Ποσοτικοποίηση αβεβαιοτήτων στην Γεωτεχνική Μηχανική

Σαββίδης, Αμβρόσιος-Αντώνιος; Savvides, Ambrosios-Antonios

dc.contributor.author	Σαββίδης, Αμβρόσιος-Αντώνιος	el
dc.contributor.author	Savvides, Ambrosios-Antonios	en
dc.date.accessioned	2021-09-15T08:01:50Z
dc.date.available	2021-09-15T08:01:50Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53856
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21554
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Cam Clay κριτήριο	el
dc.subject	Στοχαστικά Πεπερασμένα Στοιχεία	el
dc.subject	Αργιλικά Εδάφη	el
dc.subject	Karhunen Loeve	el
dc.subject	Επιφάνεια Αστοχίας	el
dc.subject	Cam Clay Criterion	en
dc.subject	Stochastic Finite Element Method	en
dc.subject	Cohesive Soils	en
dc.subject	Karhunen Loeve Series Expansion	en
dc.title	Ποσοτικοποίηση αβεβαιοτήτων στην Γεωτεχνική Μηχανική	el
dc.title	Uncertainty quantification in Geotechnical Engineering	en
dc.contributor.department	Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.classification	Γεωτεχνική Μηχανική	el
heal.classification	Στοχαστικά Πεπερασμένα Στοιχεία	el
heal.classification	Computational Mechanics	en
heal.classification	Uncertainty Quantification	en
heal.classification	Stochastic Finite Element Method	el
heal.classification	Geotechnical Engineering	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-06-11
heal.abstract	Στη Γεωτεχνική Μηχανική, η αβεβαιότητα των εδαφικών παραμέτρων είναι πολύ μεγάλη και ταυτόχρονα η μεταβλητότητα της απόκρισης του εδάφους θα πρέπει να μειωθεί προκειμένου να παρέχει ασφαλείς, αξιόπιστες και οικονομικές κατασκευές. Η αβεβαιότητα των εδαφικών ιδιοτήτων που διαμορφώνουν τον νόμο τάσης-ανηγμένης παραμόρφωσης όπως το μέτρο ελαστικότητας και ο λόγος Poisson, η γεωμετρία και η φόρτιση του εδάφους επηρεάζουν την μεταβλητότητα μετατοπίσεων και τάσεων στον εδαφικό σκελετό αλλά και την πίεση πόρων των προβλημάτων υπό εξέταση. Σε αυτή τη διατριβή δίνεται η ποσοτικοποίηση της επιρροής των αβεβαιοτήτων στις τιμές των παραμέτρων των εδαφικών αργίλων όπως η κλίση γραμμής φόρτισης-επαναφόρτισης του εδαφικού σχηματισμού, η κλίση της γραμμής κρίσιμης κατάστασης και η διαπερατότητα στις μετατοπίσεις, τις τάσεις και τα φορτία αστοχίας. Τα φυσικά προβλήματα που αναλύονται στην προαναφερθείσα εργασία είναι η στερεοποίηση των πλήρως κορεσμένων αργιλικών εδαφών και η αντίστοιχη αστοχία του εδάφους. Για αυτό το σκοπό, εφαρμόζονται υπολογιστικά εργαλεία και στοιχεία θεωρίας πιθανοτήτων. Πιο συγκεκριμένα, η μέθοδος στοχαστικών πεπερασμένων στοιχείων υιοθετείται χρησιμοποιώντας τις τυχαίες μεταβλητές και τη θεωρία τυχαίων πεδίων για την αναπαράσταση των μεταβλητών εισόδου. Οι προσομοιώσεις Μόντε Κάρλο με διαφορετικούς τρόπους δειγματοληψίας παρέχουν τα δεδομένα εξόδου και τις στατιστικές παραμέτρους τους προκειμένου να ποσοτικοποιηθεί η αντίστοιχη μεταβλητότητα. Αυτό το θεωρητικό υπόβαθρο εφαρμόζεται στην παρούσα διατριβή για την στερεοποίηση των αργιλικών εδαφών, λαμβάνοντας υπόψη νόμο αστοχίας υλικού ένα κριτήριο τύπου Cam Clay που είναι προσαρμοσμένο για αργιλικά εδάφη. Από την στοχαστική ανάλυση αποδεικνύεται ότι σε προβλήματα που λαμβάνεται υπόψιν η πίεση πόρων ο συντελεστής διακύμανσης (CV) της εξόδου είναι πάντα μικρότερος από τον αντίστοιχο συντελεστή της εισόδου. Επίσης, η κατανομή εξόδου παραμένει κανονική παρά τη μη γραμμική σχέση μεταξύ των μεταβλητών εισόδου και εξόδου. Κατά συνέπεια, στην στερεοποίηση αργιλικών εδαφών η μέγιστη μετατόπιση του εδάφους μπορεί να προβλεφθεί με μικρότερη αβεβαιότητα και έτσι ο σχεδιασμός κατασκευών λαμβάνοντας υπόψιν την αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής μπορεί να γίνει με μεγαλύτερη αξιοπιστία. Στη συνέχεια διερευνάται η αστοχία των εδαφών υπό στραγγισμένες συνθήκες σε αργίλους. Αποδεικνύεται ότι τόσο το φορτίο αστοχίας όσο και οι αντίστοιχες μετατοπίσεις ακολουθούν την κανονική κατανομή παρά την έντονη μη γραμμικότητα του προβλήματος. Επιπλέον, καθώς το βάθος του εδάφους αυξάνεται, η μέση τιμή του φορτίου αστοχίας μειώνεται και η μετατόπιση αστοχίας αυξάνεται. Κατά συνέπεια, ο μηχανισμός αστοχίας των αργίλων μπορεί να προσδιοριστεί με μια αποδεκτή αξιοπιστία, λαμβάνοντας υπόψη το βάθος του εδάφους και τις μη γραμμικές καταστατικές σχέσεις ενώ στις αναλυτικές λύσεις αυτό δεν είναι εφικτό καθώς η θεωρία Meyerhoff που προβλέπει τιμές και επιφάνειες αστοχίας υιοθετεί την θεωρία του ελαστικού ημίχωρου.	el
