Απόκριση πασσάλων ορθογωνικής διατομής (barrettes) υποκείμενων σε κατακόρυφο ή οριζόντιο συγκεντρωμένο φορτίο με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται μια προσπάθεια να προσδιοριστούν οι παράμετροι που επηρεάζουν τις μετατοπίσεις πασσάλων ορθογωνικής διατομής υπό οριζόντιο και κατακόρυφο φορτίο και να προταθούν οι αντίστοιχες ελατηριακές σταθερές. Για το σκοπό αυτό γίνονται παραμετρικές αναλύσεις με τρισδιάστατα πεπερασμένα στοιχεία και χρήση κατάλληλου σχετικού λογισμικού, όπου οι διαστάσεις των πασσάλων και τα μηχανικά χαρακτηριστικά του εδάφους και του πασσάλου μεταβάλλονται παραμετρικά. Σε μια προσπάθεια να μπορούν τα εξαγόμενα αποτελέσματα να γενικευθούν, εξετάζεται η μεταβλητότητα μιας ανοιγμένης αδιάστατης έκφρασης της μετατόπισης της κεφαλής του πασσάλου (υπό οριζόντιο και κατακόρυφο φορτίο) σε σχέση με τη μεταβολή του λόγου των μέτρων ελαστικότητας πασσάλου - εδάφους και των λόγων των διαστάσεων του πασσάλου. Οι τελευταίοι είναι οι λόγοι των πλευρών της διατομής του και οι λόγοι της κάθε πλευράς με το μήκος του. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων προκύπτει ότι: * Η κατακόρυφη μετατόπιση της κεφαλής του πασσάλου υπό κατακόρυφο φορτίο εξαρτάται μόνο από τους λόγους των διαστάσεων του και από τον λόγο του μήκους του προς το βάθος της ασυμπίεστης στρώσης από την επιφάνεια του εδάφους. * Η οριζόντια μετατόπιση της κεφαλής του πασσάλου υπό οριζόντιο φορτίο εξαρτάται από τους λόγους των διαστάσεων του πασσάλου και από τον λόγο των μέτρων ελαστικότητας πασσάλου - εδάφους. Βάσει των παραπάνω συμπερασμάτων κατασκευάζονται νομογραφήματα υπολογισμού μετατοπίσεων κεφαλής πασσάλου, υπό οριζόντιο και κατακόρυφο φορτίο. Οι μετατοπίσεις που προκύπτουν με τη χρήση των προτεινόμενων νομογραφημάτων, συγκρίνονται με τις αντίστοιχες που προκύπτουν από αναλυτικές αριθμητικές εργασίες που υπάρχουν στη διεθνή βιβλιογραφία, όπου και διαπιστώνεται ότι η μέθοδος που προτείνεται στην εργασία αυτή, μπορεί να προβλέψει τις μετακινήσεις, με ικανοποιητική ακρίβεια.

In this diploma thesis, an attempt is made to determine the parameters that affect the displacements of piles with rectangular cross sections under horizontal and vertical loads and to propose the corresponding spring constants. For this purpose parametric analyzes are made with three-dimensional finite elements and the use of appropriate software, where the dimensions of the pile and the mechanical characteristics of the soil and the pile are parametrically changed. In an attempt to generalize the results of the analyzes, the variability of a dimensionless pile head displacement (under horizontal and vertical loading) is examined in relation to the change in the ratio of the elastic modulus of the pile and the soil and the ratio of the dimensions of the pile. The results of the analyzes show that: * The vertical displacement of the pile head under vertical load depends only on the ratios of its dimensions and the ratio of its length with depth from the ground surface of the rigid layer. * The horizontal displacement of the pile head under horizontal load depends on the ratios of its dimensions and the ratio of the elastic modulus of the pile and the soil. Based on the above conclusions, diagrams for the calculation of the pile head displacement under horizontal and vertical load are drawn up. The dimensions resulting from the use of the proposed diagrams are compared with those resulting from analytical and arithmetical studies in the international bibliography and where it is found that the method proposed in this paper can predict the movements with satisfactory precision.