Εκτίμηση της σεισμικής απαίτησης συστημάτων με επιφανειακή θεμελίωση λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους – θεμελίωσης – ανωδομής. Θεωρητική προσέγγιση και σύγκριση με πραγματικές καταγραφές:
Creators: name: Δαστιρίδου, Κωνσταντίνα Ιορδάνη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: δυναμική αλληλεπίδραση
πραγματικές καταγραφές
επιφανειακές θεμελιώσεις
soil - foundation - structure interaction
real records
shallow foundation

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στον Τομέα Γεωτεχνικής Μηχανικής του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών Αντισεισμικός Σχεδιασμός Τεχνικών Έργων (Α.Σ.Τ.Ε.) [http://aste.civil.auth.gr/ index.php?lang=en]. Είναι γνωστό πως το φαινόμενο της δυναμικής αλληλεπίδρασης μεταξύ εδάφους - θεμελίωσης - ανωδομής μεταβάλλει τη συμπεριφορά μιας κατασκευής υπό σεισμική φόρτιση και μπορεί να διαφοροποιήσει έντονα την απόκρισή του. Στην παρούσα μελέτη, εκτιμάται η σεισμική απαίτηση βάθρων γέφυρας με επιφανειακή θεμελίωση συνυπολογίζοντας την επιρροή του φαινομένου, μέσω ελαστικών παραμετρικών αναλύσεων σε διαφορετικές σεισμικές διεγέρσεις. Ακολουθείται η άμεση μέθοδος, που επιλύει το σύστημα εδάφους - θεμελίωσης - ανωδομής σε ένα βήμα και λαμβάνει υπόψη την κινηματική και αδρανειακή αλληλεπίδραση. Μεταβάλλοντας κατάλληλα τις τιμές των παραμέτρων των συστημάτων (ύψος, μάζα, διάμετρος βάθρου, ταχύτητα διατμητικών κυμάτων του εδάφους), εξάγονται συμπεράσματα για την επιρροή τους στην ενεργό κίνηση στη βάση της θεμελίωσης λόγω του φαινομένου και την απόκριση της κατασκευής. Τα φάσματα απαίτησης που προκύπτουν σε όρους φασματικής ψευδοεπιτάχυνσης και μετακίνησης, είναι μοναδικά για κάθε σύστημα και η τομή τους με την ακτινική ευθεία που αντιστοιχεί στην ιδιοπερίοδο του ενδόσιμου συστήματος, αποτελεί το σημείο επιτελεστικότητας της κατασκευής για δεδομένη διέγερση. Οι απαιτήσεις συγκρίνονται με αυτές που προκύπτουν από τη κλασσική θεώρηση πακτωμένης κατασκευής και κίνησης ελεύθερου πεδίου και εξάγονται συμπεράσματα. Παράλληλα εκτιμώνται οι αναπτυσσόμενες διατμητικές τάσεις και παραμορφώσεις του εδάφους και γίνεται έλεγχος φέρουσας ικανότητας των θεμελιώσεων για τα συστήματα με τις ακραίες τιμές των παραμέτρων που μελετήθηκαν. Τέλος, τα αποτελέσματα της θεωρητικής προσέγγισης του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης συγκρίνονται με ζεύγη πραγματικών καταγραφών στο ελεύθερο πεδίο και στη βάση των κατασκευών. Η σύγκριση γίνεται σε επίπεδο μέγιστων τιμών επιτάχυνσης σε συνθήκες ελευθέρου πεδίου και στην βάση των κατασκευών και σε επίπεδο φασματικών τιμών για συστήματα αντίστοιχων δυναμικών χαρακτηριστικών. Τα αποτελέσματα εμφανίζουν καλή σύγκλιση, κυρίως σε επίπεδο απαίτησης και τονίζουν τη σημασία του λόγου σχετικής δυσκαμψίας μεταξύ εδάφους και κατασκευής 1/σ. Οι μέγιστες εδαφικές και φασματικές επιταχύνσεις της κίνησης της θεμελίωσης, συνήθως απομειώνονται συγκριτικά με το ελεύθερο πεδίο. και η αλληλεπίδραση μεταξύ του ενδόσιμου συστήματος είναι περισσότερο έντονη σε περιπτώσεις πολύ χαλαρών εδαφών και δύσκαμπτων κατασκευών.
description: This master diploma thesis was carried out in the Division of Geotechnical Engineering at the Department of Civil Engineering of the Aristotle University of Thessaloniki, in the framework of the master’s program entitled Earthquake Engineering and Seismic Design of Structures (A.S.T.E.) [http://aste.civil.auth.gr/Index. php?lang=en]. It is well known, that soil - foundation - structure interaction phenomenon affects the dynamic characteristics of a system under seismic load and can modify the response of a structure significantly. In this study, we evaluate the seismic demand of bridge piers with shallow foundation, for different earthquake records. A set of elastic parametric analyses is performed with the direct method, in which the whole SFSI system is modeled in one step and that taking into account both kinematic and inertial interaction. While altering the system parameters such as the height, the mass and the diameter of a pier or the shear wave velocity, we evaluate the way that each one modifies the effective motion in the foundation level (EFM) and the response of a structure due to interaction effects. The demand spectra that emerge from the analyses, in terms of spectral pseudo acceleration - displacement response (ADRS), are unique for any SFSI system. The intersection of a demand spectrum that results for the effective foundation motion with the radial line that represents the effective structural period of the soil compliant system, gives the performance point of the structure for the given motion. Comparisons are made with the demand derived from the traditional approach that assumes a fixed - base structure and a free field input motion. Moreover, we estimate the maximum shear stresses and strains of the soil profile and perform seismic bearing capacity evaluation for the shallow foundations in systems with extreme values of the parameters that we used. Eventually, the results from the theoretical approach of the SFSI phenomenon are being set side by side with pairs of actual seismic records, measured in free field conditions and in the base of structures. Both peak accelerations in free field and in the foundation level and spectral responses from these motions are brought into comparison, for systems with similar dynamic characteristics. The notable trends show really good convergence, especially in terms of demand and highlight the importance of the ratio between the structural and soil stiffness 1/σ. The accelerations that are related with the effective foundation motion are usually de-amplified relative to free field results and the interaction between the dynamic SFSI system is larger in cases of very soft soils and in rigid structures.