Η επίδραση των κεκλιμένων πασσάλων στην σεισμική απόκριση των κατασκευών: Ιστορικά περιστατικά και αριθμητικές αναλύσεις

Η επίδραση των κεκλιμένων πασσάλων στην σεισμική απόκριση των κατασκευών: Ιστορικά περιστατικά και αριθμητικές αναλύσεις The effect of inclined piles on the seismic response of structures: Case histories and numerical analyses ΓΕΡΟΛΥΜΟΣ, Ν. ΔΡΟΣΟΣ, Β. ΓΚΑΖΕΤΑΣ, Γ. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Ερευνητής ΕΜΠ. Πολιτικός Μηχανικός, Υποψήφιος Διδάκτωρ ΕΜΠ. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής ΕΜΠ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Αρκετοί αντισεισμικοί κανονισμοί επιβάλλουν την αποφυγή κεκλιμένων πασσάλων στην ανάληψη σεισμικών φορτίων. Ωστόσο παρατηρήσεις πραγματικής συμπεριφοράς κεκλιμένων πασσάλων αποδεικνύουν την ενίοτε ευεργετική τους συμβολή στην σεισμική απόκριση των κατασκευών. Στην εργασία αυτή περιγράφονται ιστορικά περιστατικά ευνοϊκής και δυσμενούς επιρροής των κεκλιμένων πασσάλων, γίνεται δε μια πρώτη προσπάθεια ανάλυσης του προβλήματος με αριθμητικές μεθόδους. ABSTRACT: Several seismic codes recommend avoiding use of inclined piles to resist seismic loads. However, observation of the real behavior of inclined piles has shown that their effect on the seismic performance of the structures can be beneficial. In this paper, a set of case histories of beneficial and detrimental behavior of battered piles is described, and an attempt to analyze the problem through numerical analyses is made. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι κεκλιμένοι πάσσαλοι έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην θεμελίωση κατασκευών με μικρή επιτρεπόμενη εγκάρσια μετακίνηση, και στην θεμελίωση ακροβάθρων γεφυρών και κρηπιδοτοίχων σε εδάφη επιρρεπή σε ρευστοποίηση. Ωστόσο, η ευεργετική συμβολή τους στην σεισμική απόκριση συστημάτων θεμελίου ανωδομής αμφισβητείται έντονα. Χαρακτηριστικές είναι οι αναφορές των αντισεισμικών κανονισμών στην χρήση κεκλιμένων πασσάλων. Ο Γαλλικός Αντισεισμικός Κανονισμός (AFPS 9) απαγορεύει την χρήση κεκλιμένων πασσάλων για την ανάληψη σεισμικών φορτίων, ενώ ο Ευρωκώδικας (EC), λιγότερο αυστηρός, συνιστά μεν την αποφυγή τους αλλά επιτρέπει την χρήση τους μετά από κατάλληλο σχεδιασμό για την ασφαλή ανάληψη αξονικών και καμπτικών φορτίων. Οι βασικοί λόγοι για τους οποίους οι κεκλιμένοι πάσσαλοι θεωρούνται ακατάλληλοι είναι οι εξής: α) η πιθανότητα ανάπτυξης παρασιτικών καμπτικών εντάσεων στον πάσσαλο μετά την στερεοποίηση ή την δυναμική συνίζηση του εδάφους σε περιπτώσεις μαλακών / χαλαρών εδαφών β) η μεγάλη καταπόνηση του κεφαλόδεσμου από τις δυνάμεις εναλλασσόμενου προσήμου που μεταφέρονται σε αυτόν από τον πάσσαλο κατά την σεισμική φόρτιση γ) η αναπόφευκτη ανάπτυξη εφελκυστικών δυνάμεων οι οποίες μειώνουν την αντοχή του πασσάλου σε κάμψη δ) η πιθανότητα ανάπτυξης μόνιμης στροφής σε περιπτώσεις ασύμμετρης διάταξης των κεκλιμένων λόγω της διαφορετικής δυσκαμψίας της πασσαλομάδας σε κάθε