Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Σεισμικές Βλάβες Κτιρίων & Λιμενικών Κρηπιδοτοίχων λόγω Ρευστοποίησης του Εδάφους Πάνος Ντακούλας Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Σεισμικές Βλάβες Κτιρίων & Λιμενικών Κρηπιδοτοίχων λόγω Ρευστοποίησης του Εδάφους Πάνος Ντακούλας Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σεισμικές Βλάβες Κτιρίων & Λιμενικών Κρηπιδοτοίχων λόγω Ρευστοποίησης του Εδάφους Πάνος Ντακούλας Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος

2 Καθίζηση και κλίση κατασκευών στην πόλη Niigata της Ιαπωνίας κατά το σεισμό του 1964 (Μ=7.25 – 7.5)

3 Αστοχία επιφανειακής θεμελίωσης λόγω ρευστοποίησης στον σεισμό του Ανταπαζάρι, Τουρκία, (Ντακούλας & Μπουκοβάλας 2003)

4 (a)Caracas, Venezuela, M=6.5 (1967) (b) Dugapan, Philippines 1990, M=7.8 (c) Chi-Chi, Taiwan 1999, M=7.3 (d) Adapazari, Turkey, 1999, M=7.4 (Boukovalas et al. 2007)

5 Θέματα Παρουσίασης • • Ρευστοποίηση εδάφους: πειραματική συμπεριφορά & προσομοίωση • • Απόκριση & σεισμική βλάβη «τυπικού» 7-ορόφου κτιρίου στο «τυπικό εδαφικό προφίλ» του κέντρου της Λάρισας • • Απόκριση & σεισμική βλάβη 7-ορόφου κτιρίου σε εδαφικά προφίλ με ρευστοποιήσιμη στρώση (σχετικές πυκνότητες 60%, 50% & 40%) • • Σεισμικές βλάβες λιμενικών κρηπιδοτοίχων • • Προσομοίωση της σεισμικής συμπεριφοράς κρηπιδοτοίχου υπό καθεστώς ρευστοποίησης • • Συμπεράσματα

6 Συστολική συμπεριφορά και ρευστοποίηση της άμμου ξηρή χαλαρή άμμος κορεσμένη χαλαρή άμμος ΔhΔh h συμπύκνωση h υπερπίεση Δu (ΔV = 0) σ 1 = σ 1 - (u+Δu) σ 3 = σ 3 - (u+Δu) σ 1 = σ 1 - u σ 1 = σ 1 σ 3 = σ 3 σ 3 = σ 3 - u

7 Συστολική συμπεριφορά και ρευστοποίηση της άμμου υπερπίεση Δu (ΔV = 0) σ 1 =σ 1 -(u+Δu) σ 3 =σ 3 -(u+Δu) (σ 1 -σ 3 )/2 Αξονική παραμόρφωση ε 1 ΔuΔu (Δt ≈ 0.1 s)

8 Επίδραση της διαστολικότητας / συστολικότητας της άμμου στην σχέση τάσεως – παραμορφώσεως Log[(σ’ 1 +σ’ 2 +σ’ 3 )/3] Δείκτης κενών, e συστολική συμπεριφορά (χαλαρή άμμος) διαστολική συμπεριφορά (πυκνή άμμος) γραμμή σταθερής κατάστασης ρευστοποίηση Μονοτονική φόρτιση Ανακυκλική κινητικότητα Α Β

9 e = e = e = e = e = 0.91 e = 0.93 e = Άμμος Toyoura p c =490 kPa Vertugo (1992) Επίδραση του δείκτη κενών στην σχέση τάσης–παραμόρφωσης Τριαξονικές δοκιμές υπό αστράγγιστες συνθήκες (σ 1 -σ 3 )/2, kPa ε 1 – ε 3, % pcpc pcpc σ1σ1 σ3σ3 1 2 σ3σ3 pcpc

10 p c = 2942 kPa Άμμος Toyoura e = Vertugo (1992) Επίδραση της περιβάλλουσας τάσης p c στη σχέση τάσης - παραμόρφωσης. Τριαξονική θλίψη υπό αστράγγιστες συνθήκες ε 1 – ε 3, % (σ 1 -σ 3 )/2, kPa 1961 kPa 891 kPa 98 kPa pcpc pcpc σ1σ1 σ3σ3 1 2 σ3σ3 pcpc

