Μεταπτυχιακές Εργασίες

Permanent URI for this community

https://hdl.handle.net/10889/6

Browse

Filter results by year or month

Now showing 1 - 20 of 7564

Open Access
Διμεταλλικοί καταλύτες Ni-Me (Cu, Co, Fe), στηριγμένοι σε μεικτούς φορείς λάνθανας-αλούμινας για την ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου
(0022-10-31) Σταματελάτος, Κωνσταντίνος; Stamatelatos, Konstantinos
Τμήμα Χημείας (ΜΔΕ)
Στις μέρες μας η κάλυψη των τεράστιων ενεργειακών απαιτήσεων με καύση ορυκτών καυσίμων συνοδεύεται από την ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, γεγονότα που καθιστούν αναγκαία την αξιοποίηση εναλλακτικών πηγών ενέργειας φιλικών προς το περιβάλλον. Μια τέτοια ανανεώσιμη πηγή αποτελεί το βιοαέριο, το οποίο προέρχεται από την αναερόβια χώνευση της βιομάζας. Η μετατροπή του βιοαερίου σε αέριο σύνθεσης, μέσω της ξηρής αναμόρφωσης του μεθανίου (DRM: Dry Reforming of Methane), δίνει τη δυνατότητα για παραγωγή πληθώρας εμπορικών προϊόντων. Αποτελεί μία πράσινη διεργασία, με την οποία δύο θερμοκηπικά αέρια (τα κύρια συστατικά του βιοαερίου: CH4 και CO2) μετατρέπονται σε αέριο σύνθεσης (μείγμα CO και H2), πρώτη ύλη για παραγωγή υγρών καυσίμων και άλλων χημικών ενώσεων. Η ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου παρουσιάζει σαφή πλεονεκτήματα σε σχέση με την βιομηχανικά εφαρμοσμένη ατμοαναμόρφωση του φυσικού αερίου (SRM) και την μερική οξείδωση του μεθανίου (POM). Οι καταλύτες νικελίου είναι κατάλληλοι για αυτή την διεργασία λόγω αυξημένης δραστικότητας και – συγκριτικά με τους καταλύτες ευγενών μετάλλων - χαμηλού κόστους. Ωστόσο, η συσσώρευση ανθρακούχων αποθέσεων στην επιφάνειά τους συμβάλλει στην ταχεία απενεργοποίηση τους. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας, αναπτύχθηκαν διμεταλλικοί καταλύτες Ni-Me (Me: Cu, Fe, Co) με σταθερή φόρτιση σε νικέλιο (10% κ.β) στηριγμένοι σε μεικτό φορέα 20%La2O3-Al2O3 και το δεύτερο μέταλλο να βρίσκεται σε συγκεκριμένα ποσοστά. Η σύνθεση τον καταλυτών έγινε με τη μέθοδο του υγρού συνεμποτισμού. Ακολούθησε πύρωση στους 550 °C για 4 ώρες. Η ενεργοποίηση και η μελέτη της αναγωγικής συμπεριφοράς των καταλυτών έγινε με τη μέθοδο της θερμοπρογραμματισμένης αναγωγής, χρησιμοποιώντας ως αναγωγικό μίγμα 10% H2/He (TPR-H2). Τα χαρακτηριστικά υφής των καταλυτών μελετήθηκαν με τη μέθοδο προσρόφησης εκρόφησης αζώτου σε θερμοκρασία υγρού αζώτου (- 196°C). Ο προσδιορισμός της ειδικής επιφάνειας έγινε με εφαρμογή της μεθόδου B.E.T, ενώ για το πορώδες των υλικών εφαρμόστηκε η μέθοδος B.J.H. Για το χαρακτηρισμό των κρυσταλλικών φάσεων των καταλυτών και τον προσδιορισμό του μέσου μεγέθους των κρυσταλλιτών Ni μετά την αναγωγή και μετά τη χρήση στην αντίδραση DRM αξιοποιήθηκε η μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ (XRD). Η αξιολόγηση της καταλυτικής συμπεριφοράς στην αντίδραση DRM έγινε σε πίεση 1atm και θερμοκρασία 700 °C, χρησιμοποιώντας μίγμα τροφοδοσίας σύστασης 50% σε CH4 και 50% CO2 και GHSV= 30.000 mL/(h∙gcat). Οι αλλαγές στην δομή των καταλυτών αξιολογήθηκε με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD). Το είδος και η ποσότητα του αποτιθέμενου άνθρακα εκτιμήθηκε με θερμοπρογραμματισμένη οξείδωση (TPO). Για τους καταλύτες Cu-Ni/La2O3-Al2O3, Co-Ni/La2O3-Al2O3 και Fe-Ni/La2O3- Al2O3 η προσθήκη του δεύτερου μετάλλου έγινε σε ποσοστό 0.5%. Φαίνεται πως η προσθήκη του δεύτερου μετάλλου βελτιώνει την αναγωγιμότητα των καταλυτών. Η προσθήκη του Cu είχε επίσης ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της καταλυτικής δραστικότητας και σταθερότητας. Αντίθετα, η προσθήκη του Fe και του Co είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της δραστικότητας και την γρήγορη απενεργοποίηση του καταλύτη. Τα πειράματα θερμοπρογραμματισμένης οξείδωσης έδειξαν πως ο καταλύτης Cu-Ni/La2O3-Al2O3 καθώς επίσης και ο καταλύτης αναφοράς Ni/La2O3- Al2O3 είχαν τις χαμηλότερες ανθρακούχες αποθέσεις σε αντίθεση με τον καταλύτη Fe-Ni/La2O3-Al2O3 που είχε τις υψηλότερες. Προκειμένου να μελετήσουμε περαιτέρω την επίδραση του σιδήρου, ως προς την αναλογία με το νικέλιο καθώς και την επίδραση της θερμικής κατεργασίας στις ιδιότητες του καταλύτη, παρασκευάστηκαν τρεις ακόμη καταλύτες Fe-Ni/La2O3- Al2O3. Ο πρώτος καταλύτης είχε ποσοστό σιδήρου 0.25 % κ.β. και πυρώθηκε στους 550 °C για 4 ώρες. Ο δεύτερος καταλύτης παρασκευάστηκε με διαδοχικό εμποτισμό: αφού παρασκευάστηκε ο καταλύτης Ni/La2O3-Al2O3 και πυρώθηκε στους 550 °C για 4 ώρες, στη συνέχεια έγινε προσθήκη 0.5%Fe και ο τελικός καταλύτης μετά από αναγωγή χωρίς να έχει πυρωθεί μετά την προσθήκη του σιδήρου. Ο τρίτος καταλύτης παρασκευάστηκε με υγρό συνεμποτισμό με προσθήκη 0.5%Fe και χρησιμοποιήθηκε στην αντίδραση μετά από αναγωγή χωρίς να έχει υποστεί πύρωση. Οι καταλύτες αυτοί παρουσίασαν βελτιωμένες ιδιότητες ως προς την αναγωγιμότητα. Ωστόσο, παρουσίασαν πολύ χαμηλή δραστικότητα και σταθερότητα σε σύγκριση με τον καταλύτη αναφοράς. Παρόλα αυτά σύμφωνα με τα πειράματα TPO ο καταλύτης Fe που δεν είχε υποστεί πύρωση καθώς και ο καταλύτης με απύρωτη τη φάση του σιδήρου παρουσίασαν τις χαμηλότερες ανθρακούχες αποθέσεις συγκριτικά με όλους τους υπόλοιπους καταλύτες που μελετήθηκαν.
Open Access
Remote and automated quality control in digital mammography
(2003-02-14) Γκαραβέλα, Μαλαματή; Gkaravela, Malamati
Τμήμα Ιατρικής (ΜΔΕ)
Early detection of breast cancer leads to remarkably high chances of survival. Therefore, the World Health Organization has defined two strategies to promote it - early diagnosis and screening. In both cases, digital mammography plays a crucial role as it is a highly effective method of detecting early-stage breast cancer. However, the number of mammography departments and the lack of appropriate testing equipment and staff qualified to perform quality control effectively led to the development of a remote and automated quality control programme by the International Atomic Energy Agency. This thesis aimed to evaluate the consistency of the homemade mammography phantom used for remote and automated quality control. To achieve that, we ensured that the materials used for the phantom's construction had the necessary properties for imaging. Having assembled ten identical mammography phantoms, we irradiated them under the same imaging system using the same exposure parameters. Comparing the results, we concluded that the mammography phantom shows consistency regarding the quantitative measurements we did.
