Οι ολοένα αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις των σημερινών κοινωνιών και το γεγονός ότι οι ηλεκτρικές συσκευές και εξοπλισμός έχουν γίνει αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητάς μας, έχει οδηγήσει στην αναγωγή του ηλεκτρισμού σε κοινωνικό αγαθό. Παρόλα αυτά, η υπερβολική του χρήση έχει προκαλέσει έντονες ανησυχίες στο κοινό, όσον αφορά τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που εκπέμπονται λόγω του εναλλασσόμενου ρεύματος. Η παρούσα εργασία αποσκοπεί να ξεδιαλύνει το «θολό τοπίο» γύρω από τις επιδράσεις των χαμηλόσυχνων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων (δηλαδή τα εκπεμπόμενα πεδία από τις εγκαταστάσεις ηλεκτρικής ενέργειας και τις ηλεκτρικές συσκευές) στην ανθρώπινη υγεία κι έτσι να συνεισφέρει ως ένα βαθμό στην άρση των ανησυχιών του κοινού και των επιπτώσεων που αυτές συνεπάγονται. Ειδικότερα, η εργασία μπορεί να συνοψιστεί ως εξής: Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια θεωρητική αναφορά στις βασικές έννοιες της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Προσδιορίζονται οι επιβλαβείς ακτινοβολίες για την υγεία καθώς επίσης και οι ιδιότητες των χαμηλόσυχνων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Ακόμη, παρουσιάζονται οι κανονισμοί προστασίας και τα όρια έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία, τόσο στην Ευρώπη, όσο και στην Ελλάδα. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται αναλυτικά οι διαφορετικές πηγές χαμηλόσυχνων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και γίνεται σύγκριση των πεδιακών εντάσεων στο περιβάλλον τους. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται λόγος για τη βιολογική επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Παρουσιάζονται οι επιδράσεις τους στην ανθρώπινη υγεία και οι δράσεις που λαμβάνουν χώρα τόσο για τη μελέτη αυτών των επιδράσεων, όσο και για την προστασία του κοινού. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται ανασκόπηση του προτύπου λήψης μετρήσεων που ακολουθήθηκε. Εξετάζεται το πρότυπο ΙΕC 61786 για μέτρηση χαμηλόσυχνων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και αναφέρονται κάποια χαρακτηριστικά του προτύπου EN 50413 για μέτρηση ηλεκτρομαγνητικών πεδίων όλων των συχνοτήτων. Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφεται ο σκοπός και ο εξοπλισμός των μετρήσεων. Παρατίθενται τα αποτελέσματα των μετρήσεων συνοδευόμενα με διαγράμματα και σχόλια επί της μεταβολής της μαγνητικής επαγωγής στο περιβάλλον υποσταθμών μέσης τάσης.Τέλος συνοψίζονται τα συμπεράσματα που εξάγονται με βάση όσα εξετάστηκαν στην παρούσα εργασία. Σύμφωνα με αυτά δεν πρέπει να υπάρχει κανένας λόγος ανησυχίας για την επίδραση των χαμηλόσυχνων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στην ανθρώπινη υγεία, καθώς τηρούνται όλοι οι κανονισμοί, οι οποίοι εμπεριέχουν μεγάλους συντελεστές ασφαλείας. / The ever-increasing energy demands of today's society and the fact that electrical appliances and equipment have become an integral part of our daily lives has led to the deduction of electricity into social good. However, its excessive use has caused great concern to the public, regarding to electromagnetic fields’ emissions because of the AC current. This essay aims to unravel the "misty area" around the effects of low frequency electromagnetic fields (i.e. fields emitted from power systems and electrical appliances) to human health and thus contribute to some extent to the disentanglement of public preoccupations and the consequences arising therefrom. In particular, this essay can be summarized as follows: In Chapter 1 there is a theoretical report in the basic concepts of electromagnetic radiation. Harmful radiation as well as the properties of low frequency electromagnetic fields is identified. Moreover, protection regulations and limits on exposure to electromagnetic fields are presented, both in Europe and in Greece. In Chapter 2 different sources of low frequency electromagnetic fields are presented and the fields’ intensities in their environment are compared. Chapter 3 talks about the biological effects of electromagnetic fields. It also presents the effects on human health and the actions that take place for the study of these effects, and for the public’s protection. Chapter 4 gives an overview of the pattern of taking measurements that was followed. The IEC 61786 standard for measuring low frequency electromagnetic fields is examined and some features of the standard EN 50413 for measuring electromagnetic fields of all frequencies are presented. Chapter 5 describes the measurements’ purpose and equipment. The measurements’ results are given, which are accompanied by charts and comments about the change of the magnetic induction around medium voltage substations. Finally, the conclusions based on this essay’s data are summed up, according to which, there should be no reason for public concern about the effect of low frequency electromagnetic fields on human health, since compliance with all special regulations, which contain large safety factors, is being performed.