11 Προσομοίωση τριαξονική θλίψης υπό αστράγγιστες συνθήκες (Dakoulas 2003) Dr = 29% Dr = 64% Dr = 44% Dr = 47% Dr = 29% Dr = 64% Dr = 44% Dr = 47% Μέση ενεργός τάση, p’ (kPa) Διατμητική παραμόρφωση ε s Αποκλίνουσα τάση, q=σ 1 -σ 3 (kPa) Υπερπίεση, Δu (kPa)

12 Ανακυκλική τριαξονική θλίψη υπό αστράγγιστες συνθήκες (Dakoulas 2003) Μέση ενεργός τάση, p’ (kPa) Αποκλίνουσα τάση, q (kPa) (α) πείραμα (Castro 1969 ) (β) προσομοίωση Dr = 30 %

13 Λόγος ανακυκλικής αντοχής σε ρευστοποίηση ) Προσομοίωμα Nevada Sand (Arulmoli et al. 1992) Monterey Sand (DeAlba et al. 1976, as modified by Seed and Harder 1990) Dr = 40 % Dr = 60 % = ανακυκλική διατμητική τάση τάση = αρχική κατακόρυφη ενεργός τάση ενεργός τάση

14 Normalized SPT blow count, N 1 Relative Density, Dr Σχετική Πυκνότητα από SPT και e max -e min (ή D 50 ) (Cubrinoski and Ishihara, 1999, 2001) Gravelly Sand e max -e min = 0.3 Clean Sand e max -e min = 0.41 Sand with Fines e max -e min = Gravelly Sand e max -e min = 0.3 Clean Sand e max -e min = 0.41 Sand with Fines e max -e min = 0.625

15 Γεωσεισμικές ζώνες στο κέντρο της Λάρισας (Πιτιλάκης & Τσότσος 1995, ΤΕΕ 2000)

16 Σεισμοί Σχεδιασμού – Ντετερμινιστική μέθοδος (Πιτιλάκης & Τσώτσος 1995) Σεισμικό Σενάριο ΑΒ Μέγεθος σεισμού, Μ s 76.3 Επικεντρική απόσταση, R 80 km 6-10 km Μέγιστη επιτάχυνση, a max (στην επιφάνεια βράχου) 0.2g0.335g

17 Ζώνη 6: Τυπική διατομή (μέσες τιμές ιδιοτήτων) (Πιτιλάκης και Τσώτσος 1995) V s, m/s Βάθος, m Ζώνη 6 Μπάζα Άργιλος Ιλυώδης άμμος – Ιλύς Άργιλος (μέχρι -100 m) Βάθος, m Ταχύτητα διατμητικών κυμάτων

18 Ζώνη 6 - Τυπική διατομή: Απόκριση ελεύθερου πεδίου (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση, SHAKE)

19 0 m 110 m 100 m Ζώνη 6 -Τυπική διατομή: Δυναμική ανάλυση εδάφους–κτιρίου κτίριο : ελαστο-πλαστική συμπεριφορά όλων των στοιχείων έδαφος : ισοδύναμη γραμμική (όχι αστοχία ή ρευστοποίηση) Ροπή, kN.m Αξονική δύναμη, kN

20 Ζώνη 6: Οριζόντιες μετατοπίσεις των ορόφων του κτιρίου κατά τον σεισμό του Αιγίου 1995

21 Ζώνη 6 -Τυπική διατομή : Απόκριση ορόφων στο κεντρικό υποστύλωμα του κτιρίου Δείκτης IDI Μόνιμες μετατοπίσεις

22 Ζώνη 6 -Τυπική διατομή : Απόκριση ορόφων στο κεντρικό υποστύλωμα του κτιρίου 1.Για την τυπική διατομή της Ζώνης (όπου οι ιδιότητες του εδάφους είναι μέσες τιμές των ιδιοτήτων σε όλη την Ζώνη) ο δείκτης IDI είναι μικρότερος του 1% 2.Στο κτίριο που είναι σχεδιασμένο με το κανονισμό του 85 και διαθέτει μόνο τη φυσική πλαστιμότητα (μ Δ ≈ 2.5), δημιουργούνται ζημίες αλλά η πλαστιμότητα φαίνεται επαρκής. 3.Για τρισδιάστατη κατασκευή, η απόκριση είναι δυνατόν να είναι διαφορετική, αλλά τέτοιες αναλύσεις εδάφους – κτιρίου είναι πολύ δύσκολες όταν η συμπεριφορά του εδάφους είναι ανελαστική

