title: Στατική και δυναμική αριθμητική προσομοίωση λιμενικών πασσαλότοιχων


title: Static and dynamic numerical analysis of anchored pile quay walls
Creators: name: Σλαβης Λεανδρος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2025

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη της στατικής, ψευδοστατικής και δυναμικής συμπεριφοράς αγκυρωμένων λιμενικών πασσαλότοιχων, οι οποίοι αποτελούν κρίσιμα δομικά στοιχεία λιμενικών έργων, ιδιαίτερα σε σεισμογενείς περιοχές. Η έρευνα αυτή επιχειρεί να αναλύσει τη μηχανική απόκριση των τοίχων αυτών υπό την επίδραση στατικών και σεισμικών δυνάμεων, εφαρμόζοντας προηγμένες αριθμητικές μεθόδους προσομοίωσης, με έμφαση στις περιβαλλοντικές και γεωτεχνικές παραμέτρους που επηρεάζουν την απόδοσή τους. Στο θεωρητικό μέρος, γίνεται ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς των τοίχων αντιστήριξης, ενώ εξετάζονται οι παράγοντες που επηρεάζουν την ευστάθειά τους, όπως η γεωμετρία, οι συνθήκες θεμελίωσης, οι εδαφικές ιδιότητες και οι σεισμικές διεγέρσεις. Παρουσιάζονται οι βασικές μέθοδοι ανάλυσης, όπως οι ψευδοστατικές προσεγγίσεις και οι δυναμικές αναλύσεις μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων που χρησιμοποιούνται συνήθως για την αριθμητική προσομοίωση.
Η παραμετρική διερεύνηση περιλαμβάνει τη δημιουργία αριθμητικών προσομοιωμάτων χρησιμοποιώντας το λογισμικό PLAXIS 2D, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως γεωτεχνικές εφαρμογές. Τα προσομοιώματα αφορούν τις ακόλουθες περιπτώσεις: (α) τη στατική ανάλυση αγκυρωμένων τοίχων σε χερσαίες συνθήκες, (β) τη ψευδοστατική ανάλυση λιμενικών πασσαλότοιχων, και (γ) τη δυναμική ανάλυση λιμενικών πασσαλότοιχων υπό σεισμική καταπόνηση. Στο πλαίσιο αυτό, εξετάζονται διάφορες γεωμετρικές διατάξεις, επίπεδα σεισμικής διέγερσης και εδαφικές συνθήκες προκειμένου να διαπιστωθεί η αποτελεσματικότητα των πασσαλότοιχων σε διαφορετικά σενάρια.
Η μελέτη περιλαμβάνει παραμετρικές αναλύσεις που αποσκοπούν στην αξιολόγηση της συμπεριφοράς των τοίχων υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτισης και γεωτεχνικές παραμέτρους. Για τη διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης, εφαρμόζονται δυναμικές διεγέρσεις παλμών Ricker και επιταχυνσιογράφημα από πραγματική καταγραφή. Εξετάζεται η απόδοση διαφορετικών τύπων αγκύρωσης, καθώς και οι επιπτώσεις της αλληλεπίδρασης μεταξύ θεμελίωσης και τοίχων στις μετατοπίσεις και στις αναπτυσσόμενες τάσεις. Στα αποτελέσματα, παρουσιάζονται η εδαφική απόκριση και η καταπόνηση των πασσαλότοιχων. Από τις αναλύσεις επιβεβαιώνεται ότι οι αγκυρωμένοι τοίχοι αποτελούν μία αποτελεσματική λύση αντιστήριξης, ιδιαίτερα υπό σεισμικές συνθήκες. Τα συμπεράσματα της μελέτης καταδεικνύουν ότι οι προτεινόμενες μέθοδοι σχεδιασμού και αριθμητικής προσομοίωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ασφάλειας λιμενικών έργων σε σεισμογενείς περιοχές. Μελλοντική επέκταση της μελέτης θα μπορούσε να περιλαμβάνει τριδιάστατα προσομοιώματα. Επίσης, σχετικά πειράματα θα βοηθούσαν στην επαλήθευση των αριθμητικών αποτελεσμάτων και την καλύτερη κατανόηση αυτών των σύνθετων προβλημάτων.
description: This diploma thesis focuses on the study of the static, pseudostatic, and dynamic behavior of anchored quay walls, which are critical structural components of port infrastructure, especially in seismically active regions. The research aims to analyze the distress of these walls under static and seismic forces, applying advanced numerical methods and simulation models, with emphasis on the environmental and geotechnical parameters affecting their performance. In the theoretical part, the dynamic behavior of retaining walls is analyzed, and the factors influencing their stability, such as geometry, foundation conditions, soil properties, and seismic excitations, are examined. Main analysis methods are presented, including pseudostatic approaches and dynamic analyses using the finite element method, which is usually employed the numerical simulations.
The research methodology involves developing numerical models using PLAXIS 2D software, which is widely used in geotechnical applications. The models represent three cases: (a) static analysis of on-shore anchored walls, (b) pseudostatic analysis of quay walls, and (c) dynamic analysis of quay walls under seismic loading. In this context, various geometrical configurations, seismic excitation levels, and soil conditions are examined to evaluate the effectiveness of quay walls under different scenarios. The study includes parametric analyses aiming to assess the behavior of walls under different loading conditions and geotechnical parameters. To investigate seismic response, dynamic excitations representing seismic scenarios with Ricker pulses and a recorded accelerogram are applied. The performance of different types of anchors and anchorage configurations is examined, along with the effects of foundation-wall interaction on displacements and stress distributions.
The results present the distribution of soil stresses and deformations, as well as the dynamic response of the quay walls. The analyses reveal that anchored walls constitute an efficient retaining system, particularly under seismic conditions. The findings of the study demonstrate that the proposed design methods and numerical models can be utilized to optimize the stability of port infrastructure in seismically active regions. The thesis concludes with recommendations for future research, including the extension of simulations to three-dimensional models and the investigation of the effects of various soil types and construction materials. The development of relevant experimental tests would enable the validation of the numerical results and the more realistic assessment of the dynamic performance of quay walls under complex seismic conditions.