Παραμετρική ανάλυση σεισμικής τρωτότητας σηραγγών μικρού βάθους σε μαλακά εδάφη
Creators: name: Φανιοπούλου, Μαρία Συμεών
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Καμπύλες τρωτότητας εμπειρικές
Βλάβες σε σήραγγες
Αντισεισμικός σχεδιασμός σηραγγών
Απόκριση σηραγγών λόγω μετακινήσεων
Fragility curves
Antiseismic desing of tunnels
Damages of tunnels
Behaviour of tunnels due to seismic displacements

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η απόκριση σηράγγων μικρού βάθους εντός αλουβιακών αποθέσεων που υπόκεινται σε εγκάρσια σεισμική φόρτιση. Προτείνονται καμπύλες τρωτότητας για σήραγγες ορθογωνικής και κυκλικής διατομής για διαφορετικά εδαφικά προφίλ. Αυτό επιτυγχάνεται με την εφαρμογή μιας αναλυτικής μεθοδολογίας βασισμένης σε μια αριθμητική προσέγγιση, κατά την οποία η σήραγγα υποβάλλεται σε εγκάρσια σεισμική φόρτιση διαφορετικών επιπέδων έντασης. Ορίζοντας διαφορετικά επίπεδα βλάβης βάσει του ποσοστού υπέρβασης της αντοχής της υπό μελέτη διατομής, προκύπτουν καμπύλες τρωτότητας ως συνάρτηση της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης, λαμβάνοντας υπ΄όψιν τις αβεβαιότητες που υπεισέρχονται. Ειδικότερα, στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθενται κάποιες γενικές πληροφορίες για τις υπόγειες κατασκευές και την ανάγκη αντισεισμικού σχεδιασμού τους, αναλύονται οι αιτίες αστοχίας των σηράγγων λόγω σεισμικής φόρτισης και παρουσιάζονται βλάβες που παρατηρήθηκαν σε υφιστάμενες σήραγγες λόγω σεισμού. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνονται ορισμοί παραμέτρων που σχετίζονται με τη σεισμική αποτίμηση σηράγγων και παρατίθενται τα αποτελέσματα εμπειρικών μελετών για την ανάπτυξη καμπυλών τρωτότητας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται αναλυτικά τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στις αναλύσεις, και συγκεκριμένα τα εδαφικά προφίλ με τις ιδιότητές τους, οι εισαγόμενες σεισμικές κινήσεις, η διατομή της κατασκευής και οι συνδυασμοί των αναλύσεων. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του λογισμικού που χρησιμοποιήθηκε στις αναλύσεις, των παραδοχών που γίνανε στα επιμέρους στάδια της εφαρμοζόμενης μεθοδολογίας και μιας ενδεικτικής τυπικής ανάλυσης με όλα τα επιμέρους βήματα. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται η διαδικασία σύνθεσης καμπυλών τρωτότητας και παρουσιάζονται οι καμπύλες τρωτότητας που προκύπτουν από τα αποτελέσματα του συνόλου των παραμετρικών αναλύσεων. Στο έκτο κεφάλαιο πραγματοποιείται δυναμική ανάλυση για το παράδειγμα του τέταρτου κεφαλαίου και συγκρίνονται τα αποτελέσματα της απόκρισης της σήραγγας με αυτά που προέκυψαν από την ψευδοστατική μέθοδο. Στο έβδομο κεφάλαιο εφαρμόζονται οι προκύπτουσες καμπύλες τρωτότητας στο μετρό Θεσσαλονίκης και εξάγονται τα αντίστοιχα συμπεράσματα και τέλος, στο όγδοο κεφάλαιο συγκρίνονται μεταξύ τους οι εμπειρικές και οι αναλυτικές καμπύλες και σχολιάζονται.
description: At the present master thesis the tunnel behavior under seismic transverse loads is investigated. Vulnerability curves are proposed for circle and rectangular tunnel sections in different soil profiles. This is succeeded through an analytical procedure based on a numerical approach where the tunnel is submitted to transverse seismic loading of different intensity. The response of the tunnel is calculated under quasi static conditions applying the induced seismic ground deformations which are calculated through a 1D equivalent linear analysis. Defining the damage levels according to the exceedance of tunnel’s cross section strength capacity, the fragility curves could be constructed, as a function of the level of the seismic excitation, considering the related uncertainties. More specifically, in the first chapter of this thesis the need of seismic design for underground structures and the reasons for their failure are analysed. Moreover, a short description of seismic damages in tunnels is given. The second chapter includes the existing empirical vulnerability curves suggested by the HAZUS and ALA programs, while the definition of the basic parameters related to the seismic risk assessment are provided. In the third chapter the data that are utilized for the analyses are presented. These data concern the soil profiles and its characteristics, the input ground motions, the tunnel cross section properties. The combinations of the parametric analyses are also introduced. In the forth chapter the software used for the analyses is described, while a typical analysis including the discrete steps of the approach is presented, considering all the hypotheses that were made for the method of analysis. In the fifth chapter the procedure of constructing fragility curves based on the results of the analyses is described. In the sixth chapter a dynamic analysis is performed for the typical model that was previously described in the forth chapter. The results of this analysis are compared with those derived from the quasi static approach. In the seventh chapter, the vulnerability curves proposed in this thesis are applied in the subway tunnel of Thessaloniki for a certain seismic scenario and finally, in the last chapter the proposed curves are compared with the corresponding empirical ones and the conclusions of the study are made.