Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9856
Title: Αριθμητική διερεύνηση πλευρικής αντίστασης πασσάλου και πασσαλοσειράς σε συνεκτικό και μη-συνεκτικό έδαφος υπό επίπεδη παραμόρφωση
Other Titles: Numerical analysis of lateral limiting pressure of single piles and single pile rows in cohesionless and cohesive soil under plain strain conditions
Authors: Παπαπαναγιώτου, Ειρήνη
Keywords: Πάσσαλοι
Πλευρική αντίσταση
Keywords (translated): Piles
Limiting pressure
Abstract: Στην παρούσα εργασία διερευνάται αριθμητικά η οριακή πλευρική τάση πασσάλων κυκλικής διατομής σε συνεκτικό και μη συνεκτικό έδαφος και η σύγκριση των αποτελεσμάτων με προηγούμενες αναλυτικές και αριθμητικές λύσεις. Στην εργασία εξετάζονται η συμπεριφορά μεμονωμένων πασσάλων καθώς και πασσαλοομάδας, με μεταβλητή την απόσταση s μεταξύ των πασσάλων, για πασσάλους d= 1m. Η ανάλυση μπορεί να χρησιμεύσει τόσο στην επίλυση προβλημάτων ευστάθειας πρανών και τοίχων αντιστήριξης όσο και σε θεμελιώσεις κτιρίων σε πασσάλους. Το πρόβλημα επιλύεται σαν πρόβλημα επίπεδης παραμόρφωσης και οι υπολογισμοί εκτελούνται χρησιμοποιώντας το ιδανικά ελαστοπλαστικό μοντέλο για το έδαφος και το γραμμικό-ελαστικό μοντέλο για τον πάσσαλο, με τα προγράμματα PLAXIS 2D και 3D. Εφαρμόστηκαν δύο περιπτώσεις ανάλυσης με ελεγχόμενη μετατόπιση: η πρώτη με μετακίνηση πασσάλου και ακίνητο έδαφος (ενεργητικός πάσσαλος) και η δεύτερη με μετακίνηση εδάφους και ακίνητο πάσσαλο (παθητικός πάσσαλος). Για το συνεκτικό έδαφος με φ= 0ο η ανάλυση εκτελείται με το πρόγραμμα PLAXIS 2D με τριγωνικά στοιχεία. Για μη συνεκτικό έδαφος λόγω του ότι επιθυμείται να εφαρμοστούν γνωστά κατακόρυφα φορτία η ανάλυση της επίπεδης παραμόρφωσης γίνεται με το πρόγραμμα PLAXIS 3D με τετραεδρικά στοιχεία. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων συνάγεται ότι: 1. O μηχανισμός αστοχίας και η αντίστοιχη πλευρική τάση αστοχίας μπορούν να εντοπιστούν κυρίως από την συγκέντρωση κινηματικών μεγεθών σε ζώνες ολίσθησης γύρω από τον πάσσαλο. Τα διαγράμματα αυτά περιλαμβάνουν τις εκτροπικές παραμορφώσεις , τις διαφορικές και ολικές μετακινήσεις. 2. Η πλευρική τάση αστοχίας εντοπίζεται πολύ πριν το τέλος της καμπύλης δυνάμεων-μετατοπίσεων η οποία στα προγράμματα PLAXIS εκτείνεται μέχρι μετατόπιση ίση με 0.5 m, σε περιοχή μεγάλων παραμορφώσεων χωρίς διακοπή του αλγορίθμου. 3. Οι καμπύλες δυνάμεων-μετατοπίσεων δεν παρουσιάζουν κράτυνση για το συνεκτικό έδαφος και αντίθετα με το τι συμβαίνει για το μη συνεκτικό. 4. Οι αναλύσεις έγιναν με ν= 0.495 και ν= 0.4. Όλες οι αναλύσεις με ν= 0.4 παρουσίασαν και μερική αστοχία. 5. Για το συνεκτικό υλικό η πλευρική τάση αστοχίας ισούται με 11.96 που σχεδόν ταυτίζεται με την αναλυτική λύση των Randolph και Houlsby (11.94). Οι αναλύσεις για το μη συνεκτικό έγιναν για τρία ζεύγη τιμών οριζοντίων και κατακόρυφων τάσεων. Οι αντίστοιχες τάσεις αστοχίας ήταν συστηματικά μεγαλύτερες από 2% έως 21% και οι μετατοπίσεις διπλάσιες από τις τιμές που προκύπτουν από την αριθμητική ανάλυση των Loukidis και Vavourakis (2014). 6. Προτείνεται μια τροποποιημένη σχέση πρόβλεψης των πλευρικών τάσεων pL που έχει την μορφή . Από τα αριθμητικά αποτελέσματα προκύπτει ότι ΝLu=14.6~16.2. 