Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
- ItemOpen AccessΚατηγοριοποίηση και αποτύπωση κρίσιμων υποδομών για την αποτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου στο υδατικό διαμέρισμα της Βόρειας Πελοποννήσου(2023-01-22)Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η αποτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου για το υδατικό διαμέρισμα της Βόρειας Πελοποννήσου. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή για τα υδατικά διαμερίσματα και τις λεκάνες απορροής της Ελλάδας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το υδατικό διαμέρισμα της Βόρειας Πελοποννήσου, που αποτελεί αντικείμενο μελέτης για την παρούσα διπλωματική εργασία, όπου παρουσιάζονται η χαμηλή ζώνη του ποταμού Σελινούντα και η πεδινή ζώνη λεκανών απορροής Πείρου – Βέργα – Πηνειού. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα σημεία ενδιαφέροντος για την παρούσα διπλωματική εργασία. Αρχικά, ορίζονται υπερκατηγορίες και κατηγορίες κι έπειτα βάσει αυτών εντοπίζονται οι εγκαταστάσεις ενδιαφέροντος που βρίσκονται εντός της Πλημμυρικής Ζώνης Χιλιετίας του υδατικού διαμερίσματος της Βόρειας Πελοποννήσου. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η διαδικασία με την οποία έγινε ο υπολογισμός της Διακινδύνευσης. Πρώτα, ορίζονται η τρωτότητα και η πλημμυρική επικινδυνότητα, οι οποίες είναι οι δύο συνιστώσες για τον υπολογισμό της πλημμυρικής διακινδύνευσης, στη συνέχεια ορίζονται συντελεστές αξιολόγησης κινδύνου για κάθε μία από τις προαναφερθείσες συνιστώσες και τέλος αναλύεται η μεθοδολογία υπολογισμού της Διακινδύνευσης που οδηγεί στην εξαγωγή χαρτών. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αποτίμησης της Διακινδύνευσης που προέκυψαν για περιόδους επαναφοράς Τ=50, Τ=100 και Τ= 1000 έτη καθώς και η συνολική Διακινδύνευση. Η εργασία ολοκληρώνεται με το έκτο κεφάλαιο στο οποίο παρουσιάζεται μία σύνοψη συμπερασμάτων, τα οποία προέκυψαν από την μελέτη και τον υπολογισμό της Διακινδύνευσης για το υδατικό Διαμέρισμα της Βόρειας Πελοποννήσου.
- ItemOpen AccessΠειραματική διερεύνηση της επίδρασης μανδυών από ινοπλέγματα ανόργανης μήτρας (ΙΑΜ) στη διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού και της επίδρασης της διάβρωσης χαλύβδινου οπλισμού στη συνάφεια ΙΑΜ / σκυροδέματος(2023-02-24)Η παρούσα εργασία εστιάζει στην επίδραση των μανδυών από Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας (Ι.Α.Μ.) στη διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού αλλά και στην επίδραση της διάβρωσης του χαλύβδινου οπλισμού στη συνάφεια ΙΑΜ/Σκυροδέματος. Ως Ι.ΑΜ. ονομάζονται στοιχεία τα οποία αποτελούνται από πλέγμα (π.χ. άνθρακα, υάλου) ενσωματωμένο μέσα σε μήτρες (π.χ. τσιμέντου, ασβέστου). Τα Ι.Α.Μ. μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο αυτοτελώς ως δομικά στοιχεία (π.χ. στέγαστρα) όσο και ως στοιχεία ενίσχυσης κατασκευών (π.χ. σκυροδέματος, τοιχοποιίας). Τα Ι.Α.Μ. αν και είναι σχετικά νέα, τα τελευταία χρόνια έχει γίνει εκτεταμένη έρευνα στις μηχανικές τους ιδιότητες και την συμπεριφορά τους υπό διάφορες συνθήκες φόρτισης ενώ έχουν δημοσιευθεί και οι πρώτοι κανονισμοί σχετικά με αυτά. Παρόλα αυτά λίγα είναι γνωστά για τη μακροχρόνια συμπεριφορά αυτών των υλικών όταν υπόκεινται σε επιθετικά περιβάλλοντα (π.