Στόχος αυτής της εργασίας είναι η περιγραφή ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας και η αναφορά στις καταπονήσεις που αυτό υφίσταται. Περιλαμβάνει επίσης τον υπολογισμό της αύξησης της θερμοκρασίας σε ηλεκτρικούς συνδέσμους υπό κρουστικό ρεύμα καταπόνησης / The aim of this diploma is the research in a lightning protection installation. Moreover a mathematical model and approximate equations are proposed, concerning the temprature rise estimation at electric couplings, during lightning discharges.

Οι πύργοι ελέγχου αεροδρομίων αποτελούν βασικό συστατικό για την ομαλή και συνεχή εξυπηρέτηση των πτήσεων πολιτικών και στρατιωτικών αεροσκαφών. Βρίσκονται εγκατεστημένοι σε κάθε αεροδρόμιο και αποτελούν το υψηλότερο κτίριο στο περιβάλλοντα χώρο, πράγμα που δικαιολογεί και τον μεγάλο αριθμό κεραυνικών πληγμάτων που μπορούν να δεχτούν. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας που βρίσκεται εγκατεστημένο σε έναν πύργο ελέγχου αεροδρομίου. Η απόδοση του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην αποτελεσματική λειτουργία του πύργου ελέγχου και στη γενικότερη αποτελεσματική λειτουργία του αερολιμένα. Με τη χρήση του προγράμματος εξομοίωσης αναλογικών και ψηφιακών κυκλωμάτων Orcad-Pspice, προσομοιώνεται το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, με βάση τον πύργο ελέγχου που του διεθνούς αερολιμένα Ελ. Βενιζέλος, μετράται το δυναμικό στη βάση του πύργου ελέγχου και τα ρεύματα στους αγωγούς καθόδου, όταν κεραυνός πλήττει το σύστημα συλλεκτήριων αγωγών. / The airport traffic control towers are a key component for the smooth and continuous service flights for both political and military aircraft. They are located at each airport and are the highest building in the surroundings, which justifies the number of lightning strikes that accepts. The purpose of this thesis is the study of a lightning protection system which is installed in an airport control tower. The efficiency of the lightning protection system constitute an important role in the effective operation of the control tower and the overall efficient operation of the airport. Using the analog and digital circuits simulation program Orcad-Pspice, the lightning protection system simulated , based on the control tower to the International airport Eleftherios Venizelos , the measured potential at the base of the control tower and the currents in the downconductors , when lightning strikes the collectors system

Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr ) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα συσχέτισης των τιμών του δείκτη προστασίας κατά ΕΝ 13719 με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων τόσο για σειρές γεωυφασμάτων από έναν κατασκευαστή όσο και για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής y= Alnx+B, επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Συσχετίσεις τόσο με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας όσο και με τις μηχανικές ιδιότητες που ποιοτικά κυμαίνονται από πολύ καλές (γεωυφάσματα Geofabrics) έως ανύπαρκτες (γεωυφάσματα Synthetic Ind.). Συσχετίσεις του δείκτη προστασίας με το πάχος ή το ειδικό βάρος των γεωυφασμάτων είναι κατώτερες ποιοτικά της συσχέτισης με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας. / This dissertation is a laboratorial investigation on the application of standard EN 13719. The purpose of this standard is to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles, in order to avoid the failure due to mechanic stress. The tests (in laboratory) were conducted after designing and constructing a suitable device and a system of measurement for deformations according to the standard EN 13719 provisions. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were checked in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more obvious for the smallest stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratorial device was examined and the influence of reduced test duration ( from 100 hr to 25 hr ) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer and for all specimens. During the tests, the total compression of the materials in the laboratorial device under constant stress ( second stage ) was most probably due to all the materials except the geotextile. The geotextile perhaps had expended its compressibility at the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were filled by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index calculated for 100 hr varied from that for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index increased as the physical and mechanical properties increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good ( geotextiles Geofabrics) to nonexistent ( geotextiles Synthetic Ind.). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area.

