Πειραματική και θεωρητική διερεύνηση ορισμένων θεμελιωδών θεμάτων της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής:
Creators: name: Τερζή, Βασιλική Γ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Αλληλεπίδραση εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής
Πειραματική διερεύνηση
Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων
Δείκτες εμπέδησης θεμελίωσης
Απόσβεση
Soil-foundation-superstructure interaction
Experimental investigation
Finite element method
Foundation impedances
Radiation

description: H παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος «Μελέτη αποτίμησης σεισμικής επικινδυνότητας της επιρροής των τοπικών εδαφικών συνθηκών στη σεισμική κίνηση και της αλληλεπίδρασης εδάφους-ανωδομής σε μια ενοργανωμένη λεκάνη (EUROSEISRISK, EVG1-CT-2001-00040)». Οι στόχοι της εργασίας αφορούν στην μελέτη ορισμένων θεμελιωδών θεμάτων της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής. Συγκεκριμένα, πραγματοποιείται η μελέτη της κυματικής διάδοσης λόγω μοναδιαίας κατακόρυφης φόρτισης στην ελεύθερη εδαφική επιφάνεια ημίχωρου, ο πειραματικός προσδιορισμός των δυναμικών χαρακτηριστικής ενός ομοιώματος βάθρου γέφυρας και ο υβριδικός προσδιορισμός των δεικτών εμπέδησης της θεμελίωσής του, ο αριθμητικός προσδιορισμός των δεικτών εμπέδησης επιφανειακής θεμελίωσης τετραγωνικής κατόψεως εδραζόμενης στην ελεύθερη επιφάνεια διάφορων εδαφικών σχηματισμών και η διερεύνηση της επιρροής της απόσβεσης του εδαφικού υλικού στους δείκτες εμπέδησης επιφανειακής θεμελίωσης, τετραγωνικής κατόψεως, εδραζόμενης σε εδαφικό ημίχωρο καθώς και στις διανυσματικές εκφράσεις των αντίστοιχων μεγεθών μετακίνησης. Η μεθοδολογία, η οποία χρησιμοποιείται, αφορά στην χρήση αποτελεσμάτων θεωρητικών και αναλυτικών μελετών της κυματικής διάδοσης και του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίωσης-ανωδομής καθώς και στην χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Τα κύρια συμπεράσματα όσον αφορά στην μελέτη της κυματικής διάδοσης επικεντρώνονται στην επιτυχή σύγκριση μεταξύ της θεωρητικής και αριθμητικής μελέτης του προβλήματος. Όσον αφορά στην μελέτη της δυναμικής συμπεριφοράς του ομοιώματος βάθρου γέφυρας, τα δυναμικά χαρακτηριστικά της κατασκευής εξαρτώνται από τις μεταβολές των αδρανειακών χαρακτηριστικών και των χαρακτηριστικών δυσκαμψίας του συστήματος. Επίσης, η επιτυχής σύγκριση μεταξύ των πειραματικών και αριθμητικών αποτελεσμάτων σε επίπεδο χρονοϊστοριών κίνησης της ελεύθερης εδαφικής επιφάνειας επιτρέπει τον υβριδικό προσδιορισμό των δεικτών εμπέδησης της θεμελίωσης της πειραματικής κατασκευής. Η σύγκριση των αριθμητικών και των αναλυτικών αποτελεσμάτων σε επίπεδο δεικτών εμπέδησης αναδεικνύει την σπουδαιότητα του βαθμού σύνδεσης της θεμελίωσης με την ανωδομής καθώς και του ρόλου της εδαφικής απόσβεσης. Η αριθμητική διερεύνηση της μεταβολής των δεικτών εμπέδησης και των δεικτών ευκαμψίας υπό το πρίσμα της μεμονωμένης δράσης του μηχανισμού απόσβεσης ακτινοβολίας και του μηχανισμού απόσβεσης εδαφικού υλικού, οδηγεί στο ακόλουθο κύριο συμπέρασμα. Η μεταβολή του κανονικοποιημένου μεγέθους μετακίνησης ως προς την στατική τιμή είναι ίση με την ποσότητα 2*ζ, όπου ζ είναι το ποσοστό απόσβεσης του εδαφικού υλικού.
description: The present thesis was fulfilled in the framework of the European research project “Seismic hazard assessment, site effects and soil structure interaction studies in an instrumented basin EUROSEISRISK, EVG1-CT-2001-00040)”. Τhe main targets of the thesis concern the study of specific fundamental issues on the dynamic soil-foundation-superstructure interaction such as the study of wave propagation due to a single vertical load on the free soil surface, the experimental investigation of the dynamic characteristics of a bridge-pier model and the hybrid estimation of the dynamic impedances of its foundation, the numerical estimation of the dynamic impedance function of a rectangular foundation based on the free surface of various soil profiles and the investigation of the influence of damping on the dynamic impedance functions of a surface, rectangular foundation and on the vectorial expressions of the displacement amplitudes. The methodology which is applied refers to the use of the results of theoretical and analytical studies concerning the wave propagation problem and the dynamic soil-foundation-superstructure phenomenon. Furthermore, the finite element method is also applied. The main conclusions referring to the study of the wave propagation focus on the successful comparison between the theoretical and numerical approach. Regarding the study of the dynamic behavior of the bridge pier model, the structural dynamic characteristics are influenced by the changes of its inertial and stiffness characteristics. Furthermore, the successful comparison between the experimental and numerical results in terms of soil surface time-histories, enables the hybrid estimation of the dynamic impedances of the bridge pier model’s foundation. The comparison the numerical and analytical results in terms of dynamic impedances designates the importance of the degree of connection between the foundation and the superstructure as well as the role of the soil damping. The numerical investigation of the impedance functions under the prism only of the action of radiation damping mechanism and the combination of the above with the material damping mechanism lead to the following main conclusion. The change of the normalized displacement amplitude equals with 2*ζ, where ζ is the damping percentage of the soil material.