23 Ζώνη 6 : Δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους – κατασκευής σε έδαφος με ρευστοποιήσιμη στρώση •Μέθοδος ενεργών τάσεων με το ελαστο-πλαστικό προσομοίωμα του Pastor et al. (1990) τροποποιημένο από Dakoulas (2003). •Προσδιορισμός των παραμέτρων μέσω της Σχετικής Πυκνότητας, η οποία υπολογίζεται μέσω N SPT και κοκκομετρίας (D 50 ) κατά Ishihara •Ανάλυση της σεισμικής απόκρισης ενός «τυπικού» 7-ορόφου κτιρίου, σχεδιασμένου με τον κανονισμό του 1985, σε τρεις θέσεις (Ζώνη 6) με ρευστοποιήσιμη στρώση (Dr=60%, 50%, 40%) •Αξιολόγηση της σεισμικής βλάβης του κτιρίου με βάση τα αποτελέσματα 50 δυναμικών αναλύσεων του συστήματος εδάφους – κατασκευής

24 Τρεις εδαφικές τομές με ρευστοποιήσιμη στρώση Site A DEBRIS CL SP-SW CH SP-SW CL W.T Site B Site C DEBRIS CL SP-SW CH CL SM-ML SW CH SM-SC CL SM-SC CH W.T

25 Εδαφική ΤομήΑΒC Βάθος, m4.6 – 64 – 6.25 – 9 Ν - SPT1283 Σχετική Πυκνότητα, Dr ≈ 60%≈ 50%≈ 40% Συντελεστής Ασφαλείας NCEER Συντελεστής Ασφαλείας JRA Χαρακτηριστικά και συντελεστές ασφαλείας των ρευστοποιήσιμων στρώσεων

26 0 m 110 m 100 m Δυναμική ανελαστική ανάλυση εδάφους – κτιρίου κτίριο : ελαστο-πλαστική συμπεριφορά όλων των στοιχείων έδαφος : ελαστο-πλαστικό προσομοίωμα (στις κρίσιμες άνω στρώσεις) Ροπή, kN.m Αξονική δύναμη, kN

27 Θέση Α: Κατανομή και εξέλιξη του λόγου υπερπίεσης Χρόνος, sec Μέσο της στρώσης t = 30 sec Επίδραση του λικνισμού του κτιρίου Dr = 60 %

28 Θέση Α: Παραμένουσα οριζόντια μετατόπιση ορόφων Παραμένουσα μετατόπιση, cm Δείκτης μετατόπισης ορόφου (IDI) Ύψος, m t = 30 sec όριο λόγω μικρής πλαστιμότητας

29 Θέση B: Κατανομή και εξέλιξη του λόγου υπερπίεσης Χρόνος, sec Μέσο της στρώσης t = 30 sec Επίδραση του λικνισμού του κτιρίου Dr = 50 %

30 Θέση Β: Παραμένουσα οριζόντια μετατόπιση ορόφων Παραμένουσα μετατόπιση, cm Δείκτης μετατόπισης ορόφου (IDI) Ύψος, m t = 30 sec όριο λόγω μικρής πλαστιμότητας

31 Θέση Γ: Κατανομή και εξέλιξη του λόγου υπερπίεσης Χρόνος, sec Μέσο της στρώσης t = 30 sec Ευρεία και ταχεία ρευστοποίηση: φιλτράρισμα ενέργειας, καθιζήσεις στερεοποιήσεως και για t > 30 sec Dr = 40 %

32 Θέση Γ: Παραμένουσα οριζόντια μετατόπιση ορόφων Παραμένουσα μετατόπιση, cm Δείκτης μετατόπισης ορόφου (IDI) Ύψος, m t = 30 sec Ευρεία και ταχεία ρευστοποίηση: φιλτράρισμα ενέργειας, όμως καθιζήσεις στερεοποιήσεως και για t > 30 sec όριο λόγω μικρής πλαστιμότητας