χ. ενανθράκωση, αλκαλικά περιβάλλοντα). Πιο συγκεκριμένα, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, εξετάζονται τα επιθετικά περιβάλλοντα της ενανθράκωσης και των χλωριόντων σε συνδυασμό με την ηλεκτροδιάβρωση του οπλισμού. Αυτά τα επιθετικά περιβάλλοντα αποτελούν τους κυριότερους παράγοντες υποβάθμισης κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος. Στα πλαίσια, λοιπόν της παρούσας διατριβής, κατασκευάστηκαν δοκίμια σκυροδέματος τα οποία ενισχύθηκαν με μανδύες Ι.Α.Μ. σε διαφορετικές στρώσεις, έπειτα ορισμένα από αυτά εκτέθηκαν σε κάποιο διαβρωτικό περιβάλλον (είτε σε ενανθράκωση, είτε σε χλωριόντα, είτε σε συνδυασμό αυτών των δύο) , ενώ τέλος σε κάποια διαβρώθηκε ο χαλύβδινος οπλισμός τους ενώ σε κάποια άλλα όχι. Η δομή της διατριβής ανά κεφάλαιο έχει ως εξής: Στο 1ο κεφάλαιο, γίνεται μια εισαγωγή στα ινοπλέγματα ανόργανης μήτρας (ΙΑΜ),ενώ παράλληλα τονίζεται η ανάγκη ενίσχυσης των κατασκευών με προηγμένα σύνθετα υλικά. Στο 2ο κεφάλαιο, γίνεται περιγραφή των Ι.Α.Μ. και πιο συγκεκριμένα των στοιχείων που τα αποτελούν (μήτρες, πλέγματα), καθώς και των τομέων στους οποίους αυτά χρησιμοποιούνται τόσο αυτοτελώς όσο και ως στοιχείων ενίσχυσης. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται εκτενής περιγραφή των παραγόντων που σχετίζονται με την ανθεκτικότητα των επιμέρους υλικών που αποτελούν το τελικό δοκίμιο. Στο 4ο κεφάλαιο, γίνεται μια σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση που αφορά τις πιο πρόσφατες πειραματικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί για διάφορα διαβρωτικά περιβάλλοντα, ενώ παρουσιάζονται και τα διάφορα πειραματικά πρότυπα και κανονιστικές διατάξεις τα οποία υπάρχουν σχετικά με την έκθεση στοιχείων σκυροδέματος σε χλωριόντα και ενανθράκωση. Στο κεφάλαιο 5ο, γίνεται μια εισαγωγή στη διάβρωση και πιο συγκεκριμένα στην διάβρωση μετάλλων, χαλύβδινου οπλισμού αλλά και στην διάβρωση του σκυροδέματος με την ευρύτερη έννοια. Πιο συγκεκριμένα, σαν διάβρωση του σκυροδέματος θεωρείται η έκθεση σε ενανθράκωση και χλωριόντα, τα οποία και αναλύονται διεξοδικά. Τέλος, παρουσιάζονται και ορισμένες μέθοδοι που έχουν ερευνηθεί και εφαρμοστεί ώστε να επιτυγχάνεται η αντιδιαβρωτική προστασία. Στο 6ο κεφάλαιο, γίνεται ανάλυση της περίσφιξης σκυροδέματος με νέα υλικά αλλά και της συνάφειας του σκυροδέματος με τα ΙΑΜ. Πιο αναλυτικά, παρουσιάζονται εξισώσεις υπολογισμού του μανδύα περίσφιξης ενώ ταυτόχρονα αναλύεται ο όρος για καλύτερη κατανόηση. Στην συνέχεια παρουσιάζεται το φαινόμενο της συνάφειας των πλεγμάτων με το κονίαμα αλλά και του σύνθετου υλικού με το υπόστρωμα, ενώ παρουσιάζονται οι δοκιμές συνάφειας. Στο 7ο κεφάλαιο, περιγράφεται η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν (π.χ. αντοχές κονιαμάτων και πλεγμάτων), η κατασκευή, ενίσχυση και συντήρηση των δοκιμίων, η προετοιμασία και έκθεση τους σε διαβρωτικά περιβάλλοντα και η διάβρωση του οπλισμού τους . Τέλος , παρουσιάζονται οι κατηγορίες πειραμάτων οι οποίες έλαβαν χώρα. Στο 8ο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα (πίνακες, διαγράμματα κ.τ.λ.) τόσο αυτοτελώς όσο και συγκρινόμενα μεταξύ τους. Στο 9 κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα ενώ προτείνονται μελλοντικά θέματα προς διερεύνηση.
