Αριθμητική διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του ναού του Πύθιου Απόλλωνα στη Ρόδο και της απαιτούμενης αντοχής των κονιαμάτων αποκατάστασης

Μυταρέλη, Ηρώ-Ειρήνη; Mytareli, Iro-Eirini

dc.contributor.author	Μυταρέλη, Ηρώ-Ειρήνη	el
dc.contributor.author	Mytareli, Iro-Eirini	en
dc.date.accessioned	2018-06-19T11:08:50Z
dc.date.available	2018-06-19T11:08:50Z
dc.date.issued	2018-06-19
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47092
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15171
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πύθιος Απόλλων	el
dc.subject	Ρόδος	el
dc.subject	Σεισμική απόκριση	el
dc.subject	Κονιάματα αποκατάστασης	el
dc.subject	Αναπτυσσόμενες τάσεις	el
dc.subject	Apollo Pythios	en
dc.subject	Rhodes	en
dc.subject	Seismic response	en
dc.subject	Restoration mortars	en
dc.subject	Stress developed	en
dc.title	Αριθμητική διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του ναού του Πύθιου Απόλλωνα στη Ρόδο και της απαιτούμενης αντοχής των κονιαμάτων αποκατάστασης	el
dc.title	Numerical investigation of the seismic response of the Temple of Apollo Pythios in the greek island of Rhodes and the required strength of restoration mortars	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classification	EARTHQUAKE ENGINEERING	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b2281050858c70f51767d4b4f6e69f4ecae86ebe
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b2281050858c70f51767d4b4f6e69f4ecae86ebe
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-03-12
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία διερευνάται η σεισμική συμπεριφορά των σπονδυλωτών και των ισοδύναμων μονολιθικών κιόνων του Ναού του Πύθιου Απόλλωνα που βρίσκεται στην ακρόπολη της Ρόδου. Το εν λόγω μνημείο απαρτίζεται από έναν ελεύθερα ιστάμενο κίονα και από μια συστοιχία κιόνων, αποτελούμενη από τρεις κίονες, οι οποίοι φέρουν ανωδομή (το λεγόμενο θριγκό). Επειδή η δυναμική απόκριση τέτοιων κατασκευών είναι πολύπλοκη και έντονα μη γραμμική, η αναλυτική προσέγγιση καθίσταται πρακτικά αδύνατη και η ανάλυση πραγματοποιείται με αριθμητικές μεθόδους. Οι κίονες του μνημείου προσομοιώνονται σε τρεις διαστάσεις, εφαρμόζοντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με τη βοήθεια του κώδικα ABAQUS. Στα αριθμητικά μοντέλα που δημιουργούνται, εκτός από τους σπονδύλους προσομοιώνεται και μια βάση πάνω στην οποία εδράζονται οι κίονες. Οι κίονες θεωρούνται αναστηλωμένοι, μετά από την πλήρη αντικατάσταση ορισμένων σπονδύλων από νεόυς αλλά και τη συμπλήρωση των αρχαίων σπονδύλων με κομμάτια νέου λίθου που προσαρμόζονται ακριβώς στις ακανόνιστες επιφάνειες θραύσης. Η σύνδεση αρχαίων και νέων μελών πραγματοποιείται με χρήση κονιάματος, το οποίο θεωρείται ότι συμπεριφέρεται γραμμικώς ελαστικά και προσομοιώνεται με τρία ανεξάρτητα γραμμικά ελατήρια κατά μήκος των δύο διευθύνσεων του επιπέδου κάθε επιφάνειας, καθώς και της κάθετης σε αυτό διεύθυνσης. Η βασικότερη, όμως, παράμετρος του αριθμητικού μοντέλου είναι η προσομοίωση των αρμών μεταξύ των σπονδύλων ώστε να αναπαραχθούν τα φαινόμενα αποκόλλησης και ολίσθησης που εκδηλώνονται κατά την απόκριση αυτών των κατασκευών υπό καθεστώς ισχυρής εδαφικής κίνησης. Πράγματι, οι σπόνδυλοι των κιόνων μπορούν να κινηθούν ανεξάρτητα, να λικνιστούν ή/και να ολισθήσουν μεταξύ τους, δημιουργώντας κατά τη διάρκεια της σεισμικής τους απόκρισης ένα σύστημα απορρόφησης ενέργειας διαφορετικό από αυτό των σύγχρονων κατασκευών. Για το λόγο αυτό, αφενός εισάγεται σαν ιδιότητα επαφής η μηχανική ιδιότητα της τριβής στην εγκάρσια και διαμήκη διεύθυνση. Η τριβή δίνεται βάσει του κλασικού μοντέλου του Coulomb με κοινό στατικό και δυναμικό συντελεστή τριβής. Αφετέρου, στην κάθετη διεύθυνση της διεπιφάνειας δίνεται η προσέγγιση της «σκληρής επαφής», όπου