Reinforced interfaces between structural members in ancient monuments ΙΑΜΟΝ

Research Responsible: Charalambos Mouzakis, Vasiliki Palieraki

Principal Investigator: Vasiliki Palieraki

Στόχος του προτεινόμενου Ερευνητικού Έργου είναι η διερεύνηση της συμβολής των διεπιφανειών, οπλισμένων με κατακόρυφους συνδέσμους (γόμφους) στην σεισμική συμπεριφορά των αρχαίων μνημείων. Η έρευνα εστιάζει στην συμπεριφορά των κιόνων και των κιονοστοιχιών, όταν οι διεπιφάνειες των κιόνων είναι οπλισμένες με γόμφους. Το προτεινόμενο Ερευνητικό Έργο πρόκειται να συμβάλει στην πλήρη κατανόηση της παρατηρούμενης συμπεριφοράς και, κατά συνέπεια, στην αποκατάσταση μνημείων της Κλασικής και Ρωμαϊκής αρχαιότητας. Η παρουσία σιδηρών συνδέσμων ορθογώνιου παραλληλεπίπεδου σχήματος (γόμφων) ήταν γνωστή κυρίως για την σύνδεση οριζόντιων μελών (δοκών). Ωστόσο, οι έρευνες στο μνημείο του Θρασύλλου (Αθήνα), καθώς και οι πρόσφατες εργασίες αποκατάστασης στο Ολυμπιείο Αθηνών (Εικόνα 1), αποκάλυψαν την ύπαρξη γόμφων μεταξύ διαδοχικών σπονδύλων κιόνων, σε διάταξη η οποία υποδηλώνει ότι στόχος ήταν η βελτίωση της συμπεριφοράς των κιόνων έναντι σεισμικών δράσεων, οποιασδήποτε διεύθυνσης. Η ερευνητική μεθοδολογία βασίζεται σε δοκιμές αυξανόμενης έντασης στην σεισμική τράπεζα, καθώς και στην προσομοίωση των διεπιφανειών, ολόκληρων κιόνων και υπο-συνόλων, με στόχο την απόκτηση αξιόπιστων πειραματικών αποτελεσμάτων, βαθμονομημένων αριθμητικών μοντέλων και ορθολογικών απλουστεύσεων, κατάλληλων για την περιγραφή της συμπεριφοράς των υπό μελέτη στοιχείων. Το προτεινόμενο έργο είναι καινοτόμο καθώς θα παρέχει τα πρώτα στον κόσμο πειραματικά αποτελέσματα (μέσω δοκιμών στην σεισμική τράπεζα) σχετικά με την συμβολή των γόμφων στην σεισμική συμπεριφορά κιόνων και κιονοστοιχιών. Το πειραματικό μέρος του Έργου συνδυάζεται με την προσομοίωση, στην οποία θα ληφθεί υπόψη η συνεισφορά των γόμφων, με βάση βαθμονομημένα πειραματικά αποτελέσματα. Η χρήση γόμφων για την σύνδεση των σπονδύλων αρχαίων κιόνων προσφέρει την δυνατότητα βελτίωσης της σεισμικής συμπεριφοράς του αναστηλωμένου μνημείου, μέσω μίας τεχνικής (επέμβασης) που εφευρέθηκε και εφαρμόστηκε σε αρχαία μνημεία, πλήρως συμβατής με τις Αρχές της Αποκατάστασης.

Figure 1: Arrangement of vertical connectors between consecutive drums (sketch by E. Tavouktsi)

