment

Activity: Participating in or organising an event › Participation in workshop, seminar, course

Description

Smart Applications in Road Infrastructure

Period	30 May 2018
Event type	Seminar
Location	Patras, Greece
Degree of Recognition	International

ASJC Scopus subject areas

Engineering(all)

Documents & Links

Βέλτιστος σχεδιασμός για βιώσιμες, «πράσινες» επικαλύψεις οδοστρωμάτων σκυροδέματος. Μέρος Ι: Σχεδιασμός του μείγματος και έλεγχος αστοχίας κάμψης. Μέρος II: Αστοχία διάτμησης, ρωγμές και ανεπαρκής αντοχή σε «ρωγμές αντανάκλασης» (επιφανειακές ρωγμές). Μέρος III: Υπο-επιφανειακή αποκόλληση Περίληψη (Σύνοψη) Το θέμα αυτό αποτέλεσε μέρος μιας φιλόδοξης έρευνας με στόχο την ανάπτυξη «πράσινης» επικάλυψης οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα οπλισμένο με χαλύβδινα ελάσματα (ίνες), συμπιεσμένων με δονητικούς κυλίνδρους και ενισχυμένων με πολυμερή υλικά (SFR-RC-PMC) για να διευκολύνει τη επίστρωση με ασφαλτικά μηχανήματα (ασφαλτο-μηχανες κ οδοστρωτήρες). Τα πιο βασικά προβλήματα για την ενίσχυση των συγκεκριμένων οδοστρωμάτων με «δομικές» επικαλύψεις εξετάστηκαν λεπτομερώς. Έχει επιτευχθεί μια οικονομικά αποδοτική, με ελάχιστες καθυστερήσεις, βιώσιμη και φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση, σε σύγκριση με τη την ολική κατεδάφιση, απομάκρυνση, ρίψη και πλήρη ανακατασκευή του υφιστάμενου δομικού οδοστρώματος. Διεξήχθη ένας μεγάλος αριθμός εργαστηριακών δοκιμών (συνολικά, περισσότερα από 400 δείγματα) με στόχο τη βελτίωση της «συμπαγοποίησης» και «τοποθετοποιησης» του νωπού αλλά και των μηχανικών ιδιοτήτων του σκληρυσμένου σκυροδέματος, μέσω μιας σειράς προσεκτικά σχεδιασμένων μιγμάτων. Ελλείψει κατάλληλης διαδικασίας συμπύκνωσης, αναπτύχθηκε μια νέα, τροποποιημένη μέθοδος ελαφριάς συμπίεσης η οποία και επαληθεύτηκε πειραματικά με διάφορες ποσότητες μεγάλων και μικρών αδρανών υλικών, διάφορους τύπους πολυμερών και χαλύβδινων ινων. Η προκαταρκτική απόδοση των αρμών εξετάστηκε με δοκίμια διαχωρισμού κυβόλιθων και απευθείας διάτμηση κυλίνδρων. Τα αποτελέσματα ήταν ελπιδοφόρα. Η αποτελεσματικότητα των χαλύβδινων ινών στο πιεσμένο με δονητικο κύλινδρο σκυρόδεμα (RCC) εξετάστηκε λεπτομερώς. Διαπιστώθηκε ότι η αντοχή κάμψης των χαλύβδινων ινών στο PMRCC είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από εκείνη του συμβατικού σκυροκονιάματος. Επίσης διερευνήθηκαν οι επιπτώσεις του "μεγέθους" και συνήχθη το συμπέρασμα ότι το μέγεθος του συνδέσμου επηρεάζει την ισχύ του δείγματος. Επίσης, κάτω από επαναλαμβανόμενα φορτία κυκλοφορίας, η διατμητική αστοχία είναι συνηθισμένη, οδηγώντας τελικά σε επιφανειακές ρωγμές. Υπάρχουν ενδείξεις ότι οι υψηλές αντοχές σε θλίψη δεν εγγυώνται υψηλές αντοχές διάτμησης, παρά το γεγονός ότι οι κώδικες πρακτικής κηρύσσουν ότι η διάτμηση είναι πάντοτε ανάλογη με την θλίψη. Όλα τα απλα (μη ενισχυμένα) δοκίμια (πρίσματα) PMC και OPCC αστοχήσαν απότομα και με εύθραυστο τρόπο. Τα ενισχυμένα με ίνες χάλυβα πρίσματα PMC συνέχισαν να μεταφέρουν φορτία ακόμη και μετά την εμφάνιση ρωγμών (ποσοστό σε όγκο 1% χαλύβδινων ινων αύξησε την αντοχή διάτμησης κατά 58%). Η οποιαδήποτε ταχεία αύξηση της αντοχής του υλικού έχει δραματική επίπτωση στην εξοικονόμηση κόστους, στη ταχεία επαναφορά της κυκλοφορίας, στην εύκολη, άνετη και ασφαλή μετακίνηση των χρηστών του οδικού δικτύου, κλπ. Η αντοχή διάτμησης 3-ημερών των ενυσχιμενων με ίνες χάλυβα πολυμερών δοκιμίων (SFRPMC) καταχωρίστηκε να είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίστοιχη αντοχή 28 ημερών του OPCC. Η μελέτη της υπο-επιφανειακής αποκόλλησης επικεντρώθηκε στην επίτευξη αποτελεσματικής οριζόντιας διατμητικής εξάπλωσης σε όλη τη κοινή επιφάνεια, καθώς και στη μέγιστη αντοχή της θραύσης. Επίσης, διερεύνησε (αριθμητικά) τη πολύπλοκη διαδικασία ρωγμών (θραύσεις) σε ασυνεχείς περιοχές υπο την εσωτερική παραμόρφωση της επικάλυψης. Η ιδια μελέτη χρησιμοποίησε την προσεγγιστική κλασική θεωρεία του σχεδιασμού ακραίων κατακόρυφων οριων (Extreme Vertices Design - EVD). Διαπιστώθηκε ότι η κινητήρια ενέργεια από-ελασματοποίησης, ή ο συντελεστής  (άλφα) ποικίλει αριθμητικά ως συνάρτηση της κλίμακας BCO, και των ελαστικών παραμέτρων Dundur, όπως θεωρήθηκαν στη προσέγγιση EVD. Συνεπώς, οι ικανότητες συγκράτησης της σύνδεσης, έναντι της αποκόλλησης, αυξάνουν με το πάχος επικάλυψης και τις σχετικές τιμές ακαμψίας. Καθώς ο συντελεστής  → 0, απαιτείται αυξημένη κινητήρια ενέργεια για την εκκίνηση, ή την διάδοση της αποκόλλησης κατά μήκος της επιφάνειας διασύνδεσης. Τα βασικά πλεονεκτήματα του συστήματος PRSS (Σύστημα Επισκευής και Ενίσχυσης Οδοστρωμάτων) έναντι των συμβατικών συστημάτων είναι η ταχεία κατασκευή, η αντοχή και η δομική ακεραιότητα. Το PRSS δεν απαιτεί ξυλότυπους, ράβδους οπλισμου, μακρούς χρόνους επίτευξης αντοχής και ενίσχυσης. Είναι απαλλαγμένο από συντηρήσεις και επισκευές και εγγυάται μεγάλη διάρκεια ζωής σε σύγκριση με τους εύκαμπτους ανταγωνιστές του. Συντομογραφίες SFR-RC-PMC: Steel fibre reinforced – roller compacted – polymer modified concrete RCC: Roller compacted concrete PMRCC: Polymer modified, roller compacted concrete SFRPMC: steel fibre reinforced, polymer modified, concrete OPCC: Ordinary Portland cement concrete BCO: Bonded concrete overlays