33 Συμπεράσματα •Τα αποτελέσματα προβλέπουν ρευστοποίηση σε στρώματα πάχους 2-4 m σε βάθη από 4 ως 10 m (σε συμφωνία με απλούστερες μεθόδους). •Η ύπαρξη ρευστοποιήσιμης στρώσης είναι δυνατόν να αυξήσει σημαντικά τις σεισμικές βλάβες. •Στην τυπική διατομή μιας γεωσεισμικής ζώνης (με μέσες τιμές ιδιοτήτων εδάφους) η μικρή διαθέσιμη πλαστιμότητα που προβλέπει ο κανονισμός του 1985 φαίνεται επαρκής. •Όταν όμως υπάρχει ρευστοποιήσιμη στρώση, η ζητούμενη αυξημένη πλαστιμότητα είναι δυνατόν να ξεπερνά σημαντικά την διαθέσιμη. •Η μέθοδος ενεργών τάσεων χρησιμοποιήθηκε με εύκολο προσδιορισμό των παραμέτρων του ελαστο-πλαστικού προσομοιώματος μέσω της τιμής Ν-SPT και της κοκκομετρίας.

34 Συμπεριφορά θεμελίου επί στρώματος αργίλου υπερκείμενου ενός ρευστοποιήσιμου στρώματος (Bouckovalas at al., Θεσσαλονίκη Ιουνίου 2007) 1.Είναι δυνατή η θεμελίωση όταν παρεμβάλλεται μία αργιλική στρώση μεταξύ θεμελίου και ρευστοποιήσιμης στρώσης; 2.Ποια είναι η φέρουσα ικανότητα θεμελίου και οι αναμενόμενες καθιζήσεις 3.Ποιο είναι το κρίσιμο πάχος της αργίλου, πέραν του οποίου η επίδραση της ρευστοποίησης της υποκείμενης στρώσης δεν είναι σημαντική;

35 Σεισμικές βλάβες λιμενικών κρηπιδοτοίχων

36 Μετακινήσεις του κρηπιδοτοίχου στο Port Island λόγω ρευστοποίησης του εδάφους κατά τον σεισμό του Kobe, 1995

37 Μετακινήσεις του κρηπιδοτοίχου στο Tsukiji-cho λόγω ρευστοποίησης του εδάφους κατά τον σεισμό του Kobe, 1995

38 Μετακινήσεις του κρηπιδοτοίχου στο λόγω ρευστοποίησης του εδάφους κατά τον σεισμό του Kobe, 1995 Μετακινήσεις του κρηπιδοτοίχου στο Hyogo Pier 2 λόγω ρευστοποίησης του εδάφους κατά τον σεισμό του Kobe, 1995

39 Παρατηρήσεις στο Rokko Island

40 Οριζ. μετατόπιση ≈ m Καθίζηση ≈ 1.5 – 2.2 m Στροφή ≈ 4°- 5° Όχι ανατροπή του τοίχου Ανύψωση το εδάφους σε απόσταση 2 m - 5 m μπροστά από τον τοίχο Όχι ρευστοποίηση σε ζώνη ≈ 30 m πίσω από τον τοίχο Ρευστοποίηση στο ελεύθερο πεδίο Οριζ. μετατόπιση στο ελεύθερο πεδίο ≈ 0.5 m Οριζ. μετατόπιση ≈ m Καθίζηση ≈ 1.5 – 2.2 m Στροφή ≈ 4°- 5° Όχι ανατροπή του τοίχου Ανύψωση το εδάφους σε απόσταση 2 m - 5 m μπροστά από τον τοίχο Όχι ρευστοποίηση σε ζώνη ≈ 30 m πίσω από τον τοίχο Ρευστοποίηση στο ελεύθερο πεδίο Οριζ. μετατόπιση στο ελεύθερο πεδίο ≈ 0.5 m Παρατηρήσεις στο Rokko Island

41 Case A 4 m - 36 m E Backfill Soil Sea Water Alluvial Clay Foundation Soil Foundation Rubble Caisson Wall Backfill Rubble AB C D Έδαφος θεμελίωσης : Dr = 35% Αντιστηριζόμενο έδαφος : Dr = 35% Λιθορριπή θεμελιώσεως : Dr = 40% Λιθορριπή αντιστήριξης : Dr = 40% Έδαφος θεμελίωσης : Dr = 35% Αντιστηριζόμενο έδαφος : Dr = 35% Λιθορριπή θεμελιώσεως : Dr = 40% Λιθορριπή αντιστήριξης : Dr = 40%

