Δυναμική ανάλυση συζευγμένων συστημάτων εδάφους-πασσαλοθεμελίωσης-ανωδομής

Abstract

The scope of this PhD thesis is to investigate the dynamic response of coupled soil-pile-structure systems. Focusing on single pile supported structures a procedure for estimating dynamic soil-pile interaction based on back calculated p-y loops was initially developed. The computed p-y loops were compared to cyclic p-y curves commonly used in practice. Highlighting certain limitations of the existing p-y models the dynamic response of the coupled system was subsequently examined utilizing validated FE models. The parametric study focused on the modified dynamic properties of the coupled SSI system as well as on the pile response including kinematic and inertial effects. The effect of the boundary conditions at the top of the structure was also investigated. Reviewing the results in terms of the fundamental frequencies that dominate pile response, the pseudo-effective of the coupled system was introduced where the pilehead motion is minimized with respect to the free field soil response. Pile bending moments obtained from the parametric analysis of the coupled system where further utilized in order to obtain sprine and dashpots coefficients along the pile length based on the respective p-y loops. Thus, an alternative approach for estimating the distributed pile springs and dashpots was derived that may be directly applied in a simplified Winkler model of the whole system.

Στην παρούσα διατριβή εξετάζεται η δυναμική απόκριση συζευγμένων συστημάτων εδάφους-πασσαλοθεμελίωσης-ανωδομής. Θέτοντας ως βασικό πεδίο έρευνας τον μεμονωμένο πάσσαλο αναπτύχθηκε αρχικά μια διαδικασία εκτίμησης των συντελεστών δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους πασσάλου με βάση ανάστροφα υπολογισμένους βρόχους p-y σε επίπεδο περιγραφής της αλληλεπίδρασης εδάφους-πασσάλου έναντι υφιστάμενων αναλυτικών μοντέλων. Ακολούθως πραγματοποιήθηκε παραμετρική δυναμική ανάλυση του συστήματος με βαθμονομημένο προσομοίωμα πεπερασμένων στοιχείων. Εξετάστηκε η επιρροή της αλληλεπίδρασης στα δυναμικά χαρακτηριστικά της ανωδομής και την απόκριση του πασσάλου για διαφορετικές συνοριακές συνθήκες στην ανωδομή. Τα αποτελέσματα οδήγησαν στο ορισμό της ενεργού ψευδο-ιδιοσυχνότητας του συστήματος στην οποία η απόκριση του πασσάλου ελαχιστοποιείται σε σχέση με την εδαφική κίνηση. Ως ένα τελικό στάδιο η αναπτυχθείσα διαδικασία με βάση τους βρόχους p-y εφαρμόστηκε για τα αποτελέσματα της παραμετρικής ανάλυσης του συζευγμένου συστήματος. Η όλη διαδικασία κατέληξε στην επέκταση διαθέσιμων αναλυτικών σχέσεων υπολογισμού των συντελεστών δυσκαμψίας και απόσβεσης πασσάλου ως μέλος του συζευγμένου συστήματος με άμεση δυνατότητα χρήσης σε απλοποιημένα προσομοιώματα τύπου Winkler που συχνά υιοθετούνται στην πράξη.