Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΔΔ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
- ItemOpen AccessExperimental and analytical study on the in- and out-of-plane interaction of infill walls subject to combined seismic and energy retrofitting using textile reinforced mortar and thermal insulation(2022-12-19)The effect of in-plane damage on the out-of-plane response of reinforced and thermally insulated masonry elements and infills was examined in this dissertation experimentally and analytically. Structural reinforcement was realized through the use of textile reinforced mortar while regular expanded polystyrene was used for thermal in-sulation. Various specimen configurations were tested both in- and out-of-plane sequentially within a strong frame using hydraulic actuators to impose the respective loads. Experimental results have shown that the TRM-based strengthening scheme can improve the out-of-plane response of masonry infills both in terms of strength and stiffness, especially in the case of pre-damaged walls. The addition of insulation arranged in a "sandwich" configuration resulted in a slight out-of-plane improvement, but was not as effective in the case of pre-damaged specimens. Last but not least, numerical and analytical models are proposed which can predict the out-of-plane behavior of masonry elements and infills while also accounting for the existence of reinforcement and prior damage.
- ItemEmbargoDevelopment of revised stiffener spacing requirements for seismic links in eccentrically braced frames(2022-07-21)The current dissertation re-examines the transverse stiffener spacing requirements of short andintermediatelengthseismicsteellinksineccentricallybracedframes(EBFs).Transverse web stiffeners enhance the rotation capacity and the link’s ability to dissipate energy due to seismic excitation. The current seismic design standards require the use of transverse stiffeners for EBF links of short and intermediate length. The maximum permitted distances in order to achieve the desired seismic performance targets are established in current seismic provisions. These design procedures for EBFs have been based on semi-analytical and experimental studies on isolated links that were carried out in the ’80s. In the current study revised stiffener spacing requirements for short and intermediate length links in EBFs in order to attain the maximum permitted inelastic rotation capacities per EN1998-1 are proposed. At first, an experimental dataset was assembled and presented. This dataset was compiled with a particular focus on the stiffener spacing requirements and conclusions regarding the link’s inelastic rotation capacity and overstrength were extracted. Furthermore, it was substantiated that the stiffener spacing requirements established in EN1998-1 are overly conservative. Theproposedstiffener spacing limits are established on the basis of a methodology that combines a numerical solution of the classical problem of inelastic plate buckling. Hence, the analytical problem of the inelastic plate buckling is presented as well as the used numerical procedure for solving it and the derivation of the proposed stiffener spacing limits for short and intermediate length links. The resultant design equations are then verified through finite element simulations. The finite element modeling approach has also been presented and the reliability of the finite element simulation results has been investigated. Finally, it is concluded that the stiffener spacing rule per EN1998-1 for intermediate length links may be unconservative for some link geometries and that the proposed design rules may be a possible replacement of the current rules for short and intermediate length links.
- ItemOpen AccessProbabilistic modeling and optimization of leakages in water distribution networks(2022-11-04)We develop an integrated framework for resilient reduction of leakages in water distribution networks (WDNs), which combines: a) a set of probabilistic approaches for minimum night flow (MNF) estimation and parametric modeling of water losses in WDNs, and b) a combination of statistical clustering and hydraulic modeling techniques for WDN partitioning into pressure management areas (PMAs; or districted metered areas, DMAs). The strong point of the proposed probabilistic methods is that they allow for confidence interval estimation of both observed and parametrized MNFs, while taking into account the effect of operational pressures on leakages. The statistically rigorous and user unbiased clustering approach produces realistic PMA (or DMA) configurations, allowing water experts and engineers to develop effective strategies for management and reduction of leakages, based on a fast and easy to implement algorithmic procedure. The efficiency of the developed framework is tested in the water distribution network of the City of Patras in western Greece, which serves approximately 213 000 consumers, consists of more than 700 km of pipeline grid (mainly HDPE and PVC pipes), and includes 86 pressure management areas (PMAs) equipped with automated local stations for water flow rates monitoring and pressure regulation.