διεύθυνση. Παρόλα αυτά, στοιχεία που προκύπτουν τα τελευταία έτη από έρευνες και αναλύσεις πραγματικών περιστατικών αποδεικνύουν πως κατάλληλα σχεδιασμένοι κεκλιμένοι πάσσαλοι σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να είναι ευεργετικοί και όχι επιβλαβείς στην σεισμική απόκριση των κατασκευών. Ο Guin (1997) έδειξε ότι η συμπεριφορά μιας τυπικής γέφυρας σε μία χαρακτηριστική σεισμική διέγερση βελτιώνεται σημαντικά όταν στην θεμελίωση συμπεριλαμβάνονται κεκλιμένοι πάσσαλοι. Οι Lam et al. (197) υποστηρίζουν 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-// 1

πως αμφότερες οι μετακινήσεις του κεφαλόδεσμου και οι καμπτικές ροπές των πασσάλων μειώνονται δραματικά σε ρευστοποιηθέν έδαφος εξαιτίας της συμπύκνωσης που προκαλούν οι κεκλιμένοι πάσσαλοι. Επιπλέον, σε αρκετά πραγματικά σεισμικά περιστατικά έχει παρατηρηθεί επιτυχής συμπεριφορά των κεκλιμένων πασσάλων. Μερικά παραδείγματα τέτοιων περιστατικών είναι η απόκριση της αποβάθρας Maya στο λιμάνι του Kobe κατά τον σεισμό του 1995, η απόκριση της γέφυρας Landing Road στη Νέα Ζηλανδία κατά τον σεισμό του Edgecumbe το 197, η γέφυρα Ohba Ohashi στην Ιαπωνία (19) κ.α. Δυστυχώς όμως σε περιστατικά όπως τα ανωτέρω δεν υπάρχουν ενόργανες καταγραφές παρά μόνον εκ των υστέρων παρατηρήσεις. Το γεγονός αυτό καθιστά δύσκολη την βαθμονόμηση και επαλήθευση των προσομοιωμάτων σεισμικής απόκρισης συστημάτων εδάφους πασσάλου ανωδομής και ως εκ τούτου η ευνοϊκή ή όχι επίδραση των κεκλιμένων πασσάλων στην απόκριση της ανωδομής ή της ίδιας της θεμελίωσης δεν έχει ακόμη διασαφηνιστεί. Στην εργασία αυτή περιγράφονται συνοπτικά μερικά ιστορικά περιστατικά και γίνεται προσπάθεια ανάλυσης πασσαλομάδας με κεκλιμένον πάσσαλο. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με πασσαλομάδα κατακορύφων πασσάλων και εξάγονται μερικά πρώτα συμπεράσματα.. ΠΑΡΑΤΗΡΗΘΕΙΣΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΕΚΛΙ- ΜΕΝΩΝ ΠΑΣΣΑΛΩΝ.1 Γέφυρα Landing Road, Νέα Ζηλανδία 197 Η γέφυρα κατασκευάστηκε το 19 και αποτελείται από 13 αμφιέρειστα ανοίγματα μήκους 1.3 m το καθένα. Τα βάθρα της είναι τοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος και το καθένα στηρίζεται σε οκτώ προεντεταμένους κεκλιμένους πασσάλους μήκους 9 m και διατομής x cm με κλίση 1:. Το έδαφος θεμελίωσης αποτελείται από ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα ιλυώδους αργίλου, ένα στρώμα χαλαρής χονδρόκοκκης άμμου πάχους m, και υποκείμενες στρώσεις πυκνής άμμου και χαλίκων. Το 197 ο σεισμός του Edgecumbe μεγέθους.3 προκάλεσε την ρευστοποίηση του στρώματος της άμμου και την αναπόφευκτη επιπόνηση της κατασκευής. Εν τούτοις εκτός από κάποια σημάδια θλιπτικής παραμόρφωσης του καταστρώματος δεν παρατηρήθηκαν ιδιαίτερες βλάβες σε αυτό. Όσον αφορά την θεμελίωση, παρατηρήθηκε στροφή δύο βάθρων προς τον ποταμό κατά 1, ανισοσταθμία του εδάφους εκατέρωθεν των ίδιων βάθρων (διαφορά ύψους 5 cm), και ρωγμές στους αντίστοιχους πασσάλους (Σχ. 1). Τα ίχνη ανυψωμένης άμμου από την μεριά της