Open Access
Βέλτιστη ανάδραση καταστάσεων με χρήση της μερικής διαφορικής εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman
(2007-05-14T05:51:42Z) Παππάς, Αντώνιος; Κωνσταντίνος Κράβαρης; Κωνσταντίνος Κράβαρης; Ιωάννης Τσαμόπουλος; Λυμπεράτος, Γεράσιμος; Pappas, Antonios
Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Η μερική διαφορική εξίσωση Hamilton-Jacobi-Bellman παράγει τη λύση στο πρόβλημα του υπολογισμού της βέλτιστης ανάδρασης καταστάσεων σε μη γραμμικά δυναμικά συστήματα. Η προσπάθεια ανάπτυξης εύχρηστων και αξιόπιστων μεθόδων αριθμητικής ή προσεγγιστικής επίλυσης της εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman έχει τεράστια σημασία στη ρύθμιση διεργασιών γιατί μπορεί να οδηγήσει άμεσα σε εργαλεία σχεδιασμού μη γραμμικών ρυθμιστών. Ειδικότερα, στη ρύθμιση διεργασιών, η απόδοση ενός ρυθμιστικού συστήματος αξιολογείται βάσει ενός τετραγωνικού δείκτη απόδοσης σε άπειρο χρονικό ορίζοντα, και η βέλτιστη ανάδραση καταστάσεων μπορεί να υπολογισθεί μέσω της λύσης της εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman, μη εξαρτώμενης από το χρόνο. Στο πρόβλημα της επίλυσης της παραπάνω εξίσωσης παρουσιάζονται σοβαρές δυσκολίες, κυρίως λόγω υπολογιστικής πολυπλοκότητας. Για το λόγο αυτό, οι μέχρι στιγμής πρακτικές εφαρμογές υπήρξαν περιορισμένες. Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται υπολογιστική μέθοδος, βασισμένη στον αλγόριθμο επαναλήψεων Newton-Kantorovich, η οποία επιτυγχάνει πολυωνυμική προσέγγιση της λύσης της μερικής διαφορικής εξίσωσης Hamilton-Jacobi-Bellman υπό μορφή αναπτύγματος σε δυναμοσειρά Taylor. Με τον τρόπο αυτό επιταχύνονται σημαντικά οι υπολογισμοί για τον προσδιορισμό της βέλτιστης ανάδρασης καταστάσεων. Η μέθοδος εφαρμόζεται αρχικά σε ένα παράδειγμα ισοθερμοκρασιακού αντιδραστήρα συνεχούς λειτουργίας με ανάδευση, ο οποίος παρουσιάζει δυναμική συμπεριφορά μη-ελάχιστης φάσης, με μία είσοδο, μία έξοδο και δύο καταστάσεις. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται σε παραδείγματα μη ισοθερμοκρασιακού αντιδραστήρα αντίστοιχης δυναμικής συμπεριφοράς, τριών καταστάσεων, πρωτίστως με μία είσοδο και μία έξοδο και κατόπιν με δύο εισόδους και δύο εξόδους. Με ανάπτυξη και εφαρμογή κώδικα MAPLE για κάθε μία περίπτωση χωριστά, υπολογίζονται προσεγγιστικά οι βέλτιστοι νόμοι ανάδρασης και σχεδιάζονται οι βέλτιστες αποκρίσεις των εισόδων και των εξόδων κάθε ενός από τα παραπάνω συστήματα, ενώ ταυτόχρονα γίνεται και καταγραφή των αντίστοιχων χρόνων εκτέλεσης κάθε κώδικα. Τέλος, στην περίπτωση του ισοθερμοκρασιακού αντιδραστήρα, γίνεται σύγκριση της προτεινόμενης μεθόδου με προϋπάρχουσες, κατά κύριο λόγο σε ζητήματα χρόνων εκτέλεσης, αλλά και σε ζητήματα απόδοσης στη ρύθμιση.
Open Access
Αλληλεπίδραση κατακορύφων ανωστικών φλεβών από διαχύτη τύπου ροζέτας
(2007-05-14T08:22:59Z) Μπλούτσος, Αριστείδης; Γιαννόπουλος, Παναγιώτης; Γιαννόπουλος, Παναγιώτης; Χρυσικόπουλος, Κωνσταντίνος; Δημητρακόπουλος, Αλέξανδρος; Bloutsos, Aristeides
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Οι ροές φλεβών άνωσης έχουν πολύ μεγάλο ενδιαφέρον στην περιβαλλοντική υδραυλική και στη μηχανική των ρευστών, επειδή παρουσιάζονται σε αρκετά φαινόμενα που σχετίζονται με τη διάθεση υγρών αποβλήτων ή θερμών νερών σε υδάτινους αποδέκτες καθώς επίσης και την εκπομπή αερίων ενώσεων από καμινάδες στην ατμόσφαιρα. Στην παρούσα διατριβή διπλώματος ειδίκευσης μελετήθηκε η ανάπτυξη ενός μοντέλου που περιγράφει το φαινόμενο της αλληλεπίδρασης φλεβών από διαχύτη τύπου ροζέτας. Η ροζέτα προσομοιώνεται με ένα κύκλο στον οποίο είναι εγγεγραμμένο κανονικό πολύγωνο Ν πλευρών, στις κορυφές του οποίου εδράζονται τα Ν κατακόρυφα ακροφύσια. Λόγω γεωμετρικής και υδραυλικής συμμετρίας του φαινομένου, μελετάται η μία φλέβα από την ομάδα των Ν φλεβών που συμμετέχουν. Η μέση ροή και η μεταφορά μάζας σε μία τέτοια φλέβα περιγράφονται από την ολοκλήρωση των εξισώσεων συνέχειας, ορμής και διάχυσης. Επίσης, έγινε η σύγκριση μεταξύ του συγκεκριμένου μοντέλου και δεδομένων από τη σχετική βιβλιογραφία. Σκοπός της εργασίας, είναι η ανάπτυξη ενός μοντέλου που να περιγράφει το πεδίο ταχυτήτων και διάχυσης που δημιουργείται από την αλληλεπίδραση φλεβών, όταν αυτές εκρέουν από μια ροζέτα. Η αναγκαιότητα και χρησιμότητα της προσέγγισης του φαινομένου, είναι η εξαγωγή συμπερασμάτων για την εφαρμογή τους στην ολοένα αυξανόμενη χρήση διαχυτών τέτοιου τύπου. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζεται η περιγραφή του φαινομένου της εκροής μιας φλέβας. Δίνονται κάποια εισαγωγικά στοιχεία που προσδιορίζουν τις ανωστικές φλέβες και τα γενικά χαρακτηριστικά τους και γίνεται αναφορά στο φαινόμενο της τύρβης που αποτελεί βασικό κομμάτι της ροής σε μία φλέβα. Στο δεύτερο μέρος του κεφαλαίου, παρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις, της συνέχειας, της ορμής και της διάχυσης, που περιγράφουν τη ροή μίας φλέβας με άνωση και εξάγονται οι ίδιες εξισώσεις για την τυρβώδη ροή φλέβας, χρησιμοποιώντας τους κανόνες μεσοποίησης του Reynolds, ολοκληρωμένες σε μία εγκάρσια διατομή της φλέβας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το φαινόμενο της αλληλεπίδρασης των φλεβών. Δίνεται σχηματικά το πεδίο που προκύπτει από την αλληλεπίδραση και γίνεται αναφορά σε μεθόδους που έχουν χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπισή του. Στο τρίτο κεφάλαιο, αναπτύσσεται το μοντέλο για την αλληλεπίδραση φλεβών από διαχύτη τύπου ροζέτας. Αρχικά, παρουσιάζεται συνοπτικά το μοντέλο των Yannopoulos & Noutsopoulos (2005) για την αλληλεπίδραση φλεβών σε σειρά, στη λογική του οποίου αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης φλεβών από ροζέτα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η εξέλιξη του φαινομένου. Χρησιμοποιώντας την ολοκληρωματική μεθόδο και τη Μέθοδο Περιορισμού της Συμπαράσυρσης, επιλύεται το σύστημα των εξισώσεων ορμής στη διεύθυνση z και της εξίσωσης διατήρησης της μάζας του χημικού δείκτη. Από την επίλυση του συστήματος εξάγονται οι εξισώσεις που περιγράφουν την κατανομή των μέσων αξονικών ταχυτήτων και των συγκεντρώσεων των Ν φλεβών. Για την καλύτερη απεικόνιση των αποτελεσμάτων, δίνονται οι λόγοι της κατανομής της ταχύτητας και της συγκέντρωσης των Ν φλεβών ως προς την κατανομή της ταχύτητα και της συγκέντρωσης, αντίστοιχα, της μιας κυκλικής κατακόρυφης ανωστικής φλέβας. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής του μοντέλου που έχει αναπτυχθεί, για τις περιπτώσεις ροζετών με Ν=3, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 24 και με άπειρο αριθμό ακροφυσίων. Στο δεύτερο μέρος του κεφαλαίου, γίνονται οι συγκρίσεις με τα δεδομένα από τη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα της εφαρμογής του μοντέλου για άπειρο πλήθος ακροφυσίων, συγκρίνονται με τα αποτελέσματα του μοντέλου για αλληλεπίδραση απείρων φλεβών των Yannopoulos & Noutsopoulos (2005). Σε αυτή τη σύγκριση δεν παρατηρήθηκαν αποκλίσεις μεταξύ τους. Ακόμη, συγκρίνονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής του μοντέλου της παρούσας εργασίας για ροζέτα με 8 και 12 ακροφύσια με τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα των Roberts & Snyder (1993). Οι αποκλίσεις είναι μικρότερες του πειραματικού σφάλματος το οποίο υπεισέρχεται στα πειράματα.
