Σχεδιασμός πειραματικής διάταξης καμπτόμεννου μεταλλικού κυλινδρικού κελύφους με εύκαμπτους κόμβους - Παπαδάτου, Γεωργία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών, 2015)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται ο σχεδιασμός πειραματικής διάταξης υπόγειου μεταλλικού αγωγού που διασταυρώνεται με σεισμικό ρήγμα. Διερευνάται η αποτελεσματικότητα τοποθέτησης εύκαμπτων κόμβων, οι οποίοι μέσω της συγκέντρωσης των παραμορφώσεων σε συγκεκριμένα σημεία, απομειώνουν τις υψηλές τάσεις και παραμορφώσεις που θα αναπτύσσονταν αν ο αγωγός ήταν συνεχής. Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η εισαγωγή στους υπόγειους μεταλλικούς αγωγούς και στις δράσεις που ασκούνται σε αυτούς (σεισμικά και μη σεισμικά φορτία), τα είδη των ρηγμάτων καθώς και τα κριτήρια αστοχίας με βάση τις παραμορφώσεις. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ανασκόπηση των αστοχιών αγωγών που προκλήθηκαν κατά την διάρκεια μεγάλων σεισμών. Τα συνήθη μέτρα προστασίας των υπόγειων αγωγών έναντι διάρρηξης ρήγματος συγκρίνονται με την καινούργια μέθοδος προστασίας με εύκαμπτους κόμβους, των οποίων ο μηχανισμός και η λειτουργία τους αναλύεται. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίδονται αναλυτικά στοιχεία και σχέδια για τη γεωμετρία της πειραματικής διάταξης. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες του αγωγού, των μετωπικών πλακών μέσω των οποίων γίνεται η σύνδεση στο πλαίσιο δοκιμών του εργαστηρίου, των εύκαμπτων κόμβων, των κοχλιών και του ελάσματος επιβολής της μετακίνησης. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η προμελέτη της πειραματικής διάταξης με δισδιάστατα μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων με σκοπό να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα της τοποθέτησης εύκαμπτων κόμβων σε όρους μείωσης των παραμορφώσεων συγκριτικά με τον συνεχή αγωγό. Πρώτα μελετάται το συνεχές δοκίμιο και στη συνέχεια στις θέσεις όπου αναπτύσσονται οι μέγιστες ροπές τοποθετούνται εύκαμπτοι κόμβοι. Εξετάζονται τέσσερις διαφορετικές θέσεις τοποθέτησης των κόμβων, ώστε να επιλεχθεί η βέλτιστη βάσει των γεωμετρικών περιορισμών της πειραματικής διάταξης και των διαθέσιμων μετρητικών οργάνων. Συγκρίνονται τα αναπτυσσόμενα εντατικά και παραμορφωσιακά μεγέθη μεταξύ όλων των περιπτώσεων και προσδιορίζεται η τελική θέση τοποθέτησης των εύκαμπτων κόμβων. Στο τέταρτο κεφάλαιο υλοποιείται η ακριβέστερη προσομοίωση του πειράματος σε τρεις διαστάσεις. Μελετώνται το συνεχές δοκίμιο και το δοκίμιο με κόμβους, οι οποίοι τοποθετούνται στις αποστάσεις που επιλέχθηκαν κατά την προκαταρκτική αριθμητική διερεύνηση. Ο αγωγός, οι μετωπικές πλάκες και το έλασμα επιβολής της μετακίνησης προσομοιώνονται με επιφανειακά πεπερασμένα στοιχεία. Tο υποστύλωμα του πλαισίου δοκιμών δεν προσομοιώνεται. Για την εφαρμογή των συνοριακών συνθηκών, οι εφελκυόμενοι κοχλίες προσομοιώνονται με ελατήρια και το θλιβόμενο μέρος των μετωπικών πλακών αρθρώνεται. Στο συνεχές δοκίμιο στα σημεία μεγίστων ροπών, δηλαδή κοντά στις στηρίξεις και στο μέσον, εμφανίζονται τοπικοί λυγισμοί ενώ στα δοκίμιο με τους κόμβους όχι. Οι δρόμοι ισορροπίας και στις δύο περιπτώσεις είναι ανοδικοί και ευσταθείς. Στο δοκίμιο με τους εύκαμπτους κόμβους οι αναπτυσσόμενες ανηγμένες παραμορφώσεις προκύπτουν έως και 90% μικρότερες από το τις παραμορφώσεις στο συνεχές δοκίμιο. Αντιθέτως, διαπιστώνεται ότι οι αναπτυσσόμενες τάσεις δεν παρουσιάζουν αξιοσημείωτη διαφορά. Συγκρίνοντας τις δύο περιπτώσεις δοκιμίων προκύπτει ότι στις περιοχές πλησίον των στηρίξεων, όπως και στο μέσον αναπτύσσεται πλαστικοποίηση, όμως στην περίπτωση του δοκιμίου με τους κόμβους οι πλαστικοποιημένες περιοχές έχουν μικρότερο μήκος.