στεριάς υποδεικνύουν παθητική αστοχία της αργιλικής κρούστας καθώς αυτή μετακινήθηκε οριζόντια παρασυρόμενη από την ρευστοποιηθείσα άμμο. Σημάδια οριζόντιας πλευρικής εξάπλωσης παρατηρήθηκαν και σε άλλα βάθρα τα οποία παρόλα αυτά στάθηκαν κατακόρυφα. Οι Berill et al. (1) με βάση τις παρατηρήσεις αυτές κατέληξαν στον μηχανισμό αστοχίας του Σχήματος 1. Η εκτιμηθείσα παθητική ώθηση του εδάφους υπολογίστηκε στο 1 MN ανά βάθρο, και η επιβαλλόμενη στους πασσάλους δύναμη από το ρευστοποιηθέν έδαφος στα 5 kn. Είναι εμφανές ότι η ένταση της κατασκευής προκλήθηκε από την μετακίνηση της αργιλικής κρούστας. Κατά τους Berill et al. (1) η επιτυχής απόκριση της γέφυρας οφείλεται στην αυξημένη οριζόντια αντίσταση που προσέφεραν οι κεκλιμένοι πάσσαλοι.. Προβλήτα Maya Futo, Kobe 1995 Η προβλήτα Maya Futo βρίσκεται στο λιμάνι του Kobe στην Ιαπωνία και αποτελείται από διαφορετικούς τύπους κρηπιδοτοίχων. Δύο εξ αυτών παρουσιάζονται σκαριφηματικά στο Σχήμα. Πρόκειται για έναν σύμμικτο κρηπιδότοιχο αποτελούμενο από εύκαμπτα κυψελωτά κιβώτια και πασσάλους (κατακόρυφους και κεκλιμένους) (Σχ. α), και έναν τοίχο αποτελούμενο αποκλειστικά από caisson σκυροδέματος (Σχ. γ). Κατά τον καταστροφικό σεισμό του Kobe το 1995 όλες οι προβλήτες του λιμανιού υπέστησαν μεγάλες ζημιές εξαιτίας της οριζόντιας εξάπλωσης των αντιστηριζομένων εδαφών. Το ίδιο παρατηρήθηκε και στην προβλήτα Maya. Οι τιμές όμως των μετακινήσεων των κρηπιδοτοίχων προς την θάλασσα δεν ήταν ούτε καν παρόμοιες για τους διάφορους τύπους τοίχων. Στα Σχήματα β και δ διακρίνονται οι βλάβες των δύο κρηπιδοτοίχων. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-//

Κρούστα Αργίλου Ρευστοποιηθείσα Άμμος Πλαστικές Αρθρώσεις Πυκνή Άμμος Κάτοψη Σχήμα 1. (a) Εμφανής ανύψωση του εδάφους προς την στεριά και αποκόλληση του εδάφους από το βάθρο προς τον ποταμό. (b) Σκαρίφημα πιθανολογούμενου μηχανισμού αστοχίας (από Berill et al., 1). Figure 1. (a) Apparent uplifting of soil on one side and gap on the other (river) side. (b) Sketch of most probable failure mechanism (after Berrill et al., 1). m caisson 13 m Sand Fill 13 m m 15 m Σχήμα. (a) Σκαρίφημα του κρηπιδοτοίχου σύμμικτου τύπου στην προβλήτα Maya στο Kobe. (b) Ασήμαντη βλάβη του τοίχου αυτού στον σεισμό του Kobe, 1995. (c) Σκαρίφημα του συμβατικού κρηπιδοτοίχου (κυψελωτών κιβωτίων) στην προβλήτα Maya. (d) Βλάβες του κρηπιδοτοίχου αυτού στον σεισμό του Kobe, 1995. Figure. (a) Sketch of a composite quay wall at Maya wharf in Kobe. (b) Insignificant damage of this wall in the 1995 Kobe earthquake. (c) Sketch of typical cellular caisson quay wall in Maya wharf. (d) Damage of this wall in the 1995 Kobe earthquake. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-// 3

