Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η απόπειρα ανάλυσης του ευρωπαϊκού πλαισίου περί εκπαιδευτικής πολιτικής όπως αυτή εκφράστηκε μέσα από τη διαδικασία της Λισσαβόνας και τη διακήρυξη της Μπολόνια σχετικά με τη διαμόρφωση του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης (ΕΧΑΕ). Επίσης θα διερευνηθούν οι πρακτικές που επηρέασαν τα κράτη μέλη, τα οποία προσανατολίστηκαν σε αναγκαίες μεταρρυθμίσεις της δομής και της οργάνωσης της ανώτατης εκπαίδευσης, ώστε να επιτευχθεί μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα αλλά και ένας βαθμός σύγκλισης μεταξύ των διαφορετικών εκπαιδευτικών συστημάτων. Στα πλαίσια λοιπόν των παραπάνω εξελίξεων θα διερευνηθούν τα πρόσφατα μέτρα που λήφθηκαν από το γερμανικό, το γαλλικό και το ελληνικό κράτος με στόχο τον εκσυγχρονισμό και τη δημιουργία αγοράς στο εσωτερικό των ανώτατων ιδρυμάτων καθώς επίσης και η αξιολόγηση του βαθμού επιτυχίας αυτών των μέτρων. Στην μελέτη που ακολουθεί προσδιορίζουμε την μέθοδο ανάλυσης και το θεωρητικό υπόβαθρο που επιλέξαμε ως εργαλεία για την επίτευξη του στόχου μας. Κατόπιν αναλύουμε την Ευρωπαϊκή Εκπαιδευτική Πολιτική για την Ανώτατη Εκπαίδευση από το 2000 έως και το 2007. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η οργάνωση της Γερμανικής Ανώτατης Εκπαίδευσης, στο έκτο κεφάλαιο η οργάνωση της Γαλλικής Ανώτατης Εκπαίδευσης και στο έβδομο κεφάλαιο η οργάνωση της Ελληνικής Ανώτατης Εκπαίδευσης. Παράλληλα αναφέρονται και οι μεταρρυθμιστικές προσπάθειες που κατέβαλαν τα κράτη όσο αφορά τη βελτίωση και τη συμμόρφωση των συστημάτων ανώτατης εκπαίδευσης σύμφωνα με τη διαδικασία της Μπολόνια. Στο όγδοο κεφάλαιο επιχειρείται μια ερμηνευτική προσέγγιση των ευρημάτων και τέλος στο ένατο και τελευταίο κεφάλαιο παραθέτουμε συνοπτικά τα συμπεράσματά μας. / In this research we have tried to find out, to interpret and to analyze the influence of the European’s Higher Education Policy upon the Higher Education Institutions from 2000 until 2007, in Germany, France and Greece through the Bologna Process. We interpret also the implementation of recent reforms upon the Higher Education Institutions in the three countries. We have tried to clarify the present trends but also the future challenges in this issue.

Η παρούσα διατριβή εντάσσεται ερευνητικά στην περιοχή της Στατιστικής Θεωρίας Αποφάσεων και ειδικότερα στην (σημειακή) εκτίμηση παραμέτρου κλίμακας. Το κλασικό αποτέλεσμα του Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198] για την εκτίμηση της διασποράς κανονικής κατανομής επεκτείνεται σε κατανομές με παράμετρο κλίμακας και μία άλλη άγνωστη («ενοχλητική») παράμετρο για την εκτίμηση της παραμέτρου κλίμακας και του αντιστρόφου της παραμέτρου κλίμακας ως προς την τετραγωνική συνάρτηση ζημίας και τη συνάρτηση ζημίας εντροπίας. Η μέθοδος απόδειξης των αποτελεσμάτων, παρά το γεγονός ότι διατηρεί το «σκελετό» της μεθόδου του Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198], διαφέρει (αναπόφευκτα) τεχνικά από αυτήν επειδή ο Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198] βασίζεται σε ειδικά χαρακτηριστικά της κανονικής κατανομής. Η εφαρμογή αυτών των γενικών αποτελεσμάτων στην εκθετική κατανομή παρέχει νέες ικανές συνθήκες – δηλαδή, διαφορετικές από τις υπάρχουσες στη βιβλιογραφία – για τη βελτίωση των αντίστοιχων καλύτερων αναλλοίωτων ως προς μετασχηματισμούς θέσης-κλίμακας εκτιμητών. Επίσης, κατασκευάζονται νέες κλάσεις εκτιμητών που ικανοποιούν τις νέες συνθήκες. Πέραν της δικής τους αξίας, τα παραπάνω αποτελέσματα είναι χρήσιμα (ουσιαστικά, απαραίτητα) για την κατασκευή εκτιμητών τύπου Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198] για το λόγο των παραμέτρων κλίμακας δύο ανεξάρτητων πληθυσμών. Συγκεκριμένα, κατασκευάζονται νέες κλάσεις εκτιμητών, τύπου Strawderman [1974, Ann. Statist., 2, 190–198], για το λόγο των διασπορών δύο κανονικών κατανομών καθώς και το λόγο των παραμέτρων κλίμακας δύο εκθετικών κατανομών ως προς την τετραγωνική συνάρτηση ζημίας και τη συνάρτηση ζημίας εντροπίας. Η μέθοδος της απόδειξης δεν είναι η τυπική για αυτού του είδους τα προβλήματα, η οποία απαιτεί την επέκταση αποτελεσμάτων από έναν πληθυσμό σε δύο πληθυσμούς. Αντιθέτως, εφαρμόζεται η μεθοδολογία των Iliopoulos and Kourouklis [1999, J. Multivariate Anal., 68, 176-192] που ανάγει το πρόβλημα εκτίμησης του λόγου των παραμέτρων κλίμακας σ2/σ1 σε δύο προβλήματα ενός πληθυσμού, ένα αυτό της εκτίμησης του σ2 και, το άλλο, αυτό της εκτίμησης του 1/σ1. / This PhD thesis deals with the study of the problem of point estimation of a scale parameter from the decision theoretic point of view. Strawderman’s [1974. Ann. Statist., 2, 190–198] result for estimating the variance of a normal distribution is extended to estimating a general scale parameter and the reciprocal of a general scale parameter in the presence of a nuisance parameter under both quadratic and entropy losses. The method of proof for these results, although it retains the "skeleton" of Strawderman’s [1974. Ann. Statist., 2, 190–198] method, differs (inevitably) technically from that since Strawderman [1974. Ann. Statist., 2, 190–198] relies on special features of the normal distribution. Application of these general results to the exponential distribution gives new sufficient conditions, i.e., different from those available in the literature, for improving upon the respective best affine equivariant estimators. Furthermore, new classes of estimators satisfying the above conditions are constructed. Apart from their own value, these results are also useful (essentially, necessary) for the construction of Strawderman [1974. Ann. Statist., 2, 190–198]-type estimators for the ratio of scale parameters of two independent populations. Specifically, new classes of improved Strawderman [1974. Ann. Statist., 2, 190–198]-type estimators for the ratio of the variances of two normal distributions as well as the ratio of the scale parameters of two exponential distributions are constructed under both quadratic and entropy losses. The method of proof is not the typical one for this kind of problem which requires a two-sample extension of respective one-sample arguments. In contrast, the methodology of Iliopoulos and Kourouklis [1999, J. Multivariate Anal., 68, 176-192] is employed which reduces the two-sample problem of estimating the ratio of scale parameters σ2/σ1 to two one-sample problems, namely, one of estimating σ2 and another of estimating 1/σ1.

