Ο σκοπός της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της επιρροής της αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής κατά την απόκριση πολυώροφων κτιρίων λόγω σεισμικής φόρτισης.  

Για την επίτευξη του σκοπού αυτού ακολουθούνται τα ακόλουθα βήματα:  

Αρχικά εκλέγεται μια τυπική τετραώροφη μεταλλική κατασκευή η οποία στο 2^ο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά και σχεδιάζεται σύμφωνα με τους σύγχρονους κανονισμούς, δηλαδή τον Ευρωκώδικα 3 (EN 1993 1-1), που είναι ο κανονισμός για το Σχεδιασμό Μεταλλικών Κατασκευών και τον Ευρωκώδικα 8 (EN 1998-1, EN 1998-3) που είναι ο σύγχρονος κανονισμός Αντισεισμικού Σχεδιασμού. Επίσης, πραγματοποιείται ιδιομορφική ανάλυση της κατασκευής η οποία απαιτείται για την ιδιομορφική φασματική ανάλυση του αντισεισμικού σχεδιασμού.

Τα τυπικά στοιχεία θεμελίωσης της κατασκευής εκλέγεται να είναι επιφανειακά άκαμπτα πέδιλα, για τα οποία στο 3^ο κεφάλαιο, περιγράφονται οι 3 διαφορετικές συνθήκες που εισάγουν στη βάση των υποστυλωμάτων της ανωδομής, οι οποίες εκλέγεται να ελεγχθούν:

•  πακτωμένη βάση,

•  βάση απλά εδραζόμενη και

•  βάση μονο-κομβικών εδαφικών ελατηρίων. Η περιγραφή των προσομοιώσεων αυτών, με έμφαση στα δυναμικά χαρακτηριστικά των εδαφικών ελατηρίων, που υπολογίζονται σύμφωνα με την εργασία “Formulas and charts for impedances of surface and embedded foundations” (Gazetas, 1991), πραγματοποιείται στο 3ο κεφάλαιο της εργασίας. Τα πέδιλα της κατασκευής διαστασιολογήθηκαν σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 7, όπως περιγράφεται στο παράρτημα Β, και από τις διαστάσεις τους προέκυψαν οι εδαφικές αντιστάσεις και η απόσβεση των μονο-κομβικών ελατηρίων.  

Για την εξαγωγή της πληροφορίας της απόκρισης της κατασκευής, χρησιμοποιείται επαυξητική μη γραμμική δυναμική ανάλυση χρονοϊστορίας (incremental dynamic analysis), με βάση την εργασία των Vamvatsikos & Cornell (2003), και τις αντίστοιχες διατάξεις του FEMA – P – 58. Η διαδικασία που ακολουθείται, περιγράφεται αναλυτικά στο 4ο κεφάλαιο. Ακόμα, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης της κατασκευής για τις τρεις διαφορετικές συνθήκες στήριξης που εξετάζονται. Επίσης, προτείνεται ο υπολογισμός ενός δείκτη πλαστιμότητας της κατασκευής με τη χρήση μη γραμμικών δυναμικών αναλύσεων.

Στο πέμπτο κεφάλαιο του παρόντος διεξάγεται ανάλυση τρωτότητας των αποτελεσμάτων της επαυξητικής μη γραμμικής ανάλυσης, που αποτελεί το τελευταίο βήμα πριν τη σεισμική αποτίμηση των τριών διαφορετικών προσομοιώσεων της θεμελίωσης που εξετάζονται. Για τη διαδικασία διεξαγωγής της ανάλυσης τρωτότητας, η οποία περιγράφεται αναλυτικά στο 5ο κεφάλαιο της εργασίας, ακολουθείται η παραδοχή ότι το μέγεθος που εκφράζει τη σεισμική ένταση της κατασκευής ακολουθεί τη λογαριθμοκανονική συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας της σωρευτικής κατανομής (Shinozuka et al, 1999). Προκύπτει έτσι, η μέση ετήσια συχνότητα υπέρβασης και η περίοδος επαναφοράς των σταθμών επιτελεστικότητας οι οποίες επιλέγονται κατά το σχεδιασμό και η περίοδος επαναφοράς τους. Τα αποτελέσματα των δύο αυτών μεγεθών παρουσιάζονται αναλυτικά στο τέλος του κεφαλαίου.

Τελικά, τα αποτελέσματα που προκύπτουν από τη μελέτη που πραγματοποιήθηκε συνοψίζονται, συγκρίνονται μεταξύ τους και σχολιάζονται. Προκύπτουν έτσι συμπεράσματα για την επιρροή της διαφοροποίησης των συνθηκών στήριξης του προσομοιώματος της κατασκευής κατά την ανάλυση τρωτότητας. Συνοπτικά μπορεί να λεχθεί, πως αναγνωρίζεται μια σημαντική διαφοροποίηση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν για τις τρεις διαφορετικές συνθήκες στήριξης που εξετάζονται. Επομένως, συμπεραίνεται πως η αλληλεπίδραση εδάφους- κατασκευής είναι ένα σημαντικό ζήτημα του δομοστατικού σχεδιασμού το οποίο οφείλει να λαμβάνεται υπ’ όψιν, ενώ είναι σκόπιμο να αμελείται έπειτα από εμπεριστατωμένη έρευνα.

Ο σχεδιασμός της κατασκευής και οι επαυξητικές μη γραμμικές δυναμικές αναλύσεις που πραγματοποιούνται γίνεται με τη χρήση του προγράμματος δομοστατικού σχεδιασμού πεπερασμένων στοιχείων SAP2000.  

Λέξεις Κλειδιά: Σχεδιασμός μεταλλικής κατασκευής, Αλληλεπίδραση εδάφους – κατασκευής, συνθήκες στήριξης, μονο -κομβικό εδαφικό ελατήριο, απόσβεση, καμπύλη αντίστασης, ανελαστική επαυξητική δυναμική ανάλυση, μέγιστη σχετική μετακίνηση ορόφων, μέγιστη εδαφική επιτάχυνση, φασματική επιτάχυνση, τέμνουσα βάσης, δείκτης πλαστιμότητας, στάθμες επιτελεστικότητας, καμπύλες τρωτότητας, μέση ετήσια συχνότητα υπέρβασης, περίοδος επαναφοράς.