η διείσδυση του ενός σώματος στο άλλο θεωρείται μη φυσική και αποτρέπεται μέσω του αλγορίθμου. Όταν τα σώματα βρίσκονται σε επαφή μεταδίδονται διατμητικές και αξονικές δυνάμεις, καθώς η τριβή εκφράζεται με όρους τάσεων στις διεπιφάνειες. Οι ίδιες ιδιότητες επαφής χρησιμοποιούνται και στις διεπιφάνειες των επιμέρους λίθων της ανωδομής της κιονοστοιχίας. Οι κίονες υποβάλλονται σε έξι διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις, οι οποίες επιλέχθηκαν έτσι ώστε να είναι συμβατές με το σεισμοτεκτονικό περιβάλλον της Ρόδου και τις εδαφικές συνθήκες στη θέση του μνημείου. Επιπλέον, οι επιλεχθείσες καταγραφές καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα δεσποζουσών περιόδων εδαφικής κίνησης. Οι δύο οριζόντιες συνιστώσες των επιταχυνσιογραφημάτων των εξεταζόμενων σεισμικών κραδασμών επιβάλλονται ταυτόχρονα στο επίπεδο της βάσης των κιόνων και κλιμακώνονται με κατάλληλο συντελεστή ώστε το φάσμα απόκρισης της συνδυασμένης (RMS) χρονοϊστορίας τους να αποκλίνει ελάχιστα από το ελαστικό φάσμα του Ευρωκώδικα 8 που αντιπροσωπεύει τη συγκεκριμένη κατασκευή. Παράλληλα, εξετάζεται η απόκριση των κιόνων για τις αντίστοιχες σεισμικές κινήσεις διπλάσιας έντασης, αλλά και για την περίπτωση που οι καταγραφές των βασικών σεισμικών σεναρίων επιβληθούν σε στραμμένες διευθύνσεις σε σχέση με τις αρχικά εξεταζόμενες. Στόχος της μελέτης είναι να διερευνήσει το μέγεθος των προκαλούμενων οριζόντιων μετακινήσεων, και συγκεκριμένα των μέγιστων αναπτυσσόμενων κατά τη διάρκεια της σεισμικής κίνησης και των παραμενουσών ολισθήσεων, στους σπονδύλους των πολυσπόνδυλων κιόνων του μνημείου και στους μονολιθικούς κίονες ισοδύναμης γεωμετρίας. Οι μονολιθικοί κίονες εξετάζονται για να αναδειχθούν οι επιπτώσεις αναστηλωτικών επεμβάσεων του παρελθόντος, οι οποίες είχαν σαν αποτέλεσμα τη σύνδεση των σπονδύλων και τη μετατροπή του δομικού συστήματος σε μονολιθικό πρακτικά. Επιπλέον, βασικός σκοπός της εργασίας είναι να εξετάσει την αναπτυσσόμενη ένταση στις διεπιφάνειες των συνδεόμενων με κονίαμα μελών και να αξιολογήσει την καταλληλότητα ή μη της χρήσης κονιαμάτων σαν μέτρου αποκατάστασης για το υπό μελέτη μνημείο. Οι μέγιστες αναπτυσσόμενες τιμές τάσεων συγκρίνονται με τις αντίστοιχες τιμές αντοχών προτεινόμενων κονιαμάτων αποκατάστασης. Πρέπει να τονιστεί, ωστόσο, ότι η θεωρούμενη κατά την προσομοίωση ελαστική συμπεριφορά του κονιάματος δεν είναι ρεαλιστική, αφού στην πραγματικότητα θα προκληθούν πλαστικές παραμορφώσεις στις διεπιφάνειες των κομματιών καθιστώντας τες έτσι πιο ευάλωτες σε αστοχία κατά τη διάρκεια της σεισμικής φόρτισης και οδηγώντας τες ακόμα και στη θραύση. Επομένως, η θεώρηση αυτή αποσκοπεί απλώς στο να ελεγχθεί το δυσμενέστερο αποτέλεσμα ως προς την εντατική κατάσταση των διεπιφανειών που προκαλείται κατά τη σεισμική απόκριση των κιόνων.	el
heal.abstract	This thesis presents a numerical study of the seismic response of multidrum and monolithic columns of the Temple of Pythios Apollo in the Greek island of Rhodes. The examined monument consists of a single free-standing column and a colonnade, which is composed of three columns connected at the top with entablature. Due to the complex and highly non-linear dynamic behaviour of these structures, an analytical approach is almost impossible. The most appropriate way to investigate their seismic behavior is by means of numerical methods. The structures are modelled using a commercial 3D finite element code (ABAQUS). The models include the columns, whose drums are considered as deformable blocks, as well as a rigid base on which they rest. The columns are supposed to be completely restored since a number of drums are replaced by new stones, but also pieces of new stone are adapted properly to be used as complements to ancient stones that have survived. These