Η ανάπτυξη και η χρήση μεθόδων σεισμικής προστασίας μουσείων και ιστορικών κατασκευών έχει εξελιχθεί ιδιαίτερα τις τελευταίες δεκαετίες. Νέα μουσεία, όπως και το Νέο Μουσείο Ακρόπολης, κατασκευάζονται εξαρχής σεισμικά μονωμένα, αλλά και παλαιότερα μνημεία δέχονται επεμβάσεις για την αποκατάσταση και βελτίωση της συμπεριφοράς τους έναντι σεισμού, με χρήση νέων μεθόδων και τεχνολογιών. Αντίθετα η έρευνα και η εφαρμογή μεθόδων για την προστασία του περιεχομένου των μουσείων, δεν έχει ακολουθήσει την ίδια πορεία. Ιδιαίτερα κρίσιμο είναι το γεγονός ότι σε μεγάλο βαθμό δεν γίνεται ευρύτερα αντιληπτό ότι η αντοχή του κτηρίου δεν συνεπάγεται αυτόματα και την αντοχή του περιεχομένου.

 

Μια σειρά απλών ή και πιο σύνθετων μέτρων χρησιμοποιούνται ήδη από αρχαιολόγους και συντηρητές, υπεύθυνους μουσείων, όπως ο υποβιβασμός του κέντρου βάρους με προσθήκη νεκρού φορτίου, π.χ. με σάκους άμμου στο εσωτερικό αμφορέων, η αιώρηση μέσω διαφανούς νήματος σιλικόνης ή η στερέωση μέσω ζευγών μαγνητών. Δειλά δειλά την προηγούμενη δεκαετία άρχισαν οι πρώτες εφαρμογές της μεθόδου της σεισμικής μόνωσης στην προστασία των μουσειακών συλλογών, ιδιαίτερα σε μεγαλύτερου βάρους εκθέματα και αξίας όπου δεν αρκούν οι απλούστερες τεχνικές. Χρησιμοποιούνται είτε συστήματα που έχουν αναπτυχθεί για άλλες πιο βαριές εφαρμογές όπως γέφυρες και κτήρια είτε ειδικού τύπου σεισμικοί μονωτήρες ελαφρού τύπου.

 

Διεθνώς έχουν αναπτυχθεί μια σειρά από συστήματα σεισμικής μόνωσης ελαφρού τύπου που μπορούν να φέρουν φορτία έως 1000kg. Τα συστήματα αυτά στηρίζονται στην ανεξάρτητη κίνηση δύο οριζόντιων επίπεδων πλαισίων σε δύο κάθετες μεταξύ τους διευθύνσεις. Ο μηχανισμός επαναφοράς και απόσβεσης που διαθέτουν στηρίζεται στην γραμμική θεώρηση λειτουργίας των δυναμικών συστημάτων με τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς που αυτό επιβάλλει. Εκτός των εφαρμογών στην αντισεισμική προστασία εκθεμάτων μουσείων, χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην προστασία ευαίσθητου ηλεκτρονικού εξοπλισμού όπως εξυπηρετητές Η/Υ.

 

Στα πλαίσια προηγούμενων εργασιών, έχει διερευνηθεί η πιθανότητα υιοθέτησης μη γραμμικών γεωμετριών στην κατασκευή τέτοιων συστημάτων ώστε η λειτουργία τους να στηρίζεται πλέον στη μη γραμμική θεώρηση επεκτείνοντας τις δυνατότητες που προσφέρουν. Το σύστημα που μελετάται βασίζεται σε υπάρχουσα διάταξη που αναπτύχθηκε στο μουσείο J. P. Getty της Καλιφόρνιας και σε ιδέες του Καθ. Β. Κ. Κουμούση. Ακόμη σε προηγούμενο στάδιο επιχειρήθηκε ο βέλτιστος σχεδιασμός του προτεινόμενου συστήματος με χρήση μεθόδων διαδοχικού δευτεροβάθμιου προγραμματισμού (Sequential Quadratic Programming, SQP).

 

Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η διερεύνηση χρήσης μεθόδων αναζήτησης καθολικού ακροτάτου μη γραμμικών συναρτήσεων συνεχών μεταβλητών στη διαδικασία βελτιστοποίησης των κατασκευαστικών χαρακτηριστικών της προτεινόμενης διάταξης και η πειραματική διερεύνηση της συμπεριφοράς αυτού. Για το σκοπό αυτό γίνεται μια βιβλιογραφική επισκόπηση των μεθόδων αναζήτησης καθολικού ακροτάτου (global optimization), χρήση των μεθόδων γενετικών αλγορίθμων και προσομοιωμένης ανόπτησης, διερευνάται η αποτελεσματικότητά τους και εξελίσσεται ο υπάρχων κώδικας. Ο κώδικας βελτιστοποίησης έχει αναπτυχθεί σε γλώσσα Μatlab. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας γίνεται η πειραματική διερεύνηση της συμπεριφοράς της προτεινόμενης διάταξης. Κατασκευάστηκε πρωτότυπη συσκευή σε πραγματική κλίμακα, πραγματοποιήθηκε μια πλήρης σειρά πειραμάτων στην σεισμική τράπεζα του Εργαστηρίου Εδαφομηχανικής της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών ΕΜΠ από την ανάλυση των οποίων εξάγονται συμπεράσματα για την συμπεριφορά του μονωτήρα και πιστοποιείται η επιτυχής προσομοίωση αυτής από το αριθμητικό προσομοίωμα.