Mη γραμμική δυναμική μετακίνηση πρανών σε επιφάνεια ολίσθησης
Authors: Κατσένης Λουκάς 
Published: September 2021

Η ικανότητα και τα πλεονεκτήματα μονοδιάστατων (1-D) δυναμικών μοντέλων με κολλημένο-ολισθαίνον στοιχείο για την προσομοίωση της σεισμικής μετατόπισης κατά μήκος των επιφανειών ολίσθησης έχει τεκμηριωθεί. Είναι κατάλληλα για εκτεταμένες παραμετρικές αναλύσεις, που μερικές φορές απαιτούνται επειδή οι ιδιότητες του εδάφους και οι εφαρμοζόμενες σεισμικές κινήσεις δεν είναι γνωστές με βεβαιότητα. Επιπλέον, έχουν το πλεονέκτημα ότι είναι σε θέση να προβλέψουν την μετατόπιση δεκάδων εκατοστών κατά μήκος επιφανειών ολίσθησης με οικονομικά αποδοτικό αριθμητικά σταθερό τρόπο, κάτι που είναι ένα σημαντικό σημείο που οι συνήθεις μέθοδοι πεπερασμένων στοιχείων δεν μπορούν να εξασφαλίσουν. Η εργασία προτείνει ένα μη γραμμικό δυναμικό 1-D μοντέλο 2-σωμάτων με περιστρεφόμενο στοιχείο ολίσθησης, το οποίο προβλέπει μεγάλη σεισμική ολίσθηση πρανών. Η εργασία προσομοιώνει ταυτόχρονα (α) τη δυναμική απόκριση του εδάφους τόσο πάνω όσο και κάτω από το στοιχείο ολίσθησης (β) την αλλαγή της γεωμετρίας της ολισθαίνουσας μάζας προς μια πιο ήπια κλίση, (γ) την αλλαγή των ιδιοτήτων του εδαφικού προφίλ σε σχέση με την εφαρμοζόμενη σεισμική φόρτιση και (δ) την αλλαγή των ιδιοτήτων του εδάφους κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης με την εφαρμοζόμενη σεισμική φόρτιση. Αξίζει να σημειωθεί ότι μεταξύ των 1-D δυναμικών μοντέλων με κολλημένο-ολισθαίνον στοιχείο που προτείνονται στη βιβλιογραφία, η προτεινόμενη είναι η μόνη που προσομοιώνει όλους τους κρίσιμους παράγοντες (α) - (d) που επηρεάζουν την μεγάλη σεισμική μετατόπιση πρανών. Έτσι, μπορεί να συναχθεί ότι η προτεινόμενη μέθοδος είναι ακριβέστερη από όλα τα προηγούμενα δυναμικά μοντέλα με κολλημένο-ολισθαίνον στοιχείο που προβλέπουν μεγάλη σεισμική μετατόπιση.Όσον αφορά την προσομοίωση της μη γραμμικής απόκρισης ξηρού εδαφικού προφίλ, η προτεινόμενη μέθοδος είναι η μόνη που είναι πλήρως βαθμονομημένη στη βιβλιογραφία: σε αντίθεση με άλλες μεθόδους, πρέπει να προσδιορίζεται μόνο η τιμή του δείκτη πλαστικότητας, PI. Επιπλέον, όσον αφορά το κορεσμένο αμμώδες προφίλ, δεν πρέπει να προσδιοριστούν πρόσθετες παράμετροι του εδάφους. Η προτεινόμενη μέθοδος έχει εφαρμοστεί σε μια οικονομικά αποδοτική, εύκολα προσβάσιμη και εύκολη στην κατανόηση και επίλυση μέθοδο, καθώς περιλαμβάνει την αριθμητική λύση ενός μητρώου μόνο 2 διατάσεων, χρησιμοποιώντας το εύκολα προσβάσιμο λογισμικό microsoft excel. Η προτεινόμενη μέθοδος έχει επικυρωθεί εκτεταμένα: Για την περίπτωση επιφάνειας ολίσθησης σύμφωνης με τον νόμο του Mohr-Coulomb, (α) για τη γραμμική περίπτωση εδαφικού προφίλ με τη σύγκριση με τα αποτελέσματα που έδωσαν οι Rathje και Bray (1999), (b) για την μη γραμμική περίπτωση εδαφικού προφίλ με διέγερση πολύ μεγάλης περιόδου με τη σύγκριση των δεδομένων εργαστηριακών δοκιμών που αναφέρθηκαν από τον Byrne (1991), (γ) για τη μη γραμμική δυναμική περίπτωση από τα αποτελέσματα αριθμητικών αναλύσεων και τα δεδομένα πεδίου που αναφέρθηκαν από τους Tropeano et al. (2011) και Tropeano et al. (2016) και (δ) για την περίπτωση αποτελεσμάτων εκτεταμένων παραμετρικών αναλύσεων από τις συσχετίσεις που αναφέρθηκαν προηγουμένως στη βιβλιογραφία. Επιπλέον, η προτεινόμενη μέθοδος για την περίπτωση μη γραμμικής απόκρισης εδάφους κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης επικυρώθηκε με την πρόβλεψη της απόκρισης της καλά τεκμηριωμένης κατολίσθησης Nikawa λόγω του σεισμού Hyogoken-nambu του 1995. Συνήθως, η εκτίμηση της σεισμικής μετακίνησης γίνεται με εμπειρικές εκφράσεις από τις εφαρμογές του συμβατικού μοντέλου σώματος σε κεκλιμένο επίπεδο που βασίζονται στα χαρακτηριστικά της ασκούμενης επιτάχυνσης και της αντίστασης κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης και δεν λαμβάνουν υπόψη τις επιδράσεις του προφίλ του εδάφους ή της γεωμετρίας της ολίσθησης. Ωστόσο, ανάλογα με τις γεωγραφικές θέσεις, οι Εθνικοί Κώδικες προσδιορίζουν τα χαρακτηριστικά της τυπικής σεισμικής κίνησης σχεδιασμού, όπως η μέγιστη σεισμική επιτάχυνση και επιπλέον ο Eurocode κατατάσσει τα προφίλ του εδάφους σε ξεχωριστές κατηγορίες, υποδεικνύοντας πιθανώς παρόμοια δυναμική απόκριση. Η προτεινόμενη εργασία εφαρμόζει τη μέθοδο που αναπτύχθηκε στην παρούσα εργασία για την ανάπτυξη εμπειρικών εκφράσεων σχετικά με τη σεισμική μετατόπιση κατά μήκος επιφανειών ολίσθησης στην Ελλάδα, όχι μόνο συναρτήσει χαρακτηριστικών της ασκούμενης επιτάχυνσης και της αντίστασης κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης, αλλά και της κατηγορία τύπου εδάφους σύμφωνα με το Eurocode, καθώς και το βάθος και το μήκος της επιφάνειας ολίσθησης.