pieces of stone are connected with mortar, which is considered to behave like a linear elastic material and is simulated using three independent linear springs along the two shear directions and the normal one to the interfaces. However, the key parameter for the numerical modelling is the simulation of the drum-to-drum joints in order for rocking and sliding phenomena, which take place during strong seismic shaking, to be predicted. Indeed, sliding and/or rocking between consecutive drums of the columns are observed during their seismic response and, in contrast to modern structures, the interfaces between drums dissipate significant amount of energy through inelastic response and differential displacements. The mechanical behavior of these interfaces is defined by introducing a friction model as well as an appropriate interaction property that allows loss of contact. For this purpose, Mohr-Coulomb criterion is adopted for the analysis with zero cohesion and dynamic friction coefficient equal to the static one. When the bodies are in contact, both shear and axial forces can be transmitted since the friction is defined in terms of stress along the interfaces. For the normal contact, a “hard” pressure-overclosure relationship is put into effect. This constraint does not allow any penetration of the one body into another. The columns are subjected to six different seismic excitations, which are compatible with the seismotectonic environment of Rhodes and the soil conditions in the area of the monument. Furthermore, the selected earthquake records cover a wide range of frequency content. The input motions are applied in two horizontal directions and scaled properly in order for the seismic response spectrum of the combined (RMS) acceleration time histories of each pair to be almost identical to the Eurocode 8 spectrum that represents the specific structure. At a subsequent stage, the examined base excitations are scaled up to double amplitude and the seismic performance of the structures under the increased seismic loading is tested. Finally, the effect of the loading direction on the monument’s seismic response is examined imposing the seismic scenarios at a rotated coordinate system. The aim of this study is to investigate the magnitude of the maximum and residual horizontal displacements developed during the seismic shaking for the multidrum columns and the monolithic ones with an equivalent geometry. The monolithic columns are examined in order to evaluate the efficiency of past restoration procedures, which led to fully bonded drums and therefore to practically monolithic columns. Another basic purpose of this thesis is to study the stresses developed along the interfaces of the connected with mortar pieces of stone and assess the appropriateness of this restoration measure for the examined monument. The maximum stress values developed are compared with the corresponding values for strength of suggested restoration mortars. However, it is worth pointing out that the linear elastic behavior of mortar, which was considered into the simulation, is not realistic, since plastic deformation is expected to be caused along the aforementioned interfaces. This means that these interfaces might be led even to failure during the shaking. Consequently, this assumption intends only to check the seismic demand in terms of stresses along the interfaces during strong seismic motion and evaluate the suggested mortars’ adequacy in strength.	en
heal.advisorName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.advisorName	Psycharis, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μοροπούλου, Αντωνία	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	205 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true