Βασικός άξονας της παρούσας διατριβής είναι οι σχετικιστικοί υπολογισμοί πολυτροπικών μοντέλων περιστρεϕόμενων αστέρων νετρονίων. Επειδή δεν υπάρχει ακριβής αναλυτική λύση των εξισώσεων του Einstein για το ϐαρυτικό πεδίο ενός περιστρεϕόμενου αστέρα νετρονίων, επιχειρούμε την αϱιθμητική επίλυση στο μιγαδικό επίπεδο όλων των διαϕορικών εξισώσεων, που εμπεριέχονται στην διαταρακτική μέθοδο του Hartle. Δίνουμε έμϕαση στον υπολογισμό φυσικών ποσοτήτων, που περιγράϕουν την γεωμετρία ταχέως περιστρεϕόμενων μοντέλων. Συγκρίνοντας τα αριθμητικά αποτελέσματα που ϐρίσκουμε με ορισμένες πολύπλοκες επαναληπτικές μεθόδους, ελέγχουμε την αξιόλογη ϐελτίωση των αποτελεσμάτων μας, έναντι εκείνων που δίνονται από το κλασσικό διαταρακτικό σχήμα του Hartle. Η παρούσα διατριβή χωρίζεται σε τέσσερα μέρη, που αναπτύσσονται στα κεϕάλαια 1, 2, 3 και 4. Στο πρώτο κεϕάλαιο, ϑα εστιάσουμε την προσοχή μας στο σύστημα διαφορικών εξισώσεων Oppenheimer − Volkov, που εξάγονται από τις εξισώσεις πεδίου του Einstein. Σε συνδυασμό με μια καταστατική εξίσωση περιγράφουμε σχετικιστικά πολυτροπικά μοντέλα μη περιστρεϕόμενων αστέρων νετρονίων σε υδροστατική ισορροπία. Ακολούθως, περιγράϕουμε ένα καθαϱά σχετικιστικό φαινόμενο, τον συρμό των αδρανειακών συστημάτων λόγω της περιστροϕής του αστέρα. Στην συνέχεια, χρησιμοποιούμε την μέθοδο διαταραχής του Hartle, σύμϕωνα με την οποία δεχόμαστε ότι ο στατικός αστέρας είναι το αδιατάρακτο σύστημα, πάνω στο οποίο εϕαρμόζουμε μικρές διαταραχές (ϑεωρώντας την ομοιόμορϕη περιστροϕή ως διαταραχή) και έτσι υπολογίζουμε τις διορθώσεις στην μάζα και την ακτίνα, λόγω των σϕαιρικών και τετραπολικών παραμορϕώσεων. Τέλος, εϕαρμόζουμε μία διαταρακτική προσέγγιση με όρους τρίτης τάξης στην γωνιακή ταχύτητα. Στο δεύτερο κεϕάλαιο, ϑα κάνουμε μια εκτενή περιγραϕή της στρατηγικής του μιγαδικού επιπέδου (Complex-Plane Strategy, εν συντομία CPS). Σύμϕωνα με αυτή την μέθοδο, η αριθμητική ολοκλήρωση των διαϕορικών εξισώσεων γίνεται στο μιγαδικό επίπεδο και όλες οι εμπλεκόμενες συναρτήσεις του προβλήματός μας είναι μιγαδικές, μιγαδικής μεταβλητής. Συνεπώς, για την αποϕυγή διαϕόρων ιδιομορϕιών ή και απροσδιόριστων μορϕών, που προκύπτουν από τις οριακές συνθήκες του προβλήματος, κυρίως στο κέντρο και στην επιϕάνεια του αστέρα, μας δίνεται η δυνατότητα να επιλέξουμε ένα κατάλληλο μιγαδικό μονοπάτι για την εκτέλεση πάνω σ΄ αυτό της αριθμητικής ολοκλήρωσης των διαϕορικών εξισώσεων. Επιπλέον, οι αριθμητικές ολοκληϱώσεις όλων των διαϕορικών εξισώσεων του προβλήματος συνεχίζονται πολύ πέραν της επιϕάνειας του αδιατάρακτου μοντέλου, με αποτέλεσμα η ακτίνα υπολογίζεται εύκολα ως η ϱίζα του πραγματικού μέρους της συνάρτησης της πυκνότητας (χωρίς να είμαστε αναγκασμένοι να εκτελέσουμε οποιεσδήποτε αριθμητικές προεκβολές, που είναι γνωστό ότι επιϕέρουν σημαντικά σϕάλματα). Στο τρίτο κεϕάλαιο, υπολογίζουμε σημαντικές φυσικές ποσότητες που αφορούν τον αστέρα νετρονίων, ολοκληρώνοντας αριθμητικά ένα σύστημα διαφορικών εξισώσεων πρώτης τάξης. Ιδιαίτερα, υπολογίζουμε το σύνορο της περιστρεϕόμενης αστρικής δομής με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι με ϐάση την κλασική διαπραγμάτευση της διαταρακτικής μεθόδου του Hartle και ο δεύτερος με τον αλγόριθμο λεπτής ϱύθμισης που αναπτύσσουμε με την ϐοήθεια του οποίου παίρνουμε αξιόλογα αριθμητικά αποτελέσματα. Στην συνέχεια περιγράϕουμε το λογισμικό πακέτο ATOMFT System. Ακολούθως, με την ϐοήθεια των λύσεων των διαϕορικών εξισώσεων τρίτης τάξης ως προς την γωνιακή ταχύτητα, υπολογίζουμε τις διορθώσεις στην στροϕορμή, την ϱοπή αδράνειας, την περιστροϕική κινητική ενέργεια και την ϐαρυτική δυναμική ενέργεια του αστέρα. Εϕαρμόζοντας τέλος μια κατάλληλη μέθοδο, υπολογίζουμε το όριο της μάζας διαϕυγής. Στο τέταρτο κεϕάλαιο, εκθέτουμε πίνακες αποτελεσμάτων και κάποιες σημαντικές γραϕικές παραστάσεις. Δίνουμε επίσης ορισμένες λεπτομέρειες της εϕαρμογής του προγράμματός μας. Επιπλέον, δίνουμε έμϕαση στο γνωστό «παράδοξο» που αϕορά την μέθοδο διαταραχών του Hartle,σύμϕωνα με την οποία αυτή η μέθοδος αν και αντιπροσωπεύει μια προσέγγιση αργής πεϱιστροϕής ενός αστέρα νετρονίων, δίνει αξιόλογα αποτελέσματα ακόμη και όταν εϕαρμόζεται σε ταχέως περιστρεϕόμενα μοντέλα. Στην παρούσα έρευνα αϕαιρέσαμε τον κρίσιμο περιορισμό του τερματισμού των αριθμητικών ολοκληρώσεων λίγο πριν από την επιϕάνεια του μη περιστρεϕόμενου αστέρα, συνεχίζοντας την ολοκλήρωση αρκετά πέραν του συνόρου του. Αυτό σημαίνει ότι η CPS ¨γνωρίζει¨ την παραμόρϕωση που προκαλείται από την περιστροϕή για ένα αρκετά εκτεταμένο διάστημα που περιβάλλει την αρχικά σϕαιρική μορϕή του αστέρα. Συνεπώς, για τους υπολογισμούς που απαιτούνται για τον περιστρεϕόμενο αστέρα, η CPS δεν προεκβάλλει ποτέ, με αποτέλεσμα τα σϕάλματα των υπολογισμών είναι πολύ μικρά. Τέλος, λαμβάνοντας υπόψη κατάλληλα στους υπολογισμούς μας ένα ορισμένο αριθμό συνθηκών, συνδυάζοντας την κλασική διαπραγμάτευση του διαταρακτικού σχήματος του Hartle και τις σχέσεις που απορρέουν από την δομή της στρατηγικής του μιγαδικού επιπέδου, οδηγηθήκαμε τελικά στην επινόηση του αλγόριθμου λεπτής ϱύθμισης, αποτέλεσμα του οποίου είναι η σημαντική ϐελτίωση της ακρίβειας των αριθμητικών αποτελεσμάτων που αϕορούν την γεωμετρία του συνόρου του αστέρα νετρονίων. ΄Αμεση συνέπεια όλων αυτών είναι ο υπολογισμός με ικανοποιητική ακρίβεια του ορίου της μάζας διαϕυγής, εϕαρμόζοντας μια κατάλληλη μέθοδο. / In the present dissertation we solve numerically in the complex plane all the differential equations involved in Hartle’s perturbation method for computing general-relativistic polytropic models of rotating neutron stars. We give emphasis on computing quantities describing the geometry of models in rapid rotation. Compared to numerical results obtained by certain sophisticated iterative methods, we verify appreciable improvement of our results vs to those given by the classical Hartle’s perturbative scheme. The description of the present investigation is constituted by four parts and has as follows. In the first chapter, we start to describe the nonrotating neutron star model. Then, according to "Hartle’s perturbation method", the solid rotation is added as a perturbation. So, the equations of structure for uniformly rotating stars are given up to second order in the angular velocity and the distortions to mass and radius are calculated as corrections owing to spherical and quadrupole deformations. Subsequently, the equations are given up to third order in the angular velocity. In the second chapter, we describe extensively the numerical method called Complex-Plane Strategy (abbreviated CPS). According to this method, we solve numerically in the complex plane all the differential equations involved in Hartle’s perturbation method. Any function of our problem is interpreted as a complex-valued function of a complex variable. CPS offers an alternative for avoiding any singularities and/or indeterminate forms, especially near the center and the surface of the nonrotating star, by performing numerical integration along a proper complex path. Moreover, the numerical integrations of all the differential equations governing the problem are continued well beyond the surface of the nonrotating star, thus, the radius is readily calculated as root of the density function (without been forced to perform any numerical extrapolations). In the third chapter, we solve numerically in the complex plane the system of first-order differential equations resulting from Hartle’s perturbation method. We give emphasis on computing the boundary of the rotating configuration by the so-called fine tuning algorithm which gives appreciably improved results. Then, we describe the software systems that we use in our investigation, with emphasis on the ATOMFT System. Finally, we compute the third order corrections in the uniform angular velocity for the angular momentum, moment of inertia, rotational kinetical energy and gravitational potential energy. Furthermore, we describe a method for computing the mass-shedding limit. In the fourth chapter, we present several numerical results and some significant graphical representations. We also give certain details of our program implementation. Concluding, we emphasize on the well-known "paradox" concerning Hartle’s perturbation method, according to which this method, although representing a slow-rotation approximation, gives remarkably accurate results even when applied to rapidly rotating models. In the present work, we have removed the certain critical limitations of terminating integrations below the radius of the star. Instead, the numerical integration of our problem continues well beyond the boundary of the star. This means that CPS knows the distortion to be caused by rotation over a sufficiently extended space surrounding the initially spherical configuration. So, to the computation of a particular rotating configuration, CPS never extrapolates beyond the end of the function tables computed by such extended numerical integrations. It is exactly the avoidance of any extrapolation which keeps the error in the computations appreciably small. Finally, we have properly taken into account certain conditions matching Hartle’s perturbative scheme and the relations arising in the framework of the Complex-Plane Strategy. This treatment has led to the fine tuning algorithm which, in turn, has improved appreciably the accuracy of our numerical results related to the geometry of the star’s boundary. Consequently, the mass-shedding limit can be calculated using a proper procedure which gives remarkably accurate results.

