Αποκατάσταση μονολιθικότητας δομικών μελών αρχαίων μνημείων κατασκευασμένων από φυσικούς δομικούς λίθους με χρήση ράβδων τιτανίου

Abstract

The purpose of the present PhD Thesis was the assessment of the theoretical approach developed for the restoration of the monuments of the Acropolis of Athens based on the use of titanium bars in combination with suitable cementitious material as well as the general investigation of the mechanical behaviour of either intact or fragmented marble epistyles restored with titanium bars and suitable cementitious material. In this direction a parametric numerical analysis was carried out considering intact and fragmented architraves. The analysis revealed some critical points: • High stress concentrations appeared in three regions of the model: At the central section around the titanium bar and at the corners of the supporting abacuses. • The simulation of bending under uniform load with multi-point bending tests leads to underestimation of the actually developed stress fields. • It was also observed warping of the cross sections and translation of the neutral axis • Part of the beam resting on the abacuses lifted up losing contact. • Even if the geometrical characteristics of the reinforcing bars are simplified, the epistyle continues to be under the influence of high stress concentrations. • The insertion of the cementitious material between the epistyle and the reinforcing bar reduced the high strain discontinuities. In case the cement layer was described by a linear elastic-linear hardening or a linear elastic-multilinear hardening model this discontinuity was reduced further. • More severe stress and strain fields were observed at the threads very close to the central cross section. • A new validated numerical model was created using experimental data.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν αφενός ο έλεγχος της θεωρητικής μεθόδου σχεδιασμού σχετικά με την αποκατάσταση της μονολιθικότητας θραυσμένων δομικών μελών των μνημείων της Ακρόπολης των Αθηνών αφετέρου η γενικότερη μελέτη και κατανόηση της μηχανικής συμπεριφοράς μαρμάρινων επιστυλίων είτε ακέραιων είτε θραυσμένων αποκαταστημένης μονολιθικότητας (με τη χρήση ράβδων τιτανίου και κατάλληλου κονιάματος). Πραγματοποιήθηκε συνεπώς παραμετρική αριθμητική μελέτη του προβλήματος κάμψης τόσο ακέραιων όσο και θραυσμένων επιστυλίων Η ανάλυση οδήγησε σε ορισμένα σημαντικά συμπεράσματα: • Εμφανίστηκαν υψηλές συγκεντρώσεις τάσεων στην κεντρική διατομή της ράβδου τιτανίου και στις θέσεις υποτομής των αβάκων. • Η προσομοίωση της κάμψης υπό ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο με κάμψης πολλαπλών σημείων οδηγεί στην υποτίμηση του αναπτυσσόμενου τασικού πεδίου. • Παρατηρήθηκε μετατόπιση του ουδέτερου άξονα και στρέβλωση της διατομής. • Παρατηρήθηκε ανύψωση του επιστυλίου από την έδραση του. • Η απλοποίηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της ράβδου τιτανίου ενισχύει το τασικό πεδίο στις θέσεις υποτομής. • Η ακριβής σχέση τάσεων-παραμορφώσεων του κονιάματος επηρεάζει καθοριστικά το συνολικό τασικό πεδίο. • Ισχυρές συγκεντρώσεις τάσεων εμφανίστηκαν στις σπείρες της κοχλιοτομημένης ράβδου που βρίσκονται πλησίον της κεντρικής διατομής του επιστυλίου. • Δημιουργήθηκε ένα πειραματικά πιστοποιημένο αριθμητικό μοντέλο, το οποίο προσέγγισε ικανοποιητικά τα πειραματικά δεδομένα που προέκυψαν κατά τη διερεύνηση του προβλήματος κάμψης θραυσμένων επιστυλίων αποκαταστημένων με πολλαπλές στρώσεις ράβδων τιτανίου, επικυρώνοντας έτσι όλες τις προηγούμενες αριθμητικές αναλύσεις.