Έλεγχος δομικής ακεραιότητας κατασκευών με μεθόδους ελέγχου σημάτων χρονοϊστοριών απόκρισης σε σεισμό κοντινού πεδίου

Καραχάλιου, Μαρία; Karachaliou, Maria; Μπαμπατζέλιου, Δήμητρα; Bampatzeliou, Dimitra

dc.contributor.author	Καραχάλιου, Μαρία	el
dc.contributor.author	Karachaliou, Maria	en
dc.contributor.author	Μπαμπατζέλιου, Δήμητρα
dc.contributor.author	Bampatzeliou, Dimitra	en
dc.date.accessioned	2018-03-21T12:01:24Z
dc.date.available	2018-03-21T12:01:24Z
dc.date.issued	2018-03-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46746
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.8078
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Έλεγχος δομικής ακεραιότητας	el
dc.subject	Έλεγχος με χρονοϊστορίες απόκρισης	el
dc.subject	Structural health monitoring	en
dc.subject	Signal analysis methods	en
dc.subject	Near field earthquakes	en
dc.subject	Seismic monitoring	en
dc.subject	Σεισμοί κοντινού πεδίου	el
dc.title	Έλεγχος δομικής ακεραιότητας κατασκευών με μεθόδους ελέγχου σημάτων χρονοϊστοριών απόκρισης σε σεισμό κοντινού πεδίου	el
dc.title	Structural health monitoring with signal analysis methods for near field earthquakes records	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αντισεισμικός έλεγχος	el
heal.classification	Αντισεισμική τεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-03-06
heal.abstract	Η συγκεκριμένη μεταπτυχιακή εργασία έχει ως κύριο στόχο να εξετάσει και να αναλύσει σεισμούς κοντινού πεδίου, που συνδέονται άρρηκτα με το φαινόμενο της κατευθυντικότητας και να διερευνήσει την επιρροή αυτών στην απόκριση των κατασκευών. Κρίνεται, λοιπόν, σκόπιμη η παρακολούθηση της κατάστασης μιας κατασκευής με μη καταστροφικές μεθόδους, ώστε να καταγραφούν οι επιταχύνσεις και οι ταχύτητες του ανωτάτου ορόφου και επομένως να εντοπιστεί ο παλμός της ισχυρής εδαφικής κίνησης, αλλά και να καθοριστεί η μεταβολή της ιδιοπεριόδου της κατασκευής. Με αυτή τη διαδικασία καθίσταται εύκολος ο καθορισμός του βαθμού βλάβης και επιτυγχάνεται ένας επαρκής έλεγχος της δομικής ακεραιότητας της κατασκευής. Μέχρι πρότινος, καθώς η εκτίμηση των βλαβών μετά από ένα σεισμικό γεγονός διεξαγόταν μέσω επιθεωρήσεων, υπήρχε μεγάλη πιθανότητα ορισμένες σοβαρές ζημιές να μην μπορέσουν να εντοπιστούν. Για να αντιμετωπιστεί αυτή η δυσκολία έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες που αφορούν τόσο τη μέτρηση των επιταχύνσεων ή μετατοπίσεων της κατασκευής σε πραγματικό ή κοντά σε πραγματικό χρόνο, που με τη σειρά τους σχετίζονται με την απόκριση της κατασκευής, όσο και τη μελέτη της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής. Στα πλαίσια αυτού, εξετάστηκε μια οκταώροφη υφιστάμενη κατασκευή, η οποία προσομοιώθηκε μέσω του προγράμματος Seismostruct 2016 και διεξήχθησαν ιδιομορφική, στατική ανελαστική ανάλυση (Static Pushover Analysis) και προσαυξητική δυναμική ανάλυση (I.D.A.–Incremental Dynamic Analysis). Για τη τελευταία προαναφερθείσα ανάλυση, το κτίριο υποβλήθηκε σε 10 καταγραφές εδαφικής κίνησης της βάσης NGA, η καθεμία από τις οποίες κλιμακώνεται καταλλήλως έτσι ώστε η μη-γραμμική ανάλυση χρονοϊστορίας της κάθε κλιμάκωσης να καλύπτει πλήρως όλο το φάσμα της παραμορφωσιακής ικανότητας του φορέα. Σημαντικές πληροφορίες που αφορούν την ανελαστική συμπεριφορά της κατασκευής προσφέρονται μέσω των καμπύλων IDA, οι οποίες παράγονται από την κάθε κλιμακούμενη καταγραφή. Για τον έλεγχο της δομικής ακεραιτότητας του υφιστάμενου δομήματος εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι της φασματικής ανάλυσης της επιτάχυνσης, της φασματικής ανάλυσης της ταχύτητας και της κυματικής ανάλυσης με χρήση του φάσματος συνέλιξης. Σκοπός των αναλύσεων ήταν η εκτίμηση της μεταβολής της ιδιοπερίοδου της κατασκευής σε κάθε στάθμη επιτελεστικότητας, η τιμή της οποίας συνδέεται άμεσα με το επίπεδο των βλαβών Για το λόγο αυτό, για τις δύο πρώτες αναλύσεις από τις χρονοϊστορίες απόκρισης της επιτάχυνσης και ταχύτητας παρήχθησαν τα αντίστοιχα φάσματα Fourier μέσω του προγράμματος Seismosignal και η τιμή της ιδιοπεριόδου υπολογίστηκε από την κορυφή των δύο αυτών φασμάτων. Ενώ, για την κυματική ανάλυση αξιοποιήθηκε η μεθοδολογία των P. Mimoglou et al. [2014]. Σύμφωνα με την προτεινόμενη μεθοδολογία, η χρονοϊστορία απόκρισης της ταχύτητας εκφράζεται με έξι κυματίδια, όπου η περίοδος του κάθε κυματιδίου προσδιορίζεται από την κορυφή του φάσματος συνέλιξης και ο εντοπισμός των παραμέτρων τους βασίζεται στις μαθηματικές σχέσεις των Mavroeidis and Papageorgiou [2003]. Από τα έξι αυτά κυματίδια, επιλέγονται αυτά που όχι μόνο προσομοιώνουν καλύτερα τον παλμό και την ελεύθερη ταλάντωση στην χρονοϊστορία απόκρισης της ταχύτητας αλλά διαθέτουν και τον μεγαλύτερο συντελεστή συσχέτισης με την αρχική καταγραφή. Με τον τρόπο αυτό, υπολογίζονται η ιδιοπερίοδος της κατασκευής και ο συντελεστής συσχέτισης του παλμού ο οποίος αποτελεί και αυτός ένα δείκτη απομείωσης της φέρουσας ικανότητας της κατασκευής. Διαπιστώνεται λοιπόν πως ο συνδυασμός των δυο τελευταίων μεθόδων αποδίδει ικανοποιητικά την επίδρασή του παλμού στην απόκριση των κατασκευών.	el
