Seismic vulnerability of reinforced concrete buildings considering aging and soil-structure interaction effects

Abstract

Σε χώρες υψηλής σεισμικής επικινδυνότητας ενδέχεται κατά τη διάρκεια ενός ισχυρού σεισμού να εμφανιστούν σοβαρές βλάβες σε κτιριακές και όχι μόνο δομές, οι οποίες ιδιαίτερα στην περίπτωση κτιρίων υψηλής σπουδαιότητας μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικές απώλειες τόσο σε κοινωνικό όσο και σε οικονομικό επίπεδο. Δεδομένου του σημαντικού διακυβεύματος, πολλές επιστημονικές μελέτες έχουν επικεντρωθεί στην ανάπτυξη μεθοδολογιών για την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας κτιρίων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Η συνήθης πρακτική των μεθοδολογιών αυτών είναι η θεώρηση της τρωτότητας ως «αμετάβλητης» στο χρόνο αγνοώντας οποιοδήποτε φαινόμενο γήρανσης. Έτσι δεν λαμβάνονται υπόψη παράγοντες που σχετίζονται με τις συνθήκες του περιβάλλοντος των κατασκευών οι οποίοι ωστόσο είναι δυνατόν να προκαλέσουν σημαντικές φθορές σε αυτές με αποτέλεσμα τη μείωση της λειτουργικότητας και της αντοχής τους. Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες της κατηγορίας αυτής με σημαντικές επιδράσεις στα κτίρια οπλισμένου σκυροδέματος, αποτελεί το φαινόμενο της διάβρωσης του χάλυβα του οπλισμού λόγω της διείσδυσης των χλωριόντων της ατμόσφαιρας. Επίσης σημαντική επίδραση στη σεισμική τρωτότητα των κτιρίων ασκεί και το φαινόμενο της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής. Το φαινόμενο αυτό αφορά στην αλληλεπίδραση του εδάφους και της κατασκευής με αποτέλεσμα τη διαφοροποίηση της απόκρισης του συστήματος σε δυναμική φόρτιση. Η επίδραση του φαινομένου μπορεί να είναι άλλοτε θετική και άλλοτε αρνητική καθώς εξαρτάται τόσο από τα δυναμικά χαρακτηριστικά του εδάφους και του υπό μελέτη συστήματος όσο και από τα χαρακτηριστικά (συχνοτικό περιεχόμενο, πλάτος, διάρκεια) της σεισμικής διέγερσης. Επιπλέον κατά την αποτίμηση υφισταμένων κτιρίων, ειδικά στις περιπτώσεις κτιρίων στρατηγικής σημασίας, η χρήση γενικευμένων καμπυλών τρωτότητας, μπορεί να οδηγήσει σε μη ακριβή αποτελέσματα καθώς δε λαμβάνει υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του κάθε κτιρίου. Επίσης δε λαμβάνονται υπόψη παράμετροι οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε απομείωση της δυσκαμψίας στο χρόνο και να επηρεάσουν τη σεισμική συμπεριφορά τους , όπως είναι τα φαινόμενα γήρανσης καθώς και πιθανές προϋπάρχουσες βλάβες λόγω προηγούμενων ισχυρών σεισμών. Σε αυτές τις περιπτώσεις η ενοργάνωση των κτιρίων και η ανάλυση των μετρήσεων πεδίου μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο για την εκτίμηση της πραγματικής δυναμικής συμπεριφοράς και σεισμικής τρωτότητας των κατασκευών τη δεδομένη στιγμή της αποτίμησής τους και τη μείωση των αβεβαιοτήτων που υπεισέρχονται κατά την αποτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης. Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση όλων των ανωτέρω επιμέρους θεμάτων προτάσσοντας μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία βελτιωμένης αξιοπιστίας για την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας κτιρίων οπλισμένου σκυροδέματος στην οποία θα συνεκτιμώνται φαινόμενα τα οποία μέχρι τώρα έχουν αντιμετωπιστεί μόνο επιμεριστικά. Σκοπός της διατριβής είναι (α) η διερεύνηση της επιρροής των φαινομένων γήρανσης και της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής στη σεισμική τρωτότητα κτιρίων οπλισμένου σκυροδέματος και (β) η χρήση μετρήσεων πεδίου για την κατασκευή καμπυλών τρωτότητας, αντιπροσωπευτικές της πραγματικής κατάστασης του ενοργανωμένου κτιρίου συναρτήσει του χρόνου και των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του.