Αντικείμενο της Διατριβής αποτελεί η διερεύνηση των δυνατοτήτων του Γεωαφρού Διογκωμένης Πολυστερίνης (ΓΔΠ) για τη χρησιμοποίησή του ως σεισμικό μονωτικό παρέμβλημα σε συμβατικούς τοίχους εδαφικής αντιστήριξης (τύπου βαρύτητας ή προβόλου) καθώς και σε ακρόβαθρα γεφυρών. Η παρούσα έρευνα βασίζεται στην αριθμητική ανάλυση της συμπεριφοράς συμβατικών τοίχων αντιστήριξης κάτω από τη δράση οριζόντιας σεισμικής διέγερσης βάσης. Οι αναλύσεις διεξάγονται τόσο για μη-μονωμένους τοίχους όσο και για τοίχους σεισμικά μονωμένους με παρέμβλημα ΓΔΠ. Το παρέμβλημα έχει τη μορφή κατακόρυφου φύλλου μικρού σχετικά πάχους που τοποθετείται σε επαφή με την πίσω όψη του τοίχου παρεμβαλλόμενο μεταξύ τοίχου και επιχώματος. Οι αναλύσεις διεξάγονται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων (κώδικας PLAXIS v.8) με την παραδοχή ιξωδοελαστικής συμπεριφοράς εδαφικού επιχώματος και κατακόρυφου ελαστικού τοίχου δεδομένης ευκαμψίας και στροφικής αντίστασης της βάσης. Ως δυναμική διέγερση βάσης χρησιμοποιούνται αρμονικές χρονοϊστορίες επιτάχυνσης μεταβαλλόμενου εύρους και συχνότητας. Κατ’ αρχήν αξιολογείται η αξιοπιστία της χρησιμοποιούμενης μεθόδου ανάλυσης και τα αποτελέσματα των αναλύσεων συγκρίνονται με ανάλογα δημοσιευμένα αποτελέσματα και διαπιστώνεται πολύ καλή συμφωνία όσον αφορά την τιμή της σεισμικής ώθησης και το ύψος εφαρμογής της από τη βάση του τοίχου. Για την περίπτωση των σεισμικά μονωμένων (με παρέμβλημα ΓΔΠ) τοίχων οι εξεταζόμενες παράμετροι περιλαμβάνουν το σχήμα του παρεμβλήματος, την πυκνότητα και το ποσοστιαίο (σε σχέση με το ύψος του τοίχου) πάχος του ΓΔΠ, tr, την ευκαμψία του τοίχου, την καθ’ ύψος μεταβολή του μέτρου ελαστικότητας του ΓΔΠ και τη συχνότητα διέγερσης της βάσης. Η αποτελεσματικότητα της σεισμικής μόνωσης περιγράφεται ποσοτικά με τον συντελεστή Ar που ορίζεται ως το επί τοις εκατό ποσοστό της μείωσης (λόγω μόνωσης) της σεισμικής ώθησης σε σχέση με την τιμή που προκύπτει χωρίς μόνωση. Σχετικά με το σχήμα του παρεμβλήματος (κατά την έννοια του ύψους του τοίχου) διεξήχθησαν αναλύσεις για ορθογωνικό σχήμα και τρία τριγωνικά σχήματα και τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η βέλτιστη αποτελεσματικότητα επιτυγχάνεται με χρήση ορθογωνικού σχήματος. Επίσης διαπιστώθηκε ότι είναι δυνατή η επίτευξη τιμών της αποτελεσματικότητας σεισμικής μόνωσης Ar>50% για τιμές πάχους παρεμβλήματος tr 15%. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν επίσης ότι, επειδή η προκύπτουσα σχέση Ar - tr είναι μη γραμμική, απαιτούνται σχετικά μεγάλα πάχη παρεμβλήματος για τη μείωση της σεισμικής ώθησης σε ποσοστό μεγαλύτερο του 50%. Τέλος, για τον αντισεισμικό σχεδιασμό τοίχων αντιστήριξης προτείνεται δοκιμαστικά η εφαρμογή διαδικασίας που βασίζεται στον ΕΑΚ 2000, χρησιμοποιώντας όμως διπλάσια τιμή για το συντελεστή συμπεριφοράς, qw, εφόσον επιδιώκεται η επίτευξη αποτελεσματικότητας Ar=50%. / The objective of the Thesis is the investigation of the possibility to use the Expanded Polystyrene Geofoam (EPS Geofoam) for the seismic isolation of earth retaining walls. The research is based on the results of numerical analyses (using the finite element method) for determining the response of vertical walls supporting horizontal backfill and subjected to horizontal harmonic base excitation. The seismic isolation is realized by placing a column of EPS geofoam (compressible inclusion) between the back-face of the wall and the backfill. The response is calculated by using elastic analysis (with viscous damping for the backfill material). The efficiency of seismic isolation is quantitavely described by the Isolation Efficiency, Ar, defined as the ratio (in percent) of the reduction of earthquake thrust (due to isolation) to the earthquake thrust without isolation. The parameters investigated are the shape of the inclusion, the density and the (percent) thickness, tr, of the EPS geofoam, the wall flexibility, the variation of EPS geofoam modulus of elasticity with depth as well as the amplitude and frequency of excitation. The results of the analyses indicate that the optimum shape of the inclusion is the orthogonal (i.e. constant thickness with depth) whereas the effect of the inhomogeneity of the EPS geofoam along the depth of the wall is negligible, as long as the analysis is conducted using a constant mean value for the Modulus of Elasticity of EPS. The results also indicate that an Isolation Efficiency of about 50% may be achieved by using an inclusion thickness of about 15% of the wall height. Due to the nonlinearity of the relation Ar – tr, further increase of the inclusion thickness has a minor effect on the isolation efficiency of the inclusion. Based on the results of all analyses a tentative procedure is proposed for the earthquake resistant design of earth retaining walls. According to the procedure, the wall is designed following the methodology of the Hellenic Seismic Code (2000) and using qw values twice as those indicated by the Code. The required thickness of the EPS inclusion, tr, is then selected from a diagram relating the tr value to the flexibility of the wall and the density of the inclusion.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/101 |
| Date | 14 May 2007 |
| Creators | Σταθοπούλου, Βασιλική |
| Contributors | Αθανασόπουλος, Γεώργιος, Stathopoulou, Vassiliki, Αθανασόπουλος, Γεώργιος, Μυλωνάκης, Γεώργιος, Παπαντωνόπουλος, Κωνσταντίνος |
| Source Sets | University of Patras |
| Detected Language | Greek |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.003 seconds