Η περιοχή Κω – Νισύρου βρίσκεται στο ανατολικότερο άκρο του ενεργού ηφαιστειακού τόξου του νοτίου Αιγαίου, Τεταρτογενούς ηλικίας και περιλαμβάνει τα νησιά Κω και Νίσυρο και τις νησίδες του Γυαλιού, της Στρογγύλης, της Παχειάς και της Πυργούσας. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα στη Κω χαρακτηρίζεται από Άνω – Μειοκαινικές ιγκνιμβριτικές (πυρομβριτικές) αποθέσεις και από Πλειοκαινικά – Πλειστοκαινικά ηφαιστειακά προϊόντα όπως τους ηφαιστειακούς δόμους, την πυροκλαστική ακολουθία της Κεφάλου, τους υδρομαγματικούς τόφφους και τον σε μεγάλη έκταση πυροκλαστικό σχηματισμό «τόφφο της Κω» (Kos Plateau Tuff) αποθέσεις του οποίου εντοπίζονται και στα νησιά της Καλύμνου, της Ψερίμου και της Τήλου. Η Νίσυρος είναι ένα στρωματοηφαίστειο δομημένο από Πλειοκαινικά ηφαιστειακά προϊόντα που αποτελούνται κυρίως από ανδεσίτες και βασαλτικούς ανδεσίτες πάνω στους οποίους αποτέθηκαν ασβεσταλκαλικά ηφαιστειακά προϊόντα δακιτικής – ρυοδακιτικής σύστασης με την μορφή πυροκλαστικών αποθέσεων, ροών λάβας και δόμων λάβας. Οι νησίδες του Γυαλιού, της Στρογγύλης, της Παχειάς και της Πυργούσας αποτελούνται από Πλειοκαινικούς δόμους ρυολιθικής (Γυαλί), ανδεσιτικής (Στρογγύλη) και δακιτικής σύστασης (Παχειά και Πυργούσα) οι οποίοι φιλοξενούν πυροκλαστικές αποθέσεις της ανώτερης κίσσηρης του Γυαλιού (Στρογγύλη) και ενότητες του τόφφου της Κω (ΚΡΤ) και της Παναγιάς Κυράς (Παχειά και Πυργούσα). Στη παρούσα διδακτορική διατριβή στόχος είναι η πετρογραφική, ορυκτοχημική και γεωχημική μελέτη των ηφαιστειακών προϊόντων της ευρύτερης περιοχής Κω-Νισύρου και η αποτύπωση ηφαιστειακών δομών και μορφολογικών στοιχείων. Σκοπός είναι η κατανόηση της ηφαιστειακής εξέλιξης με την εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούν τη συγγενετική σχέση των μαγματικών προϊόντων, φαινόμενα μίξης, τους μαγματικούς θαλάμους και την επιφανειακή έκφραση αυτών (καλδέρες). Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε η γεωχημική συγγενετική σχέση του τόφφου της Κω (Kos Plateau Tuff) στην Κω – Κάλυμνο – Τήλο και η γεωχημική διαφοροποίηση των πιο βίαιων και εκρηκτικών μονάδων D και E του ιγκνιμβρίτη της Κω επιβεβαιώνοντας τη στρωματογραφική συσχέτιση των αποθέσεων αυτών όπως έχει παρουσιαστεί από δεδομένα κυρίως φυσικής ηφαιστειολογίας. Από την πετροχημική μελέτη της περιοχής Κω – Νισύρου ως ένα ενιαίο «ηφαιστειακό σύμπλεγμα» προκύπτει ότι η ηφαιστειότητα της περιοχής διαχωρίζεται σε Μειοκαινική με προϊόντα όπως ο μονζονίτης και οι Μειοκαινικοί ιγκνιμβρίτες της Κω και σε Πλειο – Πλειοστοκαινική με ηφαιστειακά προϊόντα όπως οι δόμοι και τα πυροκλαστικά από την Κω, το Γυαλί και την Νίσυρο όπου διαφαίνεται η συγγενετική μαγματική σχέση των πετρωμάτων αυτών. Από τη μέθοδο της Συμβολομετρίας «Nomarski» προκύπτει ότι φαινόμενα μαγματικής μίξης/ανάδευσης είναι αναμφισβήτητα και παρέχουν αποδείξεις ότι τα φαινόμενα αυτά ήταν ενεργά καθ’ όλη την διάρκεια της εξέλιξης του ηφαιστείου της Νισύρου. Με την χρήση υπαίθριων παρατηρήσεων και τηλεπισκοπικών μεθόδων εντοπίστηκαν μορφές καλδερών στην ευρύτερη περιοχή Κω – Νισύρου οι οποίες χαρακτηρίσθηκαν και ταξινομήθηκαν σύμφωνα με νέες αντιλήψεις επί της ηφαιστειακής εξέλιξης. Στη συνέχεια μελετήθηκαν οι ηφαιστειακές δομές του ηφαιστείου της Νισύρου με την χρήση της Τηλεπισκόπησης μέσω της φωτοερμηνείας από δορυφορικές εικόνες και ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα εδάφους και με την χρήση της γεωμορφομετρικής ανάλυσης συνδυάζοντας γεωμορφο-τεκτονικά χαρακτηριστικά του ηφαιστείου της Νισύρου όπως αυτά παρουσιάζονται από άλλους ερευνητές και νέες αντιλήψεις επί της ηφαιστειακής ανάπτυξη. Επίσης, παρουσιάζεται ένα μοντέλο πρωτο-καλδερικής, καλδερικής και μετα-καλδερικής εξέλιξης του ηφαιστείου της Νισύρου με βάση νέες αντιλήψεις επί της ηφαιστειακής εξέλιξης και σε σχέση με την στρωματογραφική του εξέλιξη. Τέλος, μελετήθηκαν οι υποηφαιστειακοί μαγματικοί θάλαμοι της περιοχής Κω – Νισύρου και τα φαινόμενα μίξης στο ηφαίστειο της Νισύρου με τη μέθοδο της Συμβολομετρίας «Nomarski» και την κατανομή των κύριων στοιχείων, ιχνοστοιχείων και σπανίων γαιών παρουσιάζοντας τον συγγενετικό χαρακτήρα αυτών των κέντρων, ορίζοντας την ευρύτερη ηφαιστειακή περιοχή Κω – Νισύρου ως ένα κύριο ηφαιστειακό κέντρο το οποίο χαρακτηρίζεται από ένα σύνθετο καλδερικό σύστημα. Η αειφορική διαχείριση του ηφαιστείου της Νισύρου είναι το μέσο με το οποίο μπορεί νε συνδυαστεί η ηφαιστειολογική εξέλιξη με την περιβαλλοντική διατήρηση και προβολή της ευρύτερης περιοχής ως γεωτόπου. Από την διερεύνηση της υφιστάμενης κατάστασης του νησιού διαπιστώνεται ότι ενώ η Νίσυρος διαθέτει ένα υψηλό περιβαλλοντικό, ενεργειακό, κοινωνικό, πολιτιστικό και οικονομικό δυναμικό, αυτό παραμένει ανεκμετάλλευτο και αναξιοποίητο λόγω της έλλειψης ενός ολοκληρωμένου σχεδίου αειφορικής διαχείρισης βάση του οποίου θα λαμβάνονται οι αποφάσεις ισότιμα, ισοδύναμα, ταυτόχρονα και αρμονικά. Με βάση την μελέτη των υδατικών πόρων, την καταγραφή του ενεργειακού δυναμικού από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, την διαχείριση του φυσικού και δομημένου περιβάλλοντος του ηφαιστείου της Νισύρου, την μελέτη των επιπτώσεων, θετικών και αρνητικών, της ύπαρξης εξορυκτικής βιομηχανίας στην περιοχή προτάθηκε ένα ολοκληρωμένο σχέδιο αειφόρου ανάπτυξης, προσαρμοσμένο στις απόψεις και τοποθετήσεις, της άμεσα ενδιαφερόμενης, τοπικής κοινωνίας. Από αυτό το ολοκληρωμένο σχέδιο προκύπτουν προτάσεις για την ολοκληρωμένη διαχείριση του ηφαιστείου της Νισύρου οι οποίες ικανοποιούν ισότιμα, ισοδύναμα, ταυτόχρονα και αρμονικά τις αρχές της αειφόρου ανάπτυξης στοχεύοντας στον επαναπροσανατολισμό της τοπικής οικονομίας, την διαχείριση του φυσικού και δομημένου περιβάλλοντος και την κοινωνική ανάπτυξη. / The Kos - Nisyros study area is located at the easternmost edge of the active Quaternary volcanic arc of the southern Aegean Sea and includes the islands of Kos and Nisyros and the islets of Gyali, Strongyli, Pachia and Pyrgoussa. The volcanic activity of Kos island is characterized by Upper – Miocene ignimbrite deposits and Pliocene - Pleistocene volcanic products such as volcanic domes, the Kefalos pyroclastic sequence of hydromagmatic tuffs and the large-scale pyroclastic formation Kos Plateau Tuff (KPT) deposits which is also found on the Kalymnos, Pserimos and Tilos islands. Nisyros is a calcalkaline stratovolcano which consists of Pliocene volcanic products such as andesite and basaltic andesite lavas that are overlain by pyroclastic deposits, lava flows and lava domes of dacitic – rhyodacitic composition. The islets of Gyali, Strongyli, Pachia and Pyrgoussa represent Pliocene lava domes of rhyolitic (Gyali), andesitic (Strogyli) and dacitic composition (Pachia and Pyrgoussa) On these domes, pyroclastic deposits of the Upper Pumice unit of Gyali (in Strogyli) and pyroclastic deposits of the Kos Plateau Tuff (KPT) and Panayia Kyra formation (in Pachia and Pyrgoussa) have been identified. In this thesis, the volcanic products of the Kos-Nisyros area are examined using mineral chemistry, geochemical and petrographical methods, while volcanic structures and morphological features are identified and mapped using remote sensing techniques. The aim of this thesis is to understand the volcanic evolution of the study area, by drawing conclusions regarding the consanguineous relationship of the magmatic