Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την εξέλιξη των μεθόδων αξιολόγησης της σεισμικής καταπόνησης φραγμάτων, εστιάζοντας τόσο σε θεωρητικές όσο και σε εφαρμοσμένες προσεγγίσεις που έχουν αναπτυχθεί τις τελευταίες δεκαετίες. Δεδομένης της αύξησης του ύψους και της πολυπλοκότητας των φραγμάτων, αλλά και της τοποθέτησής τους σε περιοχές υψηλής σεισμικότητας, η ανάγκη για αξιόπιστες και επιστημονικά ακριβείς μεθόδους αξιολόγησης της σεισμικής τους συμπεριφοράς καθίσταται κρίσιμη.
Η εργασία ξεκινά με την παρουσίαση των βασικών μηχανισμών που διέπουν την απόκριση φραγμάτων από σκυρόδεμα και εστιάζει ιδιαίτερα στα τοξωτά φράγματα και βαρύτητας. Αναλύονται οι σχεδιαστικές και γεωτεχνικές προκλήσεις που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση φράγματος – ταμιευτήρα – θεμελίωσης, ενώ παρουσιάζονται σύγχρονες μέθοδοι προσομοίωσης όπως η μη γραμμική δυναμική ανάλυση, τα μοντέλα plastic damage , η Scaled Boundary FEM, καθώς και τα αριθμητικά μοντέλα με χρήση ανοικτών οριακών συνθηκών.
Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται σε μελέτες πραγματικών έργων, όπως τα φράγματα Zipingpu, Dagangshan, Mauvoisin και Ertan, όπου παρουσιάζονται αριθμητικά αποτελέσματα που συγκρίνονται με καταγραφές πεδίου, αναδεικνύοντας τις επιδόσεις και τους περιορισμούς διαφόρων μεθοδολογιών. Η χρήση προηγμένων τεχνικών, όπως τα ψηφιακά συστήματα προσομοίωσης (Digital Dam Simulation – DDS), επιτρέπει τη συσχέτιση μεταξύ θεωρητικών προσεγγίσεων και πραγματικών δεδομένων, συμβάλλοντας ουσιαστικά στη βελτίωση της προβλεπτικής ικανότητας των μοντέλων.
Επιπλέον, εξετάζεται η επίδραση της σεισμικής διέγερσης, της απόσβεσης ακτινοβολίας, της γεωμετρικής διαμόρφωσης και των μηχανισμών ρηγμάτωσης στην απόκριση του φράγματος. Προτείνεται η χρήση συνδυαστικών αριθμητικών τεχνικών, όπως η FEM–SBFE και τα μοντέλα High-Order Doubly Asymptotic Boundary Conditions, για αποδοτικότερη ανάλυση στο πεδίο του χρόνου. Σημαντική επίσης είναι η συγκριτική μελέτη μεθόδων ρηγμάτωσης (FEPD, XFEM, Drucker–Prager), που επισημαίνει την αναγκαιότητα χρήσης εξελιγμένων μοντέλων για αξιόπιστη εκτίμηση ζημιών.
Τέλος, προτείνονται τεχνικές ενίσχυσης φραγμάτων, με χρήση οπλισμού ή βελτιστοποιημένων αρμών διαστολής, ενώ αναδεικνύεται ο ρόλος της συστηματικής παρακολούθησης μέσω αισθητήρων και αντίστροφης ανάλυσης ως εργαλείων πρόγνωσης και έγκαιρης προειδοποίησης.
Η εργασία καταλήγει ότι ο συνδυασμός θεωρητικής θεμελίωσης, προηγμένης αριθμητικής ανάλυσης και πρακτικής εφαρμογής σε πραγματικά έργα αποτελεί τον πιο αποτελεσματικό δρόμο για τον σύγχρονο αντισεισμικό σχεδιασμό φραγμάτων.

This thesis addresses the evolution of methods for evaluating the seismic response of dams, focusing on both theoretical and applied approaches developed in recent decades. Given the increasing height and complexity of dams, as well as their frequent location in high-seismicity regions, the need for reliable and scientifically accurate evaluation methods has become critical.

The study begins with an overview of the fundamental mechanisms governing the response of concrete dams, with particular emphasis on arch and gravity dams. Design and geotechnical challenges related to dam–reservoir–foundation interaction are analyzed, while modern simulation methods are presented, including nonlinear dynamic analysis, plastic damage models, Scaled Boundary FEM, and numerical models incorporating open boundary conditions.

Special attention is given to case studies of real projects, such as the Zipingpu, Dagangshan, Mauvoisin, and Ertan dams, where numerical results are compared with field recordings, highlighting the performance and limitations of different methodologies. The use of advanced techniques, such as Digital Dam Simulation (DDS), enables the correlation between theoretical approaches and real data, substantially improving the predictive capacity of models.

Furthermore, the influence of seismic excitation, radiation damping, geometric configuration, and cracking mechanisms on dam response is examined. The application of combined numerical techniques, such as FEM–SBFE and High-Order Doubly Asymptotic Boundary Conditions, is proposed for more efficient time-domain analysis. A comparative study of fracture methods (FEPD, XFEM, Drucker–Prager) further underlines the necessity of advanced models for reliable damage assessment.

Finally, dam strengthening techniques are discussed, including reinforcement and optimized expansion joints, while the role of systematic monitoring through sensors and inverse analysis is emphasized as a tool for forecasting and early warning.

The thesis concludes that the integration of theoretical foundations, advanced numerical analysis, and practical applications to real projects constitutes the most effective path for the modern seismic design of dams.