Σύνδεση δομικών μελών αρχαίων μνημείων με χρήση μεταλλικών ενισχύσεων και καταλλήλων κονιαμάτων: Πειραματική μελέτη με καινοτόμες τεχνικές και αριθμητική προσομοίωση - Πάσιου, Ερμιόνη (Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2014)
Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της σύνδεσης δύο τυπικών επιστυλίων του Παρθενώνα με τη βοήθεια ενός μεταλλικού συνδέσμου μορφής “I” και κατάλληλου υλικού πλήρωσης της εντορμίας. Οι συνδέσεις των επιστυλίων καταπονούνται σε εφελκυσμό και διάτμηση και φυσικά σε σύνθετες καταπονήσεις. Όσο κανείς δεν μπορεί να αμφισβητήσει την ευκολία που προσφέρουν οι αριθμητικές μελέτες, άλλο τόσο κανείς δεν μπορεί να αμφισβητήσει την ανάγκη υλοποίησης δοκιμών βάσει των αποτελεσμάτων των οποίων θα γίνει επικύρωση των αριθμητικών προσομοιωμάτων. Όσον αφορά στο πειραματικό μέρος της μελέτης, το κύριο στοιχείο που διαφοροποιεί τη συγκεκριμένη μελέτη από παλαιότερες είναι η χρήση νέων πειραματικών τεχνικών που “αφουγκράζονται” το εσωτερικό των δοκιμίων και δίνουν σημαντικότατες πληροφορίες για τις εσωτερικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα. Κινούμενοι στο πνεύμα της συνδυασμένης αντιμετώπισης του προβλήματος, η σύνδεση μελετήθηκε πειραματικά (όπου ήταν αναγκαίο) και αριθμητικά. Αρχικά αξιοποιήθηκε η μοναδική προϋπάρχουσα σχετική πειραματική μελέτη της σύνδεσης δύο επιστυλίων που υποβλήθηκαν σε εφελκυσμό από τον Δρα Ζάμπα. Οι καμπύλες δύναμης - μετατόπισης απετέλεσαν τη βάση για την κατασκευή του αριθμητικού προσομοιώματος, το οποίο χρησιμοποιήθηκε στην παραμετρική ανάλυση που ακολούθησε με στόχο τη διερεύνηση της επίδρασης σειράς γεωμετρικών παραμέτρων του συνδέσμου στη μηχανική συμπεριφορά της σύνδεσης. Η προϋπάρχουσα αριθμητική μελέτη του Δρα Ζάμπα χρησιμοποιήθηκε για συγκριτικούς λόγους. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του τιτανίου (υλικό συνδέσμου) προσδιορίστηκαν μέσω δοκιμών αμέσου εφελκυσμού και του κονιάματος (υλικό πλήρωσης της εντορμίας) μέσω δοκιμών αμέσου εφελκυσμού, αντιδιαμετρικής θλίψης και μονοαξονικής θλίψης. Οι νέες πειραματικές τεχνικές αποφασίστηκε αρχικά να χρησιμοποιηθούν σε απλές σχετικά δοκιμές ώστε να μπορέσουν να βαθμονομηθούν και να ερμηνευτούν οι καταγραφές τους. Έτσι, το πρώτο μέρος της πειραματικής μελέτης αφορά στο μάρμαρο Διονύσου, στο μάρμαρο δηλαδή που χρησιμοποιείται σήμερα στα έργα αναστήλωσης του Παρθενώνα. Υλοποιήθηκαν πειράματα σε δοκίμια μορφής “dogbone” με δύο συμμετρικές εγκοπές υπό άμεσο εφελκυσμό και δοκιμές κάμψης τριών σημείων σε πρισματικά δοκίμια με μία εγκοπή στο μέσο του μήκους τους. Τα πρώτα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά και συνηγόρησαν στην περαιτέρω χρήση των τεχνικών αυτών στο κυρίως πειραματικό πρωτόκολλο. Λόγω έλλειψης πειραματικών δεδομένων που αφορούν στη σύνδεση των επιστυλίων με σύνδεσμο μορφής “I” υπό διάτμηση, πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο της διατριβής σχετικές δοκιμές. Οι πειραματικές τεχνικές πρόσφεραν σημαντικές πληροφορίες από το εσωτερικό των δοκιμίων και βοήθησαν στην κατανόηση της μηχανικής απόκρισης στη σύνδεσης. Επιπρόσθετα, μέσω των δοκιμών αυτών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε μια νέα πειραματική διάταξη εκτέλεσης πειραμάτων καθαρής ή “σχεδόν” καθαρής διάτμησης για τέτοιου είδους δοκίμια. Το κατάλληλα τροποποιημένο ως προς τις γεωμετρικές διαστάσεις αριθμητικό προσομοίωμα επικυρώθηκε βάσει των πειραμάτων που μόλις αναφέρθηκαν. Η αριθμητική ανάλυση που ακολούθησε εστιάστηκε στην ύπαρξη του ανακουφιστικού κενού και στην ποσοτικοποίηση της θετικής επίδρασής του στις τάσεις που αναπτύσσονται κυρίως στο μάρμαρο. Τέλος, προσδιορίστηκε αριθμητικά το τασικό πεδίο λόγω σύνθετης καταπόνησης τόσο στην περίπτωση της σύνδεσης δύο γραμμικών όσο και δύο γωνιακών επιστυλίων.