Αντικείμενο της Διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/ m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα αντικατάστασης της προτεινόμενης από το πρότυπο διαδικασίας με άλλη απλούστερη και ταχύτερη στην εκτέλεσή της. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη διάταξη, εκτελέστηκαν αντίστοιχες δοκιμές και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά που προκύπτουν από δοκιμές που εκτελούνται εφαρμόζοντας το πρότυπο ΕΝ 13719. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής , επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Η συσχέτιση του δείκτη προστασίας με φυσικές ή/και μηχανικές ιδιότητες μπορεί, ποιοτικά, να είναι από πολύ καλή έως και αδύνατη. Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προέκυψαν από δοκιμές που εκτελέστηκαν με απλοποιημένη διάταξη και διαδικασίες (μηδενικός χρόνος διατήρησης σταθερού φορτίου, μια στρώση σφαιρών, διπλάσια ονομαστική τάση) διαφέρουν από 1% έως 24%, με μέσο όρο 10%, από τις τιμές που υπολογίζονται κατά ΕΝ 13719. Κατά συνέπεια, ενισχύεται η άποψη ότι η πρότυπη δοκιμή μπορεί να προσομοιωθεί πολύ ικανοποιητικά με χρήση απλούστερης εργαστηριακής διάταξης πετυχαίνοντας σημαντική μείωση του απαιτούμενου χρόνου για την εκτέλεσή της. / This dissertation is a laboratory investigation of the application of Standard EN 13719 which has been established in order to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles against failure due to external mechanical loads. For the purposes of this investigation, a suitable device and a system for deformation measurement were designed and conducted according to the provisions of standard EN 13719. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were tested in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 x103 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more pronounced for the smallest applied stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratory device was examined and the influence of reduced test duration (from 100 hr to 25 hr) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer as well as for all samples tested. During the tests, the observed total compression of the materials in the laboratory device under constant stress (second stage) was most probably due to the rest of the materials and not to the geotextile itself. The geotextile is expected to have had expended its compressibility during the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were fitted by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index values calculated for a test duration of 100 hr varied from those measured for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index values increased as the physical and mechanical properties values increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good (Geofabrics geotextiles) to nonexistent (Synthetic Ind. geotextiles). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area. The protection index values obtained from tests conducted with a simplified laboratory divice and simplified procedures (no time allowed for constant load, one layer of spheres, double values for applied stress) differed by 1% to 24%, with an average of 10%, from the protection index values obtained according to EN 13719. Accordingly, there are strong indications that the standard procedures can be adequately simulated using simpler laboratory device and procedures and reducing significantly the required testing time.

