Ανελαστική σεισμική ανάλυση κτιρίου σε έντονη τοπογραφική έξαρση:
Creators: name: Αναστασιάδου, Χαρούλα Ανέστη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: τοπικές εδαφικές συνθήκες
επιρροή της τοπογραφίας
αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής
κατασκευή
αριθμητική ανάλυση
site effects
topographic effects
soil-structure interaction
structure
numerical analysis

description: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η παραμετρική διερεύνηση της μη-γραμμικής σεισμικής απόκρισης του συστήματος εδάφους-κατασκευής πλησίον φυσικού πρανούς. Μελετάται, δηλαδή, η διαφοροποίηση της εδαφικής κίνησης λόγω συνδυασμού τοπογραφίας και φαινομένων αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής κατά μήκος της στέψης πρανούς. Πραγματοποιείται πλήθος παραμετρικών αναλύσεων με τη χρήση δισδιάστατου ελαστοπλαστικού μοντέλου πεπερασμένων διαφορών. Εξετάζονται 4 περιπτώσεις με διαφορετική επιφανειακή στρώση (μαλακή/σκληρή, άμμος/άργιλος) για 10 πραγματικές χρονοϊστορίες, οι οποίες αντιστοιχούν σε επιφανειακή εμφάνιση βράχου και έχουν αναχθεί σε επίπεδο μέγιστης επιτάχυνσης 0,3g. Αρχικά, έγιναν αναλύσεις για μη γραμμική συμπεριφορά του εδάφους, ώστε να εξετασθεί η επιρροή της τοπογραφίας στην εδαφική απόκριση. Υπολογίσθηκαν οι συντελεστές φασματικής ενίσχυσης και οι λόγοι των μέγιστων επιταχύνσεων σε σχέση με το μακρινό πεδίο και η μεταβολή τους με την απόσταση και για τις 4 παραπάνω περιπτώσεις. Επίσης, ερευνήθηκε η οφειλόμενη στην τοπογραφία δημιουργία κατακόρυφης παρασιτικής συνιστώσας. Για την επαλήθευση των προσομοιωμάτων προηγήθηκαν κάποιες μονοδιάστατες αναλύσεις. Γενικά, παρατηρήθηκε ότι τα μαλακά εδάφη επηρεάζουν την απόκριση σε μεγαλύτερη απόσταση από τη στέψη του πρανούς σε σχέση με τα σκληρά και ότι τα αμμώδη εδάφη έχουν εν γένει δυσμενέστερη απόκριση από τα αργιλικά. Στη συνέχεια, έγιναν αντίστοιχες παραμετρικές αναλύσεις θεωρώντας την ύπαρξη κατασκευής πλησίον της στέψης του πρανούς. Παρατηρήθηκε ότι η δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους-κατασκευής αλλοιώνει περαιτέρω την κίνηση˙ η επιρροή της εξαρτάται κυρίως από τα χαρακτηριστικά (συχνοτικό περιεχόμενο, πλάτος και διάρκεια) της διέγερσης, από τον τύπο και τη δυσκαμψία του εδάφους και από τα χαρακτηριστικά της κατασκευής. Η μελέτη παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη μη-γραμμική, εξαρτώμενη από τη συχνότητα, σεισμική απόκριση στην κορυφή πεπερασμένων πρανών, επιτρέποντας την εξέταση τροποποιημένων φασμάτων απόκρισης για το σεισμικό σχεδιασμό ή/και για την αποτίμηση κατασκευών που βρίσκονται κοντά σε πλαγιές
description: The aim of this thesis is the parametric study of the nonlinear seismic response of a soil-structure system located in the vicinity of a slope’s crest. More specifically, the differentiation of the ground motion due to a combination of topography and soil-structure interaction phenomena along a slope crest is investigated. Numerical parametric analyzes are performed, using a two-dimensional, elastoplastic, finite-difference model. Four cases with a different surface layer (relatively stiff/stiff, clay/sand) are examined, for 10 real acceleration time-histories which correspond to bedrock outcropping conditions scaled at 0.3g. Initially, nonlinear analyzes were performed in order to examine the impact of the topography on soil dynamic response. The spectral aggravation factors and the maximum acceleration ratios with respect to the far-field, as well as their variation with distance were calculated for all four cases. In addition, the generation of a vertical parasitic component as a result of the topography was investigated. For the verification of the analytical models some one-dimensional analyzes were also preceded. In general, it was observed that the soft soils affect the response in a greater distance from the slope’s crest and that overall the sandy soils’ response was more unfavorable compared to that of the clayey ones. Parametric analyzes were then performed, considering the existence of a structure near the crest of the slope. It was observed that the dynamic soil-structure interaction alters further the seismic motion; its influence depends principally on the characteristics (frequency content, amplitude and duration) of the excitation, the soil type and stiffness and the dynamic characteristics of the structure. The study provides valuable insight on the non-linear, frequency-dependent, seismic response at the top of finite slope topographies, allowing for the consideration of modified response spectra for the earthquake design or assessment of structures located near slopes.