Harmonisen pystyherätteen kuormittaman maanvaraisen laiteperustuksen vasteen määritys eri upotussyvyyksillä
Niemelä, Otto (2019)
2019
Rakennustekniikka
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-05-29
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201905311805
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201905311805
Tiivistelmä
Erilaisia menetelmiä laiteperustusten siirtymien laskentaan on useita lukuisista analyyttisistä menetelmistä aina eri tietokoneohjelmien käyttöön. Eri menetelmien luotettavuudessa ja nopeudessa on merkittäviä eroja. Nykyaikaisten laiteperustusten analyysimenetelmien keskeinen osa on taajuusriippuvaisten dynaamisten impedanssifunktioiden määrittäminen joko numeerisin tai analyyttisin menetelmin.
Työssä tutkittiin dynaamisesti kuormitetun betonisen massiivilaiteperustuksen käyttäytymistä pystysuunnassa eri upotussyvyyksillä vertaamalla Plaxis 3D-ohjelmalla sekä Gazetasin analyyttisillä yhtälöillä laskettuja perustuksen siirtymiä sekä dynaamisia impedansseja vertailututkimuksen koekuormitustuloksiin. Tarkoituksena oli selvittää, miten näiden kahden menetelmän tulokset vertautuvat todellisiin koekuormitustuloksiin ja ovatko analyyttiset kaavat riittävän luotettavia laiteperustusten suunnittelutyöhön. Lisäksi selvitettiin perustuksen upotussyvyyden vaikutusta menetelmien antamien tulosten tarkkuuteen ja dynaamisten impedanssien jäykkyys- ja vaimennusominaisuuksiin. Lopuksi tutkittiin Plaxiksen kaksi- ja kolmiulotteisten mallien tulosten eroja.
Saatujen tulosten perusteella Plaxis 3D ja Gazetasin yhtälöt ennustavat täysin upotetun perustuksen amplitudit hyvällä tarkkuudella koko käytetyllä taajuuskaistalla. Pintaperustuksen ja osittain upotetun perustuksen kohdalla Gazetasin yhtälöt pääasiassa yliarvioivat vaimennusta, mutta redusoimalla sivutäyttöjen vaikutusta tulokset vastaavat hyvin vertailututkimuksen tuloksia, kun taas Plaxis 3D:n amplitudit eivät korreloi yhtä hyvin vertailututkimuksen kanssa redusoinnista huolimatta. Molemmilla menetelmillä määritettyjen dynaamisten impedanssien reaali- ja imaginääriosat täsmäsivät vertailututkimuksen kanssa parhaiten pienillä taajuuksilla eron kasvaessa taajuuden noustessa.
Plaxiksen kaksiulotteinen malli aliarvioi systeemin vaimennusta kolmiulotteista mallia enemmän tutkituilla perustustapauksilla. Kuitenkin, toisin kuin kolmiulotteisen mallin tapauksessa, kaksiulotteisella mallilla päädyttiin samaan resonanssitaajuuteen kuin koetuloksissa.
Työssä tutkittiin dynaamisesti kuormitetun betonisen massiivilaiteperustuksen käyttäytymistä pystysuunnassa eri upotussyvyyksillä vertaamalla Plaxis 3D-ohjelmalla sekä Gazetasin analyyttisillä yhtälöillä laskettuja perustuksen siirtymiä sekä dynaamisia impedansseja vertailututkimuksen koekuormitustuloksiin. Tarkoituksena oli selvittää, miten näiden kahden menetelmän tulokset vertautuvat todellisiin koekuormitustuloksiin ja ovatko analyyttiset kaavat riittävän luotettavia laiteperustusten suunnittelutyöhön. Lisäksi selvitettiin perustuksen upotussyvyyden vaikutusta menetelmien antamien tulosten tarkkuuteen ja dynaamisten impedanssien jäykkyys- ja vaimennusominaisuuksiin. Lopuksi tutkittiin Plaxiksen kaksi- ja kolmiulotteisten mallien tulosten eroja.
Saatujen tulosten perusteella Plaxis 3D ja Gazetasin yhtälöt ennustavat täysin upotetun perustuksen amplitudit hyvällä tarkkuudella koko käytetyllä taajuuskaistalla. Pintaperustuksen ja osittain upotetun perustuksen kohdalla Gazetasin yhtälöt pääasiassa yliarvioivat vaimennusta, mutta redusoimalla sivutäyttöjen vaikutusta tulokset vastaavat hyvin vertailututkimuksen tuloksia, kun taas Plaxis 3D:n amplitudit eivät korreloi yhtä hyvin vertailututkimuksen kanssa redusoinnista huolimatta. Molemmilla menetelmillä määritettyjen dynaamisten impedanssien reaali- ja imaginääriosat täsmäsivät vertailututkimuksen kanssa parhaiten pienillä taajuuksilla eron kasvaessa taajuuden noustessa.
Plaxiksen kaksiulotteinen malli aliarvioi systeemin vaimennusta kolmiulotteista mallia enemmän tutkituilla perustustapauksilla. Kuitenkin, toisin kuin kolmiulotteisen mallin tapauksessa, kaksiulotteisella mallilla päädyttiin samaan resonanssitaajuuteen kuin koetuloksissa.