Open Access
Αναλυτική εκτίμηση της συμπεριφοράς δοκών οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένων με νέες στρώσεις σκυροδέματος
(2007-05-14T08:43:16Z) Τσιούλου, Ουρανία; Δρίτσος, Στέφανος; Δρίτσος, Στέφανος; Μπούσιας, Ευστάθιος; Τριανταφύλλου, Αθανάσιος; Tsioulou, Ourania
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η δημιουργία ενός προγράμματος ηλεκτρονικού υπολογιστή για τη μελέτη της συμπεριφοράς δοκών ενισχυμένων με πρόσθετες στρώσεις σκυροδέματος, στο εφελκυόμενο και στο θλιβόμενο πέλμα. Η διατριβή αυτή αποτελείται από οκτώ κεφάλαια τα οποία συνοπτικά περιλαμβάνουν τα εξής: Το πρώτο κεφάλαιο είναι εισαγωγικό και κάνει μια αναφορά στις βλάβες των δοκών οπλισμένου σκυροδέματος, στους τρόπους επισκευής και ενίσχυσής τους καθώς και στον τρόπο εξασφάλισης της σύνδεσης στη διεπιφάνεια παλιού και νέου στοιχείου. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή του προβλήματος με το οποίο πραγματεύεται η παρούσα εργασία. Γίνεται αναφορά στη συμπεριφορά των σύνθετων μελών, στον τρόπο προσομοίωσης της διατμητικής τάσης στη διεπιφάνεια καθώς και μια σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται το αναλυτικό μοντέλο που δημιουργήθηκε για τη μελέτη δοκών ενισχυμένων με νέες στρώσεις σκυροδέματος. Περιγράφονται αναλυτικά οι θεωρητικές εξισώσεις που χρησιμοποιήθηκαν, δίνονται τα διαγράμματα ροής των προγραμμάτων που γράφτηκαν σε γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN για τη μελέτη ενισχυμένων και μονολιθικών δοκών, καθώς και κάποιες εφαρμογές των προγραμμάτων αυτών. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται ένας έλεγχος της αξιοπιστίας των προγραμμάτων που αναφέρθηκαν προηγουμένως, με σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματα. Επίσης γίνεται και μία παραμετρική διερεύνηση για τα συγκεκριμένα πειραματικά δοκίμια. Η γενίκευση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την παραμετρική διερεύνηση του τέταρτου κεφαλαίου γίνεται μέσω της παραμετρικής διερεύνησης του κεφαλαίου πέντε και που αφορά ένα πλήθος δοκιμίων ενισχυμένων με διάφορους τρόπους. Στο έκτο κεφάλαιο πραγματοποιείται έλεγχος κάποιων θεωρητικών εξισώσεων που δίνουν τη διατμητική τάση στη διεπιφάνεια του ενισχυμένου δοκιμίου καθώς και μιας ακόμη εξίσωσης που υπολογίζει τον οπλισμό ενίσχυσης. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποιες θεωρητικές εξισώσεις που προέκυψαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, από την προσπάθεια να εκτιμηθεί η κατανομή της ολίσθησης κατά μήκος της ενισχυμένης δοκού. Η εργασία τελικά ολοκληρώνεται με το όγδοο κεφάλαιο που παρουσιάζει συγκεντρωτικά όλα τα συμπεράσματα.
Open Access
Αριθμητική προσομοίωση δισδιάστατης μη συνεκτικής ροής ελεύθερης επιφάνειας κατά τη διάδοση μη γραμμικών κυμάτων πάνω από πυθμένα πεπερασμένου βάθους
(2007-05-14T08:56:48Z) Δημακόπουλος, Άγγελος; Δήμας, Αθανάσιος; Δήμας, Αθανάσιος; Χορς, Γεώργιος; Δημητρακόπουλος, Αλέξανδρος; Dimakopoulos, Aggelos
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια μέθοδος για την αριθμητική προσομοίωση δισδιάστατης, μη συνεκτικής ροής με ελεύθερη επιφάνεια, που προκύπτει από τη διάδοση κυμάτων βαρύτητας πάνω από πυθμένα με τυχαία μορφολογία. Η μέθοδος βασίζεται στην αριθμητική επίλυση των εξισώσεων Euler, που υπόκεινται σε πλήρως μη γραμμικές οριακές συνθήκες ελεύθερης επιφάνειας και κατάλληλες οριακές συνθήκες πυθμένα, εισόδου και εξόδου, χρησιμοποιώντας ένα υβριδικό σχήμα πεπερασμένων διαφορών και ψευδό-φασματικής μεθόδου. Οι εξισώσεις ροής μετασχηματίζονται έτσι ώστε τα όρια του υπολογιστικού πεδίου να είναι ανεξάρτητα του χρόνου. Η επαλήθευση της μεθόδου επίλυσης γίνεται με την εφαρμογή της στο πρόβλημα της κατανομής θερμοκρασίας σε λεπτή ορθογωνική πλάκα, υπό σταθερές συνθήκες. Για την ελαχιστοποίηση της ανάκλασης χρησιμοποιείται ζώνη απορρόφησης στην περιοχή απορροής. Η αποτελεσματικότητα της ζώνης απορρόφησης τεκμηριώνεται με την παρουσίαση αποτελεσμάτων προσομοίωσης διάδοσης γραμμικών κυματισμών σε πυθμένα σταθερού βάθους. Προκύπτει ότι η ζώνη απορρόφησης που βασίζεται στην επιβολή εξωτερικής δυναμικής πίεσης στην ελεύθερη επιφάνεια εμφανίζει την ελάχιστη ανάκλαση. Αποτελέσματα παρουσιάζονται για την προσομοίωση ροής με ελεύθερη επιφάνεια πάνω από πυθμένα σταθερής κλίσης 1:10 και 1:50, για διαφορετικά μήκη και ύψη κυμάτων εισόδου. Ο μετασχηματισμός των γραμμικών κυμάτων πάνω από την περιοχή σταθερής κλίσης συμφωνεί με τη θεωρία γραμμικής διασποράς για ροή με μικρά ύψη κύματος. Για μη γραμμικούς κυματισμούς, το μήκος κύματος μειώνεται πάνω από την περιοχή σταθερής κλίσης, ενώ η ανύψωση της ελεύθερης επιφάνειας αποκλίνει από την αρχική ημιτονοειδή μορφή και το ύψος κύματος αυξάνει λόγω της ρήχωσης.