products, magma mixing phenomena and the magma chamber system of the area, as well as, the surface expression of this magma chamber system in the form of caldera structures. For this purpose, in this thesis, it is investigated the consanguineous relationship of the Kos Tuff (Kos Plateau Tuff) found on Kos, Tilos and Kalymnos islands, as well as, the geochemical differentiation of the most violent and explosive ignimbrite units D and E of the Kos Tuff, confirming the stratigraphic correlation of these deposits as it was previously presented by physical volcanology data. The petrochemical study of the Kos - Nisyros area as a single "volcanic complex" reveals that the volcanism of the study area is divided into a Miocene and a Pliocene – Pleistocene activity. The Miocene activity is characterized by magmatic and volcanic products such as the monzonite of Kos and the Miocene ignimbrites of Kos and the Pliocene – Pleistocene volcanic activity consists of volcanic products such as lava domes and pyroclastic deposits from Kos, Gyali and Nisyros volcanoes where it is revealed the consanguineous magmatic relationship of these Pliocene – Pleistocene products. Using “Nomarski” interferometry method it is revealed that magma mixing/mingling phenomena are unquestionable for the magma chamber system of Nisyros and provide evidence that these phenomena were active throughout the volcanic evolution of Nisyros volcano. Field observations and remote sensing methods revealed caldera structures in the Kos - Nisyros area which are identified and classified according to new perceptions regarding the volcanic evolution. The volcanic structures of Nisyros volcano are examined using remote sensing methods such as satellite image and digital elevation models interpretation, as well as, the geomorphometric analysis of the Nisyros terrain in combination with geomorphotectonic features of the volcano as presented by other researchers and new perceptions on the volcanic evolution. It is also presented a model of proto-caldera, caldera and post-caldera evolution of Nisyros volcano based on new perceptions on the volcanic evolution in relation to the stratigraphic evolution. Finally, it is studied the subvolcanic magma chamber system of the Kos - Nisyros area, as well as, mixing phenomena in the volcano of Nisyros using the “Nomarski” interferometry method and the distribution of major, trace and rare earth elements revealing the consanguineous nature of these volcanic centers by providing the widest volcanic area of Kos - Nisyros as a major volcanic center characterized by a complex caldera system. Sustainable development of Nisyros volcano represents a management tool which combines the volcanic evolution with the environmental preservation and can promote volcanic regions as geotopes. The investigation of the present conditions of the island reveals, despite the fact that Nisyros is characterized by a strong environmental, energy, social, cultural and economic potential, it remains undeveloped and unexploited due to lack of an integrated sustainable development management plan, based on which, decisions should be equal, equivalent simultaneously and in harmony. Based on the study of the Nisyros water resources, the energy potential from renewable energy sources, the management of natural and urban environment of the volcano of Nisyros and the study of the positive and/or negative effects of the mining industry in Gyali volcanic islet it is proposed an integrated sustainable development according to the views and the perspectives of the local community. From this intergraded plan are generated recommendations for an integrated management of the volcano of Nisyros which satisfy equal, equivalent, simultaneously and in harmony the principles of sustainable development aiming to refocus the local economy, the management of natural and urban environment and the social development.

Οι κατασκευές εδαφικής αντιστήριξης εξακολουθούν να βρίσκονται σε ευρύτατη χρήση, με διαρκώς αυξανόμενο ενδιαφέρον λόγω των απαιτήσεων των σύγχρονων έργων υποδομής αλλά και των αναγκών δόμησης σε πυκνό αστικό περιβάλλον. Το ενδιαφέρον εστιάζεται σε κατασκευαστικές λύσεις και μεθόδους σχεδιασμού που συνδυάζουν ασφάλεια και οικονομία. Η ανάλυση των συγκεκριμένων κατασκευών αντιμετωπίζει πλήθος δυσεπίλυτων προβλημάτων στο αντικείμενο της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής που συχνά καθορίζουν τη συμπεριφορά του έργου. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών επιτρέπει το σχεδιασμό με μικρότερα περιθώρια αβεβαιότητας που οδηγούν σε οικονομικότερες και ορθολογικότερες λύσεις. Στην κατεύθυνση αυτή συμβάλει η παρούσα Διατριβή, με την ανάπτυξη αναλυτικών εργαλείων και θεωρητικών ευρημάτων που βοηθούν στην κατανόηση των μηχανισμών της αλληλεπίδρασης και στην εκτίμηση της συμπεριφοράς των τοίχων αντιστήριξης υπό συνδυασμένη βαρυτική και σεισμική φόρτιση. Έμφαση δίνεται στην παραγωγή απλών κλειστών λύσεων και μεθοδολογιών για τον υπολογισμό των εδαφικών ωθήσεων και τη στατική ανάλυση του συστήματος τοίχου εδάφους. Συγκεκριμένα, παράγονται λύσεις άνω και κάτω ορίου για ενδόσιμους τοίχους, οι οποίες, παρότι προσεγγιστικές, πλεονεκτούν έναντι των κλασικών εξισώσεων Coulomb και Mononobe-Okabe τις οποίες μπορούν να αντικαταστήσουν. Σε ειδικές περιπτώσεις, όπως η περίπτωση τοίχων προβόλων με πεπλατυσμένο πέλμα, οι προτεινόμενες λύσεις οδηγούν σε ακριβή αποτελέσματα που βασίζονται σε ένα γενικευμένο πεδίο τάσεων Rankine. Επίσης παρουσιάζονται επεκτάσεις τους οι οποίες επιτρέπουν τον υπολογισμό μη-υδροστατικών κατανομών ωθήσεων γαιών λαμβάνοντας υπόψη την κυματική διάδοση της σεισμικής διέγερσης στο επίχωμα, σύμφωνα με μια ορθότερη παραλλαγή της ιδέας των Steedman & Zeng και τις διαφορετικές κινηματικές συνθήκες που προέρχονται από την απόκριση του τοίχου με περιστροφή περί την κορυφή ή τη βάση σύμφωνα με την τεχνική της Dubrova. Για την περίπτωση ανένδοτων τοίχων παρουσιάζεται μεθοδολογία για τη δραστική απλοποίηση των διαθέσιμων ελαστοδυναμικών, κυματικών λύσεων, όπως αυτή των Veletsos & Younan, η οποία καταλήγει σε κλειστές μαθηματικές εκφράσεις για τον υπολογισμό των ωθήσεων. Τέλος, παρουσιάζονται νέα ευρήματα στην κατεύθυνση της μαθηματικής αντιμετώπισης του δυσεπίλυτου προβλήματος της οριακής ισορροπίας ριπιδίου τάσεων σε εδαφικό μέσο στο οποίο ενεργούν βαρυτικές και αδρανειακές δυνάμεις πεδίου. Η παρούσα εργασία συμβάλλει στην περαιτέρω διερεύνηση του προβλήματος το οποίο θεμελίωσαν θεωρητικά οι Levy, Boussinesq, von Karman και Caquot, μέσω της δραστικής (αλλά ακριβούς) απλοποίησης του σε μία μη-γραμμική συνήθη διαφορική εξίσωση, η οποία επιτρέπει την επίλυση με απλές αριθμητικές και ημιαναλυτικές τεχνικές. Πέρα από τα ακριβή αριθμητικά αποτελέσματα, η προτεινόμενη ανάλυση προσφέρει μια βαθύτερη εποπτεία στο πρόβλημα και ανοίγει το δρόμο για περαιτέρω διερεύνηση ή και επέκταση της μεθόδου πέρα από τα όρια της κλασικής οριακής ανάλυσης. Η αξιοπιστία των προτεινόμενων λύσεων ελέγχεται μέσω συγκρίσεων με καθιερωμένες λύσεις και πειραματικά δεδομένα από τη βιβλιογραφία, αλλά και πρόσφατα πειραματικά αποτελέσματα που παρήχθησαν από τον συγγραφέα και ερευνητές στη σεισμική τράπεζα του Πανεπιστημίου του Bristol του Ηνωμένου Βασιλείου. / Earth retaining structures are still in widespread use, with growing interest