Διαλέξεις:
Το μάθημα περιλαμβάνει δύο αλληλένδετα μέρη: Ανάλυση Κατασκευών και Οπλισμένο Σκυρόδεμα. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της ανάλυσης κατασκευών και της προσομοίωσης πραγματικών κατασκευών με κατάλληλα υπολογιστικά προσομοιώματα. Εξετάζονται γραμμικοί, επιφανειακοί και χωρικοί φορείς, συνθήκες στήριξης και σύνδεσης, διαδρομές φορτίων, ισορροπία, βαθμός στατικής αοριστίας, αρχή της επαλληλίας και ευστάθεια. Αναπτύσσεται η μητρωική μέθοδος άμεσης δυσκαμψίας για δικτυώματα, δοκούς και επίπεδα πλαίσια: βαθμοί ελευθερίας, τοπικά και καθολικά συστήματα αξόνων και μετασχηματισμοί, μητρώα δυσκαμψίας στοιχείων, μόρφωση του καθολικού μητρώου δυσκαμψίας, μη επικόμβια φορτία, συνοριακές συνθήκες και υπολογισμός μετακινήσεων, αντιδράσεων και εντατικών μεγεθών. Γίνεται επισκόπηση των χωρικών φορέων και παρουσιάζεται εισαγωγική υπολογιστική εφαρμογή σε χωρικό φορέα, καθώς και επισκόπηση της στατικής συμπύκνωσης και της μεθόδου υποφορέων. Η μέθοδος άμεσης δυσκαμψίας εφαρμόζεται με χρήση λογισμικού στατικής ανάλυσης, ενώ παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της Μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων με εισαγωγικές εφαρμογές.
Στο δεύτερο μέρος εξετάζονται οι βασικές αρχές σχεδιασμού κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα σύμφωνα με τους σχετικούς Ευρωκώδικες και τα αντίστοιχα Εθνικά Προσαρτήματα. Παρουσιάζονται η μηχανική συμπεριφορά, οι αντοχές και οι βασικές ιδιότητες του σκυροδέματος και του χάλυβα οπλισμού, η συνεργασία σκυροδέματος και χάλυβα, η συνάφεια, η ρηγμάτωση, ο ερπυσμός, η συστολή, η ανθεκτικότητα και η επίδραση της περίσφιγξης. Εξετάζονται οι δράσεις και οι συνδυασμοί δράσεων, οι χαρακτηριστικές τιμές και τιμές σχεδιασμού, οι επιμέρους συντελεστές ασφαλείας, οι Οριακές Καταστάσεις Αστοχίας και Λειτουργικότητας και οι βασικοί έλεγχοι ασφαλείας. Αναπτύσσεται η ανάλυση και διαστασιολόγηση διατομών και δομικών στοιχείων σε κάμψη, κάμψη με αξονική δύναμη, τέμνουσα και στρέψη. Εξετάζονται δοκοί ορθογωνικής διατομής και πλακοδοκοί, πλάκες και υποστυλώματα, καθώς και οι βασικές αρχές συνάφειας, αγκύρωσης και μάτισης των ράβδων οπλισμού. Περιλαμβάνονται έλεγχοι λειτουργικότητας, όπως ρηγμάτωση και παραμορφώσεις. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις θεμελιώσεις από οπλισμένο σκυρόδεμα, στους τοίχους αντιστήριξης και στις υδατοδεξαμενές, καθώς και στις βασικές κατασκευαστικές λεπτομέρειες και στη διαμόρφωση του οπλισμού. Τέλος, παρουσιάζεται η εκπόνηση βασικών σχεδίων οπλισμού απλών δομικών στοιχείων και τεχνικών έργων.
Μαθησιακά Αποτελέσματα :
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο φοιτητής ή η φοιτήτρια θα είναι σε θέση να:
Αναγνωρίζει γραμμικούς, επιφανειακούς και χωρικούς φορείς και προσομοιώνει πραγματικές κατασκευές με κατάλληλα υπολογιστικά προσομοιώματα.
Μορφώνει τα μητρώα δυσκαμψίας βασικών ραβδωτών στοιχείων και του φορέα και εφαρμόζει τη μέθοδο άμεσης δυσκαμψίας σε επίπεδους φορείς, ενώ εξοικειώνεται με την υπολογιστική εφαρμογή της σε χωρικούς φορείς.
Υπολογίζει μετακινήσεις, αντιδράσεις και βασικά εντατικά μεγέθη σε επίπεδους φορείς και ελέγχει τη φυσική ορθότητα των αποτελεσμάτων.
Χρησιμοποιεί κατάλληλο λογισμικό στατικής ανάλυσης και εφαρμόζει βασικές λειτουργίες λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων σε εισαγωγικές εφαρμογές.