7. Για την πασσαλόσειρα σε συνεκτικό έδαφος διαπιστώθηκε ότι η αδιάστατη πλευρική τάση PL/(cud) ξεκινά από ένα μέγιστο για s/d=1.2, περνάει ένα ελάχιστο (10.84) για s/d=2.5 και παίρνει την τιμή 11.96 για s/d=4.5 (δράση μεμονωμένου πασσάλου). 8. Για μη συνεκτικό έδαφος παρόλο που οι καμπύλες δεν είναι ομαλές παρουσιάζεται η ιδία γενική τάση. Σε αύτη την περίπτωση η συμπεριφορά μεμονωμένου πασσάλου αρχίζει μετά το s/d= 6. 9. Οι μηχανισμοί αστοχίας για συνεκτικό και μη συνεκτικό έδαφος διαφέρουν. Στην πρώτη περίπτωση η περιοχή ολίσθησης είναι συμμετρική. Στην δεύτερη περίπτωση, η περιοχή αυτή είναι πιο εκτεταμένη έμπροσθεν του πασσάλου. Αυτό συμβαίνει για s/d< 4.5 και s/d< 6 για τις δυο περιπτώσεις αντίστοιχα. Μετά από αυτά, τα όρια και η μορφή των γραμμών ολίσθησης είναι συμμετρικά γύρω από τον πάσσαλο.
Abstract (translated): In this thesis, the lateral limiting pressure of single piles and single pile rows in cohesionless and cohesive soil are investigated. The results are compared with existing and analytical solutions. The results can be used in slope stability, retaining walls and foundation on piles problems. The analysis is performed using plain strain analysis assuming the Mohr- Coulomb elastoplastic model for soil using the PLAXIS 2D and PLAXIS 3D programs. Both active and passive pile cases for displacement are examined. The analysis for cohesive soil (φ=0) is conducted with PLAXIS 2D. For cohesionless soil, since known vertical loads have to be imposed, in the plain strain analysis, the PLAXIS 3D program is used. The failure mechanism and the corresponding lateral pressures can be detected by the localization of the differential strains and the differential and total displacements. The lateral pressure at failure appears well before the prescribed maximum displacement at 0.5 d (d=1m). The force- displacement curves do not present strain hardening for the cohesive soil, while for cohesionless soil strain hardening is the rule. The analysis is conducted with Poisson’s ratio ν= 0.495 and ν= 0.4. All the results corresponding to ν= 0.4 present both local and total failure. For cohesive soil the results practically coincide with the analytical solution of Randolf and Houlsby (1984). For the cohesionless soil the results of the analysis conducted for three pairs of horizontal stresses, show lateral pressures greater from 2% to 21%, and displacements twice as big from those reported by Loukidis and Vavourakis (2014). The following modified relationship to estimate limiting lateral load PL is proposed From the numerical results ΝLu=14.6~16.2. For the single row of piles the normalized lateral load PL/(cud) for cohesive soil has a maximum for s/d= 1.2 a minimum for s/d= 2.5 and reaches a corresponding to a single pile for s/d≥ 4.5. For cohesionless soil the limiting the limiting value is attained for s/d≥ 6.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Papapanagiotou(civ).pdf9.22 MBAdobe PDFView/Open


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