42 Material Density Mg/m 3 G 0 MPa σ 0 kPa φ degree s Foundation Soil ° Backfill Soil ° Alluvial Clay ° Foundation Rubble ° Backfill Rubble2.0 Caisson Wall2.1 Friction angle at caisson bottom φ b = 30° Friction angle at caisson back δ = 15° Case1: Material Properties (after Iai et al. 1998) Case1: Material Properties (after Iai et al. 1998)

43 Σεισμική καταγραφή στο Port Island (βάθος -32 m) 0.54 g 0.2 g Time, s Vert. Acceleration, g Hor. Acceleration, g Period, s Acceleration, g Horizontal Vertical ξ = 5%

44 E Οριζ. Μετατόπιση t = 38 s Μετατόπιση του σημείου E Horizontal Vertical Displacement, m Time, s Hor. displacement, m

45 Δu/σ 0 m Λόγος υπερπίεσης κατά τον χρόνο t = 38 s Δu/σ 0m Time, s Λόγος υπερπίεσης στο A & B A B C D B D C A Λόγος υπερπίεσης στο C & D Δu/σ 0m

46 Horizontal Vertical Displacement, m Rotation, deg Time, s Μετατόπιση του τοίχου στο σημείο E Στροφή του τοίχου

47 Depth, m Ενεργός ώθηση στον τοίχο Πίεση νερού Pressure, kPa

48 Depth, m Συνολική πίεση πλην υδροστατικής στο πίσω μέρος του τοίχου

49 Case B 4m 4m - 36 m E Backfill Soil Sea Water Alluvial Clay Foundation Soil Foundation Rubble Caisson Wall Backfill Rubble AB C D Έδαφος θεμελίωσης : Dr = 35% Αντιστηριζόμενο έδαφος : Dr = 35% Λιθορριπή θεμελιώσεως : Dr = 40% Λιθορριπή αντιστήριξης : Dr = 60% Έδαφος θεμελίωσης : Dr = 35% Αντιστηριζόμενο έδαφος : Dr = 35% Λιθορριπή θεμελιώσεως : Dr = 40% Λιθορριπή αντιστήριξης : Dr = 60%

50 E Horizontal Vertical Displacement, m Time, s Hor. displacement, m Οριζ. Μετατόπιση t = 40 s Μετατόπιση του σημείου E

51 Horizontal Vertical Displacement, m Rotation, deg Time, s Μετατόπιση του τοίχου στο σημείο E Στροφή του τοίχου

52 Depth, m Pressure, kPa Ενεργός ώθηση στον τοίχο Πίεση νερού

53 Pressure, kPa Depth, m Συνολική πίεση πλην υδροστατικής στο πίσω μέρος του τοίχου

54 Rotation, deg Time, s Επίδραση της σχετικής πυκνότητας της λιθορριπής στον στροφή του τοίχου

55 Rotation, deg Time, s Επίδραση της διαπερατότητας της λιθορριπής στην στροφή του τοίχου

56 uΗ μετατόπιση και στροφή του τοίχου, καθώς και οι μετακινήσεις και η συμπεριφορά του εδάφους γύρω από τον τοίχο και στο ελεύθερο πεδίο, συμφωνούν πλήρως με τις παρατηρήσεις στο Rokko Island uΟι αρνητικές πιέσεις πόρων πίσω από τον τοίχο κατά την μετακίνηση του τοίχου έχουν επιβεβαιωθεί σε πειράματα φυγοκεντριστή uΗ πυκνότητα και η διαπερατότητα του αντιστηριζόμενου εδάφους και του εδάφους θεμελιώσεως επιδρούν σημαντικά στην στροφή και τις πιέσεις πίσω και κάτω από τον τοίχο. uΗ μέθοδος ενεργών τάσεων μπορεί να προσομοιώσει με επιτυχία τα σύνθετα φαινόμενα αλληλεπίδρασης που αναπτύσσονται μεταξύ τοίχου – εδάφους – νερού και να δώσει ρεαλιστικές εκτιμήσεις της σεισμικής συμπεριφοράς λιμενικών κρηπιδοτοίχων ΣυμπεράσματαΣυμπεράσματα

57 6 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής και Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής 29 Σεπτ.-1 Οκτ Συγκρότημα Τσαλαπάτα, Βόλος Ευχαριστώ …


Κατέβασμα ppt "Σεισμικές Βλάβες Κτιρίων & Λιμενικών Κρηπιδοτοίχων λόγω Ρευστοποίησης του Εδάφους Πάνος Ντακούλας Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google