Εξηγεί τη μηχανική συμπεριφορά, τις αντοχές και τις βασικές ιδιότητες του σκυροδέματος και του χάλυβα οπλισμού.
Εφαρμόζει τις βασικές αρχές των Ευρωκωδίκων για δράσεις, συνδυασμούς δράσεων, τιμές σχεδιασμού και Οριακές Καταστάσεις Αστοχίας και Λειτουργικότητας.
Διαστασιολογεί βασικά γραμμικά στοιχεία από οπλισμένο σκυρόδεμα έναντι κάμψης και συνδυασμού κάμψης με αξονική δύναμη και χρησιμοποιεί διαγράμματα αλληλεπίδρασης ροπής–αξονικής δύναμης.
Διαστασιολογεί στοιχεία από οπλισμένο σκυρόδεμα έναντι τέμνουσας και στρέψης.
Εφαρμόζει βασικές αρχές σχεδιασμού και διαμόρφωσης δοκών, πλακοδοκών, πλακών και υποστυλωμάτων.
Εφαρμόζει βασικές αρχές ανάλυσης, διαστασιολόγησης και κατασκευαστικής διαμόρφωσης σε επιλεγμένα τεχνικά έργα από οπλισμένο σκυρόδεμα, όπως θεμελιώσεις, τοίχους αντιστήριξης και υδατοδεξαμενές.
Εφαρμόζει βασικούς κανόνες όπλισης και κατασκευαστικής διαμόρφωσης, όπως επικάλυψη, αποστάσεις ράβδων, αγκυρώσεις και ματίσεις.
Συντάσσει βασική τεκμηρίωση στατικών υπολογισμών και βασικά σχέδια οπλισμού απλού τεχνικού έργου.
Αναγνωρίζει και αξιολογεί κριτικά συνήθεις λεπτομέρειες όπλισης και κατασκευαστικής διαμόρφωσης, τόσο σε σχέδια οπλισμού όσο και σε παραδείγματα πραγματικών κατασκευών.
Γενικές Ικανότητες :
Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών με τη χρήση κατάλληλων τεχνολογιών.
Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις.
Τεκμηριωμένη λήψη αποφάσεων.
Αυτόνομη εργασία.
Σχεδιασμός και διαχείριση έργων.
Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής και προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :
Διδασκαλία: | Ηλεκτρονικές παρουσιάσεις και ψηφιακό εκπαιδευτικό υλικό. Επίδειξη υπολογιστικών προσομοιωμάτων και αποτελεσμάτων ανάλυσης σε λογισμικό στατικής ανάλυσης κατά τη διάλεξη. |
Εφαρμογές και ατομική εργασία: | Υπολογιστικά φύλλα ή υπολογιστικό περιβάλλον (π.χ. MATLAB) για την εφαρμογή της μεθόδου άμεσης δυσκαμψίας. Λογισμικό στατικής ανάλυσης και πεπερασμένων στοιχείων για τις εφαρμογές, τον έλεγχο των αποτελεσμάτων και την ατομική εργασία. |
Επικοινωνία με τους φοιτητές: | Ιδρυματική πλατφόρμα e-class για ανάρτηση σημειώσεων, ασκήσεων και ανακοινώσεων, υποβολή των εργασιών και επιστροφή τους με σχόλια και διορθώσεις και ηλεκτρονικό ταχυδρομείο για την επικοινωνία με τους φοιτητές. |
Οργάνωση διδασκαλίας :
| Διαλέξεις | 52 ώρες (4,0 ώρες την εβδομάδα) |
| Εκπόνηση Ατομικής Εργασίας | 140 ώρες (3,1 ώρες την εβδομάδα) |
| Αυτοτελής μελέτη | 58 ώρες (4,5 ώρες την εβδομάδα) |
Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
Δεν υπάρχουν τυπικά προαπαιτούμενα μαθήματα. Το μάθημα αξιοποιεί τις βασικές γνώσεις Τεχνικής Μηχανικής – Στατικής (ΜΗΧ 102) και Τεχνικής Μηχανικής – Αντοχής Υλικών (ΜΗΧ 201).
Θεματική οργάνωση της διδασκαλίας:
1η εβδομάδα: Εισαγωγή στο μάθημα, επισκόπηση της συνολικής διαδικασίας ανάλυσης και σχεδιασμού κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα και σύνδεση με εφαρμογές του Μηχανικού Ορυκτών Πόρων. Προσομοίωση φορέων, στηρίξεις, διαδρομή φορτίων, ισορροπία, βαθμός στατικής αοριστίας, αρχή της επαλληλίας και ευστάθεια.
