Αποτίμηση σεισμικής τρωτότητας μνημειακών κατασκευών

Abstract

The ultimate objective of the PhD thesis entitled "Seismic vulnerability assessment of monumental structures" is to promote knowledge on the issue of seismic protection of monumental structures, through the use of modern computational methods. In particular, it is intended to investigate multiple hazard components of monumental structures subjected to seismic actions in combination with the influence of environmental parameters, ensuring the protection of monumental values. During the assessment of seismic vulnerability of historic buildings made of unreinforced load bearing masonry, vulnerability curves are used, which describe the expected degree of damage for a given seismic action and specific time, at which the mechanical properties of the materials are estimated. However, due to ageing conditions, the mechanical characteristics of load-bearing masonry deteriorate over time, given the long lifetime of monumental structures compared to conventional ones. Therefore, in this thesis, a methodology is developed to assess the seismic vulnerability of historic buildings, taking into account the deterioration and ageing processes of unreinforced load-bearing masonry. The seismic vulnerability assessment methodology is applied to the case of a typical typologically historic building, taking into account the influence of time on the degradation of mechanical and deformation characteristics of unreinforced load-bearing masonry. Within the methodology, relationships of degradation of mechanical characteristics as a function of time are proposed and inelastic dynamic analyses are carried out for a sequence of seismic excitations scaled at multiple intensities and at different ages of the historic building. Based on the results of the seismic analyses, vulnerability curves are plotted, taking into account the underlying uncertainties. Through the curves, the increasing vulnerability of the historic building over time due to deterioration and ageing mechanisms is expressed. The vulnerability curves derived from this PhD thesis can be integrated into the assessment of the seismic risk of the cultural heritage.

Απώτερος στόχος της υπό εκπόνηση διδακτορικής διατριβής με τίτλο «Αποτίμηση σεισμικής τρωτότητας μνημειακών κατασκευών» είναι η προαγωγή γνώσης σχετικά με το θέμα της αντισεισμικής προστασίας μνημειακών κατασκευών, μέσω χρήσης σύγχρονων υπολογιστικών μεθόδων. Ειδικότερα, πρόκειται να διερευνηθούν συνιστώσες πολλαπλής διακινδύνευσης μνημειακών κατασκευών, οι οποίες υποβάλλονται σε σεισμικές δράσεις σε συνδυασμό με την επιρροή περιβαλλοντικών παραμέτρων, διασφαλίζοντας την προστασία των μνημειακών αξιών. Κατά την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας ιστορικών κτιρίων από άοπλη φέρουσα τοιχοποιία, αξιοποιούνται καμπύλες τρωτότητας, οι οποίες περιγράφουν τον αναμενόμενο βαθμό βλάβης για δεδομένη σεισμική δράση και συγκεκριμένη χρονική στιγμή, στην οποία και εκτιμώνται οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών. Ωστόσο, λόγω συνθηκών γήρανσης τα μηχανικά χαρακτηριστικά της φέρουσας τοιχοποιίας υποβαθμίζονται εν τω χρόνω, δεδομένης της μακράς διάρκειας ζωής των μνημειακών κατασκευών σε σχέση με τις συμβατικές. Ως εκ τούτου, στην παρούσα διατριβή αναπτύσσεται μεθοδολογία για την αποτίμηση της σεισμικής τρωτότητας ιστορικών κτιρίων, συνεκτιμώντας διεργασίες φθοράς και γήρανσης της άοπλης φέρουσας τοιχοποιίας. Η μεθοδολογία αποτίμησης της σεισμικής τρωτότητας εφαρμόζεται στην περίπτωση ενός συνήθους τυπολογικά ιστορικού κτιρίου, λαμβάνοντας υπόψη την επιρροή του χρόνου στην απομείωση μηχανικών και παραμορφωσιακών χαρακτηριστικών της άοπλης φέρουσας τοιχοποιίας. Στα πλαίσια της μεθοδολογίας προτείνονται σχέσεις υποβάθμισης των μηχανικών χαρακτηριστικών συναρτήσει του χρόνου και διεξάγονται ανελαστικές δυναμικές αναλύσεις για ακολουθία σεισμικών διεγέρσεων κλιμακούμενων σε πολλαπλές εντάσεις και σε διάφορες ηλικίες του ιστορικού κτιρίου. Με βάση τα αποτελέσματα των σεισμικών αναλύσεων, χαράσσονται καμπύλες τρωτότητας, συνεκτιμώντας τις υπεισερχόμενες αβεβαιότητες. Μέσω των καμπυλών εκφράζεται η αυξανόμενη στο χρόνο τρωτότητα του ιστορικού κτιρίου λόγω των μηχανισμών φθοράς και γήρανσης. Οι καμπύλες τρωτότητας, οι οποίες προκύπτουν από την παρούσα διδακτορική διατριβή μπορούν να ενσωματωθούν στην εκτίμηση της σεισμικής διακινδύνευσης του πολιτιστικού αποθέματος.