Παραμετρική Διερεύνηση της Σεισμικής Απόκρισης Αλλουβιακών Κοιλάδων

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Τέττα Ζωή
Επιβλέπων Καθηγητής: Μπουκοβάλας Γ., Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2012

Η εργασία αφορά στην παραμετρική διερεύνηση του προβλήματος της (γεωμορφικής) επιδείνωσης της μέγιστης σεισμικής επιτάχυνσης στην επιφάνεια του εδάφους αλλουβιακών κοιλάδων. Για το σκοπό αυτό εκτελέσθηκαν 2Δ αριθμητικές αναλύσεις σεισμικής απόκρισης για ομοιόμορφες τραπεζοειδείς λεκάνες επί ιξωδο-ελαστικού υποβάθρου, με διεγέρσεις που αφορούν κατακορύφως προσπίπτοντα κύματα SV με χρονοϊστορίες που βασίζονται σε σεισμικές καταγραφές (Αίγιο, Κοζάνη 1995).

 Ειδικότερα, στόχος της εργασίας είναι η αναίρεση ορισμένων περιορισμών που έχουν ληφθεί υπόψη στην αναλυτική και αριθμητική μελέτη του προβλήματος στη βιβλιογραφία. Πιο συγκεκριμένα, χάριν απλότητας, η βιβλιογραφία συνήθως επικεντρώνεται σε ομοιόμορφες συμμετρικές λεκάνες (διαφόρων σχημάτων), που έχουν οριζόντια επιφάνεια αναγλύφου και στις οποίες το έδαφος και ο βράχος θεωρούνται ομοιόμορφα (ιξωδο-) ελαστικά υλικά. Για την ποσοτικοποίηση της γεωμορφικής επιδείνωσης στην οριζόντια διεύθυνση ορίζεται ο λόγος Αh της μέγιστης οριζόντιας επιτάχυνσης σε κάθε θέση, προς την αντίστοιχη τιμή υπό 1Δ συνθήκες ταλάντωσης στην ίδια θέση. Αντίστοιχα, ορίζεται ο λόγος Av σε κάθε θέση, με τον αριθμητή να έχει ως τιμή τη μέγιστη (παρασιτική) κατακόρυφη επιτάχυνση σε κάθε θέση, και τον παρονομαστή να είναι εκείνος του Ah, δεδομένου ότι δεν υπάρχει κατακόρυφη ταλάντωση υπό 1Δ συνθήκες.

 Έτσι, αρχικώς, μελετήθηκε η επίδραση της μη-συμμετρίας της εδαφικής λεκάνης (με τα δύο θαμμένα πρανή της να έχουν διαφορετική γωνία κλίσης i) στη γεωμορφική επιδείνωση της μέγιστης οριζόντιας Ah και της παρασιτικής κατακόρυφης Av επιτάχυνσης στην επιφάνεια του εδάφους. Για περιπτώσεις «στενών» εδαφικών λεκανών παρατηρείται ταύτιση της απόκρισης της μη-συμμετρικής κοιλάδας με εκείνες των αντιστοίχων συμμετρικών στην περιοχή των άκρων (αλλά και εκτός των ορίων της κοιλάδας, στους αναδυόμενους βράχους εκατέρωθεν), τόσο για τις οριζόντιες (Αh) όσο και για τις κατακόρυφες (Αv) επιδεινώσεις. Ταυτόχρονα όμως, παρατηρείται απόκλιση της σεισμικής απόκρισης στην περιοχή του κέντρου, ως αποτέλεσμα της έντονης αλληλεπίδρασης των ανόμοιων πρανών που βρίσκονται σε σχετικώς κοντινή απόσταση. Αντιθέτως, για περιπτώσεις «ευρειών» ή «πολύ ευρειών» (οιωνεί «μονοκλινών») εδαφικών λεκανών προκύπτει τέλεια ταύτιση της σεισμικής απόκρισης της μη-συμμετρικής λεκάνης με τις εκείνες των αντιστοίχων συμμετρικών, και στις δύο συνιστώσες της ταλάντωσης, και σε όλο το μήκος της λεκάνης, καθώς δεν υπάρχει αλληλεπίδραση των πρανών (πέραν του μη-μηδενισμού της Av στο κέντρο της μη-συμμετρικής κοιλάδας).  

