Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9591
Title: Ανάπτυξη διακριτού προσομοιώματος διαστρωματωμένων εδαφικών σχηματισμών για την δυναμική ανάλυση θεμελιώσεων
Other Titles: Discrete impedance matrix for dynamic analysis of foundations on layered soil media
Authors: Υφαντής, Νικόλαος
Keywords: Δυναμική ανάλυση κατασκευών
Αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής
Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων
Διαστρωματωμένος εδαφικός σχηματισμός
Διακριτά μοντέλο
Keywords (translated): Dynamic of structures
Finite element method
Soil-structure interaction
Layered soil media
Discrete models
Abstract: Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η μελέτη του φαινομένου της δυναμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής όταν αυτή θεμελιώνεται επί άκαμπτων ή εύκαμπτων επιφανειακών θεμελιώσεων. Αρχικά, εξετάζεται η περίπτωση θεμελίωσης που εδράζεται σε ισότροπο, ελαστικό στρώμα εδάφους πάνω σε βραχώδες υπόστρωμα (bedrock) και στο τέλος επιχειρείται η επέκτασή του στην περίπτωση ημιχώρου. Στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός διακριτού μοντέλου για την επιφάνεια του εδάφους, το οποίο θα δύναται να χρησιμοποιηθεί για την δυναμική ανάλυση επιφανειακών θεμελίων. Το προτεινόμενο διακριτό μοντέλο βασίζεται σε προσεγγιστικές κλειστές σχέσεις για την δυσκαμψία και απόσβεση στον οριζόντιο, κατακόρυφο και λικνιστικό βαθμό ελευθερίας του εδάφους, δίνοντας έτσι την δυνατότητα να αντικατασταθεί το έδαφος από ένα ισοδύναμο σύστημα ελατηρίων και αποσβεστήρων. Για την δημιουργία των σχέσεων αυτών, ο εδαφικός χώρος διακριτοποιείται με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και το προγράμμα ACS SASSI για διαφορετικά βάθη του βραχώδους υποστρώματος. Στην συνέχεια, υπολογίζονται οι μετακινήσεις στην επιφάνεια του εδάφους για διαφορετικές συχνότητες φόρτισης και με αντιστροφή αυτών υπολογίζονται οι αντίστοιχες δυναμικές δυσκαμψίες. Τέλος, με κατάλληλη αδιαστατοποίηση, προκύπτουν οι σχέσεις του προτεινόμενου μοντέλου που εξαρτώνται από την συχνότητα φόρτισης, το πάχος του εδαφικού στρώματος πάνω από το βραχώδες υπόστρωμα, την απόσταση από το σημείο φόρτισης και τα χαρακτηριστικά του εδάφους θεμελίωσης. Η χρήση πεπερασμένων στοιχείων (FEM) για την διακριτοποίηση της κατασκευής σε συνδυασμό με τα προτεινόμενα διακριτά στοιχεία εδάφους επιτρέπουν την δυναμική ανάλυση οποιασδήποτε περίπτωσης κατασκευής-εδάφους. Μελλοντικά θα επιτρέπεται μη γραμμική ανάλυση κατασκευών λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής (SSI). Ο έλεγχος της ακρίβειας του μοντέλου πραγματοποιείται με την εφαρμογή του σε άκαμπτα κυκλικά ή δακτυλιοειδή θεμέλια, καθώς και σε εύκαμπτα τετραγωνικά θεμέλια συγκρίνοντας την δυναμική απόκρισής τους με αποτελέσματα παλαιότερων εργασιών.
Abstract (translated): The present work examines the phenomenon of dynamic soil-structure interaction (SSI) when the structure is based on rigid or flexible foundation. First, we consider the case of foundation that is based on isotropic elastic layer of soil over bedrock and in next stage attempts to extend it in the case of half-space. Main objective of this work is to develop a discrete model of the soil surface, which can be used for the dynamic analysis of surface foundations. The proposed discrete model based on approximate closed-form relations for the stiffness and damping of the horizontal, vertical and rocking degree of freedom, giving the possibility to replace the ground by an equivalent system of springs and dampers. For the creation of these relations, the surface of soil space is discretized with the finite element method (FEM) and the program ACS SASSI for different depths of the bedrock. Then, we calculate the deformation on the soil surface for different frequencies of external load and reversing these are calculated corresponding dynamic stiffness. Finally, with appropriate normalization, resulting relations of the proposed model dependent of frequency, the thickness of the soil layer above the bedrock, the distance from the loading point and the characteristics of the foundation soil. The use of finite element method(FEM) for the discretization of super-structure in combination with the proposed discrete model allow dynamic analysis of foundation and structures with arbitrary shape. Furthermore, it is possible the nonlinear structural analysis considering the soil structure interaction (SSI). Verification of the model accuracy is accomplished by application of the model in the cases of a rigid circular or ring-shaped foundation and a flexible square foundation comparing their dynamic response to results of previous work.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Διατριβή.pdf1.34 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.