Ο σύμμικτος κρηπιδότοιχος αντιστάθηκε στην ισχυρή φόρτιση και μετακινήθηκε μόλις κατά cm, ενώ ο συμβατικός τοίχος μετατοπίσθηκε κατά 3 m περίπου. Σύμφωνα με τους Kastranta et al. (199) η παρουσία των κεκλιμένων πασσάλων με την αυξημένη οριζόντια δυσκαμψία ήταν ο κύριος παράγοντας επιτυχούς απόκρισης του σύμμικτου τοίχου. Αντιθέτως, ο συμβατικός κρηπιδότοιχος αστόχησε κυρίως λόγω των μεγάλων αδρανειακών δυνάμεων που αναπτύχθηκαν, και της ανάπτυξης υπερπιέσεων πόρων στο έδαφος θεμελίωσης..3 Γέφυρα Rio Banano, Costa Rica 1991 Εκτός όμως από την επιτυχημένη συμπεριφορά των κεκλιμένων πασσάλων έχουν παρατηρηθεί και περιπτώσεις αστοχίας. Η γέφυρα Rio Banano ήταν ανοιγμάτων και διέσχιζε ποταμό στον οποίο παρουσιάστηκαν εκτεταμένα σημάδια ρευστοποίησης κατά τον σεισμό του 1991. Το νότιο ακρόβαθρο της γέφυρας περιστράφηκε κατά 9 o με αποτέλεσμα οι πάσσαλοι από σκυρόδεμα διατομής 3x3 cm να μετακινηθούν προς το ποτάμι κατά cm. Επιτόπου παρατηρήσεις (EERI, 1991) αποκάλυψαν ότι οι κεκλιμένοι πάσσαλοι (κλίση 1:5) υπέστησαν μεγαλύτερες βλάβες από τους κατακόρυφους (Σχ. 3).. Γέφυρα Rio Vizcaya, Costa Rica 1991 Η γέφυρα αυτή αστόχησε επίσης κατά τον σεισμό του 1991 (EERI, 1991). Δύο από τα τρία ανοίγματά της κατέρρευσαν εξαιτίας της αστοχίας των πασσάλων, της έντονης στροφής του ακροβάθρου, και της απώλειας μίας εκ των ενδιαμέσων στηρίξεων. Και σε αυτήν την περίπτωση οι βλάβες οφείλονταν στην ρευστοποίηση και την οριζόντια εξάπλωση του εδάφους. Αστοχία 17 m m m m Σχήμα 3. Μηκοτομή της γέφυρας Rio Banano και βλάβες στους κεκλιμένους πασσάλους του νοτίου ακροβάθρου. Figure 3. Cross section of the Rio-Banano Bridge, and damage to batter piles of the abutment 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-//

3. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΑΡΑΤΗ- ΡΗΘΕΙΣΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΚΕΚΛΙΜΕ- ΝΩΝ ΠΑΣΣΑΛΩΝ Η παρατηρηθείσα σεισμική συμπεριφορά των κεκλιμένων πασσάλων του συστήματος θεμελίου ανωδομής αναδεικνύει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους στην απόκριση. Στα πλεονεκτήματα συμπεριλαμβάνονται α) οι μικρότερες εγκάρσιες μετακινήσεις, σε σχέση με αυτές πασσαλομάδας κατακορύφων πασσάλων, και β) η αυξημένη αντίσταση στην πλευρική εξάπλωση ρευστοποιημένου εδάφους. Στα μειονεκτήματα συμπεριλαμβάνονται α) η ανάληψη μεγαλύτερου αξονικού φορτίου (και άρα μείωση της πλαστιμότητας) με αποτέλεσμα την μείωση της καμπτικής αντοχής, β) ο κίνδυνος λυγισμού εξαιτίας του μεγάλου αξονικού φορτίου κατά την οριζόντια ταλάντωση του πασσάλου σε μαλακό έδαφος, γ) η καμπτική ένταση από κατακόρυφη μετακίνηση του εδάφους σε συνθήκες στερεοποίησης ή συνίζησης, δ) η πιθανή στροφή υπό κατακόρυφο φορτίο σε ομάδες πασσάλων με ασύμμετρη κλίση, και ε) η πιθανή εφελκυστική ή θλιπτική αστοχία στην σύνδεση με τον κεφαλόδεσμο. Από όλους τους προαναφερθέντες τύπους αστοχίας ο (ε) είναι ο συνηθέστερος σε σεισμική φόρτιση. Προς τούτο, αρκετοί ερευνητές, μεταξύ άλλων οι Lee et al. (), έχουν προτείνει την τοποθέτηση ειδικής συσκευής στην σύνδεση κεκλιμένου πασσάλου κεφαλοδέσμου για την μείωση της αξονικής δύναμης και της καμπτικής ροπής στην περιοχή αυτή. Εν συνεχεία σε μια προσπάθεια να κατανοηθούν οι μηχανισμοί που διέπουν το πρόβλημα πραγματοποιείται 3-διάστατη αριθμητική προσομοίωση και εξάγονται προκαταρκτικά συμπεράσματα.. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ Αναλύεται η κινηματική αλληλεπίδραση σε σεισμική φόρτιση δύο τυπικών πασσαλομάδων (Σχ. ). Η πρώτη αποτελείται από ένα ζεύγος πασσάλων (ενός κατακορύφου και ενός κεκλιμένου με κλίση 1:). Η εν λόγω διάταξη είναι αντιπροσωπευτική θεμελίωσης ακροβάθρου γέφυρας σε γειτνιάζουσα υδάτινη μάζα. Το μήκος τους είναι 1 m και η διάμετρός τους 1 m. Οι κεφαλές τους οι οποίες απέχουν 3 m η μία από την άλλη (από κέντρο σε κέντρο) συνδέονται άκαμπτα μέσω ενός κεφαλοδέσμου. Οι πάσσαλοι θεωρούνται κατασκευασμένοι από οπλισμένο σκυρόδεμα με μέτρο ελαστικότητας E p = 5 GPA και λόγο του Poisson ν =.15. Η πασσαλομάδα θεμελιώνεται σε ένα εδαφικό προφίλ αποτελούμενο από ένα στρώμα χαλαρής άμμου πάχους 1 m, και ένα υποκείμενο στρώμα σκληρής αργίλου πάχους 5 m. Οι πάσσαλοι διεισδύουν στην άργιλο κατά m. Η ταχύτητα του διατμητικού κύματος στο στρώμα της άμμου θεωρείται πως αυξάνει παραβολικά με το βάθος ξεκινώντας από m/s στην επιφάνεια και φθάνοντας τα 1 m/s στα 1 m βάθους. Στην άργιλο η ταχύτητα Vs θεωρείται σταθερή και ίση με 3 m/s (Σχ. 5). Το επιλεγέν προφίλ είναι αντιπροσωπευτικό, σε αδρές γραμμές, ενός δυνητικά ρευστοποιούμενου στρώματος άμμου και έτσι η ανάλυση αν και γραμμικώς ελαστική είναι χρήσιμη για την κατανόηση της συμπεριφοράς των κεκλιμένων πασσάλων σε παρόμοιες εδαφικές συνθήκες. Η δεύτερη πασσαλομάδα έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με την πρώτη, είναι θεμελιωμένη στο ίδιο έδαφος, αλλά αποτελείται από δύο κατακόρυφους πασσάλους και χρησιμοποιείται για την σύγκριση με την κεκλιμένη πασσαλομάδα. Ως σεισμική διέγερση επελέγη η καταγραφή στο Νοσοκομείο της Λευκάδας (PGA =.g) στον ομώνυμο σεισμό του 3 (Σχ. 5). Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τον κώδικα πεπερασμένων στοιχείων ABAQUS. Οι πάσσαλοι και το έδαφος προσομοιώθηκαν με 3-διάστατα στοιχεία. Τα δίκτυα των πεπερασμένων στοιχείων παρουσιάζονται στο Σχήμα. Κοντά στους πασσάλους έχει υιοθετηθεί πυκνότερο δίκτυο στοιχείων για την ακριβέστερη προσομοίωση της εντατικής κατάστασης. Στιγμιότυπα της οριζόντιας και της κατακόρυφης μετακίνησης την στιγμή της μέγιστης μετατόπισης (t = 7. sec) παρουσιάζονται στα Σχήματα α και β, αντιστοίχως για την κεκλιμένη πασσαλομάδα και στα Σχήματα γ και δ για την κατακόρυφη πασσαλομάδα. Από τα αποτελέσματα παρατηρείται όπως αναμενόταν αυξημένη οριζόντια μετατόπιση της πασσαλομάδας με τους δύο κατακορύφους πασσάλους. Αντιθέτως, μεγαλύτερη κατακόρυφη μετακίνηση αναπτύσσεται στον κεκλιμένο πάσσαλο (περίπου cm). Είναι εμφανής επίσης η αυξημένη αξονική ένταση που δημιουργείται κοντά στην κεφαλή του εν λόγω πασσάλου σε σχέση με αυτήν του κατακόρυφου στην ίδια ομάδα. Οι πάσσαλοι της κατακόρυφης ομάδας δεν μετακινούνται κατά την αξονική διεύθυνση. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-// 5

