Εξατομικευμένες καμπύλες σεισμικής τρωτότητας για γέφυρες με και χωρίς επεμβάσεις
Authors: Στεφανίδου Σωτηρία 
Published: September 2021

Βασικό στόχο της παρούσας διατριβής με τίτλο «Εξατομικευμένες Καμπύλες Σεισμικής Τρωτότητας για Γέφυρες με και χωρίς Επεμβάσεις» αποτελεί η πρόταση μίας νέας μεθοδολογίας υπολογισμού εξατομικευμένων καμπυλών τρωτότητας γεφυρών με σκοπό την πλέον αξιόπιστη αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης οδικού δικτύου και εκτίμησης απωλειών, καθώς και την ανάδειξη προτεραιοτήτων ενίσχυσης μεταξύ των γεφυρών του οδικού δικτύου. Βασικό άξονα της προτεινόμενης μεθοδολογίας, η οποία διαφοροποιείται ανάλογα με την κλίμακα του προβλήματος (λεπτομερής και αδρομερής), αποτελεί ο προσδιορισμός τιμών κατωφλίων σταθμών βλάβης των επιμέρους συνιστωσών λαμβάνοντας υπόψη την επιρροή των επιμέρους διαφορετικών δομικών και γεωμετρικών χαρακτηριστικών στον υπολογισμό της διαθέσιμης αντίστασης, καθώς και η ποσοτικοποίηση των αβεβαιοτήτων στη διαθέσιμη αντίσταση, τη σεισμική απαίτηση και τον ορισμό των σταθμών βλάβης. Προηγμένα υπολογιστικά εργαλεία και μέθοδοι ανάλυσης χρησιμοποιούνται κατά την εφαρμογή της λεπτομερούς μεθόδου και την ποσοτικοποίηση των αβεβαιοτήτων, ενώ για τον προσδιορισμό αξιόπιστου στατιστικά δείγματος και τη διενέργεια αναλύσεων, εφαρμόζεται η στρωματοποιημένη μέθοδος δειγματοληψίας LHS. Για την εφαρμογή της μεθοδολογίας σε απόθεμα γεφυρών οδικού δικτύου, χρησιμοποιείται η αδρομερής προσέγγιση, κατά την οποία η σεισμική απαίτηση υπολογίζεται στα σημεία ελέγχου των κρίσιμων συνιστωσών με βάση το τρισδιάστατο απλοποιητικό προσομοίωμα και τα αποτελέσματα δυναμικής φασματικής ανάλυσης. Για το σκοπό αυτόν αναπτύσσεται λογισμικό, στο οποίο ενσωματώνεται όλη η διαδικασία υπολογισμού διαθέσιμης αντίστασης, σεισμικής απαίτησης, καθώς και οι σχετικές αβεβαιότητες για τον υπολογισμό εξατομικευμένων καμπυλών τρωτότητας. Για τον προσδιορισμό εξατομικευμένων τιμών κατωφλίων βλάβης, καταστρώνεται βάση δεδομένων κρίσιμων συνιστωσών θεωρώντας μεταβαλλόμενες παραμέτρους γεωμετρίας, ποιότητας υλικών, όπλισης και φόρτισης. Πραγματοποιούνται ανελαστικές αναλύσεις παραμετρικά ορισμένων συνιστωσών της βάσης δεδομένων και, με στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων, προσδιορίζονται οι εμπειρικές σχέσεις υπολογισμού τιμών κατωφλίων για όλες τις στάθμες βλάβης, αναγνωρίζοντας τη συσχέτιση κρίσιμων για την αντισεισμική συμπεριφορά παραμέτρων και αναπτυσσόμενων βλαβών. Οι εμπειρικές σχέσεις υπολογισμού τιμών κατωφλίων προσδιορίζονται για βάθρα με και χωρίς ενισχύσεις, συσχετίζοντας την καθολική παράμετρο βλάβης (μετακίνηση σημείου ελέγχου) με τοπικές παραμέτρους βλάβης (καμπυλότητα κρίσιμης διατομής), ενώ λαμβάνονται υπόψη διαφορετικές πιθανές μορφές αστοχίας (καμπτική, διατμητική) καθώς και η επιρροή των διαφορετικών συνοριακών συνθηκών. Σε ό,τι αφορά στον υπολογισμό της σεισμικής απαίτησης για διάφορες στάθμες σεισμικής έντασης, χρησιμοποιείται η λεπτομερής ή αδρομερής μεθοδολογία ανάλογα με τον επιθυμητό βαθμό ακρίβειας, ήτοι η διενέργεια ανελαστικής (τροποποιημένης) δυναμικής μικροαυξητικής ανάλυσης στο πλήρες τρισδιάστατο αριθμητικό προσομοίωμα ή ελαστικής δυναμικής φασματικής ανάλυσης στο αδρομερές τρισδιάστατο αριθμητικό προσομοίωμα. Ο προσδιορισμός της σεισμικής τρωτότητας του συστήματος της γέφυρας, πραγματοποιείται θεωρώντας σύνδεση των επιμέρους κρίσιμων συνιστωσών σε σειρά. Με βάση τις επιμέρους αβεβαιότητες στη διαθέσιμη αντίσταση, τη σεισμική απαίτηση και ορισμό σταθμών βλάβης, υπολογίζεται ο συνολικός συντελεστής αβεβαιότητας (κοινός για γέφυρες της ίδιας κατηγορίας, σύμφωνα με τα αποτελέσματα ανάλυσης τυπικής γέφυρας της κατηγορίας). Τόσο η αδρομερής όσο και η λεπτομερής προτεινόμενη μέθοδος για τον υπολογισμό της σεισμικής απαίτησης εφαρμόζονται στο πλαίσιο σεισμικής αποτίμησης αποθέματος γεφυρών οδικού δικτύου και μεμονωμένων γεφυρών, αντίστοιχα, ενώ πραγματοποιείται και σύγκριση των αποτελεσμάτων σεισμικής τρωτότητας που προκύπτουν. Στο πλαίσιο της διατριβής, η προτεινόμενη μεθοδολογία εφαρμόζεται σε υφιστάμενες αλλά και σε ενισχυμένες (με διαφορετικές μεθόδους) γέφυρες, με στόχο την ανάδειξη της αποτελεσματικότητας της εκάστοτε μεθόδου ενίσχυσης μέσω της επιρροής της στη σεισμική τρωτότητα για διάφορες στάθμες βλάβης.