- ItemEmbargoΠειραματική διερεύνηση, θεωρητική ανάλυση και αριθμητική προσομοίωση πεδίου ροής και διάχυσης θερμικού δακτυλιοειδούς πλουμίου(2022-08-30)Η μελέτη της συμπεριφοράς των θερμικών πλουμίων είναι πολλή σημαντική για τον περιορισμό των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων, καθώς εμφανίζονται τόσο στην φύση όσο και σε εκλύσεις που προέρχονται από τον άνθρωπο, όπως εκπομπές αέριων θερμικών ρύπων από καμινάδες ή πύργους ψύξεις και εκροές ρύπων από διαχύτες κατά την διάθεση θερμικών αποβλήτων σε υδάτινο περιβάλλον. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζεται πειραματικά, αριθμητικά και θεωρητικά το πεδίο ροής ενός δακτυλιοειδούς θερμικού πλουμίου που εκρέει με μέση ταχύτητα εξόδου 0,527 και 0,527 m/s. Η πειραματική διάταξη αποτελείται από ένα κιβώτιο θέρμανσης αέρα με δακτυλιοειδή σχισμή μέσης διαμέτρου 0,12 m και πλάτους 0,01 m, συνοδευόμενο από εξοπλισμό για τη λειτουργία εγκατάστασης και τη μέτρηση των μέσων ταχυτήτων και θερμοκρασιών. Η τροχιά των μέγιστων ταχυτήτων και τα διαγράμματα ισοταχών καμπύλων δείχνουν ότι το πλούμιο αυτοσυγχωνεύεται στο σημεία z_P0= 0,161 m και περίπου 0,20 m που αντιστοιχούν στις προαναφερόμενες ταχύτητες εξόδου. Βρέθηκε ότι το z_P0 (σημείο αυτοσυγχώνευσης) εξαρτάται κυρίως από τον αριθμό Froude και την ισοδύναμη διάμετρο του δακτυλίου. Ανιχνεύεται πειραματικά επίσης ότι οι δακτυλιοειδείς στρόβιλοι έχουν κέντρο στα σημεία z_vc= 0,0274 και 0,035 m, αντίστοιχα, και σημείο στασιμότητας z_P1≅ 0,055 m κατά μήκος της κεντρικής γραμμής του πλουμίου. Ο δακτυλιοειδής πυρήνας του πλουμίου αποκτά σχεδόν ομοιόμορφη θερμοκρασία. Στην αριθμητική έρευνα γίνεται προσομοίωση του φαινομένου που μελετήθηκε κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας με το λογισμικό ANSYS© FLUENT CFD και εξετάζονται τα ίδια μεγέθη. Για την πρόβλεψη της τροχιάς αυτοσυγχώνευσης, αναπτύσσεται ένα νέο ολοκληρωματικό μοντέλο, που ονομάζεται προσέγγιση αυτο-συγχωνεύσεως (self-merging approach, SMA). Το SMA βασίζεται στη λύση των συνήθων διαφορικών εξισώσεων ορμής και άνωσης που εφαρμόζονται σε έναν απειροελάχιστο τομέα του δακτυλιοειδούς πλουμίου, ο οποίος θεωρείται ότι είναι ισοδύναμος με δύο αντιδιαμετρικά πανομοιότυπα δισδιάστατα πλούμια. Αυτά τα πλούμια υφίστανται αλληλο-συμπαράσυρση από μια σειρά πηγών αρνητικής έντασης κατά μήκος της κεντρικής γραμμής. Η ένταση των πηγών υπολογίζεται από μια νέα (πρωτότυπη) σχέση. Οι προβλέψεις που προκύπτουν από την εφαρμογή του SMA και από την αριθμητική προσομοίωση, όσον αφορά την τροχιά αυτοσυγχώνευσης και τις μέσες αξονικές ταχύτητες και μέσες συγκεντρώσεις κατά μήκος της κεντρικής γραμμής του δακτυλιοειδούς πλουμίου, συγκρίνονται με τις πειραματικές μετρήσεις και συμφωνούν αρκετά καλά μεταξύ τους. Επιπλέον, παρουσιάζεται μια ανάλυση ευαισθησίας σχετικά με τις προβλέψεις του ολοκληρωματικού μοντέλου και συζητούνται ορισμένα πρακτικά θέματα. Από τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, προκύπτουν χρήσιμα συμπεράσματα, τα οποία μπορεί να βοηθήσουν τους επιστήμονες στην καλύτερη κατανόηση του φαινόμενου και να βελτιστοποιήσουν τον σχεδιασμό και την λειτουργία των σχετικών συστημάτων εκροής όταν αυτά λειτουργούν με χαμηλή ορμή ή μηδενική, καθώς το δακτυλιοειδές πλούμιο αποτελεί την οριακή περίπτωση του ισοδύναμου διαχύτη τύπου ροζέτας.
