Εφαρμογή μικρο-αναλυτικής Μεθόδου Πεπερασμένων Στοιχείων για την Εκτίμηση των Μέτρων Ελαστικότητας και Διάτμησης Τοιχοποιίας

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Μαυρούλη Όλγα-Χριστίνα                                                              
Επιβλέπων Καθηγητής: Συρμακέζης Κ., Καθηγητής              
Ημερομηνία : Ιούλιος 2007  

Στην εργασία αυτή, περιγράφεται μια μεθοδολογία υπολογισμού των μέτρων ελαστικότητας και διάτμησης κανονικών τοιχοποιιών. Η μεθοδολογία στηρίζεται στη θεώρηση μιας βασικής μονάδας τοιχοποιίας, που αποτελείται από τοιχοσώματα και κονίαμα,  έτσι ώστε η επανάληψή της να συνθέτει την τελική μορφή της τοιχοποιίας. Τα ελαστικά χαρακτηριστικά της βασικής μονάδας θεωρούνται ότι περιγράφουν σε ικανοποιητικό βαθμό τα ελαστικά χαρακτηριστικά ολόκληρης της τοιχοποιίας.

Αναλυτικότερα, στην εργασία αυτή περιέχονται τα ακόλουθα:

Για τη διερεύνηση της επιρροής των μηχανικών και γεωμετρικών χαρακτηριστικών των τοιχοσωμάτων και του κονιάματος στα ελαστικά χαρακτηριστικά μιας τοιχοποιίας, αναλύεται το σύστημα δύο κανονικών τοιχοσωμάτων και ενός συνδετικού αρμού κονιάματος και, με βάση την αρχή του συμβιβαστού των παραμορφώσεων, εξάγονται αναλυτικές σχέσεις για τα ελαστικά χαρακτηριστικά ενός ισοδύναμου κυβοειδούς συστήματος που αποτελείται από ένα ενιαίο ομογενές και ορθότροπο υλικό. Χρησιμοποιώντας τις σχέσεις αυτές, κατασκευάζονται διαγράμματα που απεικονίζουν την μεταβολή των ελαστικών σταθερών του ισοδύναμου συστήματος, συναρτήσει των χαρακτηριστικών των υλικών της τοιχοποιίας.

 Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων για τη μικροανάλυση της τοιχοποιίας, δηλαδή την ανάλυσή της θεωρώντας διαφορετικά χαρακτηριστικά πεπερασμένων στοιχείων για τα τοιχοσώματα και το κονίαμα. Προτείνεται ένα μικρομοντέλο προσομοίωσης της βασικής μονάδας και μια μεθοδολογία υπολογισμού των ελαστικών χαρακτηριστικών ενός ισοδύναμου μακρομοντέλου (από ομογενές υλικό τοιχοποιίας), με χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Οι σχέσεις μετάβασης από το μικρομοντέλο στο μακρομοντέλο της βασικής μονάδας διατυπώνονται μητρωικά.

 Η εφαρμογή της μεθοδολογίας λαμβάνει χώρα για ένα δρομικό και έναν μπατικό τοίχο. Υπολογίζονται τα μέτρα ελαστικότητας E1, E2, E3 και διάτμησης G12, G23 και G13  και συγκρίνονται με αυτά που προκύπτουν κατά Ευρωκώδικα 6. Στη συνέχεια, κατασκευάζεται το μικρομοντέλο ολόκληρου του τοίχου και δύο μακρομοντέλα, χρησιμοποιώντας, στη δεύτερη περίπτωση, είτε τα αποτελέσματα της αναλυτικής μεθόδου ή τα αποτελέσματα κατά Ευρωκώδικα 6. Η απόκριση των υπό εξέταση τοιχοποιιών συγκρίνεται σε όρους θεμελιωδών ιδιοπεριόδων, τάσεων και παραμορφώσεων. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται φανερώνοντας την ικανοποιητική σύγκλιση των μοντέλων και την αξιοπιστία της προτεινόμενης μεθόδου.