1. ΓΕΩΣΕΥΝΙΚΟ΢ ΣΟΜΕΑ΢ ΣΜΗΜΑΣΟ΢ ΠΟΛΙΣΙΚΩΝ
ΜΗΥΑΝΙΚΩΝ ΠΟΛΤΣΕΥΝΙΚΗ΢ ΢ΥΟΛΗ΢ Α.Π.Θ.
ΔΙΠΛΩΜΑΣΙΚΗ ΕΡΓΑ΢ΙΑ
ΜΕΛΕΣΗ ΣΗ΢ ΜΗΥΑΝΙΚΗ΢ ΢ΤΜΠΕΡΙΦΟΡΑ΢
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΠΑ΢΢ΑΛΩΝ ΜΕ ΣΗ ΜΕΘΟΔΟ
ΣΩΝ ΠΕΠΕΡΑ΢ΜΕΝΩΝ ΢ΣΟΙΥΕΙΩΝ
Φνηηεηέο
Νάζθνο Αζαλάζηνο 12925
Σζεηνπιίδεο Υαξίιανο 12974
Επηβιέπωλ Καζεγεηήο . Θεζζαινλίθε,
. Ινύιηνο 2014Γεσξγηάδεο Κσλζηαληίλνο .

2. i
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
΢ην πιαίζην απηήο ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο ην αληηθείκελν πνπ ηέζεθε ππό
κειέηε αθνξά ζηε κεραληθή ζπκπεξηθνξά ησλ ελεξγεηαθώλ παζζάισλ. Η
θαηαζθεπή θαη ρξήζε ηνπο ζηηο κέξεο καο γεληθόηεξα ζπαλίδεη, πξάγκα πνπ ηνπο
θαζηζηά έλα ζρεηηθά λέν πεδίν ζην επάγγεικα ηνπ Πνιηηηθνύ Μεραληθνύ.
Ωζηόζν, ην νηθνλνκηθό θαη πεξηβαιινληηθό όθεινο πνπ έρνπλ απνδείμεη πσο
πξνζθέξνπλ, κέζα ζην εύξνο απηώλ ησλ ιίγσλ εθαξκνγώλ, θαίλεηαη αξθεηά
δειεαζηηθό.
Σα θύξηα δεηήκαηα πνπ εμεηάζηεθαλ πεξί απηνύ ηνπ αληηθεηκέλνπ
απνηεινύληαη αξρηθά απ’ ηε κεραληθή ζπκπεξηθνξά ησλ κεκνλσκέλσλ
ελεξγεηαθώλ παζζάισλ ππό αμνληθή θαη πιεπξηθή θόξηηζε θαη έπεηηα απ’ ηε
κεραληθή ζπκπεξηθνξά κηαο αμνληθά θνξηηδόκελεο νκάδαο ελεξγεηαθώλ
παζζάισλ ζε θαηαζηάζεηο ελεξγεηαθήο ιεηηνπξγίαο νιόθιεξεο ηεο νκάδαο ή
ελεξγεηαθήο ιεηηνπξγίαο ελόο κόλν παζζάινπ ζε νκάδα 3x3. Καηά ηελ εθπόλεζε
ησλ παξαπάλσ ζεκάησλ πξνέθπςαλ πνηθίια απνηειέζκαηα σο πξνο ηελ
επηξξνή ηεο ζεξκηθήο θόξηηζεο ζηε κεραληθή ζπκπεξηθνξά, πξάγκα πνπ ηειηθά
θαζηζηά ηελ εηδηθή κειέηε ηνπο απαξαίηεηε γηα ηελ εθαξκνγή ηνπο.
΢πγθεθξηκέλα, ζηνλ ηνκέα ησλ κεκνλσκέλσλ παζζάισλ ππό αμνληθή
θόξηηζε, απνδείρζεθε πσο ε ηειηθή θέξνπζα ηθαλόηεηα δε κεηαβάιιεηαη
ηδηαηηέξσο, ελώ αληηζέησο, όπσο ππνδεηθλύνπλ ηα απνηειέζκαηα, ππάξρνπλ
ζεκαληηθέο κεηαβνιέο ηεο αμνληθήο έληαζεο, ιόγσ ησλ ζεξκηθώλ θνξηίζεσλ. Πην
εηδηθά, θαηά ηελ ςύμε ηνπ παζζάινπ, παξνπζηάδεηαη ην ηδηαίηεξν θαηλόκελν κηαο
κεηαβαιιόκελεο ζπκπεξηθνξάο, όπνπ απνκεηώλεηαη ε ζιηπηηθή αμνληθή δύλακε,
ελώ κε ηελ αύμεζε ηνπ θνξηίνπ κεηαβάιιεηαη ζηελ αληίζεηε δξάζε ηεο αύμεζεο
ηεο ζιηπηηθήο αμνληθήο δύλακεο. Απ’ ηελ άιιε, θαηά ηελ θαηάζηαζε ζέξκαλζεο
ηνπ παζζάινπ, εκθαλίδεηαη αύμεζε ηεο ζιηπηηθήο αμνληθήο έληαζεο, αλεμάξηεηα
ηνπ αμνληθνύ θνξηίνπ.
Πξνρσξώληαο ζηνπο πιεπξηθά θνξηηδόκελνπο κεκνλσκέλνπο παζζάινπο,
δηαθνξνπνηήζεηο εμαηηίαο ησλ ζεξκηθώλ θνξηίζεσλ παξαηεξνύληαη κόλν ζηελ
θαηαλνκή ησλ αμνληθώλ εληάζεσλ, θαζώο ηα δηαγξάκκαηα πιεπξηθήο θόξηηζεο –
νξηδόληηαο κεηαηόπηζεο, ηεκλνπζώλ δπλάκεσλ θαη θακπηηθώλ ξνπώλ δελ
παξνπζηάδνπλ θακία νπζηαζηηθή κεηαβνιή.
Ωο πξνο ηελ εμέηαζε ησλ δύν δηαθνξεηηθώλ θαηαζηάζεσλ ελεξγεηαθήο
ιεηηνπξγίαο ηεο νκάδαο, παξαηεξήζεθε πσο ζηελ πεξίπησζε ελεξγεηαθήο
θόξηηζεο όισλ ησλ παζζάισλ ππάξρεη γεληθά ε ηάζε πξνο αύμεζε ηεο ζιηπηηθήο
αμνληθήο έληαζεο αλεμάξηεηα ηεο θαηάζηαζεο ζεξκηθήο θόξηηζεο. Εληνύηνηο,
ζηελ πεξίπησζε ελεξγεηαθήο θόξηηζεο ηνπ ελόο παζζάινπ, δηαθάλεθε ε έληνλε
απνκείσζε ηεο ζιηπηηθήο αμνληθήο δύλακεο θαηά ηελ ςύμε, ελώ θαηά ηε
ζέξκαλζε παξνπζηάζηεθε ε αθξηβώο αληίζεηε ζπκπεξηθνξά. ΢ηνπο ππόινηπνπο
παζζάινπο ηεο νκάδαο νη κεηαβνιέο πνπ ζεκεηώζεθαλ ήηαλ αξθεηά
ππνδεέζηεξνπ κεγέζνπο.

