title: Μελέτη δυναμικής αλληλεπίδρασης τοίχων αντιστήριξης - εδάφους - κατασκευής
Creators: name: Αβρανά Βαΐα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2006

description: Κύριος στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η μελέτη του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης ενός τοίχου αντιστήριξης με το έδαφος που αυτός αντιστηρίζει και ένα κτίριο που έχει κατασκευαστεί πάνω σε αυτό. Για τον σκοπό αυτό εξετάσθηκε, μέσω κατάλληλων αριθμητικών προσομοιώσεων, η σεισμική απόκριση τοίχων αντιστήριξης καθώς και μερικές από τις πιο σημαντικές παραμέτρους του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης, το οποίο περιλαμβάνει τις εξής συνιστώσες:
α) Τη δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ του τοίχου και του αντιστηριζόμενου εδάφους.
β) Τη δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ του κτιρίου και του εδάφους στο οποίο αυτό είναι θεμελιωμένο.
Μέχρι σήμερα, η διεθνής πρακτική αλλά και οι ισχύοντες αντισεισμικοί κανονισμοί δεν αντιμετωπίζουν τα παραπάνω θέματα αρκετά ρεαλιστικά, διότι, όσον αφορά στη δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ του τοίχου και του αντιστηριζόμενου εδάφους εφαρμόζονται απλοποιητικές προσεγγίσεις. Όσον αφορά στη δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ του κτιρίου και του εδάφους στο οποίο αυτό είναι θεμελιωμένο, η αλληλεπίδραση θεωρείται είτε ουδέτερη είτε ευεργετική για το κτίριο, γεγονός που δεν ισχύει πάντα καθώς, ανάλογα και με διάφορες ειδικές συνθήκες, η αλληλεπίδραση μπορεί να είναι ακόμα και επιβλαβής για το κτίριο. Συνεπώς, είναι προφανές από τα παραπάνω ότι το φαινόμενο της δυναμικής αλληλεπίδρασης τοίχου-εδάφους–κτιρίου χρήζει περαιτέρω διερεύνησης. Από την άλλη πλευρά, διερευνώντας τη σχετική παγκόσμια βιβλιογραφία προκύπτει ότι δεν υπάρχουν όχι μόνο αναλυτικές λύσεις αλλά ούτε καν αριθμητικές μελέτες για τη διερεύνηση του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης τοίχου - εδάφους - κτιρίου.
Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η αριθμητική μελέτη της δυναμικής αλληλεπίδρασης τοίχου-εδάφους-κτιρίου. Για την προσομοίωση του φαινομένου στην εργασία αυτή χρησιμοποιείται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων, διερευνάται δε παραμετρικά η επιρροή: α) της δυναμικής εδαφικής ενίσχυσης της επιτάχυνσης της βάσης, β) της ευκαμψίας του τοίχου, γ) του μεγέθους του κτιρίου, και δ) της απόστασης του κτιρίου από τον τοίχο. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στο φαινόμενο της δυναμικής ενίσχυσης, ένας παράγοντας ο οποίος γενικά αγνοείται από τους ισχύοντες Αντισεισμικούς Κανονισμούς. Επίσης, διερευνάται και η επίδραση των χαρακτηριστικών του σεισμού μέσω της εφαρμογής τριών διαφορετικών χρονοϊστοριών.
Στην έρευνα που διεξήχθηκε αναπτύχθηκαν εξειδικευμένα υπολογιστικά προσομοιώματα για τη μελέτη της δυναμικής απόκρισης τοίχων αντιστήριξης και κατ’ επέκταση όλου του συστήματος τοίχου-εδάφους-κτιρίου. Η αριθμητική προσομοίωση των μοντέλων της παρούσας έρευνας έγινε με χρήση λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων, κατάλληλου για την επίλυση διδιάστατων προβλημάτων της γεωτεχνικής σεισμικής μηχανικής. Επιδιώχθηκε η όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ορθότητα της προσομοίωσης και των τριών στοιχείων του σύνθετου αυτού φαινομένου δηλαδή του τοίχου, του εδάφους και του κτιρίου.
Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν την ύπαρξη του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης ανάμεσα στον τοίχο και στο έδαφος που αυτός αντιστηρίζει καθώς επίσης και στα δομήματα που είναι θεμελιωμένα στα ανάντι του και σε σχετικά κοντινή απόσταση από αυτόν. Ωστόσο, η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων του υπό εξέταση φαινομένου εξαρτάται όχι μόνο από τα iv
Περίληψη
χαρακτηριστικά του εδάφους και της σεισμικής κίνησης, αλλά επίσης από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες του τοίχου αντιστήριξης, καθώς και του κτιρίου που είναι θεμελιωμένο κοντά σε αυτόν. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι υπάρχοντες αντισεισμικοί κανονισμοί αδυνατούν να προσεγγίσουν τα παραπάνω αλληλοσυσχετισμένα θέματα είναι προφανές ότι ο ορθός αντισεισμικός σχεδιασμός ενός τοίχου αντιστήριξης αλλά και των δομημάτων κοντά σε αυτόν απαιτεί τη λεπτομερή εξέταση της κάθε περίπτωσης ξεχωριστά.
Η έλλειψη της συστηματικής ανάλυσης του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης τοίχου-εδάφους–κτιρίου σε παγκόσμιο επίπεδο σε συνδυασμό με τις σοβαρές οικονομικές (και όχι μόνο) επιπτώσεις που ενδέχεται να έχει μία πιθανή αστοχία τέτοιων έργων, είτε λόγω στατικών, είτε κυρίως λόγω δυναμικών (σεισμικών) καταπονήσεων, καθιστά το θέμα ιδιαιτέρως σοβαρό αλλά και επίκαιρο και επιβάλλει τη σοβαρότερη και πληρέστερη διερεύνησή του.