heal.abstract	The purpose of this present master thesis is to examine near fault ground motions and to investigate their influences on the performance of structures. Since the effects of grounds motions with directivity effects on structures are tremendous, structural health monitoring has been developed over the last few years in order to evaluate the response of the structures in these ground motions. The current state-of-the-art monitoring systems are based on a highly efficient, since sensors are deployed throughout the building and send out data regarding measured accelerations or velocities from instrumented locations in the structure. These measures are used to detect the pulse of the ground motions and to determine the changes in the fundamental period of the structure. Therefore, the damage detection and performance evaluation is achieved with the real-time structural health monitoring of a structure. Until recently, as the damage detection after a seismic event was carried out through inspections by engineers, there was a high possibility that some serious damage could not be detected. To address this problem, technologies have been developed that involve both the measurement of real-time or real-time accelerations or displacements, which in turn are related to the response of the structure and the study of the soil-construction interaction. In this context, an eight-storey existing structure, which was simulated with the use of Seismostruct 2016 program, was examined and an eigenvalue, a static pushover analysis and an incremental dynamic analysis were performed. For the latter analysis, the building was subjected to 10 NGA data records of seismic motion; each one is appropriately calibrated so that the nonlinear time-history of each record fully covers the capacity deformation of the structure. Important information regarding the inelastic behavior of the structure is provided through the IDA curves. In order to evaluate the bearing capacity of an existing structure, spectral analysis of acceleration, spectral analysis of velocity and wavelet analysis were carried out. The purpose of the analyzes was to estimate the changes in the period of the structure in every limit state, since its value is directly related to the level of damage. For this reason, as for the first two analyzes, the acceleration Fourier spectra and velocity Fourier spectra were calculated from the respective acceleration and velocity response time histories with the use of program Seismosignal. Then, the period of the structure was calculated from the peak of these two Fourier spectra. vii While, regarding wavelet analysis, according to the methodology of P. Mimoglou et al. [2014] the time history response velocity is depicted with six wavelets, where the period of each wavelet is determined by the peak of the convolution spectrum Sd×Sv and their parameters are calculated based on the mathematical relations of Mavroeidis and Papageorgiou [2003]. The remaining parameters of the M&P wavelet are derived from the targeted response spectrum of the ground motion applying a new relationship that is established between the cumulative absolute displacement (CAD) of a wavelet and its peak spectral amplitude. The method follows a well-defined procedure that can be easily implemented in a computer code for the automatic determination of the pulse parameters of a given ground motion. From the above mentioned six wavelets, there are selected those which not only simulate best the pulse and free oscillation in the time-history response velocity, but also have the highest correlation coefficient with the initial records. According to this procedure, the period of the structure is determined and the correlation coefficient is estimated which is also an indicator of the bearing capacity of the structure. Overall, it can be seen that the combination of the latter two methodologies illustrates the effect of the pulse ground motions in the response of the structure.	en
heal.advisorName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Φραγκιαδάκης, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Ψυχάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Ταφλαμπάς, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	211 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true