Structural health monitoring methods and seismic assessment
Authors: Δαμικούκας Σπυρίδων 
Published: February 2024

Ο κύριος στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η συμβολή αυτής στον τομέα της παρακολούθησης της δομικής ακεραιότητας (SHM) των κατασκευών με έμφαση στην ταχεία προ- και μετά- σεισμική αποτίμηση τυπικών κατασκευών. Το κτιριακό απόθεμα είναι γεγονός πως συνεχώς αυξάνεται και η ανάγκη για συντήρηση αυτού είναι αναπόφευκτη. Οι κατασκευές καλούνται να συμπεριφέρονται όπως σχεδιάστηκαν, με ασφάλεια και λειτουργικότητα, και όταν παύει να συμβαίνει αυτό είναι υποχρέωση να δρούμε εγκαίρως και καταλλήλως. Συνεπώς, ένα ζήτημα που τίθεται είναι η ιεράρχηση του κινδύνου της ασφάλειας μιας κατασκευής, και δη του σεισμικού κινδύνου. Καθώς η μελέτη στατικής επάρκειας μιας κατασκευής είναι χρονοβόρα και ενέχει υψηλό κόστος, δύνανται να υπάρχουν βαθμίδες στη σεισμική αποτίμηση του κινδύνου των κατασκευών. Συνεπώς, διακρίνονται στάδια που προηγούνται της στατικής επάρκειας όπως ο πρωτοβάθμιος και δευτεροβάθμιος σεισμικός έλεγχος. Η μεθοδολογία που προτείνεται ενέχει να βελτιώσει τον πρωτοβάθμιο σεισμικό έλεγχο που βασίζεται σε οπτικά δεδομένα, και να τον εμπλουτίσει με δεδομένα από το πεδίο και μετρούμενες ποσότητες που περιγράφουν μέρος της σεισμικής απόκρισης μια κατασκευής. Παράλληλα, στην παρούσα διδακτορική διατριβή αξιοποιούνται νέες τεχνολογίες, υλικού (hardware) και λογισμικού (software), ώστε να υπηρετήσουν τον παραπάνω σκοπό προσφέροντας προσιτό κόστος, χαμηλότερο υπολογιστικό φόρτο (στην εφαρμογή) και αμεσότητα. Η συμβολή της διδακτορικής διατριβής μπορεί να διακριθεί σε 4 τομείς: 1. Σχεδιασμός και ανάπτυξη επιταχυνσιογράφου με γνώμονα το χαμηλό κόστος αλλά και την ακρίβεια, ώστε να έχει τη δυνατότητα ευρείας εφαρμογής σε έργα πολιτικού μηχανικού. Μερικά από τα μέρη που έλαβαν μέρος είναι: καθορισμός αρχιτεκτονικής του συστήματος, σχεδίαση της ενδοεπικοινωνίας των διάφορων εξαρτημάτων που απαρτίζεται, της επικοινωνίας εξωτερικά μέσω ενσύρματων ή ασύρματων δικτύων με σέρβερ για τη μεταφορά δεδομένων και επιλογές αδιάκοπης τοπικής αποθήκευσης. Σε αυτά προστίθενται η δυνατότητα ασύρματου συγχρονισμού για την σύνθεση πολλαπλών συγχρονισμένων καναλιών από ανεξάρτητα ομοειδή καταγραφικά συστήματα (δυνατότητα για Operational Modal Analysis – OMA). 2. Διατύπωση μεθοδολογίας απλοποιημένης (πρωτοβάθμιας) ταχείας αποτίμησης της σεισμικής συμπεριφοράς τυπικών κτιρίων βάσει μετρήσεων, με σκοπό τη συμβολή στη γρήγορη ταξινόμηση μεγάλου πλήθους κατασκευών και ιεράρχηση του σεισμικού τους κινδύνου. Ο υπολογισμός των πιθανοτήτων υπέρβασης σταθμών επιτελεστικότητας γίνεται κατά τα πρότυπα Hazus MH2.1 κατόπιν κατάλληλης τροποποίησης και κατάλληλες παραδοχές, ελλείψει τοπικής βάσης αντίστοιχων δεδομένων. 3. Χρήση Βαθιών Νευρωνικών Δικτύων (Deep Neural Networks – DNN) για τη μείωση του ηλεκτρονικού, και μη· πρόσθετου θορύβου σε χαμηλής έντασης μετρήσεις περιβάλλοντος (Ambient Vibrations – AV) χωρίς την αλλοίωση της πληροφορίας ενδιαφέροντος εντός των σημάτων (π.χ. εύρεση ιδιοσυχνοτήτων). 4. Χρήση Βαθιών Νευρωνικών Δικτύων (Deep Neural Networks – DNN) για τη πρόβλεψη της απόκρισης του ν-ιοστού βαθμού ελευθερίας (κορυφή κτιρίου – διαφραγματική λειτουργία) ενός πολυβάθμιου ταλαντωτή (Multi Degree of Freedom – MDOF) σε χρονοϊστορίες σεισμικών διεγέρσεων, με την αξιοποίηση σε μορφή εικόνων της χρονοϊστορίας του σεισμού καθαυτού, καθώς και της απόκρισης του ταλαντωτή σε δονήσεις περιβάλλοντος (Ambient Vibrations – AV).