Open Access
Αριθμητική προσομοίωση τυρβώδους ροής σε ανοικτούς αγωγούς με συστοιχία θινών στον πυθμένα
(2007-05-14T09:22:12Z) Φουρνιώτης, Νικόλαος; Δημητρακόπουλος, Αλέξανδρος; Δημητρακόπουλος, Αλέξανδρος; Δήμας, Αθανάσιος; Χορς, Γεώργιος; Fourniotis, Nikolaos
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Η παρούσα Διατριβή Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης, πραγματεύεται την ανάλυση της τυρβώδους ροής σε ανοικτούς αγωγούς στον πυθμένα των οποίων ενυπάρχουν σχηματισμοί μορφής θινών (dunes). Μελετήθηκε η περίπτωση 5 θινών οι οποίες τοποθετήθηκαν στον πυθμένα ενός καναλιού βάθους d θεωρώντας μόνιμη ροή. Για την επίλυση χρησιμοποιήθηκαν οι εξισώσεις RANS, ενώ για το κλείσιμο της τύρβης χρησιμοποιήθηκαν τα μοντέλα μιας εξίσωσης Spalart-Allmaras και δύο εξισώσεων k-ε. Η διαχείριση της ελεύθερης επιφάνειας έγινε με την μέθοδο VOF, ενώ η αριθμητική επίλυση βασίστηκε στην μέθοδο των πεπερασμένων όγκων και πραγματοποιήθηκε με τον εμπορικό κώδικα FLUENT 6.1.2. Για την ροή στον ανοικτό αγωγό, στον πυθμένα του οποίου ενυπήρχαν οι σχηματισμοί, θεωρήθηκε αριθμός Reynolds , κλίση πυθμένα και συντελεστή Manning , ο οποίος αντιστοιχεί σε ισοδύναμο ύψος τραχύτητας τοιχωμάτων . Προκειμένου να επαληθευθεί η ακρίβεια της αριθμητικής μεθόδου, επιλύθηκε η περίπτωση του επίπεδου πυθμένα και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με γνωστά πειραματικά αποτελέσματα καθώς και αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν από την μονοδιάστατη ανάλυση της ροής πάνω από επίπεδο πυθμένα. Τα αποτελέσματα βρέθηκαν σε καλή συμφωνία, κυρίως για την κατανομή της ταχύτητας, ενώ για την τύρβη υπήρχε πολύ καλή συμφωνία κυρίως πλησίον του πυθμένα. Για το πρόβλημα των θινών εξετάσθηκαν: (α) τρεις περιπτώσεις με σταθερό άνοιγμα θίνης προς βάθος ροής και διαφορετικά ύψη θινών , 0.25 και (β) τρεις περιπτώσεις με σταθερή αναλογία ανοίγματος προς ύψος και ύψη θινών όπως στην περίπτωση (α). Η ανάλυση έδειξε ότι το μέσο προφίλ της ελεύθερης επιφάνειας μειώνεται στην διεύθυνση της ροής, ενώ πάνω από κάθε θίνη το πλάτος της ανύψωσης της ελεύθερης επιφάνειας αυξάνει με την αύξηση του ύψους και του ανοίγματος των θινών. Η κατανομή των διατμητικών τάσεων παρουσιάζει κυματοειδή μορφή υπεράνω των θινών και αυξάνει αυξανομένου του ύψους τους και με την μείωση του ανοίγματός τους. Πίσω από κάθε θίνη δημιουργείται θύλακας ανακυκλοφορίας της ροής και ο λόγος της απόστασης του σημείου επανακόλλησης προς το ύψος της θίνης είναι .
Open Access
Εκτίμηση συμπεριφοράς μονολιθικών και ενισχυμένων δομικών στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος με χρήση πεπερασμένων στοιχείων
(2007-05-14T09:28:33Z) Λαμπρόπουλος, Ανδρέας; Δρίτσος, Στέφανος; Δρίτσος, Στέφανος; Τριανταφύλλου, Αθανάσιος; Μπούσιας, Ευστάθιος; Lampropoulos, Adreas
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η μοντελοποίηση στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα και συγκεκριμένα υποστυλώματα μονολιθικά αλλά και ενισχυμένα με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Τα δοκίμια τα οποία εξετάζονται έχουν υποβληθεί σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση στο Εργαστήριο Κατασκευών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών και τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των αναλύσεων. Τα μοντέλα που κατασκευάστηκαν έχουν την δυνατότητα να λαμβάνουν υπόψιν την σχετική ολίσθηση μεταξύ του χάλυβα οπλισμού και του σκυροδέματος και επομένως και την εξόλκευση των ράβδων οπλισμού από το πέδιλο. Ωστόσο στα ενισχυμένα δοκίμια εξετάζονται διαφορετικοί τρόποι μοντελοποίησης της διεπιφάνειας μεταξύ παλαιού και νέου σκυροδέματος. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται ορισμένα γενικά θεωρητικά θέματα σχετικά με τις ενισχύσεις και επισκευές στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα και κυρίως υποστυλωμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται λίγα πράγματα για την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και στην συνέχεια γίνεται μια σύντομη περιγραφή του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων ANSYS και των δυνατοτήτων που έχει. Στο τρίτο κεφάλαιο υπάρχει λεπτομερής περιγραφή των παραδοχών καθώς και των στοιχείων που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Στο τέταρτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία βιβλιογραφική ανασκόπηση με σκοπό την τεκμηρίωση παραδοχών που χρησιμοποιούνται για την καλύτερη πρόβλεψη της συμπεριφοράς στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται δύο αναλυτικές προσεγγίσεις του φαινομένου της εξόλκευσης των ράβδων οπλισμού από το πέδιλο. Η περιγραφή των πειραματικών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Κατασκευών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, τα αποτελέσματα των οποίων χρησιμοποιούνται, για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των αναλύσεων, πραγματοποιείται στο κεφάλαιο έξι. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν για τρία μονολιθικά δοκίμια. Επιπλέον εξετάζεται και ένας εναλλακτικός απλοποιητικός τρόπος μοντελοποίησης με τον οποίο θεωρείται πλήρης συνάφεια χάλυβα – σκυροδέματος. Χρησιμοποιώντας την παραδοχή αυτή, αγνοείται το φαινόμενο της εξόλκευσης των ράβδων από το πέδιλο. Για το λόγο αυτό πραγματοποιείται και μια αναλυτική προσέγγιση της πρόσθετης μετατόπισης λόγω της εξόλκευσης και προκύπτουν τα τελικά αποτελέσματα τα οποία είναι αντίστοιχα με αυτά στα οποία γίνεται θεώρηση σχετικής ολίσθησης χάλυβα – σκυροδέματος. Στο όγδοο κεφάλαιο εξετάζονται πέντε ενισχυμένα δοκίμια. Παρουσιάζονται τρεις διαφορετικοί τρόποι μοντελοποίησης της διεπιφάνειας μεταξύ παλαιού – νέου σκυροδέματος γίνονται, ενώ προσομοιώνεται και η δράση βλήτρου κάνοντας χρήση ειδικών πολυγραμμικών ελατηρίων. Στην συνέχεια παρουσιάζονται τέσσερις διαφορετικού τρόποι για την έμμεση προσομοίωση της επίδρασης της ανακύκλισης στην συμπεριφορά της διεπιφάνειας. Επιπλέον εξετάζεται και η επίδραση της ανακυκλιζόμενης φόρτισης στην δράση του βλήτρου. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται τόσο με τα αντίστοιχα πειραματικά όσο και με αυτά στα οποία αγνοείται η επίδραση της ανακύκλισης. Τέλος στο ένατο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα τελικά συμπεράσματα που προέκυψαν καθώς και οι προτάσεις για μελλοντική έρευνα. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα εργασία είναι αρχικά, ότι η επιδραση του φαινομένου της εξόλκευσης στην συμπεριφορά των υποστυλωμάτων είναι αρκετά σημαντική. Ωστόσο τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ανάλυση που συμπεριλάμβανε το φαινόμενο αυτό καθώς και τα αντίστοιχα που προέκυψαν από τον συνδυασμό της απλοποιητικής ανάλυσης (πλήρη συνάφεια χάλυβα – σκυροδέματος) σε συνδυασμό με την αναλυτική μέθοδο είναι αρκετά ικανοποιητικά και προσεγγίζουν σχετικά καλά την περιβάλλουσα που προκύπτει από τα πειραματικά αποτελέσματα. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν για τα ενισχυμένα δοκίμια φαίνεται η επίδραση των χαρακτηριστικών της διεπιφάνειας στην συμπεριφορά των ενισχυμένων στοιχείων καθώς και η συμβολή των βλήτρων τόσο στην γενικότερη συμπεριφορά όσο και στην μείωση της ολίσθησης στην διεπιφάνεια. Ωστόσο σύμφωνα με τα αποτελέσματα η επίδραση της ανακύκλισης της φόρτισης είναι αρκετά σημαντική και επηρεάζει την συμπεριφορά του στοιχείου.
Open Access
Έμμεσος προσδιορισμός της θλιπτικής αντοχής πετρωμάτων με την δοκιμή της επιφανειακής διείσδυσης
(2007-05-14T09:33:45Z) Σκούρας, Νικόλαος; Παπαντωνόπουλος, Κωνσταντινός; Παπαντωνόπουλος, Κωνσταντίνος; Αθανασόπουλος, Γεώργιος; Ατματζίδης, Δημήτριος; Skouras, Nickolaos
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Παρουσιάζεται μία εναλλακτική μέθοδος έμμεσου προσδιορισμού της θλιπτικής (μονοαξονικής) αντοχής των πετρωμάτων με βάση μία τροποποιημένη μορφή της δοκιμής επιφανειακής διείσδυσης. Χρησιμοποιήθηκαν δύο έμβολα με σφαιρικά άκρα με ακτίνες 1,585mm και 5mm. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με αυτά της διαδεδομένης μεθόδου σημειακής φόρτισης. Αποδεικνύεται πειραματικά ότι για τα τρία ασβεστολιθικά πετρώματα που μελετήθηκαν, η δοκιμή επιφανειακής διείσδυσης δίνει σημαντικά ακριβέστερα αποτελέσματα και μπορεί να εφαρμοστεί τόσο στο εργαστήριο όσο και στο πεδίο. Επιπλέον αποδείχθηκε ότι η δοκιμή προσφέρει την δυνατότητα μη καταστροφικού ελέγχου των δοκιμίων ιδιαίτερα με το άκρο με την μικρή σφαίρα.
