Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα ψευδοδυναμικών δοκιμών σε γέφυρα από οπλισμένο σκυρόδεμα, πολλών ανοιγμάτων, σεισμικά μονωμένης με απλά ελαστομεταλλικά εφέδρανα χαμηλής απόσβεσης. Το μέγεθος της γέφυρας καθιστά αδύνατη την προσομοίωση ολόκληρου του φορέα στο εργαστήριο σε πλήρη κλίμακα ή έστω σε μικρότερη αλλά ρεαλιστική κλίμακα. Παράλληλα, η απόκριση του καταστρώματος και των βάθρων αναμένεται να είναι ελαστική κατά την διάρκεια της σεισμικής διέγερσης ενώ η ανελαστική παραμόρφωση θα εντοπίζεται στην στάθμη της σεισμικής μόνωσης. Για αυτό το λόγο, ο οικονομικότερος και πιο κατάλληλος τρόπος δοκιμής είναι η χρήση της μεθόδου των υπο-κατασκευών. Με τον τρόπο αυτό τα εφέδρανα χρησιμοποιούνται ως δοκίμιο και η απόκριση τους μετράται εργαστηριακά, ενώ η υπόλοιπη κατασκευή (κατάστρωμα και βάθρα) προσομοιώνονται αναλυτικά. Οι ψευδοδυναμικές δοκιμές έγιναν με την μέθοδο αυτή εφαρμόζοντας ως διέγερση το πραγματικό επιταχυνσιογράφημα του σεισμού της 15ης Απριλίου του Montenegro, τροποποιώντας το κατάλληλα, ώστε το φάσμα του να είναι συμβατό με το φάσμα του Ευρωκώδικα 8 για έδαφος τύπου C. Το τυπικό όμως πρόβλημα το οποίο εμφανίζεται κατά την εκτέλεση ψευδοδυναμικών δοκιμών μη πραγματικού χρόνου σε συσκευές, των οποίων η απόκριση επηρεάζεται από την ταχύτητα παραμόρφωσης, όπως είναι τα εφέδρανα, είναι η διαφοροποίηση των μετρούμενων δυνάμεων με την πραγματοποίηση της δοκιμής σε διεσταλμένη κλίμακα του χρόνου. Συνεπώς είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια διαδικασία, ώστε σε κάθε βήμα η μετρούμενη δύναμη αντίδρασης των εφεδράνων, η οποία εκφράζει την δυσκαμψία τους, να διορθώνεται ώστε να αντιστοιχεί στην δύναμη που θα μετριόταν εάν η δοκιμή ήταν πραγματικού χρόνου. Για τα λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν προκαταρκτικές δοκιμές χαρακτηρισμού, με στόχο αφενός τον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών των εφεδράνων σε διάφορα επίπεδα παραμόρφωσης και αφετέρου τον υπολογισμό απαραίτητων συντελεστών διόρθωσης, οι οποίοι θα χρησιμοποιηθούν στην ψευδοδυναμική δοκιμή για να ληφθεί υπόψη η επιρροή του ρυθμού παραμόρφωσης. Οι δοκιμές αυτές πραγματοποιήθηκαν σε επίπεδα διατμητικής παραμόρφωσης των εφεδράνων που έφταναν το 100% της αντοχής τους και σε συχνότητες που ήταν κοντά στις ιδιοσυχνότητες που αναμένονται για την κατασκευή κατά την διάρκεια της σεισμικής διέγερσης. Κατά τη διεξαγωγή των δοκιμών τα εφέδρανα υποβάλλονται σε καθορισμένη ιστορία φόρτισης που αποτελείται από συνεχείς ημιτονοειδείς κύκλους μειούμενου εύρους και ένα τμήμα τυχαίας χρονοϊστορίας. Μετά τον προσδιορισμό των διορθωτικών συντελεστών πραγματοποιήθηκαν οι ψευδοδυναμικές δοκιμές σε διάφορα επίπεδα έντασης της εδαφικής σεισμικής επιτάχυνσης. Για τις δοκιμές χρησιμοποιήθηκαν δύο ζευγάρια εφεδράνων, για καθένα από τα οποία έγινε ξεχωριστή δοκιμή χαρακτηρισμού. Η ταχύτητα εκτέλεσης των δοκιμών επιλέχθηκε να είναι μια τάξη μεγέθους πιο γρήγορη από αντίστοιχες προηγούμενες δοκιμές. Τα αποτελέσματα των δοκιμών έδειξαν καταρχάς ότι η διαδικασία που επιλέχθηκε για να ληφθεί υπόψη η επιρροή του ρυθμού παραμόρφωσης ήταν επιτυχής. Επιπλέον, κατέδειξαν ότι η μόνωση γεφυρών με χρήση του συγκεκριμένου τύπου εφεδράνων δεν αποτελεί αποτελεσματική μέθοδο αντισεισμικής προστασίας καθώς τα εφέδρανα αστόχησαν σε επίπεδα παραμόρφωσης χαμηλότερα από αυτά που απαιτούν οι κανονισμοί. / The results of hybrid tests performed on a multi-span RC bridge are presented. The bridge, typical example of bridges employing only plain, elastomeric, low damping isolation devices, is sub-structured for testing purposes: the isolators are physically tested while the response of the remaining structure is simulated numerically. Hybrid testing is performed quasi-statically and - to account for the actual influence of real-time loading on the properties of the isolation devices - a pre-testing phase is carried out in which isolators are strained dynamically at different velocity levels to determine the relation of the real-time response to that during static conditions. Following this phase of characterization, pairs of isolators in a back-to-back (parallel) configuration are tested with the hybrid method, with on-line modification of the measured restoring forces based on the results of the pre-test campaign. The experimental program revealed that the specific type of elastomeric bearings used in the study do not comply to current code provisions as they rupture at deformation levels considerably lower than the code-prescribed ones.