Στόχος του Ερευνητικού Έργου είναι η διερεύνηση της σεισμικής συμπεριφοράς κιόνων και κιονοστοιχιών, όταν οι διεπιφάνειες των σπονδύλων είναι οπλισμένες με γόμφους. Αν και η παρουσία σιδηρών συνδέσμων ορθογώνιου παραλληλεπίπεδου σχήματος (γόμφων) ήταν γνωστή κυρίως για την σύνδεση οριζόντιων μελών, η πρόταση του Ερευνητικού Έργου, βασίστηκε στους γόμφους που εντοπίστηκαν κατά τις πρόσφατες εργασίες αποκατάστασης στο Ολυμπιείο Αθηνών. Η διερεύνηση σε μνημεία της πόλης των Αθηνών, στην Πελοπόννησο, με επί τόπου επισκέψεις, αλλά και στην υπόλοιπη Ελλάδα και στην Τουρκία, με μελέτη της βιβλιογραφίας, έδειξε πως γόμφοι χρησιμοποιούνταν σε πολλές περιπτώσεις, κατά την περίοδο μετά την Κλασική Εποχή, δηλαδή κατά την Ελληνιστική και την Ρωμαϊκή Εποχή. Η χρήση των γόμφων ήταν συστηματική όταν οι σπόνδυλοι των μνημείων ήταν υψίκορμοι, με λόγο ύψους προς διάμετρο μεγαλύτερο της μονάδας. Η χρήση των γόμφων μελετήθηκε συστηματικά και καταγράφεται στο Παραδοτέο D3.1. Οι επί τόπου διερευνήσεις πραγματοποιήθηκαν μέσω οπτικής παρατήρησης, ενώ, όπου αυτό ήταν εφικτό, δηλαδή στον Ναό του Ηφαίστου και στον Ναό του Ολυμπίου Διός, έγινε και εφαρμογή της μεθόδου του ραντάρ, για την εις βάθος διερεύνηση. Με βάση την μελέτη των μνημείων και την επιλογή του μνημείου που κρίθηκε ως καταλληλότερο για την πειραματική διερεύνηση (Γυμνάσιο Αρχαίας Μεσσήνης), έγινε μία πρώτη διερεύνηση, με χρήση δύο διαφορετικών μεθόδων ανάλυσης, την ανάλυση με τα πεπερασμένα (FE) είτε με τα διακριτά (DE) στοιχεία. Οι δύο μέθοδοι οδήγησαν σε παρόμοια συμπεράσματα, τα οποία αναλύονται στο Παραδοτέο D3.2. Οι προκαταρτικές αναλύσεις που έγιναν, βοήθησαν στον σχεδιασμό του πειραματικού προγράμματος, στην επιλογή του κατάλληλου επιταχυνσιογραφήματος, καθώς και στον σχεδιασμό της ενοργάνωσης των δοκιμών. Οι δοκιμές, κιόνων, χωρίς και με γόμφους μεταξύ των σπονδύλων, είτε ελεύθερα ιστάμενων, είτε με επιστύλια, έχουν ήδη ολοκληρωθεί. Το Ερευνητικό Έργο, όταν ολοκληρωθεί, πρόκειται να συμβάλει στην πλήρη κατανόηση της παρατηρούμενης συμπεριφοράς και, κατά συνέπεια, στην αποκατάσταση μνημείων της Κλασικής, Ελληνιστικής και Ρωμαϊκής αρχαιότητας. Το Έργο είναι καινοτόμο καθώς παρέχει τα πρώτα στον κόσμο πειραματικά αποτελέσματα (μέσω δοκιμών στην σεισμική τράπεζα) σχετικά με την συμβολή των γόμφων στην σεισμική συμπεριφορά κιόνων και κιονοστοιχιών, ενώ επί πλέον οι δοκιμές είναι οι πρώτες που πραγματοποιούνται σε φυσική κλίμακα. Το πειραματικό μέρος του Έργου συνδυάζεται με την προσομοίωση. Έχουν ήδη γίνει προκαταρκτικές αναλύσεις, οι οποίες στην συνέχεια θα βαθμονομηθούν με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα. Η χρήση γόμφων για την σύνδεση των σπονδύλων αρχαίων κιόνων αναμένεται να προσφέρει την δυνατότητα βελτίωσης της σεισμικής συμπεριφοράς του αναστηλωμένου μνημείου, μέσω μίας τεχνικής (επέμβασης) που εφευρέθηκε και εφαρμόστηκε σε αρχαία μνημεία, πλήρως συμβατής με τις Αρχές της Αποκατάστασης. Μέχρι τώρα έχει γίνει διάχυση των αποτελεσμάτων του έργου ως εξής:

• (α) Παρουσίαση στη διεθνή ερευνητική κοινότητα μέσω δύο εργασιών στα Πρακτικά διεθνών συνεδρίων:
  (i) Palieraki V., Tavouktsi E., Arvanitis C., Karakike E., "Reinforced interfaces between drums in ancient columns", In: Endo, Y., Hanazato, T. (eds) Structural Analysis of Historical Constructions. SAHC 2023. RILEM Bookseries, vol 47. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-39603-8_49. Το άρθρο έγινε δεκτό στο Συνέδριο "Structural Analysis of Historical Constructions". Οι συγγραφείς έστειλαν στο συνέδριο μία αφίσα, την οποία μπορούσαν να δουν οι συμμετέχοντες κατά την διάρκεια του Συνεδρίου.
  (ii) Palieraki V., Valluzzi M.R., Arvanitis C., Salvalaggio M., "Numerical investigation of the structural role of vertical connectors between drums in ancient columns", 18th World Conference on Earthquake Engineering. Το Συνέδριο θα πραγματοποιηθεί στο Μιλάνο, Ιταλία, 30/06/2024-05/07/2024. Το άρθρο έγινε δεκτό, και η Ερευνήτρια, Βασιλική Παλιεράκη, θα συμμετέχει στο Συνέδριο και θα παρουσιάσει το άρθρο.
• (β) Τον 21ο μήνα του Έργου, θα διοργανωθεί Workshop στην Αθήνα. Η Ερευνητική Ομάδα ασχολείται ήδη με την Οργάνωση του Εργαστηρίου και η ανακοίνωση θα είναι σύντομα διαθέσιμη σε ειδικούς σε δοκιμές ή/και μοντελοποίηση αρχαίων μνημείων.