Στη συνέχεια, μελετήθηκε η αλληλεπίδραση της τοπογραφίας αναγλύφου και μορφολογίας υποβάθρου στη σεισμική απόκριση. Προκύπτει πως η εδαφική λεκάνη δεν επηρεάζει τη σεισμική απόκριση στα αναδυόμενα πρανή υποβάθρου. Με άλλα λόγια, οι τιμές των οριζόντιων και κατακόρυφων ενισχύσεων της σεισμικής κίνησης, στην περιοχή εκτός των ορίων μιας εδαφικής λεκάνης που έχει υπερυψωμένα πρανή, εξαρτώνται μόνο από το πόσο έντονη είναι η τοπογραφία του αναγλύφου (δηλαδή πόσο είναι το ύψος του πρανούς που εξέχει από την επιφάνεια, ή και η κλίση του), κι όχι από το αν το υλικό στη βάση του πρανούς είναι βραχώδες ή εδαφικό. Αντιθέτως, η ύπαρξη υπερυψωμένων πρανών οδηγεί στην αύξηση των σημαντικών τιμών του συντελεστή Αh και την εμφάνιση των μεγίστων τιμών αυτού σε μεγαλύτερη απόσταση από τα όρια της λεκάνης. Η επίδραση αυτή είναι μικρή σε περιπτώσεις «μονοκλινών» ή «ευρειώ

ν» κοιλάδων, αλλά σημαντική σε περιπτώσεις «στενών» κοιλάδων, όπου οι μέγιστες τιμές επιδείνωσης εμφανίζονται στο κέντρο τους. Σχετικά με το συντελεστή Av παρατηρείται πολύ μικρή μείωση των σημαντικών ενισχύσεων και εμφάνιση των μεγίστων τιμών του σε μεγαλύτερη απόσταση από τα όρια της λεκάνης κυρίως σε «στενές» και λιγότερο στις «ευρείες» ή «μονοκλινείς» κοιλάδες.

 Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση της χρήσης ενός μη-γραμμικού υστερητικού προσομοιώματος (τύπου Ramberg-Osgood) για το έδαφος, αντί για τη συνήθη θεώρηση ιξωδο-ελαστικής συμπεριφοράς. Η πιο ρεαλιστική αυτή προσομοίωση επιβεβαίωσε ότι η ιξωδο-ελαστική θεώρηση δίνει ποιοτικώς ορθά αποτελέσματα για τη γεωμορφική επιδείνωση, αλλά η ποσοτική της ακρίβεια περιορίζεται σε μικρής και μεγάλης έντασης διεγέρσεις. Πιο συγκεκριμένα, η αύξηση της έντασης της διέγερσης οδηγεί σε αύξηση των οριζόντιων (Αh) και κατακόρυφων (Αv) γεωμορφικών ενισχύσεων. Η αύξηση αυτή οφείλεται κυρίως στη μείωση των ενισχύσεων υπό 1Δ συνθήκες, δηλαδή στη μείωση του κοινού παρονομαστή των λόγων Αh και Av με την αύξηση της έντασης ως αποτέλεσμα της πιο έντονης μη-γραμμικής συμπεριφοράς του εδάφους (γίνεται πιο εύτμητο με μεγαλύτερη απόσβεση). Επιπλέον προκύπτει ότι η ανωτέρω αύξηση των Ah και Av γίνεται σημαντικότερη, όσο αυξάνουν οι σημαντικοί κύκλοι της διέγερσης, και όσο πιο μη-γραμμικό είναι το έδαφος (π.χ. για συνεκτικό έδαφος η ιξωδο-ελαστική θεώρηση είναι ποσοτικά ακριβής για μικρής και μέτριας έντασης διεγέρσεις, αλλά για μη-συνεκτικό έδαφος μόνο για μικρής έντασης).

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