Αριθμητική διερεύνηση βελτίωσης της σεισμικής συμπεριφοράς κατασκευών με επεμβάσεις στο υπέδαφος θεμελίωσης

Abstract

The scope of the present PhD thesis is to investigate the effect of several foundation and subsoil interventions on the seismic behavior of soil-structure systems. The potential intervention techniques examined in this thesis refer to methods of common engineering practice as well as to more innovative techniques, with respect to the employed materials or the approach of the proposed solution. More specifically, expect for the common methods of subsoil enhancement by soil density increase or construction of stiff diaphragms, several cases employing flexible configurations around or below the foundation are also investigated. Such interventions are expected to alter the seismic response characteristics of the system due to soil-foundation-structure interaction phenomena. Finite element numerical analyses are utilized after proper validation based on analytical procedures, comparisons with other numerical codes as well as physical centrifuge experiments. The results of the study that concern only the part of the seismic response highlight the potential increase of seismic loading levels on the superstructure in several cases of stiffness upgrading interventions. On the other hand techniques utilizing flexible intervention configurations under certain conditions could present satisfactory solutions towards structural seismic response mitigation.

Το αντικείμενο της διατριβής αφορά την διερεύνηση της επιρροής διαφόρων προτάσεων επέμβασης, που μπορούν να γίνουν στο έδαφος και υπέδαφος της θεμελίωσης, στην σεισμική συμπεριφορά συστημάτων εδάφους-κατασκευής. Οι προτάσεις επέμβασης που εξετάζονται αφορούν τόσο συνηθισμένες πρακτικές επεμβάσεων όσο και κάποιες πιο καινούργιες μεθόδους με διάφορους νεωτερισμούς σε σχέση με τα υλικά που χρησιμοποιούνται ή την φιλοσοφία προσέγγισης του προβλήματος. Πιο συγκεκριμένα πέρα από τις κλασικές μεθόδους ενίσχυσης του υπεδάφους με αύξηση της εδαφικής πυκνότητας ή κατασκευή δύσκαμπτων διαφραγμάτων, εξετάζονται και περιπτώσεις εφαρμογής εύκαμπτων διατάξεων περιμετρικά της θεμελίωσης ή κάτω από αυτή που αναμένεται να διαφοροποιήσουν τα χαρακτηριστικά της σεισμικής απόκρισης του συστήματος λόγω φαινομένων αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίωσης-κατασκευής. Η μελέτη γίνεται με χρήση αριθμητικών αναλύσεων σε κώδικα πεπερασμένων στοιχείων που βαθμολογούνται βάση αναλυτικών προσεγγίσεων, συγκρίσεις με άλλους κώδικες αλλά και φυσικά πειράματα σε συσκευή φυγοκεντριστή. Τα αποτελέσματα της μελέτης που αφορά μόνο το τμήμα της σεισμικής απόκρισης του συστήματος εφιστούν την προσοχή κατά την υιοθέτηση επεμβάσεων αύξησης της δυσκαμψίας, καθώς ενδέχεται να οδηγήσουν σε αυξημένα σεισμικά φορτία στην ανωδομή. Αντίθετα επεμβάσεις με χρήση εύκαμπτων διατάξεων φαίνεται πως υπό προϋποθέσεις μπορούν να αποτελέσουν ικανοποιητικές λύσεις στην προσπάθεια μείωσης της σεισμικής απόκρισης των κατασκευών.