Open Access
Ενίσχυση φέρουσας οπτοπλινθοδομής σε κάμψη με σύνθετα υλικά ανόργανης μήτρας και με ράβδους συνθέτων υλικών σε εγκοπές
(2007-05-14T09:51:30Z) Παπαθανασίου, Μυρτώ; Τριανταφύλλου, Αθανάσιος; Τριανταφύλλου, Αθανάσιος; Παπανικολάου, Αικατερίνη; Καραντώνη, Τριανταφυλλιά; Papathanasiou, Myrto
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Ενίσχυση σε κάμψη στοιχείων οπτοπλινθοδομής με τη χρήση συνθέτων υλικών ανόργανης μήτρας και με την τοποθέτηση σύνθετων ράβδων σε εγκοπές. Περιγραφή διαδικασίας ενισχύσεων, πειραματικής διαδικασίας, πειραματικών αποτελεσμάτων και θεωρητική ανάλυση.
Open Access
Ενίσχυση φέρουσας τοιχοποιίας για εντός επιπέδου φόρτιση με σύνθετα υλικά ανόργανης μήτρας και με ράβδους σύνθετων υλικών σε εγκοπές
(2007-05-14T09:55:14Z) Κάρλος, Κυριάκος; Τριανταφύλλου, Θανάσης; Τριανταφύλλου, Θανάσης; Παππανικολάου, Κορίνα; Καραντώνη, Τριανταφυλλιά; Karlos, Kyriakos
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Μια από τις πολλές δομικές εφαρμογές των συνθέτων υλικών, είτε αυτά έχουν την μορφή ινοπλισμένων πολυμερών είτε την μορφή ινοπλισμένων κονιαμάτων, είναι και η ενίσχυση τοιχοποιίας, φέρουσας ή μη. Τα σύνθετα υλικά είναι δυνατό να δώσουν λύση σε προβλήματα στατικής επάρκειας και αναβάθμιση στάθμης επιτελεστικότητας κτηρίων σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες. Ο στόχος της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής διατριβής είναι: i. Να μελετηθούν οι τρόποι με τους οποίους είναι δυνατόν να ενισχυθεί μια τοιχοποιία από οπτοπλινθοδομή και να πραγματοποιηθούν πειραματικές δοκιμές, (για να καταστεί με αυτό τον τρόπο δυνατή η σύγκριση των θεωρητικών με τα πειραματικά δεδομένα). ii. Η κατασκευή αντιπροσωπευτικών δοκιμίων που να εξετάζουν και να απεικονίζουν την πλειονότητα των δομημάτων και τελικά η πειραματική επεξεργασία τους. iii. Η επιλογή των κατάλληλων υλικών με τα οποία είναι δυνατή η αποτελεσματική και πρακτική η ενίσχυση της τοιχοποιίας. iv. Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο αλληλεμπλέκονται τα σύνθετα υλικά με την τοιχοποιία και η τελική αστοχία της τελευταίας, με στόχο την απόκτηση μεγαλύτερης αντοχής και πλαστιμότητας. v. Η σύγκριση των τρόπων ενίσχυσης με ανόργανη (τσιμεντοκονίαμα) και οργανική (εποξειδική ρητίνη) μήτρα και ανθρακονήματα. vi. Η εφαρμογή και εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της ενίσχυσης με ράβδους ινών άνθρακα σε βαθιά αρμολογημένο τοίχο με την βοήθεια εποξειδικού τσιμεντοκονιάματος. vii. Η εκτίμηση κατά πόσο με την βοήθεια ενίσχυσης φέρουσας οπτοπλινθοδομής με σύνθετα υλικά είναι δυνατή η κάλυψη των σύγχρονων αντισεισμικών απαιτήσεων.
Open Access
Επίδραση κλυδασμού στη σεισμική απόκριση σφαιρικών δεξαμενών
(2007-05-14T09:57:23Z) Δρόσος, Γεώργιος; Καράμπαλης, Δημήτρης; Δημήτρης Καράμπαλης; Δήμας, Αθανάσιος; Μπέσκος, Δημήτρης; Drosos, George
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η επίδραση του κλυδασμού στην απόκριση σφαιρικών δεξαμενών με άκαμπτα τοιχώματα για τυχαίο ποσοστό πλήρωσης, υπό οριζόντια σεισμική διέγερση. Πραγματοποιείται η ιδιομορφική ανάλυση της κίνησης του κλυδασμού χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και το πρόγραμμα ANSYS για την διατύπωση και επίλυση των εξισώσεων. Υπολογίζονται τα ιδιοδιανύσματα και εξάγονται νομογραφήματα της ιδιοσυχνότητας σε συνάρτηση με τη διάμετρο της σφαίρας, το ποσοστό πλήρωσης και την επιτάχυνση της βαρύτητας. Για την ερμηνεία της υδροδυναμικής συμπεριφοράς του περιεχόμενου υγρού υιοθετείται η καθιερωμένη θεώρηση της επαλληλίας των επιδράσεων δύο ανεξάρτητων κινήσεων: Της κίνησης της κυκλοφορούσας μάζας και της κίνησης της ωστικής μάζας του υγρού. Προτείνεται και τεκμηριώνεται μια μεθοδολογία για τον προσδιορισμό της κυκλοφορούσας και της ωστικής μάζας για κάθε μορφή δεξαμενής και κάθε ποσοστό πλήρωσης. Για την περίπτωση των σφαιρικών δεξαμενών εξάγονται νομογραφήματα που αναπαριστούν την κυκλοφορούσα και την ωστική μάζα ως συνάρτηση του ύψους πλήρωσης. Παράλληλα, παράγεται ένα ισοδύναμο σύστημα διακριτών μαζών και ελατηρίων που προσομοιώνει την υδροδυναμική συμπεριφορά του περιεχόμενου υγρού σε οριζόντια διέγερση, για κάθε στάθμη της ελεύθερης επιφάνειας. Μεταξύ άλλων, προσδιορίζονται οι κατανομές της κυκλοφορούσας και της ωστικής υδροδυναμικής πιέσης για συγκεκριμένα ποσοστά πλήρωσης και η τιμή της συνολικής πίεσης σε τυχαίο σημείο του σφαιρικού κελύφους. Τέλος, παρουσιάζονται αποτελέσματα εφαρμογών σχετικά με την σεισμική απόκριση σφαιρικών δεξαμενών, χρησιμοποιώντας το προτεινόμενο ισοδύναμο διακριτό σύστημα, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα άλλων εργασιών για την τεκμηρίωση της ορθότητας και της αποτελεσματικότητας του.
Open Access
Επίδραση του ρυθμού παραμόρφωσης στη σεισμική συμπεριφορά μεταλλικών πλαισίων
(2007-05-14T09:59:33Z) Τζογαδώρος, Παναγιώτης; Μπέσκος, Δημήτριος; Μπέσκος, Δημήτριος; Καράμπαλης, Δημήτριος; Μπαζαίος, Νικήτας; Tzogadoros, Panagiotis
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Η εργασία αυτή ασχολείται με τον υπολογισμό της δυναμικής απόκρισης επίπεδων μεταλλικών πλαισίων που υποβάλλονται σε σεισμική διέγερση, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση του ρυθμού παραμόρφωσης στις ιδιότητες του υλικού κατασκευής.Από την έρευνα προέκυψαν πολύ χρήσιμα συμπεράσματα που αιτιολογούν, σε ικανοποιητικό βαθμό, την απρόβλεπτη συμπεριφορά μεταλλικών κατασκευών κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμικών γεγονότων στο παρελθόν.
