Καταστατικοί Νόμοι και Υπολογιστικές Τεχνικές Προσομοίωσης Κατασκευών από Τοιχοποιία       

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Παπαδόπουλος Χρήστος                               
Επιβλέπων Καθηγητής: Βαρδουλάκης Ι., Καθηγητής       
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2000

Η μελέτη της καταστατικής συμπεριφοράς της τοιχοποιίας έχει συγκεντρώσει το ενδιαφέρον πολλών ερευνητών τα τελευταία χρόνια. Νέες πειραματικές και θεωρητικές προσεγγίσεις εμπλουτίζουν και διευρύνουν το ελλειπές μέχρι σήμερα πεδίο γνώσεων στο τομέα της μηχανικής της τοιχοποιίας. Η ανάπτυξη προηγμένων υπολογιστικών προσομοιωμάτων με τη χρήση των σύγχρονων αριθμητικών μεθόδων και εργαλείων υποκαθιστά παραδοσιακές μεθόδους ανάλυσης και σχεδιασμού. Παρ΄ όλα, αυτά η διφασική φύση του μέσου, τα ποικίλης προέλευσης επί μέρους υλικά και η σύνθεσή τους σε διάφορες γεωμετρικές δομές, καθιστούν εξαιρετικά δυσχερή την αποδοχή αντιπροσωπευτικών καταστατικών σχέσεων καθολικής εφαρμογής, ή την υιοθέτηση γνωστών καταστατικών νόμων από συγγενικές περιοχές της μηχανικής των γεωυλικών (βραχομηχανική, μηχανική του σκυροδέματος).

Στο Μέρος Α' της παρούσας εργασίας επιχειρείται μια κριτική παρουσίαση και αξιολόγηση καταστατικών και υπολογιστικών προσομοιωμάτων για φέρουσες τοιχοποιίες, μέσω εκτενούς επισκόπησης της σύγχρονης βιβλιογραφίας.

Στό Μέρος Β' της παρούσας εργασία αναπτύσσεται η τεχνική προσομοίωσης φέρουσας τοιχοποιίας με περιοδική δομή, μέσω συνεχούς Cosserat. Η μέθοδος Cosserat συγκρίνεται και αξιολογείται ως προς την συμβατική μέθοδο ανάλυσης μέσω κλασικού συνεχούς. Η σύγκριση και αξιολόγηση παρουσιάζονται στη βάση συγκεκριμένου υπολογιστικού παραδείγματος. 

Η υπεροχή της μεθόδου Cosserat, έναντι της μεθόδου του συμβατικού συνεχούς, συνίσταται στην δυνατότητά της να αποτυπώνει εναργώς τα φαινόμενα κλίμακας στην συμπεριφορά ασυνεχών μέσων με μικροδομή. To συνεχές Cosserat, καθώς και τα συνεχή ανώτερης βαθμίδας (higher order continua), μπορούν να αποδώσουν με ακρίβεια φαινόμενα εντοπισμού της παραμόρφωσης (strain localization) που παρατηρούνται σε γεωυλικά, όπως οι ζώνες διατμητικής ολίσθησης (shear bands). Αντίθετα η αποτύπωση τέτοιων φαινομένων σε συμβατικές αναλύσεις μέσω κλασικού συνεχούς είναι πρακτικά αδύνατη, καθότι η υπολογιστική λύση εξαρτάται από την τοπολογία και την πυκνότητα του πλέγματος προσομοίωσης.