Οι σεισμοί και οι ηφαιστειακές εκρήξεις αποτελούν την επιφανειακή έκφραση μιας δυναμικής του βάθους. Αυτό από μόνο του παραπέμπει σε κάτι μη απτό και μη άμεσα παρατηρήσιμο. Όμως τα δύο αυτά φαινόμενα καταφέρνουν να κεντρίσουν το ενδιαφέρον μικρών και μεγάλων κάνοντάς τους να σχηματίζουν τις δικές τους παραστάσεις για τις δύο έννοιες. Στην παρούσα έρευνα, μελετήσαμε τις ιδέες που κατέχουν τα παιδιά της προσχολικής ηλικίας για τους σεισμούς, τα ηφαίστεια και τη δημιουργία αυτών, πριν αλλά και μετά από μια οργανωμένη διδακτική παρέμβαση. Επίσης, έγινε προσπάθεια καταγραφής των συναισθημάτων που εκφράζονται από τα παιδιά για το φαινόμενο του σεισμού αλλά και των μέτρων προστασίας που τείνουν να υιοθετούν σε μια τέτοια περίσταση. Το δείγμα αποτέλεσαν 63 παιδιά προσχολικής ηλικίας από ένα δημόσιο Νηπιαγωγείο στην ευρύτερη περιοχή της Πάτρας. Τα παιδιά φάνηκε πως είχαν σχηματίσει ήδη πριν τη διδακτική παρέμβαση κάποιες πρώτες παραστάσεις για τα φαινόμενα αυτά. Μετά την ολοκλήρωση της διδακτικής παρέμβασης παρατηρήθηκε ότι οι παραστάσεις αυτές βελτιώθηκαν αρκετά με κάποιες από αυτές να πλησιάζουν αρκετά το επιστημονικό μοντέλο. Τέλος, τα συναισθήματα που εκφράστηκαν από τα παιδιά καθ’ όλη τη διάρκεια της μελέτης αυτής σχετίζονταν με την κατανόηση της σημαντικότητας του εν λόγω θέματος: παρατηρήθηκε μια μετάβαση από το συναίσθημα φόβου ή πανικού σε συναισθήματα που είχαν να κάνουν περισσότερο με ηρεμία και διατήρηση της ψυχραιμίας προκειμένου να προστατευθούν σε περίπτωση σεισμού. / Earthquakes and volcanic eruptions are the surface expression of a dynamic depth. This by itself refers to something intangible and not directly observable; but these two phenomena manage to pique the interest of both preschoolers and adults and make them form their own representations for both concepts. In this research, we studied the ideas held by the preschoolers on earthquakes, volcanoes and the creation of these two, before and after an organized teaching intervention. Also, an attempt was made to record the emotions expressed by children about the earthquakes and the protective measures they tend to adopt in such situations. The sample consisted of 63 preschool children from a public kindergarten located in the city of Patras. Ever before the teaching intervention, children had already formed some early representations for these phenomena, representations that were enriched (approaching even the scientific model) after the didactic intervention had been completed. Finally, the feelings expressed by the children throughout the study resulted from the understanding of the significance of this issue: there was a transition from the feeling of fear or panic to feelings that had more to do with staying calm and keeping their composure (in order to protect themselves) in a case of an earthquake.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δυναμική συμπεριφορά μιας τυπικής σφαιρικής δεξαμενής για την εφαρμογή διάφορων συστημάτων σεισμικής προστασίας. Πέντε διαφορετικά συστήματα σεισμικής προστασίας εξετάζονται:Οι αποσβεστήρες ιξώδους απόσβεσης, οι αποσβεστήρες τριβής και οι μη-λυγίζοντες μεταλλικοί σύνδεσμοι που η λειτουργία τους βασίζεται στην κατανάλωση σεισμικής ενέργειας, και τα ελαστομερή εφέδρανα υψηλής απόσβεσης και αυτά με πυρήνα μολύβδου που η λειτουργία τους βασίζεται στην απομόνωση της βάσης της δεξαμενής. Η αριθμητική ανάλυση έγινε με την χρήση ενός λεπτομερούς μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων που προσομοιώνει την ακριβή γεωμετρία της σφαιρικής δεξαμενής, την επίδραση του φαινομένου αλληλεπίδρασης υγρού-δεξαμενής για ενδεικτικά ποσοστά πλήρωσης, την αλληλεπίδραση εδάφους-δεξαμενής και την μη-γραμμική συμπεριφορά των συστημάτων σεισμικής προστασίας. Παρουσιάζονται αποτελέσματα της τέμνουσας δύναμης βάσης, της κατακόρυφης μετατόπισης της ελεύθερης επιφάνειας του περιεχόμενου υγρού και οριζόντιες μετατοπίσεις χαρακτηριστικών σημείων της δεξαμενής, για καθε περίπτωση συστήματος σεισμικής προστασίας υπό σεισμική διέγερση, και συγκρίνονται με τα αντίστοιχα που προκύπτουν για την σφαιρική δεξαμενή με τους συμβατούς χιαστούς συνδέσμους. / Various seismic protection systems are used to study numerically the dynamic behavior