Αποτίμηση συμπεριφοράς εδαφικής απόκρισης με χρήση λογισμικού ανοιχτού κώδικα – ανάπτυξη web εφαρμογής

Abstract

Η μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία πραγματεύεται την εδαφική απόκριση υπό σεισμική διέγερση, διαφορετικού τύπου και ιδιοτήτων επιφανειακών εδαφών και υπεδάφους, μέσω της μεταφοράς της σεισμικής κίνησης με την μορφή σεισμικών κυμάτων. Η παραμετροποίηση πραγματοποιείται με την βοήθεια ανοιχτού λογισμικού και την χρήση ανοιχτής βιβλιοθήκης κωδικοποιημένης με την γλώσσα προγραμματισμού Python. Γίνεται συνοπτική παρουσίαση βασικών ορισμών της Εδαφοδυναμικής και ακολουθεί θεωρητική επισκόπηση των μοντέλων που αναπτύχθηκαν επάνω στο ζήτημα της ισχυρής εδαφικής κίνησης. Συγχρόνως περιγράφεται η διαδικασία που ακολουθείται μέσα από την μεθοδολογία ενός συγκεκριμένου μοντέλου, του μονοδιάστατου μοντέλου (1D) της γραμμικής ελαστικής και της ισοδύναμης προς γραμμική ανάλυσης για την εκτίμηση της σεισμικής κίνησης στην επιφάνεια του εδάφους. Γίνεται αναφορά και καταδεικνύεται η σημασία της δυναμικής συμπεριφοράς των εδαφών μέσα από τις καμπύλες κανονικοποιημένου μέτρου διάτμησης και απόσβεσης σχετιζόμενα με την διατμητική παραμόρφωση. Ειδική μνεία γίνεται σε τρία συγκεκριμένα μοντέλα καμπυλών αναφοράς, το μοντέλο καμπυλών των Vucetic & Dobry (1991), το μοντέλο καμπυλών του Darendeli (2001) και το μοντέλο του Kishida (2012). Αναπτύσσονται βασικές έννοιες της γλώσσας προγραμματισμού Python και καθορίζονται οι απαιτούμενες παράμετροι για τον υπολογισμό των αναλύσεων μέσα από διαφορετικά σενάρια αντιμετώπισης του προβλήματος της εδαφικής απόκρισης. Επίσης παρουσιάζονται τα εξαγόμενα αποτελέσματα μέσα από την προσομοίωση του λογισμικού και την βιβλιοθήκη ανοιχτού κώδικα. Τέλος, αναπτύσσεται μία εύχρηστη web εφαρμογή που ενσωματώνει όλα τα απαραίτητα για τον υπολογισμό του μονοδιάστατου μοντέλου μέσα από την γραμμική ελαστική και την ισοδύναμη γραμμική ανάλυση. Τα αποτελέσματα αυτών των αναλύσεων παρουσιάζονται σε ένα γραφικό περιβάλλον (Graphical User Interface) με την χρήση εικονιδίων, μενού πλαισίων ορισμού και γραφημάτων.

This postgraduate thesis deals with the soil response under seismic excitation, of different types and properties of surface soils and subsoil, through the transfer of seismic movement in the form of seismic waves. The parameterization is carried out with the help of open software and the use of an open library coded with the Python programming language. A brief presentation of basic definitions of Soil Dynamics is made, followed by a theoretical overview of the models developed on the issue of strong ground motion. At the same time, the procedure followed through the methodology of a specific type of analysis, the one-dimensional model (1D) of linear elastic analysis and equivalent to linear analysis for the estimation of the seismic movement on the ground surface is described. The importance of the dynamic behavior of soils through normalized shear modulus and damping curves related to shear strain is reported and demonstrated. Special mention is made for three specific reference curves models, the curves model by Vucetic and Dobry (1991), the curves model by Darendeli (2001) and the curves model by Kishida (2012). Basic concepts of the Python programming language are developed and the required parameters are defined to calculate the analyzes through different scenarios to deal with the ground response problem. Also presented are the results extracted through the simulation software and the open source library. Finally, an easy-to-use web application is developed, that integrates everything necessary for the calculation of the one-dimensional model through elastic linear and equivalent linear analysis. The results of these analyses are presented in a graphical environment (Graphical User Interface) using icons, definition box menus and graphs.