Εμβάθυνση στην αριθμητική προσομοίωση της εγκάρσιας απόκρισης φρεάτων θεμελίωσης υπό στατική και ανακυκλιζόμενη φόρτιση

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία επεκτείνονται και συγκρίνονται 2 σημαντικά αριθμητικά εργαλεία για την ανάλυση φρεάτων θεμελίωσης υπο στατική και ανακυκλιζόμενη φόρτιση, ένα «μακρο-στοιχείο» και ένα μη γραμμικό τετρα-ελατηριωτό προσομοίωμα. Ορίζονται αναλυτικά οι επιφάνειες διαρροής στο γενικευμένο χώρο φόρτισης M-Q-Nγια την περίπτωση γεωμετρικών μη-γραμμικοτήτων στη διεπιφάνεια εδάφους θεμελίου και συγκρίνονται με τις αντίστοιχες της θεώρησης πλήρους επαφής. Οι αναλυτικές εκφράσεις είναι έτοιμες προς ενσωμάτωση σε ένα ενιαίο μαθηματικό εργαλείο (το λεγόμενο «μακρο-στοιχείο»), που περιλαμβάνει 4 συνιστώσες: α) την ελαστική συμπεριφορά, β) τις επιφάνειες διαρροής, γ) ενα κατάλληλο νόμο πλαστικής ροής και δ) ένα κατάλληλο νόμο κράτυνσης. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας βαθμονομείται εκτενώς το ελατηριωτό προσομοιώμα BWGG [Gerolymos&Gazetas, 2006], τόσο σε στατική όσο και ανακυκλιζόμενη φόρτιση, ώστε τελικώς μπορεί να αναπαράγει ρεαλιστικά την απόκριση άκαμπτων φρεάτων θεμελίωσης. Η βαθμονόμηση και των 2 προσομοιωμάτων βασίζεται σε 3-διάστατες αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων.

This diploma thesis deals with the extension and comparison of two numerical models for the lateral response of caisson foundations under static monotonic and cyclic loading; a “macro-element” and a nonlinear 4-spring Winkler model. The yield surfaces of caisson foundations under combined M-Q-N loading are derived in the case of geometric nonlinearities at the soil-caisson interface, and these are compared to the equivalent bonded interface ones. The new analytical expressions are ready to be incorporated in a unified mathematical tool (“macro-element”) which includes 4 components: a) the elastic behaviour of the soil-foundation system, b) the yield surfaces under combined loading, c) a proper plastic flow rule and d) a proper hardening law. In the second part of the thesis, the BWGG Winkler model [Gerolymos&Gazetas, 2006] is extensively calibrated to static and cyclic loading. The calibration of both models is based on 3-dimensional Finite Element analyses.