of a typical spherical liquid storage tank. Five different anti-seismic devices are investigated; nonlinear viscous dampers, buckling restrained braces and friction devices based on the passive energy dissipation technique and lead core and high damping rubber bearings based on base isolation technique. The numerical analysis is performed by means of a detailed finite element model, taking into account the exact geometry of the steel tank, the fluid-structure interaction effects for an arbitrary level of filling, the soil-structure interaction as well as the non-linearities introduced by either the dissipative bracing systems. Representative results for base shear forces, vertical displacements of the fluid content and displacements at characteristic locations of the spherical tank are presented and compared to those corresponding to a tank with a conventional bracing system.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται αναλυτική περιγραφή της λειτουργίας της διάταξης του Μεταγωγέα Τάσης Υπό Φορτίο ενός μετασχηματιστή υψηλής τάσης 150 kV/ 21 kV. Επίσης, περιγράφονται και αναλύονται σφάλματα που εμφανίζονται σε μετασχηματιστές με Μεταγωγέα Τάσης Υπό Φορτίο με χρήση εμπειρικών δεδομένων από την εταιρεία Δ.Ε.Η. Α.Ε. και τη θεωρητική ανάλυση και εξήγησή τους μέσα από βιβλιογραφική μελέτη . Συγκεκριμένα, περιγράφονται τα αίτια που δημιουργούν αυτά τα σφάλματα, τα συμπτώματα που εμφανίζονται στο μετασχηματιστή και το μεταγωγέα τάσης , οι επιπτώσεις των σφαλμάτων αυτών στο μετασχηματιστή και τη διάταξη του μεταγωγέα τάσης . Επιπλέον, γίνεται αναφορά στα συστήματα προστασίας που διαθέτει ο μετασχηματιστής και ο μεταγωγέας τάσης προκειμένου να προστατευθεί από τις επιπτώσεις αυτών των σφαλμάτων. Στη συνέχεια, μελετάται συγκεκριμένο σφάλμα, που παρουσιάστηκε στο Μ/Σ 150 kV/21 kV Νο1 του Υ/Σ 150 kV/21 kV των Ελληνικών Ναυπηγείων Σκαραμαγκά, και καταγράφεται η αντιμετώπισή του βήμα προς βήμα σε συνεργασία με την εταιρεία ΠΑΡΑΛΟΣ ΤΕΧΝΙΚΗ Α.Ε., στην οποία ανατέθηκε η επίλυση του σφάλματος. Τέλος, μέσα από την προσομοίωση ενός Μ/Σ υψηλής τάσης με μεταγωγέα τάσης υπό φορτίο με χρήση του λογισμικού πακέτου MatLab/SimuLink κατανοούμε σε βάθος τη λειτουργία του μεταγωγέα τάσης υπό φορτίο. Η προσομοίωση περιλαμβάνει την εφαρμογή διαταραχών της τάσης του δικτύου στο Μ/Σ στην περίπτωση ορθής και εσφαλμένης λειτουργίας του οργάνου του ρυθμιστή τάσης, καθώς η εσφαλμένη λειτουργία του ρυθμιστή τάσης ήταν και η αιτία του σφάλματος στο Μ/Σ του Υ/Σ 150 kV/21 kV των Ελληνικών Ναυπηγείων Σκαραμαγκά. / The particular project deals with the detailed description of the layout and the operation of the on load tap changer belonging to a transformer of high tension 150kV/21 kV. Furthermore, it describes and analyzes faults that occurs to transformers with on load tap changer using empirical data from DEI S.A. (Public Power Corporation) as well as theoretical analysis and explanation based on bibliography. In particular, there are described the reasons behind these faults , the symptoms that appear to the transformer and the tap changer and the consequences to the transformer and the layout of the tap changer. Moreover, there is reference to the protection systems that the transformer and the tap changer have in order to be protected from the consequences of the faults. Further on, a particular troubleshooting is studied that occurred at the transformer 150 kV/21 kV no1 of the high voltage substation 150 kV/21 kV at the Hellenic Shipyards of Skaramagas and its handling is reported step by step in association with PARALOS TECHNICAL S.A. , the company which was assigned to solve the troubleshooting. Finally, the operation of the on load tap changer is studied in depth through simulation of a high voltage transformer with on load tap changer using MatLab/SimuLink software package. The simulation includes the application of voltage variations at the transformer, occurred to the high voltage network in the case of orderly or disorderly operation of the voltage regulator, as the faulty operation of the voltage regulator was the reason behind the troubleshooting of the transformer of the substation of 150 kV/ 21 kV at the Hellenic Shipyards of Skaramagas.

Τα δομικά στοιχεία των μηχανολογικών κατασκευών υπόκεινται σε επαναλαμβανόμενες κυκλικές καταπονήσεις, από τις οποίες δημιουργούνται και διαδίδονται ρωγμές. Οι καταπονήσεις αυτές, οι οποίες προκαλούν κόπωση στις κατασκευές, μπορεί να είναι είτε καθαρά μηχανικές είτε θερμικές ή να προκύπτουν σα συνδυασμός θερμικής και μηχανικής φόρτισης. Τυπικές περιπτώσεις θερμικών και θερμομηχανικών φορτίσεων εμφανίζονται σε κατασκευές, όπως σωλήνες κυκλωμάτων ψύξης, πιεστικά δοχεία, συνιστώσες ηλεκτρικών κυκλωμάτων, θάλαμοι μηχανών εσωτερικής καύσης και πτερύγια στροβιλοκινητήρων. Η κυκλική μεταβολή του θερμικού φορτίου στις προαναφερθείσες περιπτώσεις, συνιστά συνθήκες θερμικής κόπωσης. Επίσης, λόγω της σχετικά υψηλής συχνότητας του φορτίου η θερμοκρασία παρουσιάζει έντονη μεταβολή στο χώρο και στο χρόνο. Ο προσδιορισμός της διάρκειας ζωής ενός δομικού στοιχείου κατά τη φάση του σχεδιασμού μπορεί να γίνει με τη βοήθεια πειραματικών διαδικασιών. Τα πειράματα όμως κόπωσης είναι δαπανηρά και χρονοβόρα και προφανώς απαιτούνται περισσότερες από μια πειραματικές δοκιμές. Οπότε, είναι εύλογο να υπάρχουν υπολογιστικά εργαλεία που να δίνουν τη δυνατότητα στο μηχανικό να εκτιμήσει την διάρκεια ζωής ή τη σοβαρότητα της βλάβης ενός εξαρτήματος. Τα περισσότερα υπολογιστικά μοντέλα αναφέρονται σε καθαρά μηχανικές καταπονήσεις. Έτσι υπάρχει πρόσφορο έδαφος για την ανάπτυξη υπολογιστικών εργαλείων για την ανάλυση προβλημάτων θερμικής και θερμομηχανικής κόπωσης. Τέτοιου είδους εργαλεία θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη το κλείσιμο των ρωγμών, που συμβαίνει λόγω των θερμικών παραμορφώσεων, διότι είναι δυνατόν να επηρεάζεται τοπικά το θερμοκρασιακό πεδίο. Επομένως, χρειάζεται επαναληπτική διαδικασία για τον προσδιορισμό του θερμικού και τασικού πεδίου που αλληλεπιδρούν. Είναι προφανές ότι η ανάλυση της θερμικής κόπωσης εξελίσσεται σε συνθέτη διαδικασία, που θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει τον υπολογισμό της κατανομής της θερμοκρασίας, την τοπική επίδραση του άκρου της ρωγμής στο τασικό πεδίο καθώς και την επαφή των επιφανειών της ρωγμής. Η μέθοδος των συνοριακών στοιχείων είναι ικανή να αντιμετωπίζει τέτοιου είδους τοπικές επιδράσεις. Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στην ανάπτυξη υπολογιστικού εργαλείου βασισμένου στα συνοριακά στοιχεία, για την πρόβλεψη της διάδοσης ρωγμών και την εκτίμηση της διάρκειας ζωής, εξαρτημάτων υπό θερμική και θερμομηχανική κόπωση. Έμφαση δίνεται σε περιπτώσεις που το θερμικό φορτίο προκαλεί κλείσιμο της ρωγμής και σε περιπτώσεις διεπιφανειακών ρωγμών, όπου το θερμοκρασιακό πεδίο επηρεάζεται από την θερμική αντίσταση ανάμεσα στις επιφάνειες της ρωγμής. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση σε εργασίες που εστιάζουν σε φαινόμενα κόπωσης και διάδοσης ρωγμών, καθώς και στην ανάπτυξη υπολογιστικών μοντέλων για την πρόβλεψη της διάδοσης ρωγμών. Επιπλέον, προσδιορίζεται λεπτομερώς το αντικείμενο της παρούσας διατριβής και εξηγείται η συνεισφορά της και τα καινοτόμα σημεία της. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η ιδιόμορφη συμπεριφορά του άκρου της ρωγμής, δίνονται οι διατυπώσεις των μεγεθών θραύσης που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση της κόπωσης και αναφέρονται τρόποι με τους οποίους μελετάται η διάδοση ρωγμών. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται λεπτομερώς οι ολοκληρωτικές συνοριακές διατυπώσεις για την επίλυση προβλημάτων θερμοελαστικότητας. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι υπολογιστικές διαδικασίες που ακολουθούνται στην παρούσα εργασία για τον προσδιορισμό του πεδίου θερμοκρασιών και μετατοπίσεων, καθώς και ο τρόπος που προσομοιώνεται η διάδοση ρωγμής. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις αναλύσεις για διάφορες περιπτώσεις, ενώ στο έκτο κεφάλαιο εξάγονται συμπεράσματα και διατυπώνονται προτάσεις για μελλοντική έρευνα. / The prediction of fatigue life is essential for the integrity and reliability of a structure when designing engineering components that undergo cyclic loading. In most cases, the mechanical cyclic loads are taken into account in order to evaluate the life and damage tolerance of structures with existing cracks. However, there exists a category of structures that experience severe thermal cycling that acts alongside the mechanical loads. Such structures include cooling system pipes, pressure vessels, pistons and combustion chambers of internal combustion engines, gas turbine blades and components of electrical circuits. Interfacial crack growth is of paramount importance when designing components that are protected by thermal barrier coatings in order to increase their endurance and efficiency. These types of structures are exposed to very intense thermo-mechanical cycling, which gradually causes delamination and eventually leads to spallation of the coating Numerical simulations, via the finite element method, are a common trend, when analysing the endurance of coated components. However, important aspects such as the heat exchange between the contacting faces and friction are not taken into account in fracture assessments of these components. The boundary element method is very attractive for crack-growth analyses because only the boundary is meshed, rather than the whole domain of the problem. In the present thesis, the boundary integral equations of uncoupled, time-dependent thermo-elasticity are employed to account for the time-varying nature of the thermal load. Our study discusses the influence of crack closure on quasi-static, sub-critical crack extension in the presence of thermo-mechanical cyclic loading. Appropriate thermal and mechanical boundary conditions are imposed on the numerical model to account for the contact state. The validity of the code to compute the temperature distribution under thermal cycling is checked through analytical solutions. Afterwards, a pure mode-I and mixed mode fracture problems in homogeneous material are analysed and the results are compared to other boundary element solutions. The singularity resulting from tractions and heat flux around the crack tip is effectively captured by singular quarter-point elements, while the fracture magnitudes can be computed using appropriate traction formulas. In these problems, the fatigue life is evaluated in terms of load cycle when the crack closure is considered. The number of cycles required for an existing crack to grow a certain length can be empirically predicted using the Paris’ law. The crack extension angle is evaluated by means of the maximum circumferential stress. The results are discussed, clearly indicating the impact of crack closure on fatigue life evaluation. The main conclusion is that crack closure should be incorporated into the analysis whenever the contact effect is inevitable. Otherwise, the fatigue life may be underestimated, leading to a conservative design. Finally, the sub-domain boundary element procedure is applied to interfacial cracks where the crack closure is more pronounced. Specifically, a case of a thermal barrier coating system is investigated. The thermal resistance between the contacting crack faces is incorporated into the procedure and it is assumed to be dependent on the contact pressure. If crack closure due to thermal distortion takes place, then the displacement and traction field may affect the heat flux between the crack faces, and the thermal and mechanical parts of the problem will need to be solved repeatedly until thermo-mechanical convergence is achieved. The results suggest that there are significant effects on the behaviour of stably growing cracks and the evaluation of failure capacity, emanating from crack closure, the amount of thermal resistance and the phase angle between the mechanical and thermal loads.