2η εβδομάδα: Μητρωική μέθοδος άμεσης δυσκαμψίας για δικτυώματα: βαθμοί ελευθερίας, τοπικοί και καθολικοί άξονες, μετασχηματισμοί και μόρφωση του καθολικού μητρώου δυσκαμψίας. Επέκταση σε στοιχεία δοκού: καμπτική δυσκαμψία, μητρώο δοκού και μη επικόμβια φορτία.
3η εβδομάδα: Ανάλυση επίπεδων πλαισίων και εφαρμογή με λογισμικό. Επισκόπηση χωρικών πλαισίων, στατικής συμπύκνωσης, υποφορέων και της Μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων, με σύντομη επίδειξη χωρικού φορέα σε λογισμικό.
4η εβδομάδα: Μετάβαση στο Οπλισμένο Σκυρόδεμα: σκυρόδεμα και χάλυβας οπλισμού, αντοχές, μηχανικές ιδιότητες, ερπυσμός και συστολή. Βάσεις σχεδιασμού κατά τους Ευρωκώδικες: χαρακτηριστικές τιμές και τιμές σχεδιασμού, επιμέρους συντελεστές ασφαλείας, Οριακές Καταστάσεις Αστοχίας και Λειτουργικότητας. Δράσεις και συνδυασμοί δράσεων.
5η εβδομάδα: Ανάλυση διατομής σε κάμψη: συμβατότητα παραμορφώσεων, ισορροπία, ουδέτερος άξονας και κατανομή τάσεων. Διαστασιολόγηση απλά οπλισμένης ορθογωνικής δοκού σε κάμψη με ολοκληρωμένο αριθμητικό παράδειγμα.
6η εβδομάδα: Θλιβόμενος οπλισμός και πλακοδοκοί (διατομές μορφής Τ και Γ). Διάτμηση: μηχανισμός συμπεριφοράς, αντοχή και διαστασιολόγηση οπλισμού διάτμησης.
7η εβδομάδα: Συνάφεια, αγκυρώσεις και ματίσεις ράβδων οπλισμού. Βασικός σχεδιασμός σε στρέψη. Βασικοί έλεγχοι λειτουργικότητας και ανθεκτικότητας: ρηγμάτωση, παραμορφώσεις και επικάλυψη.
8η εβδομάδα: Ολοκληρωμένος σχεδιασμός συνεχούς δοκού, με σύνδεση της κάμψης, της διάτμησης, των αγκυρώσεων και των κατασκευαστικών λεπτομερειών.
9η εβδομάδα: Πλάκες από οπλισμένο σκυρόδεμα. Πλάκες μίας διεύθυνσης: διαστασιολόγηση και οπλισμός. Πλάκες δύο διευθύνσεων με πίνακες συντελεστών. Εισαγωγή στη διάτρηση και στις πλάκες χωρίς δοκούς.
10η εβδομάδα: Υποστυλώματα: αξονική δύναμη και κάμψη, διαγράμματα αλληλεπίδρασης N–M, έλεγχος λυγηρότητας, περίσφιγξη και διαμόρφωση οπλισμού. Εισαγωγή στη διαξονική κάμψη και βασικές αρχές διαμόρφωσης τοιχωμάτων.
11η εβδομάδα: Θεμελιώσεις από οπλισμένο σκυρόδεμα. Σύντομη επανάληψη πιέσεων έδρασης και σχεδιασμός μεμονωμένων πεδίλων σε κάμψη, τέμνουσα και διάτρηση. Ενιαία πέδιλα και θεμελιολωρίδες. Σύντομη επισκόπηση γενικών κοιτοστρώσεων και κεφαλόδεσμων πασσάλων.
12η εβδομάδα: Τοίχοι αντιστήριξης. Σύντομη επανάληψη ωθήσεων γαιών και βασικοί έλεγχοι ευστάθειας. Σχεδιασμός κορμού και βάσης από οπλισμένο σκυρόδεμα και διαμόρφωση οπλισμού.
13η εβδομάδα: Υδατοδεξαμενές από οπλισμένο σκυρόδεμα. Υδροστατικές δράσεις, βασικές αρχές σχεδιασμού, απαιτήσεις λειτουργικότητας και στεγανότητας, έλεγχος εύρους ρωγμών, αρμοί και βασικές λεπτομέρειες οπλισμού.
Η ατομική εργασία αποτελεί την ολοκληρωμένη εφαρμογή του μαθήματος σε τεχνικό έργο ενδιαφέροντος για τον Μηχανικό Ορυκτών Πόρων, από το υπολογιστικό προσομοίωμα έως τα σχέδια οπλισμού.
