Δυναμική σεισμική απόκριση τοιχωμάτων βαρύτητας: αριθμητική και προσεγγιστική θεώρηση

Abstract

Οι κατασκευές αντιστηρίξεως εδαφών, όπως τοίχοι αντιστηρίξεως, ακρόβαθρα γεφυρών, κρηπιδότοιχοι και αγκυρωμένοι πασσαλότοιχοι, χρησιμοποιούνται ευρέως σε σεισμογενείς περιοχές. Συχνά αποτελούν στοιχεία <κλειδιά> λιμένων, συγκοινωνιακών συστημάτων και άλλων κατασκευών. Οι σεισμοί προκαλούν μόνιμες παραμορφώσεις στις κατασκευές αντιστηρίξεων, όπως είχαμε την ευκαιρία να διαπιστώσουμε σε πολλά ιστορικά περιστατικά. Σε μερικές περιπτώσεις, αυτές οι παραμορφώσεις ήταν αμελητέες. Σε άλλες προκάλεσαν σημαντικές σημαντικές βλάβες ή παρατηρήθηκε και και κατάρρευση της ίδιας της κατασκευής αντιστηρίξεως, με καταστροφικές υλικές και οικονομικές συνέπειες. Η δυναμική απόκριση ακόμα και του πιο απλού τοίχου αντιστηρίξεως είναι αρκετά περίπλοκη. Οι μετακινήσεις του τοίχου και οι πιέσεις που ασκούνται σε αυτόν εξαρτώνται από την απόκριση του εδάφους κάτω από τον τοίχου, την απόκριση του εδάφους επιχρίσεως, την αδρανειακή και καμπτική απόκριση του ίδιου του τοίχου, και τη φύση της επιβαλλόμενης κίνησης. Το αντικείμενο της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η ανάλυση της δυναμικής απόκρισης τοίχων αντιστήριξης υπό σεισμική διέγερση, με στόχο αφ' ενός μεν τον υπολογισμό των αναπτυσσόμενων εδαφικών ωθήσεων, αφ' ετέρου δε την εκτίμηση των μετατοπίσεων. Για την προσομοίωση του φαινομένου χρησιμοποιείται η μέθοδος των πεπερασμέων στοιχείων. Τρία συστήματα εδάφους-τοίχων εξετάζονται, στην πρώτη περίπτωση είχαμε πιο σκληρό το αντιστηριζόμενο έδαφος , στην δεύτερη πιο σκληρό έδαφος θεμελίωσης και στην τρίτη ακόμα πιο σκληρό έδαφος θεμελίωσης. Τα αποτελέσματα της αριθμητικής προσομοίωσης συγκρίνονται με την αναλυτική λύση Mononobe-Okabe. Διερευνάται παραμετρικά η επιρροή της δυσκαμψία του εδάφους θεμελίωσης, του συντελεστή τριβής και του μέτρου ελαστικότητας του εδάφους. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μια πρώτη απόπειρα δημιουργίας ενός απλοποιημένου μοντέλου.

An evaluation is made of the seismic response of gravity retaining walls supported on deformable foundation soil layer. To obtain lateral earth pressures against the wall, horizontal and vertical displacements ,finite element analyses were performed, taking into account the non-linearities in the response of the wall-soil system. Three wall-soil systems were examined, one consisting of a stiffer retained soil, the second one consisting of a very stiff foundation soil and the third one of an even stiffer foundation soil. The numerical results are compared to the analytical solution of Mononobe-Okabe. A parametric investigation is made in order to assess the effect of factors such as stiffness of the foundation soil, friction coefficient and elasticity moduli of the soil layers. Additionally, a first attempt for a simplified and efficient model.