Προστασία υπόγειου μεταλλικού αγωγού έναντι τεκτονικής διάρρηξης οριζόντιας ολίσθησης με χρήση εύκαμπτων κόμβων - Κορακίτης, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2015)
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη χρήση εύκαμπτων κόμβων σε υπόγειους μεταλλικούς αγωγούς που διασταυρώνονται με ενεργά σεισμικά ρήγματα. Η διάρρηξη σεισμικού ρήγματος επιβάλλει μεγάλες εδαφικές παραμορφώσεις στο χαλύβδινο αγωγό, ο οποίος τις παραλαμβάνει αναπτύσσοντας μεγάλη ένταση σε όρους ανηγμένων παραμορφώσεων. Η προσθήκη εύκαμπτων κόμβων αποτελεί μια νέα προτεινόμενη μέθοδο για την πρόληψη ενδεχόμενων αστοχιών. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στο υπό μελέτη πρόβλημα της διέλευσης αγωγών καυσίμων από σεισμικά ρήγματα και τονίζεται η σημασία διαφύλαξης της ακεραιότητάς τους έναντι σεισμικών και μη κινδύνων, ενώ παρατίθενται τα συνήθη μέτρα προστασίας που εφαρμόζονται. Ακολούθως περιγράφεται το νέο προτεινόμενο μέτρο προστασίας των αγωγών, το οποίο είναι η εισαγωγή εύκαμπτων κόμβων μεταξύ των διαδοχικών χαλύβδινων τμημάτων του αγωγού. Περιγράφεται αναλυτικά ο κατάλληλος τύπος των εύκαμπτων κόμβων για χρήση σε υπόγειους αγωγούς, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο προσομοιώνονται αριθμητικά η αλληλεπίδραση αγωγού – εδάφους και η σεισμική διάρρηξη. Στο δεύτερο και στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της παραμετρικής διερεύνησης μέσω μη-γραμμικών αναλύσεων γεωμετρίας και υλικού. Η βασική παράμετρος επιρροής της απόκρισης του αγωγού είναι η γωνία διασταύρωσης αγωγού – ρήγματος (β). Στο δεύτερο κεφάλαιο διερευνάται η περίπτωση β≤90º (επιβολή κάμψης και εφελκυσμού) ενώ στο τρίτο η περίπτωση β>90º (επιβολή κάμψης και θλίψης). Σε κάθε κεφάλαιο εξετάζεται αρχικά ο συνεχής αγωγός και η επιρροή που ασκούν στην απόκρισή του η μετακίνηση του ρήγματος και η γωνία διασταύρωσης. Ακολούθως, με βάση το διάγραμμα καμπτικών ροπών του εκάστοτε συνεχούς αγωγού, εξετάζονται διάφοροι συνδυασμοί εύκαμπτων κόμβων ως προς το πλήθος και τη θέση τους και συγκρίνονται ως προς την αποτελεσματικότητά τους στην απομείωση των ανηγμένων παραμορφώσεων. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάται η επιρροή της διαμέτρου, του πάχους τοιχώματος και του βάθους ταφής του μεταλλικού αγωγού στην αποδοτικότητα των εύκαμπτων κόμβων. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της διατομής του αγωγού καθορίζονται συνήθως από μη-σεισμικές παραμέτρους λειτουργικότητας, ωστόσο ο λόγος της διαμέτρου προς το πάχος τοιχώματος καθορίζει τη λυγηρότητά του και κατά συνέπεια διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην τοπική και καθολική ευστάθεια του αγωγού. Επιπλέον, το βάθος ταφής καθορίζει την αναπτυσσόμενη τριβή στη διεπιφάνεια αγωγού – εδάφους και έτσι αποτελεί σημαντική παράμετρο για τη μηχανική συμπεριφορά του αγωγού όταν υπόκειται σε μεγάλες μετακινήσεις λόγω της ενεργοποίησης ρήγματος. Στο πέμπτο κεφάλαιο εξετάζεται η αποδοτικότητα των εύκαμπτων κόμβων συναρτήσει της αβεβαιότητας ως προς τη θέση εμφάνισης της σεισμικής διάρρηξης. Τα διαθέσιμα σεισμολογικά και γεωτεχνικά δεδομένα και η επεξεργασία τους πολλές φορές δεν επιτρέπουν τον ακριβή προσδιορισμό της θέσης του ρήγματος. Η διάδοση της σεισμικής διάρρηξης μέχρι την επιφάνεια του εδάφους δεν είναι πάντα προβλέψιμη, για αυτό και είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η αβεβαιότητα κατά το σχεδιασμό και τη μελέτη ενός υπόγειου μεταλλικού αγωγού. Για το λόγο αυτό εξετάζεται η αποδοτικότητα των εύκαμπτων κόμβων ως προς τη μείωση των αναπτυσσόμενων παραμορφώσεων σε περιπτώσεις όπου το ίχνος του ρήγματος βρίσκεται σε διαφορετική θέση από την αναμενόμενη. Τέλος, στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα γενικά συμπεράσματα της διπλωματικής εργασίας και διατυπώνονται ορισμένες προτάσεις για την περαιτέρω διερεύνηση της αποτελεσματικότητας των εύκαμπτων κόμβων. Η διπλωματική αυτή πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος «Πρωτότυπες έννοιες σχεδιασμού μεταλλικών κατασκευών για τον ενεργειακό τομέα με χρήση σύγχρονων υλικών (ENSSTRAM)» της Δράσης «Αριστεία ΙΙ» (ΕΣΠΑ 2007-2013).