due to the demands of modern infrastructure and building needs in a dense urban environment. Building solutions and design methodologies that combine safety and economy are the objectives of modern research. Significant difficulties in the analysis of retaining structures arise from the soil-structure interaction nature of the problem that often prescribes its behavior. Understanding these mechanisms allows design under smaller uncertainties, leading to economical and rational solutions. The contribution of the present thesis consists of the development of analytical tools and theoretical findings, helpful in understanding the mechanisms of interaction and the behavior of walls under combined gravity and seismic loading. Emphasis is given to the derivation of simple closed-form solutions and methodologies for the calculation of earth pressures and the static analysis of wall-soil system. Specifically, approximate Lower and Upper Bound solutions are produced for the case of yielding walls, which are advantageous compared to the classical equations Coulomb and Mononobe-Okabe. In special cases, such as the L-shaped cantilever walls, these solutions lead to exact results, pertaining to a generalized Rankine stress field. Extensions of the above solutions are presented allowing the calculation of non-hydrostatic earth pressure distributions, due to the wave propagation of the seismic excitation in the backfill, according to a better variant of the Steedman & Zeng approach and different kinematic conditions of the wall rotating around the top or bottom, according to the technique of Dubrova. For the case of non-yielding walls, a new methodology for the drastic simplification of available wave solutions, such as the Veletsos & Younan, is presented which leads to closed-form expressions for the dynamic pressure calculation. Finally, new theoretical findings are presented for the mathematical treatment of the intractable problem of plastic limit equilibrium in soil medium subjected to gravitational and inertial forces field. This work contributes to the further investigation of the problem which is founded theoretically by Levy, Boussinesq, von Karman and Caquot, through the significant (but accurate) simplification to a single, non-linear ordinary differential equation, easier to handle by simple numerical and semi-analytical techniques. Apart from the exact numerical results, the proposed analysis provides a deeper physical insight, leading the way to further investigation or extension of the method beyond the classical limit analysis assumptions. The reliability of the proposed solutions is checked through comparisons with established solutions and experimental data from the literature and recent experimental results obtained by the author and researchers in the shake table laboratory of the University of Bristol, UK.

Η Ηλεκτροεγκεφαλογραφία (ΗΕΓ) και η Μαγνητοεγκεφαλογραφία (ΜΕΓ) αποτελούν δύο από τις πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενες μη επεμβατικές μεθόδους μελέτης της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου, κατά τις οποίες καταγράφονται εξωτερικά του κρανίου, το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο, που οφείλονται στη διέργεση εγκεφαλικών νευρώνων. Oι κύριες βιοηλεκτρικές πηγές των πεδίων που καταγράφονται σ’ αυτά, είναι ομάδες νευρώνων, που προτυποποιούνται με ένα ηλεκτρικό δίπολο. Αρχικά επιλέγεται το πλέον ρεαλιστικό πρότυπο των τριών φλοιών. Δηλαδή ως αγωγός θεωρείται ολόκληρο το κρανίο, συμπεριλαμβανομένου του δέρματος, των κρανιακών οστών, του εγκεφαλονωτιαίου υγρού και του εγκεφαλικού ιστού – περιοχές διαφορετικής ηλεκτρικής αγωγιμότητας – και υπολογίζεται το ηλεκτρικό δυναμικό και το μαγνητικό πεδίο, επιλύεται δηλαδή τόσο το ευθύ πρόβλημα ΗΕΓ, όσο και το αντίστοιχο ΜΕΓ, στη σφαιρική και στην ελλειψοειδή γεωμετρία. Το δεύτερο πρότυπο αφορά στην επίλυση του ευθέος προβλήματος ΗΕΓ για την περίπτωση όπου ο εγκεφαλικός ιστός θεωρηθεί ως ένα σφαιρικός αγωγός, στο εσωτερικό του οποίου βρίσκεται είτε ομόκεντρα μια σφαιρική περιοχή υγρού, οπότε χρησιμοποιείται για την επίλυση το σφαιρικό σύστημα συντεταγμένων, είτε έκκεντρα, οπότε χρησιμοποιείται αντίστοιχα το δισφαιρικό. Τέλος, ως αγωγός θεωρείται μια ομογενής σφαίρα, περίπτωση όπου η ακριβής και πλήρης αναλυτική λύση για το πρόβλημα του Βιομαγνητισμού είναι γνωστή. Η συνεισφορά όμως της διατριβής για το πρότυπο αυτό είναι στη δημιουργία χρήσιμων εργαλείων για την μετατροπή των αναπτυγμάτων των λύσεων σε σειρές, στις αντίστοιχες κλειστές μορφές μέσω της άθροισης των σειρών, καθώς και στην εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με το αντίστροφο πρόβλημα ΗΕΓ, τα οποία προκύπτουν από τη γραφική επεξεργασία της κλειστής λύσης του ηλεκτρικού δυναμικού, όπως αυτή προέκυψε από τη μέθοδο των ειδώλων. / Electroenchephalography (EEG) and Magnetoenchephalophy (MEG) are common non invansive methods for studying the function of the human brain. Considering that the data of the generated electric potential (Electroencephalogram) and the magnetic field (Magnetoenchephalogram), takes place on or in the surrounding the head, the entire head, including the skin, the bones, the cerebrospinal fluid and the cerebral, regions which are characterizing by different electric conductivity are including. For this model, the direct Bioelectromagnetism problem is solved in both spherical and ellipsoidal geometry. Specifically, the leading terms of the electric potential in the exterior of the conductor and everywhere in the interior, as well as the leading quadrupolic term of the multipole expansion of the exterior magnetic induction field in the ellipsoidal geometry, are obtained. The reduction of the the ellipsoidal results to the corresponding spherical case, which has brought up useful conclusions concerning these two geometrical models, is also presented. The direct EEG problem is described, for the case where the entire cerebral is considered as a spherical conductor, which surrounds a fluid spherical region of different conductivity. When the two spherical regions are concentric, the problem is solved with the spherical geometry, but when these are eccentric the problem is solved with the bispherical geometry. Finally, the exact and complete analytic solution for the forward EEG problem is produced by the Image Theory for the homogeneous spherical conductor and is elaborated graphically. In particular, some electric potential distributions are produced on the surface of the spherical brain, where the equipotential curves are represented by circles. Considering these distributions, a parametric analysis of the position and the orientation o the moment dipole is accomplished for the current dipole that has considered in this thesis. Consequently, when the source is near the surface, the orientation of the moment is directed vertically to the zero equipotential circle to the increase potential, since the position vector of the source tends to become vertical to the maximum equipotential curves. The existence of special position and orientation of the source, for which the contribution in the external magnetic field is zero - and for the spherical case, where the position and the orientation of the sources are parallel - corresponds to parallel equipotential curves.

