Διαφορά φάσης μεταξύ τέμνουσας βάσης και σεισμικής επιτάχυνσης εδάφους και η επίπτωση της στον έλεγχο φέρουσας ικανότητας θεμελίων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας επιφανειακών θεμελιώσεων βάσει των εξισώσεων που προτείνονται στο Παράρτημα F του Ευρωκώδικα 8 – Μέρος 5 (EN 1998-5:2004). Συγκεκριμένα, διερευνάται η υπόθεση της μεθοδολογίας του Παραρτήματος F ότι και η εδαφική επιτάχυνση, και κατά συνέπεια οι αδρανειακές δυνάμεις εντός του μηχανισμού αστοχίας του εδάφους, βρίσκονται «σε φάση» με την τέμνουσα βάσης. Από τη θεωρία αρμονικά διεγειρόμενου μονοβάθμιου ταλαντωτή είναι γνωστό ότι η τέμνουσα βάσης και η εδαφική επιτάχυνση δεν βρίσκονται σε φάση στην περίπτωση του συντονισμού και για ιδιοπεριόδους ταλαντωτή μεγαλύτερες από την περίοδο της διέγερσης. Συνεπώς τίθεται το ερώτημα κατά πόσο η εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας με βάση τη θεώρηση συμφωνίας φάσης είναι υπερσυντηρητική. Στα πλαίσια της διατριβής εκτελέστηκαν αναλύσεις ταλάντωσης μονοβάθμιων και πολυβάθμιων συστημάτων διαφόρων δυναμικών χαρακτηριστικών, διεγειρόμενων από επιταχυνσιογραφήματα πραγματικών σεισμών. Πλέον των 550 επιταχυνσιογραφημάτων πάρθηκαν από το PEER Ground Motion Database και ομαδοποιήθηκαν με βάση το μέγεθος του σεισμού, την απόσταση της καταγραφής από το σεισμογόνο ρήγμα και την κατηγορία του εδάφους. Η ολοκλήρωση του συστήματος εξισώσεων κίνησης έγινε με τη μέθοδο Newmark στο περιβάλλον της MATLAB. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων δείχνουν ότι η τιμή της εδαφική επιτάχυνση που δρα στη βάση του ταλαντωτή όταν συμβαίνει η μέγιστη τιμή τέμνουσας μειώνεται προοδευτικά όσο η θεμελιώδης ιδιοπερίοδος του ταλαντωτή αυξάνεται. Σε γενικές γραμμές μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι είναι σχεδόν μηδενική όταν η θεμελιώδης ιδιοπερίοδος γίνει ίση με τη δεσπόζουσα περίοδο του επιταχυνσιογραφήματος, ενώ μπορεί ακόμη και να λάβει αντίθετο πρόσημο σε σχέση την τέμνουσα βάσης σε περίπτωση που ιδιοπερίοδος είναι μεγαλύτερη από τη δεσπόζουσα περίοδο της διέγερσης. Στη συνέχεια και με βάση τα ευρήματα των παραμετρικών αναλύσεων, παρουσιάζεται μέσω διαγραμμάτων ο βαθμός συντηρητισμού που δύναται να προκύψει από τις εξεταζόμενες σχέσεις φέρουσας ικανότητας του Ευρωκώδικα 8 για διάφορες περιπτώσεις θεμελιώσεων σε άμμους και αργίλους.