3. ii
Η εκθάληζε ησλ παξαπάλσ θαηλνκέλσλ, νθείιεηαη ζηελ επίδξαζε αξθεηώλ
παξαγόλησλ όπσο νη ζπζηνινδηαζηνιέο παζζάινπ θαη εδάθνπο ιόγσ ησλ
ζεξκηθώλ θνξηίζεσλ, ην θαηαζηαηηθό κνληέιν πξνζνκνίσζεο ησλ δηεπηθαλεηώλ,
θαζώο θαη ησλ ζηαηηθώλ νξηαθώλ ζπλζεθώλ (ειεύζεξε θεθαιή κεκνλσκέλσλ
παζζάισλ θαη θεθαιόδεζκνο ζηελ πεξίπησζε ηεο νκάδαο).
Σειηθά, απ’ ηηο αλαιύζεηο πνπ εθηειέζηεθαλ, αληηθαηνπηξίδεηαη έλα αξθεηά
πνιύπινθν θαηλόκελν, ην νπνίν όπσο πξναλαθέξζεθε, απνηειεί έλα αξθεηά λέν
πεδίν ζηνλ θιάδν ηνπ Πνιηηηθνύ Μεραληθνύ θαη ρξήδεη πεξαηηέξσ δηεξεύλεζεο γηα
ηελ θαζηέξσζε ζσζηώλ ζεσξεηηθώλ κνληέισλ πεξηγξαθήο ηνπ θαηλνκέλνπ πνπ
ζα βνεζήζνπλ ζηελ αλάπηπμε απηνύ ηνπ ηύπνπ εθαξκνγώλ.