Open Access
Μελέτη συστημάτων σεισμικής προστασίας κρυογενικών δεξαμενών υγροποιημένου φυσικού αερίου με χρήση προσομοιωμάτων πεπερασμένων στοιχείων
(2007-05-14T10:07:09Z) Γρηγορίου, Βασίλειος; Καράμπαλης, Δημήτριος; Δημήτριος Καράμπαλης; Μακρής, Νικόλαος; Αναγνωστόπουλος, Σταύρος; Gregoriou, Vasilios
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στην εργασία αυτή διερευνάται η δυναμική απόκριση κρυογενικών δεξαμενών υγροποιημένου φυσικού αερίου υποκείμενων σε δράση σεισμού. Επειδή οι εν λόγω δεξαμενές αποτελούν κρίσιμα στοιχεία για τη λειτουργία ενός συστήματος διανομής φυσικού αερίου και επειδή ενδεχόμενη καταστροφική αστοχία τους θα είχε δυσβάστακτες κοινωνικές επιπτώσεις, ιδιαίτερα αυστηρές απαιτήσεις ισχύουν σχετικά με τον αντισεισμικό σχεδιασμό τους. Για το σχεδιασμό έναντι σεισμού προδιαγράφονται συνήθως ένα σεισμικό γεγονός με μέση περίοδο επαναφοράς της τάξης των 500 ετών, κατά το οποίο οι δεξαμενές απαιτείται να παραμένουν πλήρως λειτουργικές, και ένα σεισμικό γεγονός με μέση περίοδο επαναφοράς της τάξης των 5000 έως 10000 ετών, κατά το οποίο απαιτείται η εξασφάλιση της ασφαλούς διακοπής της λειτουργίας των δεξαμενών, ενώ ελάχιστη μόνο βλάβη είναι αποδεκτή στα δομικά στοιχεία τους. Οι εν λόγω δεξαμενές αποτελούνται από δύο κελύφη: Ένα εξωτερικό κυλινδρικό κέλυφος από προεντεταμένο σκυρόδεμα με θολωτή στέγη από οπλισμένο σκυρόδεμα και ένα εσωτερικό κέλυφος από κρυογενικό χάλυβα, εντός του οποίου αποθηκεύεται το προϊόν. Τα δύο κελύφη εδράζονται σε κοινή πλάκα βάσης. Στην εργασία αυτή εξετάζονται δύο εναλλακτικοί τρόποι έδρασης της πλάκας βάσης: α) απλή έδραση επί του διαμορφωμένου εδάφους και β) εφαρμογή κάποιας διάταξης σεισμικής μόνωσης επί της οποίας εδράζεται η πλάκα βάσης. Ειδικότερα, εξετάζονται τα ακόλουθα συστήματα σεισμικής μόνωσης: α) μόνωση με ελαστομεταλλικά εφέδρανα με ελαστομερές υψηλής απόσβεσης, β) μόνωση με ελαστομεταλλικά εφέδρανα με πυρήνα μόλυβδου, και γ) μόνωση με συνδυασμό γραμμικών ελαστομεταλλικών εφεδράνων και μη γραμμικών αποσβεστήρων. Στις ιδιαιτερότητες του δυναμικού προβλήματος περιλαμβάνονται, εκτός από την επίδραση της μόνωσης, η δυναμική αλληλεπίδραση των δύο κελυφών, η δυναμική αλληλεπίδραση υγρού-δεξαμενής, ο κυματισμός της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού και η δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους-δεξαμενής. Τα φαινόμενα αυτά λαμβάνονται υπόψη στην ανάλυση. Για τη μελέτη του κυματισμού της ελεύθερης επιφάνειας χρησιμοποιείται η γραμμική θεωρία κυμάτων. Για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης υγρού-δεξαμενής εφαρμόζεται μια προσέγγιση τύπου Lagrange με χρήση πεπερασμένων στοιχείων υγρού. Για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης εδάφους-δεξαμενής χρησιμοποιούνται συγκεντρωμένα στοιχεία δυσπαραμορφωσιμότητας και απόσβεσης. Επίσης, συγκεντρωμένα στοιχεία δυσπαραμορφωσιμότητας και απόσβεσης χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση των συστημάτων μόνωσης. Τα χαρακτηριστικά των παραπάνω συγκεντρωμένων στοιχείων για την προσομοίωση της αλληλεπίδρασης εδάφους-δεξαμενής και των συστημάτων μόνωσης επιλέγονται με βάση ρεαλιστικές υποθέσεις για τις δυναμικές ιδιότητες του εδάφους θεμελίωσης και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων μόνωσης. Δύο περιπτώσεις υφιστάμενων δεξαμενών υιοθετούνται προς ανάλυση. Οι δύο δεξαμενές διαφέρουν κυρίως ως προς τη χωρητικότητα και το λόγο ύψους προς ακτίνα. Και οι δύο δεξαμενές έχουν μελετηθεί και κατασκευαστεί χωρίς σεισμική μόνωση. Ένα συνθετικό επιταχυνσιογράφημα συμβατό με το φάσμα απόκρισης σχεδιασμού του Ευροκώδικα 8 για λόγο απόσβεσης 5%, για την αντίστοιχη κατηγορία εδάφους και για μέγιστη εδαφική επιτάχυνση λίγο μεγαλύτερη από αυτή για την οποία είναι σχεδιασμένες οι δεξαμενές περιγράφει τη διέγερση της κατασκευής στην οριζόντια διεύθυνση. Για την ανάλυση αναπτύσσεται ένα συνολικό παραμετρικό προσομοίωμα πεπερασμένων στοιχείων το οποίο περιλαμβάνει τα δύο κελύφη και το αποθηκευμένο υγρό. Στο προσομοίωμα συμπεριλαμβάνονται, ανάλογα με την περίπτωση που κάθε φορά αναλύεται, τα κατάλληλα στοιχεία για την προσομοίωση της αλληλεπίδρασης εδάφους-δεξαμενής ή των διαφόρων συστημάτων μόνωσης. Το προσομοίωμα χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των ιδιομορφών και την πραγματοποίηση δυναμικών γραμμικών και μη γραμμικών αναλύσεων με ολοκλήρωση στο πεδίο του χρόνου. Οι μη γραμμικές αναλύσεις είναι αναγκαίες για να ληφθεί υπόψη με ρεαλιστικό τρόπο η έντονα μη γραμμική συμπεριφορά των συστημάτων μόνωσης. Στην περίπτωση αυτή η μη γραμμικότητα είναι συγκεντρωμένη στα στοιχεία που προσομοιώνουν τη μόνωση ενώ για την υπόλοιπη κατασκευή γίνεται σε κάθε περίπτωση η παραδοχή γραμμικής συμπεριφοράς. Η παραδοχή αυτή προκύπτει από το γεγονός ότι για τις δεξαμενές αυτού του τύπου η αποδεκτή βλάβη, και επομένως μη γραμμικότητα στη συμπεριφορά, των δομικών στοιχείων είναι ελάχιστη. Παρουσιάζονται επιλεγμένα αποτελέσματα των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν με χρήση του προσομοιώματος πεπερασμένων στοιχείων. Τα αποτελέσματα αυτά αναφέρονται κυρίως στην τέμνουσα βάσης, τη ροπή ανατροπής, τις οριζόντιες μετακινήσεις της κατασκευής σε διάφορες στάθμες και το ύψος του κυματισμού. Έμφαση δίνεται στην ποσοτικοποίηση της επίδρασης της αλληλεπίδρασης εδάφους-δεξαμενής και της σεισμική μόνωσης στα ανωτέρω μεγέθη. Η εργασία τελειώνει με γενικά συμπεράσματα.
Open Access
Μελέτη συστημάτων σεισμικής προστασίας σφαρικών δεξαμενών
(2007-05-14T13:06:02Z) Δρόσος, Ιωάννης; Καράμπαλης, Δημήτρης; Καράμπαλης, Δημήτρης; Μπέσκος, Δημήτρης; Αναγνωστόπουλος, Σταύρος; Drosos, John
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δυναμική συμπεριφορά μιας τυπικής σφαιρικής δεξαμενής για την εφαρμογή διάφορων συστημάτων σεισμικής προστασίας. Πέντε διαφορετικά συστήματα σεισμικής προστασίας εξετάζονται:Οι αποσβεστήρες ιξώδους απόσβεσης, οι αποσβεστήρες τριβής και οι μη-λυγίζοντες μεταλλικοί σύνδεσμοι που η λειτουργία τους βασίζεται στην κατανάλωση σεισμικής ενέργειας, και τα ελαστομερή εφέδρανα υψηλής απόσβεσης και αυτά με πυρήνα μολύβδου που η λειτουργία τους βασίζεται στην απομόνωση της βάσης της δεξαμενής. Η αριθμητική ανάλυση έγινε με την χρήση ενός λεπτομερούς μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων που προσομοιώνει την ακριβή γεωμετρία της σφαιρικής δεξαμενής, την επίδραση του φαινομένου αλληλεπίδρασης υγρού-δεξαμενής για ενδεικτικά ποσοστά πλήρωσης, την αλληλεπίδραση εδάφους-δεξαμενής και την μη-γραμμική συμπεριφορά των συστημάτων σεισμικής προστασίας. Παρουσιάζονται αποτελέσματα της τέμνουσας δύναμης βάσης, της κατακόρυφης μετατόπισης της ελεύθερης επιφάνειας του περιεχόμενου υγρού και οριζόντιες μετατοπίσεις χαρακτηριστικών σημείων της δεξαμενής, για καθε περίπτωση συστήματος σεισμικής προστασίας υπό σεισμική διέγερση, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα που προκύπτουν για την σφαιρική δεξαμενή με τους συμβατούς χιαστούς συνδέσμους.
