Αλληλεπίδραση κατασκευής - εδάφους - κατασκευής σε ρευστοποιήσιμο έδαφος με και χωρίς βελτίωση με χαλικοπασσάλους

Ξυπολιά, Κωνσταντίνα; Xypolia, Konstantina

dc.contributor.author	Ξυπολιά, Κωνσταντίνα	el
dc.contributor.author	Xypolia, Konstantina	en
dc.date.accessioned	2023-04-07T10:40:52Z
dc.date.available	2023-04-07T10:40:52Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57524
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25221
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Σεισμός	el
dc.subject	Ρευστοποίηση	el
dc.subject	Αλληλεπίδραση κατασκευής εδάφους	el
dc.subject	Χαλικοπάσσαλοι	el
dc.subject	Κορεσμένα χονδρόκοκκα εδάφη	el
dc.title	Αλληλεπίδραση κατασκευής - εδάφους - κατασκευής σε ρευστοποιήσιμο έδαφος με και χωρίς βελτίωση με χαλικοπασσάλους	el
dc.title	Structure - soil - structure interaction in liquefiable soil with and without improvement with gravel piles	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εδαφοδυναμική	el
heal.classification	Ρευστοποίηση	el
heal.classification	Βελτίωση με χαλικοπασσάλους	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-11-04
heal.abstract	Η ρευστοποίηση είναι ένα φαινόμενο που εμφανίζεται κατά την επιβολή ισχυρής σεισμικής δόνησης σε κορεσμένα χαλαρά χονδρόκοκκα εδάφη και έχει ως αποτέλεσμα τη δραματική μείωση της αντοχής και της στιβαρότητάς τους. Αν υπάρχουν κατασκευές επί ρευστοποιήσιμου εδάφους, τότε αυτές υπόκεινται σε σεισμικές καθιζήσεις ή/και στροφές που μπορούν να αποδειχτούν καταστροφικές. Σε αστικό περιβάλλον, οι κατασκευές σπάνια είναι μεμονωμένες, οπότε προκύπτει αλληλεπίδραση κατασκευής – εδάφους – κατασκευής (SSSI, Structure - Soil – Structure Interaction), η οποία γίνεται πιο περίπλοκη αν το έδαφος θεμελίωσης μίας ή και των δύο γειτονικών κατασκευών έχει βελτιωθεί (π.χ., με πυκνό κάνναβο χαλικοπασσάλων) έναντι ρευστοποίησης. Μέσω του λογισμικού πεπερασμένων διαφορών FLAC, πραγματοποιήθηκαν 2Δ μη γραμμικές δυναμικές αριθμητικές αναλύσεις για τη διερεύνηση της απόκρισης γειτονικών θεμελιολωρίδων επί ρευστοποιήσιμου εδάφους όπου ένα, κανένα ή και τα δύο θεμέλια έχουν βελτίωση πυκνού καννάβου χαλικοπασσάλων. Το έδαφος ήταν οριζόντια στρώση ομοιόμορφης λεπτής άμμου σχετικής πυκνότητας Dr = 45 % και πάχους Η = 10 m, ενώ ο κάνναβος χαλικοπασσάλων ήταν πυκνός και προσέφερε ενίσχυση και στράγγιση στο φυσικό έδαφος. Το φυσικό έδαφος και οι χαλικοπάσσαλοι προσομοιώθηκαν με το καταστατικό προσομοίωμα NTUA_SAND. Η διέγερση ήταν αρμονική με μέγιστη επιτάχυνση βάσης amax = 0.2 g. Στην επιφάνεια του εδάφους θεωρήθηκαν άκαμπτα γειτονικά δίδυμα θεμέλια, δηλαδή ίδιου πλάτους (Β = 5 m) και ίδιου κεντρικού ομοιόμορφου φορτίου έδρασης (q = 100 kPa), σε διάφορες τιμές της μεταξύ τους απόστασης D (= 2.8 m, 5 m, 10 m), για περιπτώσεις όπου ένα, κανένα ή και τα δύο θεμέλια έχουν βελτίωση με χαλικοπασσάλους. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι η προσομοιωμένη βελτίωση με πυκνό κάνναβο χαλικοπασσάλων απομειώνει τις καθιζήσεις μεμονωμένου θεμελίου κατά 90% περίπου. Έπειτα, έγιναν οι ίδιες αναλύσεις, αλλά για ζεύγος θεμελίων ίδιου πλάτους Β, αλλά διαφορετικών φορτίων, q1 = 50 kPa (ελαφρύ) και q2 = 200 kPa (βαρύ), ώστε να διερευνηθεί και η επιρροή της διαφορετικότητας του φορτίου έδρασης στην αλληλεπίδραση των δύο θεμελίων. Τα κύρια μεγέθη ενδιαφέροντος είναι οι σεισμικές καθιζήσεις και στροφές των θεμελίων στο τέλος της διέγερσης. Για την ποσοτικοποίηση και ευκολότερη σύγκριση των καθιζήσεων, χρησιμοποιήθηκε ο λόγος καθιζήσεων zsssi/z, όπου zsssi είναι η καθίζηση του κάθε θεμελίου ενός ζεύγους, ενώ z