4. iii
SUMMARY
In the boundaries of this thesis, the subject that was put under discussion
was the mechanical behaviour of energy piles. Their construction and use is a
rare occurance in our days, which actually renders them as a relatively new field
in the profession of Civil Engineering. However, the economic and environmental
profit that they have proven they can offer, only throughout those few aplications,
seems quite tempting for the future.
The main issues that were examined over this subject consist firstly of the
mechanical behaviour of individual energy piles, either under axial or lateral
loading and then of the mechanical behaviour of an axially loaded group of
energy piles in the scenario of the energy function of the whole group as well as
the scenario of the energy function only of the central pile in the 3x3 group.
During the research of the issues above, many various results emerged about the
influence of the thermal loading to the mechanical behaviour, something that all in
all signifies their special studying, a requirement for their final use.
Namely, in the aspect of the axially loaded individual piles, it was proven that
the final value of the bearing capacity doesn’t develop any major differences, but
on the contrary, as the results indicate, there are significant changes in the axial
tension, due to the thermal loadings of the pile. Specifically, after the enforcement
of the cooling stage, there is a strange phenomenon presented of a gradually
changing effect, where, from the initial reduction of the compressive axial tension
at low values of the axial load, gradually the behaviour of the pile is converted into
the increase of the compressive axial tension, due to the cooling phase, as the
value of the axial load increases. Furthermore, examining the results of the
heating of the individual pile, there appears to be an increase of the compressive
axial tension, regardless of the axial load.
Moving onto the aspect of the laterally loaded individual piles, differences
owing to the thermal loading are observed again only in the distribution of the
axial tension, as the diagrams of the lateral load – horizontal displacement,
vertical force and bending moments don’t present any substantial change.
Finally, as for the subject of the examining of the two different energy
functions of the piles group, it was observed that at the case of the energy
function of the whole group, there is generally a tendency towards the increase of
the compressive axial tension, regardless of the case of the thermal loading.
However, in the case of the thermal loading of only one pile in the group, an
intense reduction of the compressive axial tension was emerged as a result of the
cooling phase and on the other hand, at the end of the heating phase of the pile,
appeared the exact opposite mechanical behaviour. As for the rest of the piles in
the group, the differences that were noted in the distribution of their axial tension
were of inferior size and importance.

5. iv
The results mentioned above, can be attributed to a a series of factors, like
the thermal contracions and expansions of the piles and the foundation ground
around them, the model of state of the simulation of the interface between pile
and ground, as well as the static boundary conditions (like the free heads of the
individual piles or the headband connecting the piles in the case of the group).
Concluding, from all the analyses that were carried out, a very complex
phenomenon is reflected, which, as mentioned before, represents a quite new
field in the branch of Civil Engineering and demands a more thorough research
for the establishment of correct and representative theoretical models that can
describe accurately the nature of the phenomenon and will help tremendously in
the evolution of this technology.

6. v
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
΢ειίδα
1. Πξόινγνο..................................................................................- 1 -
2. Γεληθή ηζηνξηθή αλαδξνκή ζην αληηθείκελν ...........................- 6 -
3. Δηακόξθωζε ηνπ κνληέινπ πεπεξαζκέλωλ ζηνηρείωλ
3.1. Αξρηθά ζηάδηα....................................................................- 12 -
3.2. Καηαιεθηηθό κνληέιν .........................................................- 20 -
4. Πξνζνκνίωζε ηνπ πεηξάκαηνο ηνπ Λνλδίλνπ
4.1. Πεξηιεπηηθή πεξηγξαθή ηνπ πεηξάκαηνο............................- 25 -
4.2. Πξνζνκνίσζε δηεμαγσγήο ηνπ πεηξάκαηνο .......................- 34 -
4.3. Απνηειέζκαηα θαη ζπγθξίζεηο............................................- 42 -
5. Επηξξνή ζε αμνληθά θνξηηδόκελνπο παζζάινπο
5.1. Πεξηγξαθή αλαιύζεσλ αμνληθήο θαη ζεξκηθήο θόξηηζεο....- 51 -
5.2. Επίδξαζε ζεξκηθήο θόξηηζεο ζηε θέξνπζα ηθαλόηεηα.......- 55 -
5.3. Μεηαβνιή αμνληθήο έληαζεο ιόγσ ζεξκηθήο θόξηηζεο.......- 65 -
6. Επηξξνή ζε πιεπξηθά θνξηηδόκελνπο παζζάινπο
6.1. Πεξηγξαθή αλαιύζεσλ πιεπξηθήο θαη ζεξκηθήο θόξηηζεο..- 81 -
6.2. Επίδξαζε ζεξκηθήο θόξηηζεο ππό θαηαζηάζεηο
πιεπξηθήο θόξηηζεο...........................................................- 87 -
6.3. Μεηαβνιή νπιηζκνύ ιόγσ ζεξκηθήο θόξηηζεο.................- 100 -
7. ΢πκπεξηθνξά νκάδαο ελεξγεηαθώλ παζζάιωλ
7.1. Δηακόξθσζε κνληέινπ νκάδαο .......................................- 110 -
7.2. Μειέηε ζπκπεξηθνξάο νκάδαο ελεξγεηαθώλ παζζάισλ .- 118 -
7.3. Μειέηε ζπκπεξηθνξάο νκάδαο κε κόλν έλαλ ελεξγεηαθό
πάζζαιν ζηελ νκάδα......................................................- 129 -
8. Γεληθά ζπκπεξάζκαηα .........................................................- 140 -
9. Πεγέο θαη βηβιηνγξαθία .......................................................- 145 -