Κατά τις υβριδικές δοκιμές δύσκαμπτων κατασκευών, παρουσιάζονται σημαντικά προβλήματα όταν αυτές διεξάγονται με έλεγχο της μετακίνησης των υδραυλικών εμβόλων. Καθ’ ότι στις υβριδικές δοκιμές η δύναμη αντίδρασης σε κάθε βήμα χρησιμοποιείται για την εύρεση της μετακίνησης του επόμενου, το οιοδήποτε λάθος μέτρησής της (εγγενές στις δύσκαμπτες κατασκευές), δρα σωρευτικά οδηγώντας σε αμφιβόλου αξιοπιστίας αποτελέσματα. Επιπροσθέτως, σε πολλές περιπτώσεις δοκιμών δύσκαμπτων κατασκευών παρουσιάζονται φαινόμενα αλληλεπίδρασης μεταξύ των εμβόλων που δυσχεραίνουν τη διεξαγωγή τους. Λύση στο πρόβλημα των δοκιμών δύσκαμπτων κατασκευών μπορεί να δοθεί εφόσον η διεξαγωγή τους γίνεται σε έλεγχο δύναμης αντί της μετακίνησης. Αυτό όμως προϋποθέτει την προγενέστερη γνώση των δυνάμεων που θα επιβληθούν από τα έμβολα σε κάθε βήμα. Οι επικρατέστερες προσεγγίσεις για την εύρεση των δυνάμεων κάθε βήματος βασίζονται είτε στον προσδιορισμό του εφαπτομενικού μητρώου δυσκαμψίας, ή σε διαδοχικές προσεγγίσεις. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζεται μία καινοτόμος προσέγγιση η οποία αποφεύγει τον προσδιορισμό του εφαπτομενικού μητρώου δυσκαμψίας. Χρησιμοποιούνται δύο ελεγκτές PID (αντί για έναν όπως γίνεται συνήθως) για τον έλεγχο κάθε εμβόλου. Ο πρώτος μετατρέπει την στοχευόμενη μετακίνηση σε στοχευόμενη δύναμη, ενώ ο δεύτερος είναι υπεύθυνος για τον έλεγχο του εμβόλου με βάση τη δύναμη που προέρχεται από τον πρώτο. Επίσης, με την υιοθέτηση αυτής της στρατηγικής (στρατηγική διπλού τύπου ελεγκτή) σε συνδυασμό με τη συνεχή ψευδοδυναμική μέθοδο αποφεύγονται οι διαδοχικές προσεγγίσεις που μπορούν να οδηγήσουν σε παρασιτικούς κύκλους φόρτισης – αποφόρτισης. Η εγκυρότητα της στρατηγικής ελέγχθηκε με υβριδικές δοκιμές σε δύσκαμπτο δοκίμιο οπλισμένου σκυροδέματος μεγάλης κλίμακας. Το δοκίμιο χρησιμοποιήθηκε και για την αξιολόγηση της στρατηγικής για την εφαρμογή της σε απλές κυκλικές δοκιμές. Τέλος, παρουσιάζεται το σύστημα τηλεπαρακολούθησης του Εργαστηρίου Κατασκευών, το οποίο αναβαθμίζει το σύστημα ελέγχου δοκιμών και συνδράμει αφενός στη διασφάλιση της ποιότητας των δοκιμών και αφετέρου στη διάχυση των παραγόμενων αποτελεσμάτων στην επιστημονική κοινότητα. / Hybrid simulation of stiff structures encounters significant difficulties when relying on the displacement control of hydraulic actuators. The reason being that in hybrid tests the restoring force in each step is used to calculate the displacement of the next step; therefore a potential error in the calculation (intrinsic in the case of stiff structures) has a cumulative effect, leading to results of questionable validity. Furthermore, in many cases interaction between actuators hinders the execution of tests of stiff structures. A solution to this problem encountered when testing stiff structures may be given if tests are conducted in force control rather than displacement control. This, however, presupposes that the forces to be applied by actuators in each step are known beforehand. Dominant approaches in terms of calculating forces in each step are either based on the secant stiffness matrix, or on iterations. The present doctoral thesis introduces an innovative approach which bypasses the secant stiffness matrix calculation. Two PID controllers are used (instead of one, which is the standard practice) in order to control each actuator. The first controller converts the target displacement to target force, whilst the second one controls the actuator based on the force calculated by the first controller. Moreover, when combining this strategy (dual type control strategy) with the continuous pseudodynamic method, iterations that may lead to unwanted loading-unloading cycles are avoided. The validity of the proposed strategy was assessed by conducting hybrid tests on a large-scale stiff reinforced concrete specimen. The same specimen was also used to assess the application of the strategy to cyclic tests. Lastly, the telepresence system of the Structures Laboratory is presented, which upgrades the test control system and at the same time contributes to the quality of testing and to the distribution of results to the scientific community.