Σκοπός του μαθήματος:
Το μάθημα συνδέει τη σύγχρονη ανάλυση κατασκευών με τον σχεδιασμό κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα. Στόχος είναι οι φοιτητές να μπορούν να μετατρέπουν μια πραγματική κατασκευή σε κατάλληλο υπολογιστικό προσομοίωμα, να κατανοούν πώς προκύπτουν οι μετακινήσεις και τα εντατικά μεγέθη και να χρησιμοποιούν τα αποτελέσματα της ανάλυσης για τη διαστασιολόγηση και τη διαμόρφωση βασικών δομικών στοιχείων. Έμφαση δίνεται στην κριτική χρήση λογισμικού, στη σύνδεση των κανονιστικών ελέγχων με τη φυσική συμπεριφορά των κατασκευών και στην πλήρη πορεία της μελέτης, από το υπολογιστικό προσομοίωμα έως τα σχέδια οπλισμού. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν δοκούς, πλάκες, υποστυλώματα, τοιχώματα, θεμελιώσεις και τοίχους αντιστήριξης, καθώς και υδατοδεξαμενές, όπου αναδεικνύεται ιδιαίτερα ο ρόλος της λειτουργικότητας (στεγανότητα και έλεγχος ρηγμάτωσης). Οι εφαρμογές επιλέγονται από τεχνικά έργα ενδιαφέροντος για τον Μηχανικό Ορυκτών Πόρων.
Αξιολόγηση :
Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:
Γραπτή τελική εξέταση: | 60% | (Επίλυση προβλημάτων Ανάλυσης Κατασκευών και σχεδιασμού στοιχείων από Οπλισμένο Σκυρόδεμα και ερωτήσεις σύντομης απάντησης.) |
Ατομική εργασία: | 40% | (Στατική ανάλυση και σχεδιασμός απλού τεχνικού έργου με εξατομικευμένα δεδομένα και χρήση κατάλληλου λογισμικού. Η εργασία αναπτύσσεται προοδευτικά με ενδιάμεσες παραδόσεις.) |
Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :
Ανάλυση Κατασκευών
Hibbeler, R. C. Ανάλυση Κατασκευών. Εκδόσεις Φούντα, 2010. Ελληνική έκδοση. Για την πιο πρόσφατη έκδοση: Structural Analysis, in SI Units, 11th Edition, Pearson, 2024. Βασικό σύγγραμμα για το μέρος Ανάλυσης Κατασκευών.
Kassimali, A. Matrix Analysis of Structures. 3rd SI Edition, Cengage Learning, 2021.
Papadrakakis, M. και Sapountzakis, E. J. Matrix Methods for Advanced Structural Analysis. Butterworth-Heinemann (Elsevier), 2017.
Παπαδρακάκης, Μ. και Σαπουντζάκης, Ε. Ι. Ανάλυση Ραβδωτών Φορέων με Μητρωικές Μεθόδους – Μέθοδος Άμεσης Στιβαρότητας. Εκδόσεις Τσότρας, 2015.
Logan, D. L. Εισαγωγή στη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων. 6η έκδοση, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2021.
Κίρτας, Ε. και Παναγόπουλος, Γ. Προσομοίωση Κατασκευών σε Προγράμματα Ηλεκτρονικού Υπολογιστή. Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών (Κάλλιπος), 2015.
Οπλισμένο Σκυρόδεμα
Mosley, W. H., Bungey, J. H. και Hulse, R. Μελέτη Κατασκευών από Οπλισμένο Σκυρόδεμα – Σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 2, 7η αγγλική έκδοση, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα, 2016. Βασικό σύγγραμμα για το μέρος Οπλισμένου Σκυροδέματος.
Bhatt, P., MacGinley, T. J. και Choo, B. S. Reinforced Concrete Design to Eurocodes: Design Theory and Examples. 4th Edition, CRC Press, 2014.
Wight, J. K. και MacGregor, J. G. Reinforced Concrete: Mechanics and Design. 7th Global Edition, Pearson, 2016.
Τσώνος, Α.-Δ. Σχεδιασμός Κατασκευών από Οπλισμένο Σκυρόδεμα Ι – Σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες. Εκδόσεις Σοφία, Θεσσαλονίκη, 2015.
Καραγιάννης, Χ. Γ. Σχεδιασμός Κατασκευών από Ωπλισμένο Σκυρόδεμα και Σεισμικές Δράσεις – Σύγχρονες Αντιλήψεις και Ευρωκώδικες. Εκδόσεις Σοφία, 2019.
Ιγνατάκης, Χ. και Σέξτος, Α. Κτίρια από Οπλισμένο Σκυρόδεμα: Διαστασιολόγηση σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες 2 και 8. Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών (Κάλλιπος), 2015.
ΕΛΟΤ. Ισχύουσες εκδόσεις των Ευρωκωδίκων EN 1990, EN 1991 και EN 1992 μαζί με τα αντίστοιχα Εθνικά Προσαρτήματα. Για εφαρμογές θεμελιώσεων και αντιστήριξης γίνεται, όπου απαιτείται, αναφορά στις σχετικές αρχές του EN 1997.