είναι η καθίζηση του αντίστοιχου μεμονωμένου θεμελίου. Ως προς τις παραμένουσες στροφές θ, καθώς από πλευράς μηχανικού δεν έχει σημασία το πρόσημο τους (συγκλίνουσες ή αποκλίνουσες) στα ζεύγη θεμελίων λήφθηκαν υπόψη οι απόλυτες τιμές τους \|θ\|. Επισημαίνεται ότι για μεμονωμένα θεμέλια οι στροφές είναι πρακτικά μηδενικές, ενώ γενικότερα αξιοσημείωτες στροφές θεωρούνται μόνο όσες είναι \|θ\| ≥ 0.3ο. Από τις αναλύσεις σεισμικής απόκρισης γειτονικών δίδυμων θεμελίων (ίδιου φορτίου και πλάτους), προκύπτει εύρος λόγου καθιζήσεων zsssi/z = 0.69 – 1.95 και στροφές \|θ\| έως 2.4. Αξιοσημείωτες στροφές αναμένονται μόνο στο μη βελτιωμένο θεμέλιο του ζεύγους, ενώ η αλληλεπίδραση σε όρους καθιζήσεων είναι σε όλες τις περιπτώσεις δυσμενής (zsssi/z > 1), εκτός από την περίπτωση του βελτιωμένου θεμελίου του ζεύγους διδύμων θεμελίων όταν το γειτονικό του δίδυμο θεμέλιο είναι μη-βελτιωμένο. Μια απόσταση D = 10 m δείχνει να οδηγεί σε zsssi/z → 1 και \|θ0\| < 0.3ο συστηματικά, ανεξάρτητα από το αν τα θεμέλια έχουν βελτιωθεί ή όχι. Από τις αναλύσεις σεισμικής απόκρισης γειτονικών θεμελίων ίδιου πλάτους αλλά διαφορετικών φορτίων, προκύπτει εύρος λόγου καθιζήσεων zsssi/z = 0.36 – 2.47 και στροφές \|θ\| έως 1.2ο, δηλαδή σαφώς εντονότερη αλληλεπίδραση σε σχέση με ό,τι προκύπτει για δίδυμα θεμέλια. Γενικά, το βελτιωμένο θεμέλιο ενός ζεύγους έχει αμελητέα στροφή, σε αντίθεση με το γειτονικό μη-βελτιωμένο θεμέλιο. Πιο ειδικά, το μη-βελτιωμένο θεμέλιο έχει δυσμενή αλληλεπίδραση σε όρους καθιζήσεων αν είναι δίπλα σε βελτιωμένο. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις έχει ασήμαντη ή ελαφρά ευμενή αλληλεπίδραση σε όρους καθιζήσεων. Οι στροφές του μη-βελτιωμένου θεμελίου γιγαντώνονται αν βρίσκεται σε ζεύγος θεμελίων όπου μόνο το ένα θεμέλιο βελτιώνεται, ενώ είναι μικρές μόνο αν το θεμέλιο είναι ελαφρύ και σε μεγάλη απόσταση από βαρύ μη-βελτιωμένο. Αντίστοιχα, το βελτιωμένο θεμέλιο εμφανίζει έντονα ευμενή αλληλεπίδραση σε όρους καθιζήσεων αν βρίσκεται δίπλα σε άλλο μη-βελτιωμένο, και ειδικά αν είναι το ελαφρύτερο του ζεύγους. Τέλος, απόσταση D = 10 m δεν επαρκεί για απαλοιφή της αλληλεπίδρασης σε ζεύγος θεμελίων διαφορετικού φορτίου, αντίθετα με ό,τι προκύπτει για δίδυμα θεμέλια.	el
heal.abstract	Liquefaction is a phenomenon that occurs during the application of a strong seismic excitation to saturated loose coarse-grained soils and results in a dramatic reduction of their strength and stiffness. If there are structures founded on liquefied soil, then they are subject to seismic settlements and/or rotations which can prove catastrophic. In an urban environment, structures are rarely isolated, so Structure - Soil - Structure Interaction (SSSI) arises, which becomes more complicated if the foundation soil of one or both neighboring structures has been improved (e.g., with a dense grid of gravel piles) against liquefaction. By employing the finite difference code FLAC, 2D nonlinear dynamic numerical analyses were performed to investigate the response of adjacent footings on liquefiable soil where one, neither or both footings have been improved with the construction of a dense grid of gravel piles. The soil was a horizontal layer of uniform fine sand of a relative density Dr = 45 % and thickness H = 10 m, while the gravel piles grid was dense and provided reinforcement and drainage to the natural soil. The natural soil and the gravel piles were simulated with the NTUA_SAND constitutive model. The excitation was harmonic with a maximum base acceleration amax = 0.2 g. Rigid neighboring twin