Απόκριση κατασκευών σε σεισμικές διεγέρσεις του εγγύς-πεδίου

Abstract

The subject of the present thesis is the seismic design of structures located in the so-called near-source region of active tectonic faults. The aim is to contribute to: (a) the definition of the distance from the fault within which the special characteristics of near-source strong ground motion must be taken into account in the design; (b) the study of the variations to be applied to the standard design spectrum to take account of the near-fault effects; (c) the assessment of existing methods for seismic design of new and existing structures for near-fault earthquakes. In order to define the near-fault region a process is applied based on the satisfaction of appropriate damage criteria. Emphasis is given to records from Greece with small and medium magnitude typical of seismic activity in Europe. A new methodology is presented to calculate the elastic displacement spectrum for different values of the damping correction factor in the near-fault area using a sample of earthquakes with small-to-medium magnitude. The nonlinear dynamic response under far- and near-fault seismic excitations is investigated for multi degree-of-freedom systems with emphasis on higher-mode effects. A prototype nine-storey moment resisting frame with a domination of the first mode is selected as a case study. The accuracy of a proposed modified Modal Response Spectrum Analysis (mMRSA) method and other available methods is evaluated by comparing the results with the ones of the nonlinear response history.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι ο αντισεισμικός σχεδιασμός δομημάτων σε θέσεις που βρίσκονται στο κοντινό ή εγγύ πεδίο ενεργών ρηγμάτων. Στόχος είναι να συμβάλλει: (α) στην οριοθέτηση της απόστασης από το ρήγμα εντός της οποίας τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της ισχυρής εδαφικής κίνησης στο κοντινό πεδίο οφείλουν να λαμβάνονται υπόψη στο σχεδιασμό, (β) στη μελέτη των τροποποιήσεων που πρέπει να εφαρμοστούν στο κλασικό φάσμα σχεδιασμού για να ληφθούν υπόψη τα φαινόμενα κοντινού πεδίου, και (γ) στην αποτίμηση υφιστάμενων μεθόδων αντισεισμικού σχεδιασμού νέων και αποτίμησης υφιστάμενων κατασκευών για κινήσεις κοντινού πεδίου. Προκειμένου να οριοθετηθεί η περιοχή κοντινού πεδίου εφαρμόζεται μία διαδικασία η οποία βασίζεται στην ικανοποίηση κριτηρίων βλάβης. Έμφαση δίνεται σε καταγραφές από τον ελληνικό χώρο και σε μικρά και μεσαία μεγέθη τα οποία χαρακτηρίζουν περισσότερο τον ευρωπαϊκό χώρο. Στη συνέχεια αναπτύσσεται μια καινούργια μεθοδολογία υπολογισμού του ελαστικού φάσματος μετακινήσεων για διαφορετικές τιμές του συντελεστή απόσβεσης χρησιμοποιώντας δείγμα σεισμικών καταγραφών κοντινού πεδίου από σεισμικά γεγονότα μικρού και μεσαίου μεγέθους. Επιπρόσθετα διερευνάται η μη-γραμμική δυναμική συμπεριφορά σε σεισμικές διεγέρσεις τόσο κοντινού όσο και μακρινού πεδίου πολυβάθμιων συστημάτων με έμφαση στις επιδράσεις των ανώτερων ιδιομορφών. Επιλέγεται ως πρότυπο παράδειγμα ένα εννιαώροφο πλαίσιο από οπλισμένο σκυρόδεμα στο οποίο αναμένεται να δεσπόζει η συμμετοχή της πρώτης ιδιομορφής. Αποτιμάται η ακρίβεια μιας προτεινόμενης τροποποιημένης μεθόδου Ιδιομορφικής Ανάλυσης Φάσματος Απόκρισης και άλλων διαθέσιμων μεθόδων να προβλέψουν τη δυναμική συμπεριφορά, συγκρίνοντας τα αποτελέσματά τους με εκείνα της μη-γραμμικής Ανάλυσης Χρονο-ιστορίας Απόκρισης.