Open Access
Πρότυπες μέθοδοι προσδιορισμού της πορομετρικής καμπύλης μη υφασμένων Γεωυφασμάτων
(2007-05-14T13:09:00Z) Παναγιωτίδη, Ελένη; Ατματζίδης, Δημήτριος; Ατματζίδης, Δημήτριος; Χρυσικός, Δημήτριος; Παπαντωνόπουλος, Κωνσταντίνος; Panagiotidi, Eleni
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Για τον προσδιορισμό της πορομετρικής καμπύλης των γεωυφασμάτων διατίθενται σήμερα τρία πρότυπα (ASTM D6767, EN ISO 12956 και ASTM D4751) που θεωρούνται “διεθνούς” αποδοχής. Το πιο πρόσφατο από αυτά (ASTM D6767) εγκρίθηκε το 2002, ορίζει μέθοδο με βάση τη ροή σε τριχοειδή και αποτελεί το κύριο αντικείμενο της παρούσας διατριβής. Ελέγχθηκαν 52 μη υφασμένα γεωυφάσματα κατασκευασμένα από ίνες πολυπροπυλενίου τόσο κατά ASTM D6767 όσο και κατά EN ISO 12956 (υγρό κοσκίνισμα) και ASTM D4751 (ξηρό κοσκίνισμα). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν συγκρίθηκαν τόσο μεταξύ τους όσο και με φυσικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων, με τιμές μεγεθών που παρέχουν οι κατασκευαστές αυτών των προϊόντων και με τιμές μεγεθών που υπολογίζονται θεωρητικά. Τα μεγέθη πόρων και οι πορομετρικές καμπύλες που προκύπτουν εργαστηριακά με εφαρμογή κάθε μίας από τις τρεις μεθόδους είναι διαφορετικά. Αυτό οφείλεται στις διαφορετικές παραδοχές ή υποθέσεις κάθε μεθόδου αλλά και στις διαδικασίες που προβλέπει η κάθε μέθοδος. Ειδικότερα, οι δύο βασικές υποθέσεις του προτύπου ASTM D6767 αφορούν τη γωνία επαφής, θ, μεταξύ ρευστού και στερεού (τίθεται ίση με μηδέν) και τη μορφή της διατομής των πόρων των γεωυφασμάτων (κυλινδρική). Λόγω της δομής των μη υφασμένων γεωυφασμάτων οι δύο παραπάνω υποθέσεις δεν είναι δυνατόν να επαληθευθούν. Για τον λόγο αυτό στην εξίσωση προσδιορισμού των μεγεθών πόρων του προτύπου ASTM D6767 εισάγεται διορθωτικός συντελεστής. Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής προέκυψε ότι ο συντελεστής αυτός πρέπει να έχει τιμή ίση με 1/3 (για τη συγκεκριμένη συσκευή που χρησιμοποιήθηκε και τις διαδικασίες που εφαρμόστηκαν για την εκτέλεση των δοκιμών) ώστε τα αποτελέσματα να προσεγγίζουν ικανοποιητικά αυτά της δοκιμής κατά EN ISO 12956.
Open Access
Σεισμική αποτίμηση και ενίσχυση τριορόφου κτηρίου οπλισμένου σκυροδέματος
(2007-05-14T13:11:09Z) Βουσβούκης, Ιωάννης; Φαρδής, Μιχαήλ; Φαρδής, Μιχαήλ; Μπούσιας, Ευστάθιος; Δρίτσος, Στέφανος; Vousvoukis, Ioannis
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Η παρούσα διατριβή έχει ως θέμα την σεισμική αποτίμηση υφισταμένου τριώροφου δομήματος οπλισμένου σκυροδέματος. Συγκεκριμένα γίνεται έλεγχος των μέτρων επέμβασης για το κτήριο αιθουσών διδασκαλίας του ΤΕΛ Ναυπάκτου. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται μη-γραμμικές αναλύσεις (στατικές και δυναμικές) με βάση τις αρχές των κανονιστικών κειμένων ΚΑΝ.ΕΠΕ και EC8 για την αποτίμηση και τον ανασχεδιασμό κατασκευών. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται τεκμηρίωση του υφιστάμενου δομήματος. Δίνονται στοιχεία για την θέση, την γεωμετρία, τις κατασκευαστικές μεθόδους που εφαρμόστηκαν. Δίνονται τα αποτελέσματα των οπτικών και των ενόργανων ελέγχων και προσδιορίζεται η γεωμετρία του φορέα. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνονται οι παραδοχές και οι αρχές με βάση τις οποίες έγινε η εξιδανίκευση του φορέα για την πραγματοποίηση των μη γραμμικών στατικών αναλύσεων. Για τις αναλύσεις χρησιμοποιείται το πακέτο λογισμικού ANSRuop που έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Κατασκευών του Τμήματος. Το μοντέλο μονότονης και ανακυκλιζόμενης φόρτισης που χρησιμοποιείται είναι το γνωστό προσομοίωμα Τakeda με εννέα κανόνες υστέρησης. Προσδιορίζονται οι παραδοχές για τον υπολογισμό των διαθέσιμων αντιστάσεων σε όρους παραμορφώσεων και δυνάμεων που υιοθετούνται από τον ΚΑΝΕΠΕ και τον EC8 καθώς και τα κριτήρια που αποδέχεται το κάθε κείμενο για την επιθυμητή στάθμη αποτίμησης και ανασχεδιασμού του φορέα. Ακόμα γίνεται αναφορά στο μοντέλο προσομοίωσης του λικνισμού των θεμελίων για θεώρηση διαφόρων εδαφών. Εν συνεχεία στο τρίτο Κεφάλαιο γίνεται αναφορά στους στόχους σχεδιασμού που θέτει ο κάθε κανονισμός και στις στάθμες επιτελεστικότητας για τον κάθε κανονισμό. Γίνεται παρουσίαση των τεχνητών σεισμικών καταγραφών που λήφθηκαν υπόψη για την πραγματοποίηση των μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων. Οι καταγραφές είναι κανονικοποιημένες πάνω στο φάσμα του EC8 για τύπο εδάφους C που διαφέρει από το φάσμα σχεδιασμού κατά ΕΑΚ για την στάθμη επιτελεστικότητας «Προστασία ζωής και περιουσίας των ενοίκων » μόνο κατά τον εδαφικό συντελεστή S. Ακόμα δίνεται η μεθοδολογία που υιοθετήθηκε για την εκτίμηση της ικανότητας του κτηρίου έναντι των απαιτήσεων που θέτει ο κανονισμός και προτείνεται εναλλακτικά και από τα δύο κείμενα. Στα κεφάλαια 4 και 5 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μη-γραμμικών αναλύσεων. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν 56 μη-γραμμικές στατικές αναλύσεις και 84 μη-γραμμικές δυναμικές. Για τις μη-γραμμικές στατικές αναλύσεις παρουσιάζονται οι καταγραφές τέμνουσας βάσης μετατόπισης κορυφής ενώ τα αποτελέσματα των μη-γραμμικών δυναμικών αναλύσεων δίνονται με την μορφή των μέσων όρων των δεικτών βλάβης. Τέλος στο 6ο κεφάλαιο γίνεται προσπάθεια ερμηνείας των αποτελεσμάτων για τις αναλύσεις πρίν και μετά την δομητική επέμβαση.
