Ένα από τα σημαντικότερα φαινόμενα που παρατηρούνται όταν οι κατασκευές υποβάλλονται σε επαναλαμβανόμενες φορτίσεις μεταβλητού πλάτους, όπως είναι ο σεισμός, είναι η εμφάνιση αστοχιών μέσω ανάπτυξης ρωγμών εξαιτίας της κόπωσης.

Στην παρούσα εργασία δίνεται ιδιαίτερη προσοχή σε πιθανές αστοχίες λόγω του φαινομένου της ολιγοκυκλικής κόπωσης (low – cycle fatigue), η οποία οφείλεται σε ένα μικρό πλήθος κύκλων φόρτισης ικανών να προκαλέσουν μεγάλες μετελαστικές παραμορφώσεις, ακόμα και κατάρρευση του φορέα. Η μεθοδολογία όμως χρήσης καμπύλων ολιγοκυκλικής κόπωσης σε κατασκευές από χάλυβα που βασίζεται στην ερευνητική εργασία των C. Castiglioni, Χ. Μουζάκη και Π. Καρύδη: “Constant and Variable Amplitude Cyclic Behavior of Welded Steel Beam – to – Column Joints” (2007), απαιτεί την εκτίμηση του αριθμού και του εύρους των αναμενόμενων κύκλων μετατόπισης, κάτι το οποίο αποτελεί βασικό αντικείμενο των επόμενων κεφαλαίων.

Αρχικά περιγράφονται αναλυτικά τα βήματα που ακολουθούνται σε μία πιθανολογική ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας, ενώ τονίζονται και οι διαφοροποιήσεις που απαιτεί η ανάλυση σε περιπτώσεις όπου λαμβάνονται υπόψη φαινόμενα κοντινού πεδίου. Ακόμα παρουσιάζεται και η διαδικασία ανάδρομης ανάλυσης σεισμικής επικινδυνότητας, η οποία βρίσκει ευρεία εφαρμογή στον καθορισμό του επικρατέστερου σεισμικού σενάριο. Οι αναλύσεις αυτές εφαρμόζονται σε ένα παράδειγμα εύρεσης της διάρκειας της ισχυρής σεισμικής δόνησης, η οποία αποτελεί μια σημαντική εδαφική παράμετρο και για την οποία έχουν προταθεί διάφοροι ορισμοί και αρκετές σχέσεις.

Για τις ανάγκες του σχεδιασμού είναι συχνά αναγκαία η παραγωγή τεχνητών επιταχυνσιογραφημάτων με βάση κάποιο φάσμα αναφοράς (target spectrum). Η διαδικασία που απαιτείται για την δημιουργία τέτοιων επιταχυνσιογραφημάτων περιγράφεται βασισμένη στη λειτουργία του προγράμματος SIMQKE.

Η σεισμική απόκριση ενός συστήματος, το οποίο προοδευτικά χάνει μέρος της αντοχής του εξαιτίας των εναλλασσόμενων κύκλων φόρτισης στους οποίους υπόκεινται, εξαρτάται όχι μόνο από το μέγιστο πλάτος της σεισμικής δόνησης αλλά και από τη διάρκειά της, η οποία καθορίζει και των αριθμό των κύκλων. Έτσι παρουσιάζονται μέθοδοι μέτρησης των κύκλων φόρτισης, ενώ ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στον ευρέως εφαρμοζόμενο αλγόριθμο Rainflow. Επιπλέον, περιγράφεται το φαινόμενο της κόπωσης αλλά και η μεθοδολογία χρήσης καμπύλων ολιγοκυκλικής κόπωσης με στόχο την εύρεση του δείκτη συσσωρευμένης βλάβης.

Η εκτίμηση του αριθμού και του εύρους των αναμενόμενων κύκλων μετατόπισης μιας κατασκευής πραγματοποιείται μέσω στατιστικών αναλύσεων, βασισμένων σε ένα δείγμα σαράντα τεχνητών επιταχυνσιογραφημάτων, τα οποία κατασκευάστηκαν σύμφωνα με ένα επιλεγμένο σεισμικό σενάριο και με φάσμα αναφοράς το ελαστικό φάσμα του EC8. Τα αποτελέσματα αυτής της ανάλυσης, που προέκυψαν πιθανολογικά, συγκρίθηκαν μέσω της μεθοδολογίας καμπυλών ολιγοκυκλικής κόπωσης με τα τεχνητά επιταχυνσιογραφήματα, ώστε να επιβεβαιωθεί η ισχύς τους.

Τέλος, επιλέχθηκαν πραγματικές χρονοϊστορίες που να ανταποκρίνονται όσο το δυνατόν καλύτερα στο σενάριο που μελετήθηκε και συγκρίθηκαν με αυτό μέσω ελαστικών και ανελαστικών αναλύσεων.

Τα γενικά συμπεράσματα όλων των αναλύσεων καθώς και προτάσεις για περαιτέρω μελλοντική έρευνα παρουσιάζονται στην τελευταία ενότητα της παρούσας εργασίας.