3d sand 15d 5d Σχήμα. Δύο απλές ομάδες πασσάλων και τα αντίστοιχα δίκτυα πεπερασμένων στοιχείων Figure. Two simple pile groups and the corresponding finite element meshes A : m / s 3-3 - 5 z : m 1 15 V s : m/s 1 3 Lefkada-L (3) 5 1 t : s.g 15 Σχήμα 5. Το προφίλ ταχύτητας διατμητικού κύματος και η σεισμική διέγερση. Figure 5. Shear wave velocity profile and seismic excitation Οι κατανομές των μεγίστων των εντατικών μεγεθών στους πασσάλους παρουσιάζονται στο Σχήμα 7. Πέρα από την μεγάλη αξονική δύναμη (Nmax = 11.7 MN) που αναπτύσσεται στην βάση του κεκλιμένου πασσάλου (αναμενόμενη μια που ο πάσσαλος είναι αιχμής) παρατηρείται σημαντική αξονική δύναμη και στην κεφαλή (N max = 9.5 MN) αν και η εδαφική δυσκαμψία στο σημείο εκείνο είναι πρακτικώς αμελητέα. Το φαινόμενο αυτό αποδίδεται στην ασυμμετρία της πασσαλομάδας και επαληθεύεται από τις παρατηρηθείσες εφελκυστικές αστοχίες στην σύνδεση των κεκλιμένων πασσάλων με τον κεφαλόδεσμο. Η αξονική αυτή δύναμη είναι συγκρίσιμη με την αντοχή του πασσάλου σε αξονική φόρτιση και συντελεί στην μείωση της καμπτικής αντοχής. Η πασσαλομάδα των κατακορύφων πασσάλων επιδεικνύει σαφώς μικρότερη αξονική ένταση (3. MN). Σε επίπεδο καμπτικών ροπών, η ομάδα με κεκλιμένον πάσσαλο παρουσιάζει συστηματικά μεγαλύτερη μέγιστη ροπή (M max =. MNm)σε σχέση με την ομάδα των κατακορύφων πασσάλων (5. MNm). Το μεγάλο πλεονέκτημα του κεκλιμένου πασσάλου είναι η ελαχιστοποίηση της μέγιστης οριζόντιας μετακίνησης (Σχ. ) της 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-//

(a) (b) (c) (d) Σχήμα. Στιγμιότυπα μετακινήσεων: (a) οριζόντια μετακίνηση κεκλιμένης πασσαλομάδας, (b) κατακόρυφη μετακίνηση κεκλιμένης πασσαλομάδας, (c) οριζόντια μετακίνηση κατακόρυφης πασσαλομάδας, (d) κατακόρυφη μετακίνηση κατακόρυφης πασσαλομάδας Figure. Snapshots of displacements: (a) horizontal displacement of inclined pile-group, (b) vertical displacement of inclined pile-group, (c) horizontal displacement of vertical pile-group, (d) vertical displacement of vertical pile-group (M : knm) (Q : kn) (N : kn) 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Σχήμα 7. Κατανομές μεγίστων των εντατικών μεγεθών (απλή γραμμή: πάσσαλος κατακόρυφης ομάδας, γραμμή με τρίγωνα: κατακόρυφος πάσσαλος κεκλιμένης ομάδας, γραμμή με κύκλους: κεκλιμένος πάσσαλος) Figure 7. Profile of internal (section) forces maxima (solid line: pile of vertical group, line with triangles: vertical pile of inclined group, line with circles: inclined pile) 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-// 7

κεφαλής της ομάδας (maxδu x =.5 cm) έναντι αυτής της κατακόρυφης ομάδας (15 cm). Η μείωση αυτή συνοδεύεται από αντίστοιχη αύξηση της κατακόρυφης μετακίνησης (maxδu y = cm) σε σχέση με αυτήν της ομάδας με τους κατακόρυφους πασσάλους (.5 cm). Η συμπεριφορά αυτή τεκμηριώνεται και από παρατήρηση πραγματικής συμπεριφοράς σε καταστάσεις μεγάλης εγκάρσιας μετατόπισης λόγω ρευστοποιήσεως. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Διερευνήθηκε η σεισμική συμπεριφορά θεμελιώσεων με κεκλιμένους πασσάλους σε πραγματικά ιστορικά περιστατικά. Διαπιστώθηκε δε ότι σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πιθανόν ευεργετική η συμβολή τους στην επιβίωση γεφυρών και κρηπιδοτοίχων. Η δημιουργία πλαστικής άρθρωσης στην σύνδεση με τον κεφαλόδεσμο είναι η συνηθέστερη μορφή αστοχίας των κεκλιμένων πασσάλων σε σεισμική φόρτιση. Οφείλεται δε στην ανάπτυξη ισχυρών εντατικών μεγεθών και στην ανεπαρκή εν γένει όπλιση του κόμβου. Διενεργήθηκε προκαταρκτική ανάλυση της σεισμικής απόκρισης δύο τυπικών πασσαλομάδων (η μία εκ των οποίων περιελάμβανε έναν κεκλιμένο πάσσαλο) σε κινηματική φόρτιση πραγματικής καταγραφής. Η ανάλυση ευοδώθηκε με τη χρήση 3-Δ πεπερασμένων στοιχείων. Επαληθεύτηκε η σημαντική μείωση των εγκαρσίων μετακινήσεων στην θεμελίωση με κεκλιμένον πάσσαλο, αλλά με την ταυτόχρονη ανάπτυξη ισχυρών εντατικών μεγεθών στην σύνδεση του κεκλιμένου πασσάλου με τον κεφαλόδεσμο. Παρά τις συστάσεις των αντισεισμικών κανονισμών πιστεύεται ότι η χρήση κεκλιμένων πασσάλων μετά από προσεκτική μελέτη θα μπορούσε να οδηγήσει στην ασφαλή ανάληψη των σεισμικών φορτίων με ταυτόχρονη μείωση των αναπτυσσόμενων μετακινήσεων. Περαιτέρω έρευνα (ήδη σε εξέλιξη) είναι απαραίτητη για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων.. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η έρευνα για το παρόν άρθρο έγινε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος QUAKER (χρηματοδοτουμένου από την Ευρωπαϊκή Ένωση). Max. Relative normal displacement (Δu x : m) 1 1 1.5.1.15 1 1 1 Max. Relative axial displacement (Δu y : m)... Σχήμα. Κατανομές μεγίστων εγκαρσίων και αξονικών μετακινήσεων (απλή γραμμή: πάσσαλος κατακόρυφης ομάδας, γραμμή με τρίγωνα: κατακόρυφος πάσσαλος κεκλιμένης ομάδας, γραμμή με κύκλους: κεκλιμένος πάσσαλος) Figure. Profile of maximum normal and axial displacements respectively (solid line: pile of vertical group, line with triangles: vertical pile of inclined group, line with circles: inclined pile). ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ AFPS (1993), Recommandations AFPS 9, 3 Volumes, Association française de génie parasismique, France Berril J. B., Christensen S.A., Keenan R. P., Okada W. and Pettinga J. R. (1), Case study of lateral spreading forces on a piled foundation, Geotechnique, Vol. 51, No, pp. 51-517 EERI (1991), Costa Rica Earthquake of April, 1991, Reconnaissance Report, Earthquake Spectra, Vol. 7, Supplement B Guin J. (1997), Advances in soil-pilestructure interaction and nonlinear pile behavior, PhD Thesis, State University of New York, Buffalo Kastranta G. & Gazetas G, Tazoh T. (199), Performance of three quay walls in Maya Wharf: Kobe 1995, Proceedings of the 11 th European Conference on Earthquake Engineering Lee Y. J., Han J. T., Kwon O. S., Kim M. M. (), Development and Application of New Connecting Methods for Batter Pile Head, Proceedings of the 3 rd International Conference on Earthquake Engineering, Berkeley 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-//