- ItemOpen AccessΑριθμητική προσομοίωση με ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων της απόκρισης κοντών υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένων με μανδύες ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα(2023-07-03)Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στην αριθμητική διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς στοιχείων κοντών υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένων με μανδύες Ινοπλεγμάτων σε Ανόργανη Μήτρα. Η διερεύνηση γίνεται μέσω αναλύσεων με το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων Abaqus και με αντιπαραβολή των αποτελεσμάτων των αναλύσεων με τα αντίστοιχα που προέκυψαν από μία σειρά πειραματικών δοκιμών στις οποίες και βασίζεται η παρούσα εργασία. Όλα τα στοιχεία που απαιτούνται για την προσομοίωση και τη γεωμετρία των στοιχείων και για την αντοχή και συμπεριφορά των υλικών που χρησιμοποιούνται στις αναλύσεις λήφθηκαν σύμφωνα με την πειραματική διαδικασία και με την προσπάθεια να επιτευχθεί η κατά το δυνατόν πιο αντιπροσωπευτική προσομοίωση. Επιπρόσθετα της ανάλυσης με πεπερασμένα στοιχεία και ως ακόμη ένα μέσο σύγκρισης πραγματοποιείται και αναλυτική προσομοίωση της απόκρισης των κοντών υποστυλωμάτων με αναλυτικά μοντέλα και εμπειρικές σχέσεις της βιβλιογραφίας. Παράμετροι ενδιαφέροντος κατά την ανάλυση είναι η επίδραση στη συνολική απόκριση της διαφοροποίησης στα στοιχεία κοντών υποστυλωμάτων : (α) του γεωμετρικού ποσοστού του οπλισμού διάτμησης, (β) του τρόπου ενίσχυσης και συγκεκριμένα με δύο ή τέσσερις στρώσεις μανδύα Ινοπλέγματος σε Ανόργανη Μήτρα και (γ) του μητρικού υλικού του μανδύα ΙΑΜ και συγκεκριμένα αν αυτό είναι μείγμα συμβατικού τσιμέντου ή υλικών αλκαλο-ενεργοποιούμενης σύστασης. Ιδιαίτερη έμφαση στον τρόπο προσομοίωσης με πεπερασμένα στοιχεία δίνεται σε ότι αφορά τον ορισμό παραμέτρων και την επιλογή κατάλληλων μοντέλων υλικών και στοιχείων. Η εργασία διαρθρώνεται σε οκτώ επιμέρους κεφάλαια ως εξής : Στο Κεφάλαιο 1 πραγματοποιείται μία σύντομη εισαγωγική περιγραφή για όλες τις θεματικές ενότητες που απαρτίζουν την παρούσα μελέτη, δηλαδή το φαινόμενο των κοντών υποστυλωμάτων και την αναγκαιότητα επεμβάσεων, τις ενισχύσεις με σύνθετα υλικά και συγκεκριμένα με μανδύες Ινοπλεγμάτων σε Ανόργανη Μήτρα και τα αλκαλο-ενεργοποιούμενα υλικά ως εναλλακτική των συμβατικών μειγμάτων τσιμέντου. Επιπλέον προσδιορίζεται και αποσαφηνίζεται και ο στόχος της παρούσας ερασίας. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται τα Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας ως σύνθετα υλικά ενίσχυσης, τα χαρακτηριστικά τους, η δομή και ο μηχανισμός λειτουργίας τους καθώς και οι συνήθεις τρόποι αστοχίας τους. Αναφέρονται ενδεικτικά παραδείγματα της έως τώρα χρήσης τους σε πειραματικές ή πραγματικές εφαρμογές και πραγματοποιείται μία σύντομη ανασκόπηση των βασικότερων διαθέσιμων ερευνητικών εργασιών σχετικά με τις εφαρμογές των μανδυών ΙΑΜ στο πεδίο των ενισχύσεων. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφονται οι αλκαλο-ενεργοποιούμενες συνθέσεις, τα επιμέρους υλικά που συμμετέχουν σε αυτές ως πρώτες ύλες, τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητές τους και οι επιδράσεις που συνεπάγεται η προσθήκη τους, ενώ πραγματοποιείται και μία σύντομη ανασκόπηση κάποιων από τις βασικότερες διαθέσιμες θεωρητικές ή πειραματικές μελέτες που έχουν συντελεστεί σε αυτό το πεδίο μέχρι σήμερα. Στο Κεφάλαιο 4 πραγματοποιείται ο αναλυτικός ορισμός του φαινομένου των κοντών υποστυλωμάτων, περιγράφονται οι συνθήκες δημιουργίας τους και η μηχανική συμπεριφορά τους, η αντιμετώπισή τους από προηγούμενους και τρέχοντες κανονισμούς και παρουσιάζονται αναλυτικά και εμπειρικά μοντέλα που έχουν αναπτυχθεί στη βιβλιογραφία για την προσέγγιση της απόκρισής τους. Στη συνέχεια, η έρευνα εστιάζει στα ενισχυμένα κοντά υποστυλώματα, στους τρόπους ενίσχυσής τους και στη μηχανική συμπεριφορά τους μετά την ενίσχυση ενώ πραγματοποιείται ανασκόπηση μελετών βιβλιογραφίας σχετικά με την ενίσχυση κοντών υποστυλωμάτων για διάφορους τρόπους ενίσχυσης. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται αναλυτικά η πειραματική μελέτη στην οποία βασίζεται η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων. Περιγράφονται τα δοκίμια και η διαδικασία προετοιμασίας τους, τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν και οι μηχανικές ιδιότητές τους, είτε οι δεδομένες είτε εκείνες που προέκυψαν από πειραματικές πιστοποιήσεις στις περιπτώσεις που αυτές διεξήχθησαν. Ακόμη, περιγράφεται η πειραματική διάταξη, οι συνθήκες στήριξης και φόρτισης και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών, τα οποία αποτελούν μέτρο σύγκρισης για την ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία. Στο Κεφάλαιο 6 που αφορά την ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία, πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή των κύριων σταδίων της διαδικασίας προσομοίωσης με το λογισμικό Abaqus, της διαδικασίας επιλογής των υλικών και των στοιχείων για τη μοντελοποίηση, της διαδικασίας φόρτισης κλπ, με αναφορά στις παραμέτρους που ορίζονται και στις παραδοχές που γίνονται σε κάθε στάδιο. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων ανά κατηγορία στοιχείου, με συγκεντρωτικά διαγράμματα και εικόνες ισοϋψών χρωματικής απεικόνισης της έντασης και της καταπόνησης και γίνεται αναλυτικός σχολιασμός τους. Στο Κεφάλαιο 7 πραγματοποιείται η περιγραφή και εφαρμογή των αναλυτικών και εμπειρικών μοντέλων της βιβλιογραφίας για την προσέγγιση της απόκρισης των κοντών υποστυλωμάτων της παρούσας μελέτης σε όρους μέγιστης τέμνουσας δύναμης και ικανότητας παραμόρφωσης. Τα αποτελέσματα από την πειραματική διερεύνηση, την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων και την αναλυτική προσέγγιστη παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον ίδιο πίνακα και πραγματοποιείται σύγκριση και σχολιασμός. Στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται τα τελικά συμπεράσματα από το σύνολο της μελέτης ανά κατηγορία μεθόδου και σε σχέση με κάθε παράμετρο ενδιαφέροντος όπως αυτές έχουν οριστεί προηγουμένως και γίνεται συγκεντρωτικός σχολιασμός και προτάσεις για περαιτέρω διεύρυνση της έρευνας.
- ItemOpen AccessΕπίδραση απανθρακωμένων υλικών στις υδραυλικές ιδιότητες του εδάφουςΤο αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αφορά την επίδραση απανθρακωμένου υλικού (biochar) στις ιδιότητες του εδάφους, και πιο συγκεκριμένα στη διαπερατότητα εδαφικών μιγμάτων. Το biochar, ορίζεται ως η βιομάζα πλούσια σε άνθρακα, όπως το κάρβουνο, η οποία έχει προέλθει από θερμική αποσύνθεση κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες οξυγόνου. Στην παρούσα μελέτη, το biochar προέκυψε από πυρόλυση στους 400 και 800℃ και τα υλικά που υπέστησαν καύση ήταν κορμοί ελιάς και καφές τύπου espresso. Ο προσδιορισμός της διαπερατότητας έγινε σε εδαφικά δείγματα που αποτελούνταν από πρότυπη άμμο OTTAWA 20/30, με ποσοστά 1% και 2% κ.