BizSolutions

Ζαφειράκος Αθανάσιος

 

 

Περίληψη:

Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στην διερεύνηση της συμπεριφοράς εγκιβωτισμένων θεμελίων και συστημάτων ανωδομής θεμελιωμένων μέσω φρεάτων, σε στατικώς και δυναμικώς επιβαλλόμενες μεγάλες παραμορφώσεις. Η διατριβή διαρθρούται σε δύο κύρια μέρη.

Στο πρώτο μέρος ερευνάται αριθμητικά η αντοχή σε φέρουσα ικανότητα εγκιβωτισμένων απειρομήκων (2-D) και τετραγωνικής κατόψεως (3-D) θεμελίων, διαφόρων βαθμών εγκιβωτισμού (D/B = 1, 2, 3), υπό συνδυασμό κατακόρυφης, οριζόντιας και στροφικής φόρτισης. Απώτερος στόχος αποτελεί η ανάπτυξη ενός Μακρο-στοιχείου (Macro-element), το οποίο αποτελεί ένα ενιαίο μαθηματικό εργαλείο βασισμένο στην θεωρία της πλαστικότητας, για την ανάλυση των φρεάτων θεμελιώσεως σε στατική, ανακυκλική και δυναμική φόρτιση.
Αρχικά γίνεται εκτενής βιβλιογραφική αναζήτηση ώστε να συγκεντρωθούν οι υφιστάμενες μεθοδολογίες ανάλυσης. Έπειτα πραγματοποιούνται αριθμητικές αναλύσεις για τον υπολογισμό των καμπυλών αντοχής υπό συνδυασμένη φόρτιση (bearing strength surfaces), δίνοντας έμφαση στους κυριότερους μηχανισμούς αστοχίας των θεμελίων. Προτείνονται ‘’κλειστές’’ αναλυτικές εκφράσεις για την περιγραφή των αντοχών της θεμελίωσης και η ακρίβειά τους ελέγχεται με τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων καθώς και με αντίστοιχες εκφράσεις από την διεθνή βιβλιογραφία.
Εν συνεχεία, για την πληρότητα του μαθηματικού προσομοιώματος,  αναπτύσσεται ο νόμος κράτυνσης (hardening rule), ο οποίος διέπει την μακροσκοπική σχέση δύναμης-παραμόρφωσης, και τέλος ο νόμος πλαστικής ροής (plastic flow rule), οποίος αποδεικνύεται συζευγμένος (associated).
Σε επόμενο βήμα πραγματοποιείται αναλυτική (Μακρο-στοιχείο) και αριθμητική (πεπερασμένα στοιχεία) διερεύνηση της απόκρισης των παραπάνω θεμελίων σε ανακυκλική και δυναμική φόρτιση. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων με χρήση του Μακρο-στοιχείου συμβαδίζουν πολύ ικανοποιητικά με τα αντίστοιχα αριθμητικά.

Στο δεύτερο μέρος αναπτύσσεται κι εξετάζεται ένα "νέο υπόδειγμα" για τον ικανοτικό σχεδιασμό των φρεάτων (μή συμβατικός σχεδιασμός), όπου επιτρέπεται η ελεγχόμενη ενεργοποίηση της διατιθέμενης πλαστιμότητας του εδάφους (αντοχή σε φέρουσα ικανότητα) και της μή-γραμμικής συμπεριφοράς των διεπιφανειών φρέατος−εδάφους (γεωμετρική μή-γραμμικότητα). Στόχος είναι η απομείωση της αδρανειακής φόρτισης της ανωδομής, και άρα ο περιορισμός των βλαβών, ή/και η μείωση του κινδύνου δομητικής αστοχίας. Η αποτελεσματικότητα του νέου αυτού υποδείγματος σχεδιασμού επιβεβαιώνεται μέσω συγκρίσεων σεισμικής απόκρισης με συμβατικώς σχεδιασμένα συστήματα. Ιδιαίτερη σημασία δίδεται :

• στην επιλογή των διεγειρόντων επιταχυνσιογραφημάτων, ούτως ώστε να καλύπτουν ένα ικανό εύρος δυναμικών χαρακτηριστικών
•  στο έδαφος θεμελίωσης, μέσω καταλλήλων καταστατικών προσομοιωμάτων σε μεγάλες παραμορφώσεις
• στην προσομοίωση της μή-γραμμικής συμπεριφοράς των διεπιφανειών φρέατος - εδάφους

Τέλος, η σύγκριση των υποδειγμάτων σχεδιασμού (συμβατικού, μή συμβατικού) πραγματοποιείται με βάση των σταθμών επιτελεστικότητας (Performance Based Design) μέσω αριθμητικών Αναλύσεων Δυναμικής Αντίστασης (Incremental Dynamic Analysis), όπου τα υπό εξέτασιν συστήματα υποβάλλονται σε πολλαπλά επιταχυνσιογραφήματα κλιμακούμενα σε κατάλληλα επίπεδα έντασης. Αποδεικνύεται ότι η νέα αυτή αντίληψη αντισεισμικού σχεδιασμού μπορεί να προφέρει υψηλότερα περιθώρια ασφαλείας, συνδυασμένα μάλιστα με οικονομικότητα.

Μέχρι τώρα έχει πραγματοποιηθεί 1 δημοσίευση σε περιοδικό και 2 ανακοινώσεις, ενώ για το Β’ εξάμηνο του 2012 αναμένεται να 2 επιπλέον ανακοινώσεις.

 

Α/Α	Τίτλος Παραδοτέου	Είδος παραδοτέου	Αρχεία
01	Insight to Failure Mechanisms of Caisson Foundations Under Combined Loading: a Macro-element Approach	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
02	Seismic Performance Evaluation of Caisson Supported Structures	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
03	Incremental dynamic analysis of caisson–pier interaction	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
04	On the seismic response of under-designed caisson foundations	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
05	Seismic Performance of Caisson Supported Structures	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
06	Μεθοδολογία σεισμικού σχεδιασμού φρεάτων θεμελίωσης γεφυρών	Ανακοινώσεις σε συνέδρια
07	Ανάλυση και σχεδιασμός συστημάτων θεμελιώσεων-ανωδομής έναντι μεγάλων εδιαφικών μετακινήσεων	Διδακτορικη Διατριβή
08	Towards a seismic capacity design of caisson foundations supporting bridge piers	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
09	Generalized failure envelope for caisson foundations in cohesive soil: Static and dynamic loading	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
10	Bearing strength surface for bridge caisson foundations in frictional	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά