Αλληλεπίδραση Εδάφους-Κατασκευής
Περιγραφή Μαθήματος:
Η έννοια της αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίου-κατασκευής. Παραδείγματα εφαρμογών σε θεμελιώσεις, αντιστηρίξεις, υπόγεια έργα. Η γέφυρα του Ρίου–Αντίρριου. Το άκαμπτο θεμέλιο σε ελαστικό συνεχές μέσον. Υπολογισμός μητρώου στιβαρότητας επιφανειακού και εγκιβωτισμένου θεμελίου. Απόκριση θεμελίωσης σε συνδυασμένη καταπόνηση κατακόρυφης και εγκάρσιας φόρτισης. Από την ελαστικότητα στην οριακή κατάσταση αστοχίας. Μη-Γραμμική Μέθοδος Αντισεισμικής Ανάλυσης με συνυπολογισμό της Αλληλεπίδρασης Εδάφους-Κατασκευής. Απόκριση πασσάλου σε Εγκάρσια και κατακόρυφη φόρτιση. Ανάλυση ομάδας πασσάλων με συνυπολογισμό της αλληλεπίδρασης πασσάλου--προς—πάσσαλον. Σεισμική κινηματική αλληλεπίδραση πασσάλου—εδάφους. Ανάλυση ιστορικών αστοχιών (με έντονο τον ρόλο της αλληλεπίδρασης).
- Εξάμηνο 9
- Ώρες διδασκαλίας 4
- Διδάσκοντες Νικόλαος Γερόλυμος
Απαιτούμενες Γνώσεις
Συνιστάται στους φοιτητές να έχουν τις βασικές γνώσεις Εδαφομηχανικής Ι, Εδαφομηχανικής ΙΙ, ΘεμελιώσεωνΚεφάλαια Μαθήματος
| # | Τίτλος | Διδακτέα Ύλη | Ώρες |
|---|---|---|---|
| 1 | Εισαγωγή, Παραδείγματα, η έννοια της Αλληλεπίδρασης | Παραδείγματα κυρίως από πραγματικά έργα αναφερόμενα σε πολλά είδη θεμελιώσεων, αντιστηρίξεων, υπογείων έργων, και χαρακτηριστικές κατασκευές (π.χ. Γέφυρες, Ουρανοξύστες). | 1Χ4=4 |
| 2 | Στιβαρότητα Άκαμπτου Θεμελίου σε Ελαστικό Συνεχές Μέσο | Η έννοια του Μητρώου Στιβαρότητας συστήματος εδάφους–άκαμπτου-θεμελίου (επιφανειακό και εγκιβωτισμένο θεμέλιο, φρέαρ θεμελίωσης). Μέθοδοι Αναλύσεως Προβλημάτων Αλληλεπίδρασης. (α) Ακριβής Ανάλυση: Θεωρία Ελαστικότητας, (β) Η μέθοδος των Πεπερασμένων Στοιχείων (ΠΣ), (γ) Φυσικώς Απλοποιημένη Ανάλυση. Χαρακτηριστικές λύσεις μορφής κλειστών αλγεβρικών εκφράσεων για το Μητρώο Στιβαρότητας Θεμελίου [ομοιογενής, ανομοιογενής, και στρωματογενής ημίχωρος. Επίδραση σχήματος και βαθμού εγκιβωτισμού του θεμελίου]. Επίλυση με το πρόγραμμα Π.Σ. PLAXIS. | 2x4=8 |
| 3 | Πρακτικές Εφαρμογές : Ανάλυση Εργων | Ανάλυση εγκαρσίως φορτιζομένου Πλαισίου χωρίς και μέ θεώρηση της αλληλεπίδρασης εδάφους– θεμελίου–ανωδομής. Ανάλυση της Θεμελίωσης Βάθρου της Γέφυρας Ρίου–Αντιρρίου. Σεισμική Αλληλεπίδραση Εδάφους--Θεμελίου--Ανωδομής (Αδρανειακή Επιπόνηση). | 1x4=4 |
| 4 | Από την Ελαστικότητα στην Οριακή Κατάσταση Αστοχίας | Οριακές καταστάσεις επιφανειακού και εγκιβωτισμένου θεμελίου. Η έννοια της προοδευτικής αστοχίας. Mή–γραμμική αλληλεπίδραση εδάφους–κατασκευής. Αριθμητική Επίλυση με το πρόγραμμα Π.Σ. PLAXIS | 2x4=8 |
| 5 | Μη-Γραμμική Μέθοδος Αντισεισμικής Ανάλυσης με συνυπολογισμό της Αλληλεπίδρασης Εδάφους-Κατασκευής | Η έννοια του γενικευμένου συντελεστή ασφαλείας και του τέμνοντος μητρώου στιβαρότητας θεμελιώσεων. Ανάπτυξη πρότυπης μεθοδολογίας αντισεισμικού σχεδιασμού με συνυπολογισμό της αλληλεπίδρασης εδάφους–κατασκευής. Παραδείγματα με χρήση του προγράμματος Π.Σ. PLAXIS | 3x4=8 |
| 6 | Πάσσαλος σε Εγκάρσια και Κατακόρυφη Φόρτιση | Κατακόρυφη (αξονική) και εγκάρσια στιβαρότητα πασσάλου σε ελαστικό έδαφος. Εύκαμπτος καί δύσκαμπτος πάσσαλος σε εγκάρσια φόρτιση. Μή γραμμική εδαφική εγκάρσια αντίδραση: Καμπύλες p–y. | 1x4=4 |
| 7 | Ομάδα Πασσάλων, Αλληλεπίδραση Πασσάλου--προς--Πάσσαλο | Ανάλυση Ομάδας Πασσάλων. Αλληλεπίδραση Πασσάλου–προς–Πάσσαλον, «αποδοτικότητα» ομάδας πασσάλων: Στατική και Δυναμική. | 1x4=4 |
| 8 | Σεισμική Κινηματική Αλληλεπίδραση Πασσάλου--Εδάφους | Κινηματική και αδρανειακή επιπόνηση πασσάλων. Μέθοδοι υπολογισμού. Ομάδα πασσάλων. Εφαρμογές, ιστορικά περιστατικά. | 1x4=4 |
| 9 | Ανάλυση Ιστορικών Αστοχιών (με έντονο τον ρόλο της Αλληλεπίδρασης) | Κατάρρευση της γέφυρας Fukae στον σεισμό του Κόμπε. Η ασταθής ισορροπία του κεκλιμένου Πύργου της Πίζας. | 1x4=4 |
Μαθησιακοί Στόχοι
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:
- γνωρίζουν τις βασικές αδυναμίες τα πλεονεκτήματα και το πεδίο εφαρμογής των αριθμητικών μεθόδων ανάλυσης,
- συνειδητοποιούν τη δυνατότητα των υπολογιστικών μεθόδων ως εργαλεία ανάλυσης προβλημάτων αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής,
- κατανοούν τη χρησιμότητα των αριθμητικών μεθόδων ανάλυσης στην επίλυση προβλημάτων αλληλεπίδρασης εδάφους-κατασκευής,
- δομούν και εφαρμόζουν απλά υπολογιστικά ομοιώματα, και
- υπολογίζουν, με τη χρήση κατάλληλων προγραμμάτων Η/Υ, πραγματικές περιπτώσεις εφαρμογής.
Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης
| Μέθοδοι Διδασκαλίας | Διαλέξεις στην τάξη. Επίλυση απλών παραδειγμάτων και προβλημάτων στην τάξη. Συζήτηση περιπτώσεων εφαρμογής (case studies) στην τάξη. |
|---|---|
| Μέσα διδασκαλίας | Παρουσιάσεις στον Πίνακα. Διαφάνειες Power Point. Υπολογισμοί σε Η/Υ με Excel, και κώδικες Πεπερασμένων Στοιχείων (PLAXIS). |
| Χρήση ΗΥ και προγραμμάτων | Επίλυση προβλημάτων με χρήση EXCEL και εξειδικευμένου λογισμικού Η/Υ. |
| Ασκήσεις - Εφαρμογές | Μία με Δύο Ασκήσεις (ατομικά). |
| Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις) | Οι φοιτητές ξεκινούν στην τάξη την επεξεργασία 2 ομαδικών θεμάτων είτε ατομικά είτε σε ομάδες των 2-3 ατόμων. Για κάθε θέμα συγγράφουν Τεχνική Έκθεση, η οποία διορθώνεται από τους διδάσκοντες και επιστρέφεται. |
Αξιολόγηση Επίδοσης
- Τελική γραπτή εξέταση: 60%
- Ασκήσεις - Εφαρμογές: 40%
Συγγράμματα - Βιβλιογραφία
- Potts D.M., Zdravkovic (1999). Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering. I: Theory, Thomas Telford Publishing, ISBN-10: 0727727532
- Potts D.M., Zdravkovic (1999). Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering. II: Applications, Thomas Telford Publishing, ISBN-10: 0727727834.
- Wood D.M. (2004). Geotechnical Modelling, Spon Press, Taylor and Francis Group, ISBN: 0-203-78621-1.
- Lees A. (2016). Geotechnical Finite Element Analysis: A practical Guide, ICE Publishing, Thomas Telford Ltd, ISBN: 0727760874.
- Κωμοδρόμος Αιμ. (2009). Υπολογιστική Γεωτεχνική: Αλληλεπίδραση Εδάφους--Κατασκευών, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, ISBN-13: 9789604612017.
- Αλληλεπίδραση Εδάφους-Θεμελίου-Κατασκευής (2015): Γκαζέτας, Αναστασόπουλος, Γαρίνη, Γερόλυμος, Εκδόσεις. Τσότρας, ISBN: 978-618-5066-24-6.