heal.abstract	In Geotechnical Engineering in all physical problems investigated, the variability of the soil is very large and at the same time the variability of the soil response should be reduced in order to provide safe, reliable and economic structures. To this context, the uncertainty of properties such as the geometry of the problem analyzed, the type and the amount of the loading, and the material variables that form the constitutive stress-strain law like Young Modulus, Poisson Ratio, failure stresses influence the output variables of displacements and stresses-strains of the aforementioned problems. In this thesis the quantitative effect of the uncertainty of the material input variables such as the compressibility factor of the constitutive relation, the critical state line inclination and the permeability in the output displacements, stresses and failure loads is assessed. The physical problems examined in the thesis are the consolidation of fully saturated clayey soils and the corresponding failure of the soil domain. For this scope, computational tools and aspects of the probability theory are implemented. More specific the stochastic finite element method is adopted using the random variables and the random field theory for representing the input variables and their variability. The Monte Carlo simulations with different ways of sampling provide the output data and their statistical moments in order to quantify the corresponding variability. This approach has been implemented to the consolidation of clayey soils taking into account a material yield stress law of Modified Cam Clay type. It is portrayed that in porous problems the coefficient of variation (CV) of the output is always smaller than the CV of the input. Also, the output distribution remains Gaussian despite the non linear relation between input and output variables. Consequently, in porous consolidation problems, the maximum displacement of the soil can be predicted with smaller uncertainty and thus the soil structure interaction design is more accurate. The aforementioned framework is adopted to the failure of clayey soils, after the pore pressure is set to an equilibrium. It is confirmed that both failure load and displacements follow Gaussian normal distribution despite the non linearity of the problem. Moreover, as the soil depth increases the mean value of failure load decreases and the failure displacement increases. Consequently, failure mechanism of clays can be determined in this work within an acceptable variability, taking into account the soil depth and non linear constitutive relations which in the analytical solutions is not feasible as it is assumed the Meyerhoff theory which considers the elastic halfspace.	en
heal.sponsor	European Research Council Advanced Grant MASTER Mastering the computational challenges in numerical modeling and optimum design of CNT reinforced composites (ERC-2011-ADG- 20110209)	en
heal.sponsor	Ίδρυμα Μποδοσάκη	el
heal.advisorName	Παπαδρακάκης, Μανόλης
heal.committeeMemberName	Παπαδρακάκης, Μανόλης	el
heal.committeeMemberName	Καββαδάς, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Βησσαρίων	el
heal.committeeMemberName	Σπηλιόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Λαγαρός, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Στεφάνου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γερόλυμος, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	252 σ.
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false