Τα σύγχρονα πληροφοριακά συστήματα μάθησης τα οποία υποστηρίζουν εξ’ αποστάσεως εκπαίδευση, επιτρέπουν τη συστηματική διαχείριση του εκπαιδευτικού υλικού και υποστηρίζουν τις εκπαιδευτικές διαδικασίες των μαθημάτων. Τα συστήματα αυτά έχουν λειτουργικότητες όπως: η ανάρτηση ψηφιακού υλικού, η διεξαγωγή συζητήσεων, η ανάρτηση ασκήσεων-εργασιών, η πραγματοποίηση εξετάσεων και πολλές άλλες. Στόχος της συγκεκριμένης εργασίας είναι η διερεύνηση του χώρου των συστημάτων μάθησης τα οποία υποστηρίζουν εξ’ αποστάσεως εκπαίδευση καθώς επίσης και η παρουσίαση και η εφαρμογή μεθόδου αξιολόγησης τους, αξιολογώντας τα συστήματα σύμφωνα με μια λίστα λειτουργικών απαιτήσεων. Στο 1ο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας γίνεται μια περιγραφή των βασικών εννοιών της εξ’αποστάσεως εκπαίδευσης καθώς επίσης και έννοιες που αφορούν τα συστήματα υποστήριξης μάθησης όπως:CBT, VLE, LMS, LCMS, CMS, Mobile Learning. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια επισκόπηση του χώρου των Συστημάτων Μάθησης Learning Course Management Systems (LCMS). Συγκεκριμένα γίνεται μία καταγραφή των χαρακτηριστικών των πιο δημοφιλών συστημάτων τόσο των εμπορικών όσο και των συστημάτων ανοικτού κώδικα με τη χρήση ενός κοινού template όπου καταγράφονται τα εξής στοιχεία: Κατασκευαστής, Σύντομη περιγραφή Λογισμικού, Πλεονεκτήματα (Δυνατά Σημεία ), Μειονεκτήματα (Αδυναμίες, Ελλείψεις), Πελατολόγιο, Τρέχουσα Έκδοση έτσι ώστε να μπορεί κάποιος εύκολα να τα συγκρίνει και να τα αξιολογήσει. Στο 3ο κεφάλαιο πραγματοποιείται ανάλυση απαιτήσεων ενός σύγχρονου συστήματος μάθησης έτσι ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί η μεθοδολογία αξιολόγησης σε μια λίστα από χαρακτηριστικά-απαιτήσεις για τα συστήματα που παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 2. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεθοδολογία Αξιολόγησης των συστημάτων μάθησης η οποία στηρίζεται στη θεωρία της ασαφούς λογικής. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία εφαρμόστηκε σαν μελέτη περίπτωσης για την αξιολόγηση συστημάτων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων προκειμένου να βρεθεί το πλέον κατάλληλο σύστημα για τις ανάγκες του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου. Τέλος στο κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται η εφαρμογή της μεθοδολογίας αξιολόγησης μεταξύ των συστημάτων μάθησης και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα- συμπεράσματα που εξάγονται από την εφαρμογή της μεθόδου ενώ στο τελευταίο κεφάλαιο (6ο ) παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της εργασίας. / Modern learning information systems are designed to support distance education and have many features to support learning sequence such as: management of educational material, tools for uploading projects in several kinds (documents, multimedia files), many kinds of quizzes, grades management, forums, reports wiz and many others. The aim of this master thesis is the investigation of available learning course management systems(LCMS), requirements analysis for LCMS and presentation and implementation of an evaluation methodology for LCMS based on a requirements list. In the first chapter of this thesis, we describe the basic concepts and definitions of e-Learning, as well as concepts relating to learning support systems such as: CBT(Computer Based Training), VLE(Virtual Learning Environment), LMS(Learning Management Systems), LCMS(Learning Course Management Systems), CMS (Course Management Systems), Mobile Learning etc. The second chapter contains an investigation in the area of Learning Course Management Systems (LCMS). We used a common template in order to describe the features of the most popular LCMS (either Open Source or Commercial). The template contains features like: Small Description of any LCMS (Software Manufacturer and History, Active Users and Installations, Database Requirements, Web Server, Manufacturer Clients, Current Stable Version), Strengths of the Software, Weaknesses of the Software, Available Mobile Version. This features have been chosen in order to become easy the comparison and after that the evaluation of the systems. The third chapter contains requirements analysis of a modern learning course management system so that the evaluation methodology can be applied to a specified list of features-requirements for the systems presented in chapter 2. In the fourth chapter there is the presentation of the evaluation methodology which uses a multicriteria technical analysis which belongs to the field of methods of Multi-Criteria Group-based Decision Making Techniques, while uses methods of (intuitionistic) fuzzy logic. This method exports the results using a technique TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution). In this chapter there is the theoretical description of the methodology which has been implemented as a case study for evaluating learning management systems in order to find the most suitable system for the needs of the Hellenic Open University(HOU). In Chapter 5 we will find the implementation steps of the methodology in order to exclude the most suitable LCMS for HOU and the final results(list of Systems). We will also find the conclusions of the implementation of this method. Finally the last chapter (6th) presents the final conclusions of the whole thesis and the added value this thesis offers in this field of research .

Η παρούσα διατριβή επανεξετάζει την οριακή ανάλυση ευστάθειας των λίθινων αψίδων. Η οριακή ανάλυση ευστάθειας χρησιμοποιείται σήμερα ως το βασικό εργαλείο αποτίμησης της ευστάθειας τόξων και θολωτών κατασκευών από τοιχοποιία, όπως ακριβώς συνέβαινε και τους τελευταίους τέσσερις αιώνες. Παρά την τόσο μακρόχρονη ιστορία της μεθόδου, δεν έχουν πλήρως διασαφηνιστεί στην επιστημονική κοινότητα θεμελιώδης έννοιες και δεν έχουν σαφώς απαντηθεί ερωτήματα όπως: Ποιες είναι οι φυσικά πραγματοποιήσιμες γραμμές ώθησης και ποιες όχι; Ποια είναι η επίδραση της στερεοτομίας ενός τόξου στην οριακή του ευστάθεια; Ποιος είναι ο ρόλος της αλυσοειδούς καμπύλης και κατά πόσο αυτή είναι μία φυσικά αποδεκτή γραμμή ώθησης; Τι σχέση υπάρχει ανάμεσα στην κλίση της συνισταμένης θλιπτικής δύναμης και στην κλίση της γραμμής ώθησης στο σημείο εφαρμογής της; Η παρούσα διατριβή αναζητά απαντήσεις στα ερωτήματα αυτά, και έχει ως στόχο τη βαθύτερη κατανόηση της οριακής ανάλυσης ευστάθειας των τόξων, με παράλληλη ανάδειξη νέων υπολογιστικών διαδικασιών. Η δομή της παρουσιάζεται συνοπτικά παρακάτω. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται ιστορική ανάλυση της μεθόδου μέσα από παρουσίαση και σχολιασμό των εργασιών με τη σημαντικότερη συμβολή, από τα μέσα του 17ου αιώνα μέχρι σήμερα. Στο δεύτερο κεφάλαιο επανεξετάζεται ένα από τα πιο κλασικά προβλήματα της μηχανικής: ποιο είναι το ελάχιστο επιτρεπτό πάχος ενός ημικυκλικού τόξου υπό τη δράση του ιδίου βάρους του για να είναι ευσταθές. Παράλληλα απαντώνται τα ερωτήματα που τέθηκαν παραπάνω αναπτύσσοντας νέες κλειστές μαθηματικές εκφράσεις των γραμμών ώθησης μέσω γεωμετρικής προσέγγισης, αλλά και μέσω του λογισμού των μεταβολών. Στο τρίτο κεφάλαιο χρησιμοποιείται παρόμοια διαδικασία για την ανάλυση της γενικής περίπτωσης των ελλειπτικών τόξων, οποιουδήποτε γεωμετρικού λόγου ύψος προς βάση, καθώς δεν είναι διαθέσιμα αναλυτικά αποτελέσματα στη διεθνή βιβλιογραφία, όπως συμβαίνει για τα κυκλικά τόξα. Στο τέταρτο κεφάλαιο εξετάζεται η οριακή ευστάθεια κυκλικών τόξων οποιασδήποτε γωνίας εναγκαλισμού, υπό την ταυτόχρονη δράση του ιδίου βάρους τους και σταθερής οριζόντιας εδαφικής επιτάχυνσης, ενώ υπολογίζεται με ακρίβεια η μορφή που θα έχει ο επικείμενος μηχανισμός κατάρρευσης μαζί με το οριακό πάχος, συναρτήσει της σεισμικής φόρτισης. Τα αποτελέσματα της μαθηματικής ανάλυσης (Κεφ. 2-4) επιβεβαιώνουν την ακρίβεια του λογισμικού που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες της διατριβής, καθώς και τα αποτελέσματα που προκύπτουν από εμπορικό λογισμικό της μεθόδου των διακριτών στοιχείων. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται εφαρμογή και σύγκριση των πιο αντιπροσωπευτικών υπολογιστικών μεθόδων που απαντώνται σήμερα στη βιβλιογραφία για την αποτίμηση της ευστάθειας και φέρουσας ικανότητας της υπόγειας Θολωτής Διόδου του Σταδίου της Αρχαίας Νεμέας, ενώ η οριακή ανάλυση ευστάθειας αναδεικνύεται ως ένα μοναδικό εργαλείο για την κατανόηση της αλληλεπίδρασης της κατασκευής με το περιβάλλον έδαφος. Επιπλέων των συμπερασμάτων στο τέλος κάθε κεφαλαίου (Κεφ. 2 έως 5), στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πιο σημαντικά συμπεράσματα και η συνεισφορά της παρούσας διατριβής. / This doctoral thesis revisits the limit equilibrium analysis of masonry arches. Limit equilibrium analysis is used today as the main analysis method for the assessment of the stability of masonry arches and vaulted structures, and is the outcome of important contributions that happened during the last four centuries. Although this method has a long history and a rich literature, there are still fundamental concepts that have not been thoroughly clarified, such as: What are the physically admissible thrust lines of an arch? How the stereotomy of an arch affects its limit stability? What is the role of the catenary curve (the alysoid)? Is the catenary curve a physically admissible thrust line? What is the relation between the direction of the thrust force and the slope of the thrust line at the point of application of the force? This thesis investigates these questions and aims to a better understanding of the limit equilibrium analysis of masonry arches, and at the same time, to present innovative methodologies and new analysis tools. Chapter 1 presents the work of other authors that have contributed the most to the stability analysis of masonry arches and vaulted structures over the last centuries. Chapter 2 revisits one of the most classical problems of Mechanics—what is the minimum thickness of a semicircular masonry arch subjected to its own weight. At the same time, the analysis presented in this chapter answers to the aforementioned questions through the development of closed-form expressions of the thrust line and the application of calculus of variation. Chapter 3 is focused on the limit equilibrium state of elliptical masonry arches, using the same approaches that were used in Chapter 2. This analysis was motivated from the fact that numerical results have been available in literature only for circular and not for elliptical masonry arches. Chapter 4 computes the location of the imminent hinges and the minimum thickness of circular masonry arches, for every given embrace angle, which can just sustain their own weight, together with a given level of horizontal ground acceleration. The numerical results presented in Chapters 2 to 4 confirm the accuracy of the in-house software that was developed for the needs of this thesis and the results obtained with a representative, commercially available software of the distinct element method. Chapter 5 present a comprehensive structural analysis of the Tunnel-Entrance to the Stadium of Ancient Nemea which ranges from the thrust line limit analysis and the discrete element method, to a 3-dimensional finite-element analysis. Limit equilibrium analysis emerges as a unique analysis method for the assessment of the stability of the structure and its interaction with the surrounding soil. While at the end of every chapter (Chapters 2 to 5) are presented detailed comments and conclusions, Chapter 6 is focused on outlining the most important conclusions and the main contribution of this thesis.

