Ακλόνητοι τοίχοι εδαφικής αντιστήριξης : Συσχέτιση σεισμικών εδαφικών ωθήσεων και αδρανειακών δυνάμεων τοίχου

• Κύριος συγγραφέας: Κίτσης, Βασίλειος
• Άλλοι συγγραφείς: Αθανασόπουλος, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2014
• Θέματα: Τοίχοι αντιστήριξης; Αντισεισμικός σχεδιασμός; Retaining walls; Anti-seismic construction; 624.164

Κατά τον αντισεισμικό σχεδιασμό δύσκαμπτων και ογκωδών κατασκευών εδαφικής αντιστήριξης (π.χ. τοίχοι αντιστήριξης από σκυρόδεμα) οι δράσεις που λαμβάνονται υπόψη κατά τις αναλύσεις ευστάθειας περιλαμβάνουν την στατική και δυναμική εδαφική ώθηση καθώς και την αδρανειακή δύναμη του τοίχου. Οι τρέχουσες μέθοδοι σχεδιασμού (ψευδοστατική, μετακινήσεων) θεωρούν ότι οι δύο ανωτέρω δράσεις ενεργούν συγχρονισμένα, δηλαδή οι μέγιστες τιμές τους ασκούνται ταυτόχρονα στην κατασκευή αντιστήριξης. Εν τούτοις αποτελέσματα πρόσφατων πειραματικών και υπολογιστικών διερευνήσεων υποδεικνύουν ότι (τουλάχιστον στην περίπτωση των ευμετακίνητων κατασκευών αντιστήριξης) αναπτύσσεται σημαντική διαφορά φάσης μεταξύ των δύο δράσεων (ασύγχρονη δράση). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να προκύπτει ιδιαίτερα συντηρητικός σχεδιασμός της κατασκευής αντιστήριξης όταν γίνεται δεκτό ότι τα μέγιστα των δύο δράσεων συμπίπτουν χρονικά (σύγχρονη δράση). Στην παρούσα Διατριβή διερευνάται με παραμετρικές αριθμητικές αναλύσεις η ορθότητα της παραδοχής της σύγχρονης δράσης στην περίπτωση των ακλόνητων κατασκευών εδαφικής αντιστήριξης. Χρησιμοποιείται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (χρήση κώδικα πεπερασμένων στοιχείων PLAXIS) για την προσομοίωση ακλόνητων τοίχων αντιστήριξης από σκυρόδεμα που συγκρατούν μη-συνεκτικό επίχωμα με ελαστοπλαστική σχέση τάσεων-παραμορφώσεων (και κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb) και υποβάλλονται σε οριζόντια ταλάντωση (είτε αρμονική κίνηση είτε καταγεγραμμένη χρονοϊστορία σεισμικών γεγονότων). Οι παραμετρικές αναλύσεις περιλαμβάνουν τη μεταβολή: α) της σχετικής πυκνότητας του επιχώματος (χαλαρή, μετρίως πυκνή και πυκνή κατάσταση), β) της έντασης της επιβαλλόμενης οριζόντιας ταλάντωσης (0.05g έως 0.7g) και γ) του ύψους του τοίχου (4.0m και 7.5m). Τα αποτελέσματα των αναλύσεων χρησιμοποιούνται κατ’ αρχήν για τον προσδιορισμό της στατικής κατανομής και του μεγέθους των εδαφικών ωθήσεων στον τοίχο. Στη συνέχεια υπολογίζεται, η διαφορά φάσης μεταξύ της αδρανειακής δύναμης του τοίχου και της εδαφικής ώθησης, καθώς και του αντίστοιχου ποσοστού της μέγιστης τιμής της δυναμικής εδαφικής ώθησης που ασκείται κατά τη χρονική στιγμή της μεγιστοποίησης της αδρανειακής δύναμης του τοίχου. Οι αναλύσεις υποδεικνύουν ότι η στατική κατανομή των ωθήσεων είναι τριγωνική με τον συντελεστή πλευρικών ωθήσεων να προκύπτει, περίπου, ίσος με Κ0. Κάτω από συνθήκες δυναμικής φόρτισης το ποσοστό της δυναμικής ώθησης προκύπτει πολύ υψηλό (80% έως 90%) – κυρίως για μετρίως πυκνό και πυκνό εδαφικό επίχωμα – ανεξάρτητα από την ένταση της φόρτισης σε αντίθεση με τις πολύ χαμηλές τιμές (δηλαδή ασύγχρονη δράση) που έχουν προκύψει από αντίστοιχη διερεύνηση για την περίπτωση των ευμετακίνητων τοίχων αντιστήριξης. Ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα είναι η παρατήρηση ότι για μικρές τιμές της έντασης της δυναμικής φόρτισης (≤ 0.2g) η συμπεριφορά του υψηλού τοίχου (7.5m) προκύπτει διαφοροποιημένη σε σχέση με αυτή του τοίχου των 4.0m: το ποσοστό της σεισμικής ώθησης είναι πολύ μειωμένο (20% έως 40%), ιδιαίτερα στην περίπτωση των πολύ χαλαρών επιχωμάτων. Παρατηρείται επίσης ικανοποιητική συμφωνία της προκύπτουσας τιμής της εδαφικής ώθησης με αυτή από τη σχέση του Wood(1973) και της αναλυτικής λύσης των Kloukinas et al.(2012). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η τροποποιημένη κατανομή των εδαφικών ωθήσεων καθ’ ύψος του τοίχου, οι οποίες προκύπτουν αυξημένες στο ανώτερο τμήμα του. Συμπεραίνεται ότι στην περίπτωση του σχεδιασμού των ακλόνητων τοίχων με μετρίως πυκνό και πυκνό επίχωμα η δράση της δυναμικής εδαφικής ώθησης είναι εύλογο και δικαιολογημένο να θεωρείται σύγχρονη με την αδρανειακή δύναμη του τοίχου.