Open Access
Σεισμική μόνωση τοίχων εδαφικής αντιστήριξης με Γεωαφρό Διογκωμένης Πολυστερίνης - Παραμετρική αριθμητική ανάλυση
(2007-05-14T13:13:01Z) Σταθοπούλου, Βασιλική; Αθανασόπουλος, Γεώργιος; Αθανασόπουλος, Γεώργιος; Μυλωνάκης, Γεώργιος; Παπαντωνόπουλος, Κωνσταντίνος; Stathopoulou, Vassiliki
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Αντικείμενο της Διατριβής αποτελεί η διερεύνηση των δυνατοτήτων του Γεωαφρού Διογκωμένης Πολυστερίνης (ΓΔΠ) για τη χρησιμοποίησή του ως σεισμικό μονωτικό παρέμβλημα σε συμβατικούς τοίχους εδαφικής αντιστήριξης (τύπου βαρύτητας ή προβόλου) καθώς και σε ακρόβαθρα γεφυρών. Η παρούσα έρευνα βασίζεται στην αριθμητική ανάλυση της συμπεριφοράς συμβατικών τοίχων αντιστήριξης κάτω από τη δράση οριζόντιας σεισμικής διέγερσης βάσης. Οι αναλύσεις διεξάγονται τόσο για μη-μονωμένους τοίχους όσο και για τοίχους σεισμικά μονωμένους με παρέμβλημα ΓΔΠ. Το παρέμβλημα έχει τη μορφή κατακόρυφου φύλλου μικρού σχετικά πάχους που τοποθετείται σε επαφή με την πίσω όψη του τοίχου παρεμβαλλόμενο μεταξύ τοίχου και επιχώματος. Οι αναλύσεις διεξάγονται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων (κώδικας PLAXIS v.8) με την παραδοχή ιξωδοελαστικής συμπεριφοράς εδαφικού επιχώματος και κατακόρυφου ελαστικού τοίχου δεδομένης ευκαμψίας και στροφικής αντίστασης της βάσης. Ως δυναμική διέγερση βάσης χρησιμοποιούνται αρμονικές χρονοϊστορίες επιτάχυνσης μεταβαλλόμενου εύρους και συχνότητας. Κατ’ αρχήν αξιολογείται η αξιοπιστία της χρησιμοποιούμενης μεθόδου ανάλυσης και τα αποτελέσματα των αναλύσεων συγκρίνονται με ανάλογα δημοσιευμένα αποτελέσματα και διαπιστώνεται πολύ καλή συμφωνία όσον αφορά την τιμή της σεισμικής ώθησης και το ύψος εφαρμογής της από τη βάση του τοίχου. Για την περίπτωση των σεισμικά μονωμένων (με παρέμβλημα ΓΔΠ) τοίχων οι εξεταζόμενες παράμετροι περιλαμβάνουν το σχήμα του παρεμβλήματος, την πυκνότητα και το ποσοστιαίο (σε σχέση με το ύψος του τοίχου) πάχος του ΓΔΠ, tr, την ευκαμψία του τοίχου, την καθ’ ύψος μεταβολή του μέτρου ελαστικότητας του ΓΔΠ και τη συχνότητα διέγερσης της βάσης. Η αποτελεσματικότητα της σεισμικής μόνωσης περιγράφεται ποσοτικά με τον συντελεστή Ar που ορίζεται ως το επί τοις εκατό ποσοστό της μείωσης (λόγω μόνωσης) της σεισμικής ώθησης σε σχέση με την τιμή που προκύπτει χωρίς μόνωση. Σχετικά με το σχήμα του παρεμβλήματος (κατά την έννοια του ύψους του τοίχου) διεξήχθησαν αναλύσεις για ορθογωνικό σχήμα και τρία τριγωνικά σχήματα και τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η βέλτιστη αποτελεσματικότητα επιτυγχάνεται με χρήση ορθογωνικού σχήματος. Επίσης διαπιστώθηκε ότι είναι δυνατή η επίτευξη τιμών της αποτελεσματικότητας σεισμικής μόνωσης Ar>50% για τιμές πάχους παρεμβλήματος tr 15%. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν επίσης ότι, επειδή η προκύπτουσα σχέση Ar - tr είναι μη γραμμική, απαιτούνται σχετικά μεγάλα πάχη παρεμβλήματος για τη μείωση της σεισμικής ώθησης σε ποσοστό μεγαλύτερο του 50%. Τέλος, για τον αντισεισμικό σχεδιασμό τοίχων αντιστήριξης προτείνεται δοκιμαστικά η εφαρμογή διαδικασίας που βασίζεται στον ΕΑΚ 2000, χρησιμοποιώντας όμως διπλάσια τιμή για το συντελεστή συμπεριφοράς, qw, εφόσον επιδιώκεται η επίτευξη αποτελεσματικότητας Ar=50%.
Open Access
Συμβολή στη διερεύνηση της δυνατότητας καταγραφής ταλαντώσεων με τα γεωδαιτικά όργανα GPS-RTS
(2007-05-14T13:16:53Z) Ψιμούλης, Παναγιώτης; Στείρος, Ευστάθιος; Στείρος, Ευστάθιος; Καράμπαλης, Δημήτριος; Μπαζαίος, Νικήτας; Psimoulis, Panagiotis
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα διατριβή διερευνήθηκε η δυνατότητα του GPS-RTS στη μελέτη ταλαντώσεων ως προς την ακρίβεια προσδιορισμού του εύρους και της συχνότητας ταλάντωσης και το διάστημα των συχνοτήτων που μπορούν να καταγραφούν, με βάση συσκευή παραγωγής ελεγχόμενων εξαναγκασμένων ταλαντώσεων και ακολουθήθηκε στατιστική ανάλυση δεδομένων. Τα πειράματα βασίστηκαν στην σύγκριση των καταγραφών ταλαντώσεων γνωστών χαρακτηριστικών που δημιούργησε η συσκευή και την σύγχρονη καταγραφή τους με τα όργανα GPS και RTS και εν μέρη άμεση οπτική παρατήρηση. Κατά την φάση των πειραμάτων αντιμετωπίστηκαν προβλήματα απώλειας των μετρήσεων τα οποία εκτιμάται ότι μπορούν να αντιμετωπιστούν με κατάλληλη συνδεσμολογία για το GPS και κατάλληλο λογισμικό για το RTS Οι χρονοσειρές που προέκυψαν από περισσότερα από 100 πειράματα αναλύθηκαν με συμβατικές στατιστικές μεθόδους (π.χ. έλεγχο χονδροειδών σφαλμάτων) και φασματική ανάλυση με βάση τις μεθόδους: FFT, το περιοδόγραμμα Lomb και την Φασματική Ανάλυση Ελαχίστων Τετραγώνων (LSSA). Με βάση τις προτεινόμενες μεθόδους αναλύσεων προέκυψαν τα παρακάτω: • το GPS μπορεί να καταγράψει με ακρίβεια ταλαντώσεις με συνολικό εύρος ≥4cm για συχνότητες διέγερσης ≤4 Hz ενώ μπορεί να προσδιορίσει την συχνότητα ταλάντωσης ακόμα για διέγερση των 4 Hz και • το RTS μπορεί να καταγράψει με ακρίβεια ταλάντωσης με συνολικό εύρος ταλάντωσης της τάξης του 1 cm και μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια την συχνότητα διέγερσης για χαμηλόσυχνές ταλαντώσεις (μέχρι και 1 Hz). Συμπερασματικά, οι μέθοδοι επίγειων αλλά και δορυφορικών μεθόδων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των ταλαντώσεων/μετακινήσεων των εύκαμπτων κατασκευών, ενώ με βελτίωση των διατάξεών τους και των λογισμικών τους με στόχο να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα που παρουσιάστηκαν, αναμένεται ακόμα καλύτερη ακρίβεια.
Open Access
Τα ρωμαϊκά λουτρά στην Ελλάδα
(2007-05-14T13:18:37Z) Βρούβα, Αντιγόνη; Βέρρας, Διονύσιος; Δεσποινιάδου, Βαρβάρα; Σωτηρόπουλος, Παναγιώτης; Βέρρας, Διονύσιος; Vrouva, Antigone
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Το θέμα των ρωμαϊκών λουτρών προσανατολίσητκε σε δύο κύριες κατευθύνσεις: α)στη μελέτη και την παρουσίαση των συγκεκριμένων κατασκευών γενικά και β) στην εστίαση στις περιπτώσεις που έχουν ανεβρεθεί στον ελλαδικό χώρο. Επιχειρείται μια γενική εισαγωγή σε όρους εξέλιξης των κατασκευών αυτών στο χρόνο, αναφορές στην ορολογία, την καταγωγή τους και στο ιστορικό τους πλαίσιο. Πραγματοποιείται ανάλυση του σχεδιασμού των ρωμαϊκών λουτρών, της οικοδομικής τους και των κατασκευαστικών τους χαρακτηριστικών. Tέλος, υπό μελέτη τίθενται τα ρωμαϊκά λουτρά στον ελλαδικό χώρο, όπου με τη μορφή χαρτών και παράθεσης πηγών για την περιπτωσιολογία, όπως αυτή διαμορφώνεται από τα αρχαιολογικά ευρήματα, αποδίδεται γλαφυρότερα η συνολική εικόνα του θέματος κατηγοριοποιημένα κατά το δυνατόν.