The current research work aims at the development of Biomedical Neuroengineering tools (Biotechnologies) for the in-depth functional study, rapid diagnosis, continuous monitoring and well-timed management of acute and chronic brain disorders, of individuals that are subjected to or suffer from any kind of systemic hypoxaemia or more localized brain hypoxia; as well as the functional assessment and continuous control of adaptability during the training of “altinauts” and generally of individuals that practice activities and function within environments of increased visual-cognitive-motor response demands (a type of brain “stress test”). For this purpose, we subject the entire visuocognitive system, from the elementary sensory to the most complex cognitive level, to an experimental test of categorical discrimination of complex visuocognitive stimuli, following ultra-rapid visual stimulation that leads to a motor response upon categorization of targets (images of animals elicit productive responses) and to its suppression upon categorization of nontargets (images of nonanimals elicit inhibitory responses). The oscillatory electro-physiological responses that are concurrently recorded at the occipital-temporal-parietal brain areas are analyzed in the time-domain (<20Hz) and in the joint time-frequency domain broadband (1-60Hz) with the Continuous Wavelet Transform that optimizes the multiresolution analysis of the high frequency (≥20Hz) γ-band oscillatory activity. This visuocognitive categorization test takes place in normoxaemic as well as hypoxaemic conditions (monitored reduction in the blood oxygen saturation from ≥97% to around 80% under conditions of hypobaric hypoxia within a hypobaric chamber), in order to assess electrophysiological markers that can detect and capture in the most sensitive and dynamic way even so transient, short-living and rather mild changes in brain function. The statistical parametric analysis of the time-frequency maps and the generalized, statistically safer, method of analysis of variance have established as the most sensitive and reliable the following markers: the major deflections of the evoked potentials, the phase-coherence factor of the oscillations across single-trials and the elicited energy of the evoked/phase-locked and the induced/total oscillatory activity. These electrophysiological markers in conjunction with psychometric tests allow for the investigation of the stages/levels of the decline as well as of the compensatory reserves in the visual-perceptive and cognitive-mental brain functions in order to determine the functional sensitivity thresholds of different brain functions to hypoxia. They open up the way for the functional characterization, the diagnosis and monitoring of brain insults or other acute and chronic pathological brain conditions. / Η παρούσα ερευνητική εργασία στοχεύει στην ανάπτυξη εργαλείων Βιοϊατρικής Νευρομηχανικής (Βιοτεχνολογίες) για την σε βάθος λειτουργική μελέτη, ταχεία διάγνωση, συνεχή παρακολούθηση και έγκαιρη αντιμετώπιση οξέων και χρόνιων εγκεφαλικών διαταραχών, ατόμων που υπόκεινται σε ή πάσχουν από οιαδήποτε μορφή συστηματικής υποξαιμίας ή πιο εντοπισμένης εγκεφαλικής υποξίας, καθώς και για την λειτουργική αξιολόγηση και το συνεχή έλεγχο της προσαρμοστικότητας κατά την εξάσκηση των «υψιβατών», και γενικότερα ατόμων που ασκούν δραστηριότητες και λειτουργούν μέσα σε περιβάλλοντα αυξημένων οπτικο-γνωστικο-κινητικών απαιτήσεων (ένα είδος «στρες τεστ» για τον εγκέφαλο). Για το σκοπό αυτό υποβάλλουμε ολόκληρο το οπτικογνωστικό σύστημα, από το στοιχειώδες αισθητηριακό έως το πιο πολύπλοκο νοητικό επίπεδο, σε μια πειραματική δοκιμασία κατηγορικής διάκρισης σύνθετων οπτικογνωστικών ερεθισμάτων, μετά από υπερταχεία οπτική διέγερση που οδηγεί στην έκλυση κινητικής απάντησης κατά την κατηγοριοποίηση στόχων (εικόνες «ζώων» εκλύουν παραγωγικές αποκρίσεις) και στην καταστολή της κατά την κατηγοριοποίηση μη-στόχων (εικόνες «μη-ζώων» εκλύουν ανασταλτικές αποκρίσεις). Οι ταλαντωτικές ηλεκτροφυσιολογικές αποκρίσεις που συγχρόνως καταγράφονται στις ινιακές-κροταφικές-βρεγματικές περιοχές του εγκεφάλου αναλύονται στο πεδίο του χρόνου (<20Hz) και στο συζευγμένο χρονοφασματικό πεδίο ευρυζωνικά (1-60Hz) με το συνεχή μετασχηματισμό του κυματίου που βελτιστοποιεί την πολυφασματική ανάλυση της υψίσυχνης (≥20Hz) γ-ταλαντωτικής δραστηριότητας. Αυτή η δοκιμασία οπτικογνωστικής κατηγοριοποίησης λαμβάνει χώρα τόσο σε νορμοξαιμικές όσο και υποξαιμικές συνθήκες (ελεγχόμενη μείωση στον κορεσμό του αίματος σε οξυγόνο από ≥97% γύρω στο 80% για 15 λεπτά κάτω από συνθήκες υποβαρικής υποξίας μέσα σε υποβαρικό θάλαμο), προκειμένου να ελέγξουμε ηλεκτροφυσιολογικούς δείκτες που μπορούν να ανιχνεύσουν και να συλλάβουν με τον πιο ευαίσθητο και δυναμικό τρόπο ακόμη και τόσο βραχύβιες και σχετικά ήπιες μεταβολές της εγκεφαλικής λειτουργίας. Η στατιστική παραμετρική ανάλυση των χρονοφασματικών χαρτών και η γενικευμένη, στατιστικά πιο ασφαλής, μέθοδος ανάλυσης των διακυμάνσεων ανέδειξαν ως πλέον ευαίσθητους και αξιόπιστους τους ακόλουθους δείκτες: τις κύριες αιχμές των προκλητών δυναμικών, τον παράγοντα φασικής συνάφειας των ταλαντώσεων μεταξύ των μοναδιαίων καταγραφών και την εκλυόμενη ενέργεια των προκλητών/φασικά-κλειδωμένων και επαγόμενων/ολικών ταλαντώσεων. Οι ηλεκτροφυσιολογικοί αυτοί δείκτες σε συνδυασμό με ψυχομετρικές δοκιμασίες επιτρέπουν τη διερεύνηση των σταδίων/επιπέδων κάμψης καθώς και των αποθεμάτων αντιρρόπησης των οπτικο-αντιληπτικών και γνωστικών-νοητικών λειτουργιών του εγκεφάλου για τον καθορισμό των λειτουργικών ουδών ευαισθησίας διάφορων εγκεφαλικών λειτουργιών στην υποξία. Ανοίγουν μάλιστα το δρόμο. για το λειτουργικό χαρακτηρισμό, τη διάγνωση και την παρακολούθηση εγκεφαλικών προσβολών ή άλλων οξέων και χρόνιων παθολογικών καταστάσεων του εγκεφάλου.

