- / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την κατασκευή ενός εικονικού περιβάλλοντος που αναπαριστά μια σχολική τάξη. Στην εικονική τάξη προστίθενται εικονικοί χαρακτήρες που αποτελούν τους μαθητές της τάξης καθώς επίσης και τη δασκάλα τους. Το σενάριο που ακολουθεί είναι η ενημέρωση των εικονικών μαθητών από τη διδάσκουσα για τους τρόπους αντίδρασης των μαθητών σε περίπτωση σεισμού. / -

Την 8η Ιουνίου 2008, στις 15:25 τοπική ώρα (12:25 GMT) ένας σεισμός μεγέθους Mw 6.4 εκδηλώθηκε στη ΒΔ Πελοπόννησο, στη Δυτική Ελλάδα. Το επίκεντρο προσδιορίστηκε κοντά στο χωριό Μιχόι, στη Δημοτική Ενότητα Μόβρης, περίπου 35 km ΝΔ της Πάτρας. Στην παρούσα εργασία, έγινε μία μελέτη ανισοτροπίας στην επικεντρική περιοχή του σεισμού της 8ης Ιουνίου. Συγκεκριμένα, έγινε μία μελέτη για την ανίχνευση του φαινομένου διαχωρισμού των εγκαρσίων κυμάτων και της εξέλιξής του σε σχέση με την εκδήλωση του σεισμού της 8ης Ιουνίου. Χρησιμοποιήθηκαν οι καταγραφές από τον σεισμολογικό σταθμό του Ριόλου (RLS), καθώς είναι ο μόνος κοντινός σταθμός στο επίκεντρο του σεισμού της 8ης Ιουνίου που βρισκόταν σε συνεχή λειτουργία κατά τα χρονικά διαστήματα πριν και μετά την εκδήλωση του σεισμού. Για τη μελέτη του φαινομένου του διαχωρισμού των εγκαρσίων κυμάτων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος cross-correlation (Ando et al., 1983; Fukao, 1984). Μετά την επεξεργασία των δεδομένων, προσδιορίστηκαν οι παράμετροι του φαινομένου, φ (διεύθυνση ταλάντωσης της ταχύτερης συνιστώσας των εγκαρσίων κυμάτων) και dt (χρόνος καθυστέρησης μεταξύ των δύο συνιστωσών) για κάθε ένα σεισμικό γεγονός. Ο διαχωρισμός των εγκαρσίων κυμάτων (shear-wave splitting) είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο, τα εγκάρσια κύματα διαχωρίζονται σε δύο συνιστώσες, με διαφορετικές διευθύνσεις πόλωσης και διαφορετικές ταχύτητες διάδοσης. Ο διαχωρισμός αυτός πραγματοποιείται κατά την διάδοση των εγκαρσίων κυμάτων μέσα από ένα ανισοτροπικό μέσο (Crampin and Chastin, 2003; Crampin and Peacock, 2005). Σύμφωνα με τη θεωρία, ο διαχωρισμός των εγκαρσίων κυμάτων στον φλοιό, προκαλείται εξαιτίας της ύπαρξης μικρο-ρωγμών, μικρο-διαρρήξεων κορεσμένων με ρευστά. Οι μικρο-διαρήξεις αυτές έχουν συνήθως διευθύνσεις παράλληλες ή υπό-παράλληλες με αυτή της μέγιστης οριζόντιας συμπιεστικής τάσης σε μία περιοχή (Crampin, 1993). Η ανάλυση των δεδομένων κατέδειξε την ύπαρξη του φαινομένου διαχωρισμού των εγκαρσίων κυμάτων στην υπό μελέτη περιοχή. Τόσο πριν, όσο και μετά την εκδήλωση του σεισμού της 8ης Ιουνίου, οι διευθύνσεις πόλωσης της ταχύτερης συνιστώσας των εγκαρσίων κυμάτων ακολουθούν μία μέση διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ. Η μέση διεύθυνση της ταχύτερης συνιστώσας δεν είναι σύμφωνη με τα χαρακτηριστικά του πεδίου των τάσεων στην περιοχή, όπως προσδιορίστηκαν από τους Konstantinou et al. (2011) και Hollenstein et al. (2008), με μία μέση διεύθυνση οριζόντιας συμπιεστικής τάσης Α-Δ. Η ΒΒΔ-ΝΝΑ διεύθυνση πόλωσης της ταχύτερης συνιστώσας οφείλεται πιθανόν στη δράση ενός πεδίου τάσεων γύρω και κάτω από τη θέση καταγραφής με τοπικά χαρακτηριστικά. Τέλος, παρατηρήθηκε μία αύξηση στις τιμές των χρόνων καθυστέρησης μετά την εκδήλωση του σεισμού της 8ης Ιουνίου. Η μέση τιμή των χρόνων καθυστέρησης πριν την εκδήλωση του σεισμού ήταν περίπου 27.3 ms, ενώ μετά την εκδήλωσή του 41.7 ms. H αύξηση των χρόνων καθυστέρησης, υποδηλώνει μία μεταβολή των ιδιοτήτων του μέσου στον ανώτερο φλοιό εξαιτίας της εκδήλωσης του σεισμού. Η εκδήλωση του σεισμού της 8ης Ιουνίου προκάλεσε πιθανόν την διεύρυνση και την επιμήκυνση των προϋπαρχόντων μικρο-διαρρήξεων του φλοιού, τη δημιουργία νέων και την επιπλέον πλήρωσή τους με ρευστά. / On June 8, 2008, at 15:25 local time (12:25 GMT) an Mw 6.4 earthquake occurred in the area of northwest Peloponnesus, Western Greece. The epicenter was located near Mihoi village, in the municipality of Movri, about 35 km southwest of Patras. In this paper, a crustal anisotropy analysis was performed in the epicentral area of Movri Mountain earthquake. Specifically, there