Ανάλυση σε συνιστώσες της δυναμικής μετακίνησης βάθρου με θεμελίωση caisson, λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους - θεμελίωσης - κατασκευής και τη μη γραμμική συμπεριφορά του εδάφους
Creators: name: Ζήνδρου, Κωνσταντίνα Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: θεμελίωση caisson
αλληλεπίδραση εδάφους - θεμελίωσης - κατασκευής
μη γραμμική συμπεριφορά εδάφους
caisson
soil-foundation-structure interaction
soil nonlinearity

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε μία παραμετρική ανάλυση σε μονοβάθμια συστήματα οπλισμένου σκυροδέματος, λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους - θεμελίωσης - κατασκευής και τη μη γραμμικότητα του εδάφους. Στόχος της εργασίας ήταν να αναλυθεί η οριζόντια μετακίνηση της κορυφής ενός βάθρου από οπλισμένο σκυρόδεμα, το οποίο εδράζεται σε εγκιβωτισμένη θεμελίωση και συγκεκριμένα caisson, στις συνιστώσες λόγω κάμψης του φορέα και λόγω της αλληλεπίδρασης εδάφους - κατασκευής, έχοντας λάβει υπόψη τη μη γραμμική συμπεριφορά του εδάφους. Επίσης, να διερευνηθεί η επιρροή διαφόρων παραμέτρων στις συνιστώσες αυτές. Ο βασικός στόχος αυτής της διπλωματικής ήταν να υπολογιστεί η μετακίνηση που οφείλεται στην κάμψη του βάθρου, η οποία είναι η μοναδική από τις συνιστώσες που δημιουργεί ένταση στο φορέα. Συνεπώς, ο σχεδιασμός με βάση τις ανεκτές μετακινήσεις, εάν ληφθεί ως “μέτρηση” μόνο η μετακίνηση “οροφής”, πρέπει να γίνεται χρησιμοποιώντας το ποσοστό της συνολικής οριζόντιας μετακίνησης κορυφής που οφείλεται στην κάμψη του βάθρου, αντί του 100% της συνολικής μετακίνησης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον οικονομικότερο σχεδιασμό του βάθρου και κατ’ επέκταση, του συνόλου της κατασκευής. Τα παραπάνω υλοποιήθηκαν με χρήση ενός απλουστευμένου μοντέλου προσομοίωσης του συστήματος εδάφους - κατασκευής όπου ενσωματώθηκαν ελατήρια και αποσβεστήρες, τα οποία υπολογίσθηκαν σύμφωνα με τον αμερικάνικο κανονισμό NIST (2012). Πραγματοποιήθηκαν δυναμικές αναλύσεις ιστορικού απόκρισης με πραγματικές σεισμικές διεγέρσεις, σε ανελαστικά συστήματα στο λογισμικό OpenSees, με στόχο την κάλυψη ενός μεγάλου εύρους δυναμικών χαρακτηριστικών που συναντώνται στην πράξη. Τα αποτελέσματα μετακινήσεων κεφαλής του βάθρου της κάθε περίπτωσης, αναλύθηκαν σε συνιστώσες και υπέστησαν στατιστική επεξεργασία, ώστε να καταστεί δυνατή η κατηγοριοποίησή τους και τελικά η διερεύνηση της επιρροής στις συνιστώσες αυτές, των διαφόρων παραμέτρων που ορίσθηκαν. Λόγω της παραμετρικής φύσης του προβλήματος και του μεγάλου πλήθους δεδομένων με σκοπό την κάλυψη διαφορετικών περιπτώσεων φορέων της πράξης, κρίθηκε σκόπιμη η αυτοματοποίηση των αναλύσεων. Προς το σκοπό αυτό, επιλέχθηκε το υπολογιστικό πακέτο MATLAB. Από τις αναλύσεις βρέθηκε ότι η κατανομή των μετακινήσεων λόγω αλληλεπίδρασης και κάμψης δεν επηρεάζεται από τη μάζα της ανωδομής, ενώ εξαρτάται σημαντικά από τη λυγηρότητα του βάθρου, βάσει της οποίας προκύπτουν διαφορετικά προφίλ για τις συνιστώσες μετακίνησης. Συγκεκριμένα βρέθηκε ότι στις λυγηρές κατασκευές, η κατανομή των μετακινήσεων λόγω αλληλεπίδρασης και λόγω κάμψης, επηρεάζεται τόσο από την τιμή του λόγου λυγηρότητας, όσο και από τη διάμετρο κυκλικής διατομής του βάθρου και τα χαρακτηριστικά της διέγερσης
description: In the current thesis, a parametric analysis of reinforced concrete single-degree-of-freedom systems was performed, taking into consideration soil-foundation-structure interaction effects and soil nonlinearity. The purpose of this thesis was to analyze the top horizontal displacement of a reinforced concrete pier supported on embedded foundation, namely caisson, into the flexural displacement and the displacement due to soil-structure interaction, considering nonlinear behavior of the soil. Also, to investigate the effect of different parameters on these displacements. The main objective of this dissertation was to estimate the flexural displacement, which is the only one of the components that causes tension. Thus, “performance-based design” of structures - if the displacement at the top of the pier is the only measurement considered - should be conducted using the percentage of the total top horizontal displacement that is caused by the pier bending, instead of the 100% of the total displacement. This results in a more economical design of the pier and, by extension, of the entire construction. The above, were implemented using a simplified model for the simulation of the soil-structure system, which incorporated springs and dampers calculated according to American code NIST2012 (NIST, 2012). Τime-history analyses with real earthquake records were performed in inelastic systems in the OpenSees software, aiming to cover a wide range of dynamic characteristics that respond to real structures. The output displacements at the top of the pier were partitioned into components and went through statistical process, in order to allow their categorization and, finally, to investigate the influence on these components of the various parameters defined. Because of the parametric nature of the problem and the large number of data, so as to cover different cases of real structures, automatization of the analyses was considered as necessary. The programming platform MATLAB was used for this purpose. It was found that the distribution of displacements due to flexure and soil-structure interaction is not affected by structural mass, whereas it is quite dependent on the structure’s slenderness, according to which, different displacement profiles may arise. More specifically, it was found that in slender structures the distribution of displacements due to flexure and soil-structure interaction is a function of the structure’s slenderness, as well as the diameter of cyclic cross section of the pier and the seismic excitation characteristics