The present Doctoral Thesis focuses on the investigation, characterization and influence of polyacrylic materials in different scientific and technological disciplines via a detailed computer simulation using the Molecular Dynamics (MD) technique, in conjunction with the very accurate, all-atom Dreiding force-field. The main research concepts and objectives are discussed and analyzed in three separate parts. In the first part, atomistic configurations of two model pressure-sensitive acrylic adhesives (PSAs), the atactic homopolymer poly(n-BA) [poly(n-butyl acrylate)] and the atactic copolymer poly(n-BA-co-AA) [poly(n-butyl acrylate-co-acrylic acid)] in the bulk phase or confined between two selected substrates, glassy silica (SiO2) and metallic α-ferrite (α-Fe), were built and simulated by MD in the NPT statistical ensemble. First, an equilibration cycle consisting of temperature annealings and coolings was followed, in order to generate well-equilibrated configurations of the PSA systems. Detailed results from the atomistic simulations are presented concerning their volumetric behavior, glass transition temperature, conformational, structural, viscoelastic and dynamic properties. Particular emphasis was given to the analysis and characterization of the hydrogen bonds that form in the poly(n-BA-co-AA) system. By analyzing the MD trajectories, poly(n-BA-co-AA) was found to exhibit a higher density than poly(n-BA) by about 7% at all temperatures, to be characterized by smaller-size chains for a given molecular weight (MW), to exhibit significantly slower terminal and segmental dynamics properties, and to be characterized by a glass transition temperature that was approximately 40% higher than that of poly(n-BA). We also examined the type and degree of adsorption of the two acrylic systems on the selected substrates by analyzing the MD results for the local mass density as a function of distance from the solid plane and the distribution of adsorbed chain segments in train, loop, and tail conformations, and by computing the work of adhesion at the two substrates. The results revealed a stronger adsorption for both acrylics on the SiO2 surface due to highly attractive interactions between polymer molecules and substrate atoms, and as a consequence a higher value for the work of adhesion compared to that on the α-Fe surface. Furthermore, we have developed a generalized non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) algorithm to simulate the mechanical response of the two adhesives under a uniaxial stretching deformation. In the second part of the Thesis, results have been obtained from a hierarchical simulation methodology that led to the prediction of the thermodynamic, conformational, structural, dynamic and mechanical properties of two polymer nanocomposites based on syndiotactic poly(methyl methacrylate) or sPMMA. The first was reinforced with uniformly dispersed graphene sheets and the second with fullerene particles. How graphene functionalization affects the elastic constants of the resulting nanocomposite has also been examined. The phase behavior of the nanocomposite (in particular as we varied the relative size between the sPMMA chains and the diameter of fullerene molecules) has also been studied as a function of fullerene volume fraction. The simulation strategy entailed three steps: 1) Generation of an initial structure, which was then subjected to potential energy minimization and detailed molecular dynamics (MD) simulations at T = 500K and P = 1atm to obtain well relaxed melt configurations of the nanocomposite. 2) Gradual cooling of selected configurations down to room temperature to obtain a good number of structures representative of the glassy phase of the polymer nanocomposite. 3) Molecular mechanics (MM) calculations of its mechanical properties following the method originally proposed by Theodorou and Suter. By analyzing the results under constant temperature and pressure, all nanocomposite systems were found to exhibit slower terminal and segmental relaxation dynamics than the pure polymer matrices. The addition of a small fraction of graphene sheets led in all cases to the enhancement of the elastic constants; this was significantly more pronounced in the case of functionalized graphene sheets. We further mention that, for all polymer/fullerene nanocomposites addressed here, no phase separation or variation of polymer chain dimensions was observed as a function of fullerene size and/or fullerene volume fraction. In the third part of the Thesis, and motivated by the use of acrylic polymers for the design of membranes with aligned carbon nanotubes (CNTs) for several separation technologies (such as water desalination and wastewater treatment), we report results from a detailed computer simulation study for the nano-sorption and mobility of four different small molecules (water, tyrosol, vanillic acid, and p-coumaric acid) inside smooth single-wall CNTs (SWCNTs). Most of the results have been obtained with the molecular dynamics (MD) method, but especially for the most narrow of the CNTs considered, the results for water molecule were further confirmed through an additional Grand Canonical (μVT) Monte Carlo (GCMC) simulation using a value for the water chemical potential μ pre-computed with the particle deletion method. Issues addressed in the Thesis include molecular packing and ordering inside the nanotube for the four molecules, average number of sorbed molecules per unit length of the tube, and mean residence time and effective axial diffusivities, all as a function of tube diameter and tube length. In all cases, a strong dependence of the results on carbon nanotube diameter was observed, especially in the way the different molecules are packed and organized inside the CNT. For water for which predictions of properties such as local structure and packing were computed with both methods (MD and GCMC), the two sets of results were found to be fully self-consistent for all types of SWCNTs considered. Water diffusivity inside the CNT (although, strongly dependent on the CNT diameter) was computed with two different methods, both of which gave identical results. For large enough CNT diameters (larger than about 13 Å), this was found to be higher than the corresponding experimental value in the bulk by about 55%. Surprisingly enough, for the rest of the (phenolic) molecules simulated in this Thesis, the simulations revealed no signs of mobility inside nanotubes with a diameter smaller than the (20, 20) tube. This has been attributed to strong phenyl-phenyl attractive interactions, also to favorable interactions of these molecules with the CNT walls, which cause them to form highly ordered, very stable structures inside the nanotube, especially under strong confinement. The interaction, in particular, of the methyl group (present in tyrosol, vanillic acid, and p-coumaric acid) with the CNT walls seems to play a key role in all these compounds causing them to remain practically immobile inside nanotubes characterized by diameters smaller than about 26 Å. It was only for larger-diameter CNTs that tyrosol, vanillic acid, and p-coumaric acid were observed to demonstrate appreciable mobility. / Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή εστιάζει στη μελέτη της σχέσης μεταξύ δομής και μακροσκοπικών φυσικών ιδιοτήτων υλικών από πολυακρυλικά μέσω μίας λεπτομερούς προσομοίωσης στον υπολογιστή με τη μέθοδο της Μοριακής Δυναμικής (ΜΔ), σε συνδυασμό με ένα πολύ επακριβές πεδίο δυνάμεων (το Dreiding) σε ατομιστική λεπτομέρεια. Οι κύριες ερευνητικές έννοιες καθώς και οι στόχοι συζητιούνται και αναλύονται σε τρία ξεχωριστά μέρη. Στο πρώτο μέρος, ατομιστικές απεικονίσεις δύο προτύπων πίεσο-ευαίσθητων συγκολλητικών υλικών (acrylic pressure sensitive adhesives ή PSAs), του ατακτικού πολυ-βουτυλικού-ακρυλικού εστέρα (poly(n-BA)) και του συμπολυμερούς του με ακρυλικό οξύ (poly(n-BA-co-AA)), τόσο μακριά όσο και κοντά σε υποστρώματα σίλικας (SiO2) και α-φερρίτη (α-Fe), μελετήθηκαν στη βάση ενός φάσματος ιδιοτήτων (θερμοδυναμικές, δομικές, ιξωδοελαστικές, δυναμικές, και συγκολλητικές), όπως και η μηχανική τους απόκριση υπό συνθήκες μονοαξονικής εκτατικής παραμόρφωσης. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που εξήχθησαν από μία ιεραρχική μεθοδολογία προσομοίωσης που οδήγησε στην πρόβλεψη της φασικής συμπεριφοράς και των μηχανικών ιδιοτήτων νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών (polymer nanocomposites ή PNCs) βασισμένων στο συνδιοτατκτικό πολυ-μεθακρυλικό μεθυλεστέρα (syndiotactic poly(methyl methacrylate) ή sPMMA), ενισχυμένο με ομοιόμορφα διεσπαρμένα φύλλα γραφενίου (graphene sheets) ή σωματίδια φουλερενίου (fullerene particles). Στο τρίτο μέρος, υποκινούμενοι από τη χρήση των ακρυλικών πολυμερών στο σχεδιασμό μεμβρανών με ενσωματωμένους ευθυγραμμισμένους νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΑ, carbon nanotubes ή CNTs) σε διάφορες τεχνολογίες διαχωρισμού μορίων (με έμφαση στον καθαρισμό του νερού), παρουσιάζουμε αποτελέσματα από προσομοιώσεις, για τη νανο-ρόφηση και την κινητικότητα τεσσάρων διαφορετικών μικρών μορίων (water, tyrosol, vanilic acid, και p-coumaric acid) στο εσωτερικό λείων μονο-στρωματικών ΝΑ (single-wall CNTs ή SWCNTs). Τα θέματα που εξετάζονται περιλαμβάνουν τη μοριακή διευθέτηση και τη διάταξη στο εσωτερικό Ν.Α. των τεσσάρων μορίων, το μέσο χρόνο παραμονής τους, καθώς και τους αξονικούς συντελεστές διάχυσής του, συναρτήσει της διαμέτρου και του μήκους των ΝΑ.