Μελέτη Της Επιρροής Της Βελτίωσης Του Εδάφους Στη Δυναμική Αλληλεπίδραση Εδάφους-Θεμελίωσης-Ανωδομής

Abstract

Η διατριβή αυτή αφορά στη σεισμική επίδοση ελαστικών ή ανελαστικών κατασκευών σε βελτιωμένο έδαφος θεμελίωσης. Μέρος της διατριβής αυτής αποσκοπεί να θέσει την επιλογή των ιδιοτήτων του βελτιωμένου εδάφους στην περίπτωση των χαλικοπασσάλων σε πιο ορθή βάση. Ο στόχος της μελέτης είναι να τονιστεί η επιρροή της αντικατάστασης του εδάφους και της αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής στην κίνηση της βάσης της κατασκευής υπό τη μορφή των συνδυασμένων φασμάτων απόκρισης ψευδοεπιτάχυνσης-μετατόπισης, τα οποία χρησιμοποιούνται από καθιερωμένες μεθόδους αποτίμησης, και η επιρροή τους στη σεισμική επίδοση της ανωδομής. Για το σκοπό αυτό η διατριβή αυτή χρησιμοποιεί αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων συζευγμένων συστημάτων εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής, στα οποία η κατασκευή προσομοιώνεται τόσο με ελαστικό όσο και ανελαστικό μονοβάθμιο ταλαντωτή. Όσον αφορά στη βελτίωση του εδάφους, έμφαση δίνεται στους τυπικούς χαλικοπασσάλους και σε πασσάλους από χάλικες και κοκκώδες ελαστικό. Αρχικώς τα αποτελέσματα αναλύονται με βάση τις διαφορές ανάμεσα στα φάσματα απαίτησης που υπολογίζονται αριθμητικά υπό συνθήκες ελευθέρου πεδίου στο φυσικό και στο βελτιωμένο έδαφος. Έπειτα η συζήτηση επεκτείνεται συμπεριλαμβάνοντας κατά τον υπολογισμό των φασμάτων απαίτησης στη βάση της κατασκευής τα φαινόμενα αλληλεπίδρασης-εδάφους-κατασκευής και εν τέλει την ανελαστική συμπεριφοράς της κατασκευής. Όλες αριθμητικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται υποβάλλονται σε μια σειρά ελέγχων βαθμονόμησης με βάση αναλυτικές μεθόδους και ήδη βαθμονομημένες αριθμητικές μεθόδους. Προκειμένου να εκτιμηθούν οι ιδιότητες του ισοδύναμου ομοιόμορφου υλικού ενός εδάφους βελτιωμένου με χαλικοπασσάλους ή πασσάλους από μίγμα χαλίκων και κοκκώδους ελαστικού εφαρμόζεται η αναλυτική μέθοδος ομογενοποίησης Mori-Tanaka. Από τη μέθοδο αυτή προκύπτουν επτά παράμετροι ενός ανισότροπου υλικού. Για πρακτικές εφαρμογές προτείνεται η χρήση μόνον του μέτρου διάτμησης που αντιστοιχεί στο κατακόρυφο επίπεδο στο οποίο προκαλούνται διατμητικές παραμορφώσεις από τα σεισμικά κύματα, καθώς επαρκεί για τον υπολογισμό της σεισμικής κίνησης στην επιφάνεια του εδάφους. Η αναλυτική μέθοδος και τα αποτελέσματα των τρισδιάστατων αναλύσεων πεπερασμένων στοιχείων της τυπικής εδαφικής κυψέλης συμφωνούν ποιοτικά. Αντιθέτως, η τυπική παραδοχή ίσων παραμορφώσεων ή τάσεων ανάμεσα στους πασσάλους και στο έδαφος που τους περιβάλλει δεν επαληθεύεται. Έτσι, η διατριβή καταλήγει σε συμφωνία με τη βιβλιογραφία στο ότι η συγκέντρωση τάσεων σε έδαφος ενισχυμένο με χαλικοπασσάλους απαιτεί περαιτέρω διερεύνηση.