footings, i.e., of the same width (B = 5 m) and bearing the same uniform load (q = 100 kPa), at different values of the distance D between them (= 2.8 m, 5 m, 10 m) were considered at the ground surface for cases where one, none or both footings were improved with gravel piles. Indicatively, it is mentioned that the simulated improvement with a dense grid of gravel piles reduces the isolated footing settlements by about 90%. Then, the same analyses were performed, but for a pair of neighboring footings of the same width B, but with different loads, q1 = 50 kPa (light) and q2 = 200 kPa (heavy), to investigate the influence of the difference in bearing load on the interaction of the two footings. The main parameters of interest are seismic settlements and earthquake-induced footing rotations at the end of shaking. To quantify and facilitate comparison of the settlements, the settlement ratio zsssi/z was used, where zsssi is the settlement of each footing of a pair, while z is the settlement of the respective footing if it was isolated. With respect to the residual rotations θ, since their sign (convergent or divergent) is not important from an engineering point of view for pairs of footings, their absolute values \|θ\| were studied. It is also mentioned here that \|θ\| for isolated footings are practically zero and rotations are consideted noteworthy only if \|θ\| ≥ 0.3o. From the seismic response analyses for neighboring twin footings (of the same load and width), a range of settlement ratio zsssi/z = 0.69 - 1.95 and rotations \|θ\| up to 2.4o is obtained. Remarkable rotations are expected only in the unimproved footing of the pair, while the interaction in terms of settlement is unfavorable in all cases (zsssi/z > 1), except in the case of the improved footing of the twin foundation pair when its neighboring twin footing is unimproved. A distance D = 10 m seems to lead to zsssi/z → 1 and \|θ\| < 0.3o systematically, regardless of whether the footings are improved or not. The seismic response analyses for neighbouring footings of the same width but with different loads show a range of settlement ratio zsssi/z = 0.36 – 2.47 and rotations \|θ\| up to 1.2o, i.e., a much stronger interaction than what appears in twin footings. In general, the improved footing of a pair has negligible rotations in contrast to its neighboring unimproved footing. Specifically, the unimproved footing of a pair has an unfavorable interaction in terms of settlement only if it is adjacent to an improved one. In all other cases, it has insignificant or slightly favorable interaction in terms of settlement. Its rotations become huge if it is located in a pair of footings where only one of them is improved, and are small only if the footing is light and far from a heavy unimproved one. Similarly, the improved footing of a pair exhibits a strongly favorable interaction in terms of settlement if it is adjacent to an unimproved footing, and especially if it is the lighter footing of the pair. Finally, a distance D = 10 m is not sufficient to eliminate the interaction of a pair of differently loaded footings, contrary to what is obtained for twin footings.	en
heal.advisorName	Παπαδημητρίου, Αχιλλέας	el
heal.advisorName	Papadimitriou, Achilleas	en
heal.committeeMemberName	Γερόλυμος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μπουκοβάλας, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Γεωτεχνικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	106 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false