β. biochar. Επιπλέον, κρίθηκε απαραίτητο για την εξαγωγή ορθών συμπερασμάτων, για την μεταβολή του συντελεστή διαπερατότητας, η χρήση τυφλού δείγματος, πρότυπη άμμος OTTAWA 20/30 με 5% και 10% κ.ο. κοσκινισμένη OTTAWA 100, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ως σημείο αναφοράς για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Ο προσδιορισμός της διαπερατότητας, πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τη προδιαγραφή ASTM D243 στο εργαστήριο της Γεωτεχνικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Το biochar, θεωρείται ένα πολλά υποσχόμενο εδαφοβελτιωτικό, το οποίο εκτός άλλων, δύναται να συγκρατήσει νερό και θρεπτικά συστατικά μέσα στο έδαφος. Από την παρατήρηση των αποτελεσμάτων των πειραμάτων, προκύπτει συμφωνία με την παραπάνω θεώρηση και παρατηρείται σημαντική μείωση της διαπερατότητας, έχοντας ως βελτιωτικό το biochar. Πιο συγκεκριμένα, διακρίνεται μεγαλύτερη μείωση της διαπερατότητας για το υλικό της ελιάς, και για τις δύο θερμοκρασίες πυρόλυσης, συγκρινόμενο πάντα, με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από το αντίστοιχο τυφλό δείγμα. Τα biochar που προέκυψαν από πυρόλυση στους 800℃ παρουσίασαν μείωση στη διαπερατότητα τουλάχιστον 30% σε σχέση με τις αντίστοιχες τιμές που προέκυψαν από τα τυφλά δείγματα, με το biochar από κορμούς ελιάς στους 800℃ και 2% προστιθέμενης ποσότητας, να παρουσιάζει μείωση έως και 76%. Για το υλικό από υπολείμματα καφέ και ειδικότερα σε θερμοκρασία πυρόλυσης 400℃ δεν παρουσιάστηκαν μεγάλες μεταβολές στη διαπερατότητα του δείγματος, συγκρινόμενα με τα αντίστοιχα αμμώδη δείγματα. Πιο συγκεκριμένα για το δείγμα με 2% κ.β. biochar, η μείωση της διαπερατότητας σε σχέση με το αντίστοιχο τυφλό δείγμα ήταν αμελητέα.
- ItemOpen AccessΑνάπτυξη λογισμικού για τη διαστασιολόγηση περίσφιγξης με μεταλλικό κλωβό σε διατομές σχήματος Γ(2022-09-24)Κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα αναδείχθηκε η σημασία της περίσφιγξης κατά τη διαστασιολόγηση μίας κατασκευής. Για αυτόν το λόγο, σταδιακά σε όλους τους κανονισμούς κατασκευών εντάχθηκαν κατασκευαστικές διατάξεις που να έχουν ως αποτέλεσμα την επίτευξη περίσφιγξης σε διατομές σκυροδέματος, με σκοπό την αύξηση των μηχανικών τους χαρακτηριστικών. Οι διατάξεις αυτές αφορούν τόσο σε νέες κατασκευές, όσο και σε επεμβάσεις επί υφιστάμενων. Στη δεύτερη περίπτωση, ωστόσο, περιορίζονται σε διατομές ορθογωνικού ή κυκλικού σχήματος. Αντιθέτως, για την περίπτωση υφιστάμενων στοιχείων διατομής σχήματος Γ, δεν υπάρχει κάποια πρόβλεψη στους κανονισμούς, ενώ και η βιβλιογραφία περιορίζεται σε λίγα πειράματα επεμβάσεων με ινοπλισμένα πολυμερή. Στην παρούσα διατριβή, προτείνεται μία διάταξη ενίσχυσης διατομών σχήματος Γ με εφαρμογή περιμετρικού χαλύβδινου κλωβού, με σκοπό την περίσφιγξη της διατομής. Ο συντελεστής αποδοτικότητας περίσφιγξης της διάταξης αυτής υπολογίζεται με επέκταση της υφιστάμενης βιβλιογραφίας για ορθογωνικές διατομές. Ακόμη, αναπτύχθηκε ένα λογισμικό, που επιτρέπει τη διαστασιολόγηση περίσφιγξης με χαλύβδινο κλωβό διατομής σχήματος Γ, με σκοπό την αύξηση της πλαστιμότητάς της σε όρους καμπυλοτήτων. Οι υπολογισμοί για τις κρίσιμες καταστάσεις της διατομής γίνονται με αριθμητική διαδικασία, ενώ οι παραδοχές των υλικών και των καταστάσεων ελέγχου ακολουθούν τις διατάξεις του ΚΑΝ.ΕΠΕ.. Τέλος, το λογισμικό εξάγει και διαγράμματα ροπών – καμπυλοτήτων της ενισχυμένης διατομής.