was a study to detect shear-wave splitting phenomenon and its temporal evolution in relation to the occurrence of Movri Mountain earthquake. For the needs of the study, we used seismic records from the seismological station of Riolos (RLS). Riolos station is the nearest station from the epicenter of Movri Mountain earthquake which was in continuous operation during the periods before and after the occurrence of the earthquake. The method that was used to study shear-wave splitting phenomenon was the cross-correlation method (Ando et al., 1983; Fukao, 1984; Kuo et al., 1994). Through the data processing, splitting parameters φ (polarization direction of the fastest component of shear waves) and dt (time delay between the two components) were measured for each seismic event. Shear-wave splitting is a phenomenon in which shear-waves are separated into two components with different polarization directions and velocities. The phenomenon in the upper crust is caused by the existence of stress-aligned, fluid-filled micro-cracks/micro-fractures. The polarization directions of the fast components are usually parallel or sub-parallel to the direction of the maximum horizontal compressive stress (Crampin, 1993). Data analysis revealed the existence of shear-wave splitting phenomenon in the study area. Both before and after the occurrence of Movri Mountain earthquake, the polarization directions of the fast component of shear waves follow a general NNW-SSE direction. The observed mean fast polarization direction is not consistent with the estimated characteristics of the regional stress field of the broader area, as identified by Kontsantinou et al. (2011) and Hollenstein et al. (2008), who report a general E-W direction of the maximum horizontal compressive stress. The difference between the estimated fast polarization directions and the properties of the regional stress field shows the presence of a local stress field in the study area. Finally, an increase in time delays was observed after the occurrence of Movri Mountain earthquake. The average value of delay times before the occurrence of the earthquake was about 27.3ms, while after the occurrence was about 41.7ms. The increase in delay times which was observed after the occurrence of Movri Mountain earthquake possibly indicates changes in the properties of the medium in the upper crust. The occurrence of Movri Mountain earthquake caused the expansion/ lengthening of micro-cracks and its further filling with fluids.

Η μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία έχει ως στόχο να δημιουργήσει ένα ανοικτού κώδικα λογισμικό (scisola) -σε python-, το οποίο να παρέχει τις ακόλουθες λειτουργίες: Αυτοματοποίηση του υπολογισμού ΤΣΡ με σύνδεση στο σύστημα του SeisComP3. Αποθήκευση των αποτελεσμάτων σε βάση δεδομένων. Δυνατότητα παραμετροποίησης του λογισμικού από το χρήστη με χρήση γραφικού περιβάλλοντος (configuration). Δυνατότητα προβολής των αποτελεσμάτων με χρήση γραφικού περιβάλλοντος (review). Δυνατότητα τροποποίησης των αποτελεσμάτων βάση επιλογής του χρήστη με χρήση γραφικού περιβάλλοντος (revision). / This master thesis contributes by providing an open-source software application (scisola) -written in python-. It supports: Automatic calculation of moment tensors; the seismic event notification, station information and the corresponding waveforms are provided by the SeisComP3 system through different utilities and services like slinktool and seedlink server respectively. The moment tensor is calculated through the ISOLA software in parallel mode using multiple threads through multiprocessing python libraries for much faster calculations. Result storing in database for better data management. Extensive configuration changes based on the needs of each researcher, through a user friendly graphical interface. A graphical overview of the moment tensor calculation and the corresponding data fit. Moment tensor revision in case the user wishes to alter the automatically suggested result.

Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. / Εκτελώντας δυναμικές αναλύσεις με χρήση πεπερασμένων στοιχείων, αναλύεται η σεισμική απόκριση τεσσάρων τοίχων αντιστήριξης οπλισμένου εδάφους στην Ταϊβάν με στοιχεία πρόσοψης κυβόλιθους. Οι τοίχοι, των οποίων τα ύψη κυμαίνονται από 3.20 m έως 5.60 m και έχουν ως οπλισμούς στρώσεις γεωπλέγματος, υποβλήθηκαν στο σεισμό Chi-Chi (1999) και η συμπεριφορά τους κρίθηκε από επιτυχής έως ανεπιτυχής: δύο από αυτούς κατέρρευσαν, ένας υπέστη μόνο ελαφρές βλάβες, ενώ ο τέταρτος τοίχος παρέμεινε πρακτικά ανέπαφος. Η μη-γραμμική ανάλυση βασίσθηκε στα γνωστά γεωμετρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του κάθε τοίχου, του γεωπλέγματος, των γεωτεχνικών συνθηκών σε κάθε θέση, του είδους και των ιδιοτήτων του υλικού επίχωσης. Η συμπεριφορά του εδαφικού υλικού προσομοιώθηκε κάνοντας χρήση του κριτηρίου Mohr-Coulomb, ενώ ως διέγερση βάσης στις δυναμικές αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων χρησιμοποιήθηκαν τα καταγεγραμμένα επιταχυνσιογραφήματα κοντά στις θέσεις των τοίχων. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων (και ειδικά η εκτιμώμενη παραμορφωμένη μορφή των τοίχων) επαλήθευσαν την παρατηρούμενη συμπεριφορά των τοίχων. Βασιζόμενοι στα αποτελέσματα, βρέθηκαν οι λόγοι της ανεπιτυχούς συμπεριφοράς των δύο τοίχων που κατέρρευσαν, ενώ εξηγήθηκε η διαφοροποίηση της συμπεριφοράς των δύο τοίχων που δεν υπέστησαν βλάβες. Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές αναλύσεις για να ευρεθεί η επίδραση σημαντικών παραμέτρων σχεδιασμού, όπως το βάθος θεμελίωσης του τοίχου, η απόσταση και το μήκος των οπλισμών, η συνεισφορά των ράβδων σύνδεσης στην ευστάθεια των στοιχείων πρόσοψης και η συνεισφορά της ανώτατης στρώσης οπλισμού στην ευστάθεια του τοίχου. Επίσης αναλύθηκε η ευστάθεια των τοίχων χρησιμοποιώντας ένα εμπορικά διαθέσιμο λογισμικό οριακής ισορροπίας, το οποίο βρέθηκε ικανό να προβλέψει την παρατηρούμενη επιτυχή και ανεπιτυχή συμπεριφορά των τεσσάρων τοίχων. / The seismic response of four reinforced soil segmental retaining walls in Taiwan, is analyzed using the dynamic finite element method. The walls – whose heights ranging from 3.20 m to 5.60 m and layers of geogrid reinforcement – were subjected to the Chi-Chi earthquake (1999) and their performance ranged from successful to unsuccessful: two of them were collapsed, one suffered only minor damage whereas the fourth wall remained practically intact. The non-linear analyses were based on the known geometrical and mechanical characteristics of each wall and of the geogrid reinforcement, the geotechnical conditions at each site and the type and properties of backfill material. The soil material behavior was modeled by using the Mohr-Coulomb failure criterion whereas recorded accelerograms in the vicinity of the sites of the walls were used as base excitation in the dynamic finite analyses. The results of the analyses (and especially the estimated deformed shape of the walls) showed a remarkable agreement with the observed performance of the walls. Based on these results the reasons for the unsuccessful performance of the two failed walls were identified whereas the differentiation of the behavior of the two undamaged walls was explained. Furthermore, parametric analyses were conducted to identify the effects of such important design parameters as the depth of the foundation of the wall, the spacing and length of reinforcement, the contribution of connecting pins to the stability of the facing elements as well as the contribution of the top layer of reinforcement to the stability of the wall. The stability of the walls were also analyzed by using a commercially available limit equilibrium software which was found to be able to predict the observed successful and unsuccessful performance of the four walls.

Στη παρούσα εργασία, δημιουργήθηκε ένα εκπαιδευτικό περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας για προσομοίωση σεισμού σε σχολική τάξη. Πρόκειται για ένα ασφαλές περιβάλλον, εφικτού κόστους, που προσομοιώνει αρκετά καλά το φυσικό. Παρουσιάζεται ο τρόπος κατασκευής των αντικειμένων της τάξης με τη χρήση λογισμικού μοντελοποίησης και η δημιουργία διαφόρων συμβάντων που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια του σεισμού, με τη χρήση λογισμικού εικονικής πραγματικότητας. Η εφαρμογή δίνει τη δυνατότητα στο μαθητή να αποκτήσει ψυχολογική εξοικείωση και να ενισχύσει την αντιληπτικότητά του σχετικά με το φαινόμενο, να βελτιώσει την απόδοσή του αποκομίζοντας καινούργιες εμπειρίες και ταυτόχρονα να εφαρμόζει όσα έχει μάθει για τους τρόπους αντίδρασης σε περίπτωση σεισμού σε συνθήκες πραγματικού γεγονότος. / An educational environment of virtual reality was designed in order to simulate an earthquake occurring while students are present in a classroom. Such a virtual environment has many advantages: it is secure for students, not costly and very similar to the real life one that is to the actual classroom in the sense that students are free to interact within its confines. The present dissertation attempts to present the ways through which school elements can be produced using a modelling tool. Additionally, we have created a variety of incidents taking place while the earthquake is occurring using a virtual reality software. Summing up, this application offers students the opportunity to psychologically familiarize themselves with the phenomenon of an earthquake while at the same time reinforces their awareness of it. It offers students the possibility to acquire new experiences and improve their performance in crisis management (e.g. earthquake), and it simultaneously sets while an example-environment to apply their theoretical knowledge in real life situations.