Μέθοδος απλουστευμένης τριδιάστατης αριθμητικής ανάλυσης πασσάλων υπό συνδυασμένη φόρτιση
Authors: Ζορμπά Τριάδα 
Published: September 2021

Παρά τη σημαντική τεχνολογική εξέλιξη των τελευταίων χρόνων η χρήση τριδιάστατης μη γραμμικής ανάλυσης παραμένει διαδικασία υψηλού υπολογιστικού κόστους. Αποτελεί, λοιπόν, πεδίο αυξημένου επιστημονικού ενδιαφέροντος η πρόταση απλουστευμένης μεθόδου ικανής να ενσωματώνει θέματα μη γραμμικής απόκρισης που προέρχονται από τη συμπεριφορά του εδάφους ή από τη συμπεριφορά κατά μήκος της διεπιφάνειας εδάφους - πασσάλου, δίχως όμως να επιβαρύνεται η υπολογιστική διαδικασία. Προς τη συγκεκριμένη κατεύθυνση κινείται η παρούσα διατριβή προτείνοντας απλουστευμένη μέθοδο τριδιάστατης αριθμητικής ανάλυσης. Η προτεινόμενη μεθοδολογία βασίζεται στη χρήση μονοδιάστατων στοιχείων δοκού για την προσομοίωση των πασσάλων, τα οποία αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον έδαφος μέσω συστήματος διατμητικών και ορθών ελατηρίων, ενώ για την προσομοίωση του εδάφους χρησιμοποιούνται τριδιάστατα στοιχεία πεπερασμένων διαφορών. Αρχικά, πραγματοποιείται αριθμητική διερεύνηση της αξιοπιστίας της απλουστευμένης μεθόδου σε μεμονωμένο πάσσαλο. Για το σκοπό αυτό αξιοποιούνται τα συγκριτικά αποτελέσματα απλουστευμένης και πλήρους τριδιάστατης αριθμητικής ανάλυσης σε αργιλικούς και αμμώδεις εδαφικούς σχηματισμούς υπό την επίδραση κατακόρυφων και οριζόντιων φορτίων. Τα αποτελέσματα της συγκριτικής μελέτης είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, με την εξαίρεση των αργιλικών εδαφών υπό οριζόντια φόρτιση, όπου είναι αναγκαίο να ληφθούν υπόψη συγκεκριμένοι περιορισμοί κατά την εφαρμογή της μεθόδου. Προκειμένου να καθοριστεί επακριβώς το πεδίο εφαρμογής της απλουστευμένης μεθοδολογίας υπό συνδυασμένη φόρτιση πραγματοποιείται εκτεταμένη παραμετρική ανάλυση σε μεμονωμένο πάσσαλο. Κατά τη διερεύνηση λαμβάνονται υπόψη η επίδραση των οριακών συνθηκών στην κεφαλή των πασσάλων αλλά και των γεωμετρικών φαινομένων 2ης τάξης. Επιπρόσθετα, διερευνάται η επίδραση της κράτυνσης - χαλάρωσης του εδαφικού υλικού μετά τη διαρροή. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παραμετρικής ανάλυσης η πλευρική απόκριση του πασσάλου σπάνια επηρεάζεται από την ταυτόχρονη παρουσία αξονικής φόρτισης. Αντιθέτως, η απόκριση του πασσάλου υπό αξονική φόρτιση επηρεάζεται από την ταυτόχρονη παρουσία οριζόντιου φορτίου. Ειδικότερα, στα αργιλικά εδάφη η επίδραση της συνδυασμένης φόρτισης είναι αρνητική, ενώ στα αμμώδη εδάφη η επίδραση αποδεικνύεται θετική. Ακολουθεί ο έλεγχος της αξιοπιστίας της προτεινόμενης μεθόδου στην πρόβλεψη της απόκρισης ομάδων πασσάλων. Για το σκοπό αυτό αξιοποιούνται τα συγκριτικά αποτελέσματα πλήρους και απλουστευμένης τριδιάστατης αριθμητικής ανάλυσης σε διαφορετικές διατάξεις ομάδων, σε αργιλικά και αμμώδη εδάφη. Το υψηλό επίπεδο ακρίβειας που επιτυγχάνεται στην πρόβλεψη της απόκρισης της ομάδας υπό οριζόντια και κατακόρυφα φορτία σε συνδυασμό με τη δυνατότητα πρόβλεψης διαφορετικής συμπεριφοράς μεταξύ των μελών, καθιστούν την προτεινόμενη μεθοδολογία ιδιαίτερα ελκυστική στον τομέα σχεδιασμού των θεμελιώσεων με πασσάλους. Η αξιοπιστία των προβλέψεων επιβεβαιώνεται και με αξιοποίηση πειραματικών δεδομένων που προέκυψαν από τη διεθνή βιβλιογραφία. Επιπρόσθετες αναλύσεις, σε ομάδες πασσάλων με κεφαλόδεσμο, καταδεικνύουν την αξιοπιστία της προτεινόμενης μεθοδολογίας ανεξαρτήτως της δυσκαμψίας της πλάκας σύνδεσης και της μορφής του επιβαλλόμενου φορτίου (συγκεντρωμένου ή ομοιόμορφα κατανεμημένου). Τέλος, είναι σημαντικό να τονιστεί πως η αξιόπιστη προσέγγιση της απόκρισης της θεμελίωσης με την προτεινόμενη μεθοδολογία συνοδεύεται από αξιοσημείωτη μείωση του υπολογιστικού κόστους, η οποία είναι έκδηλη σε όλα τα στάδια της ανάλυσης (γρήγορη και εύκολη προετοιμασία των πλεγμάτων ανάλυσης, μείωση του απαιτούμενου χρόνου των αναλύσεων και επεξεργασίας των αποτελεσμάτων).