- ItemEmbargoΣύστημα διαχείρισης ασφάλειας εργασίας στις κατασκευές με τη χρήση Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών(2022-09-20)Η κατασκευή ενός τεχνικού έργου συνιστά μια σύνθετη διαδικασία με πολλές φάσεις και εργασίες κατασκευής. Σε κάθε κατασκευαστική φάση εμφανίζονται διαφορετικοί κίνδυνοι που μπορούν να οδηγήσουν σε ατύχημα. Επιπλέον, κάθε έργο έχει μοναδικά χαρακτηριστικά και ιδιαίτερους κινδύνους που μεγεθύνονται όσο αυξάνονται η πολυπλοκότητα και το μέγεθος της κατασκευής. Σημαντικός αριθμός θανατηφόρων ατυχημάτων και τραυματισμών συνεχίζουν να καταγράφονται σε κατασκευαστικά έργα παγκοσμίως, επιφέροντας αρνητικές κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις. Για το λόγο αυτό, εξακολουθεί να υπάρχει η απαίτηση για αποτελεσματικότερη διαχείριση της ασφάλειας εργασίας στα εργοτάξια. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η ανάπτυξη και εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης ασφάλειας εργασίας στις κατασκευές, με σκοπό την μείωση του ρυθμού πρόκλησης εργατικών ατυχημάτων και των επιπτώσεων αυτών. Χρησιμοποιούνται τεχνολογίες πληροφορικής και επικοινωνιών για την αναγνώριση, την αξιολόγηση και τη στήριξη αποφάσεων περιορισμού των κινδύνων, με την ευρεία αξιοποίηση της γνώσης ειδικών εμπειρογνωμόνων σε θέματα ασφάλειας εργασίας. Επίσης εφαρμόζονται μεθοδολογίες και μοντέλα αξιολόγησης των χαρακτηριστικών και του βαθμού «επικινδυνότητας» για το εν λόγω πολυπαραμετρικό πρόβλημα. Αρχικά εφαρμόζεται μέθοδος δυναμικής αναγνώρισης επικίνδυνων περιοχών εργασίας που σχετίζονται με τη μη ορθή τήρηση των μέτρων ασφαλείας και οδηγούν σε εργατικά ατυχήματα. Το εργοτάξιο μοντελοποιείται δυναμικά χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Building Information Modeling (BIM) και μετατρέπεται σε εικόνες που εν συνεχεία υποβάλλονται σε επεξεργασία μέσω ενός κώδικα αναγνώρισης προτύπων Matlab. Από την σύγκριση των εικόνων της ιδανικής και της πραγματικής κατάστασης του εργοταξίου, μέσω της εφαρμογής κατάλληλου αλγορίθμου, γίνεται η αναγνώριση των επικίνδυνων περιοχών του έργου. Στη συνέχεια αναπτύσσεται μεθοδολογία εκτίμησης και αξιολόγησης των κινδύνων πτώσης εργαζομένων από ύψος, με ανάλυση πολλαπλών χαρακτηριστικών που συμβάλουν στη δημιουργία ατυχήματος και στο βαθμό επίπτωσης του. Εφαρμόζονται ένα μοντέλο πολυκριτηριακής ανάλυσης Analytic Hierarchy Process (AHP) και μοντέλα Ασαφούς Λογικής (Fuzzy Logic) με διαφορετικές παραμέτρους δόμησης των. Συγκρίνονται οι τιμές των μοντέλων με τις τιμές που έδωσαν οι τεχνικοί εμπειρογνώμονες για τον έλεγχο αξιοπιστίας τους σε διαφορετικά σενάρια έργων. Επιπλέον, έχει δημιουργηθεί βάση δεδομένων από στατιστικά ατυχημάτων, την εμπειρία των ειδικών εμπειρογνωμόνων και τη νομοθεσία, με σκοπό την εμφάνιση των προτεινόμενων διορθωτικών ενεργειών, ανάλογα του βαθμού «επικινδυνότητας», για κάθε περιοχή κινδύνου. Η αξιολόγηση του συστήματος με βάση έναν αριθμό μελετών περιπτώσεων έδειξε ότι μπορεί να δώσει ικανοποιητικά και αξιόπιστα αποτελέσματα σχετικά με τους κινδύνους και τον τρόπο διαχείρισής τους στο εργοτάξιο. Η συμβολή της παρούσας έρευνας συνίσταται στην ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου εντοπισμού και αξιολόγησης των κινδύνων στις κατασκευές, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα στους συμμετέχοντες στη διαδικασία εκτέλεσης εργασιών να δράσουν προληπτικά, με διαβαθμισμένες διορθωτικές ενέργειες, για να επιτευχθεί η ελαχιστοποίηση του αριθμού και των επιπτώσεων των εργατικών ατυχημάτων στον κλάδο των κατασκευών.