Numerisk og analytisk analyse av støttekonstruksjoner ved jordskjelvbelastning

Abstract

Denne masteroppgaven omhandler jordskjelvrespons av støttekonstruksjoner. Hensikten er å studere om de to vanlige analysemetodene for støttekonstruksjoner, det vil si Mononobe-Okabe (M-O) og pseudo-statisk (P-S) metode, er konservativ som dimensjoneringsmetode. Undersøkelsens omfang består av et litteraturstudium hvor det er fokus på eksisterende pseudo-statiske metoder og grunnleggende dynamisk teori. Metodene er sammenlignet med mer nøyaktige tidshistorie (TH) analyser utført i elementprogrammet PLAXIS. For å verifisere modellen i PLAXIS er det forsøkt å få sammenfallende resultater med forsøksresultater fra et fysisk ristebordforsøk av en skalert støttevegg. For å studere M-O og P-S metode som dimensjoneringsmetode er det utarbeidet en ny numerisk modell i fullskala, hvor respons fra aktiv seismisk last er studert i detalj. Fra dette studiet kommer det frem at initialtilstanden har noe å si for utfallet. Det viser seg at i tilfeller hvor konstruksjonen står nærme hviletilstand blir det dynamiske bidraget større enn ved tilfeller hvor konstruksjonen har mulighet for lateral forskyvning. Videre er det utført et parameterstudie på tre forskjellige høyder av støttekonstruksjoner (3, 5 og 7 m) og to forskjellige friksjonsvinkler i bakfyllingen (35$^\circ$ og 40$^\circ$). I tillegg er det benyttet fire forskjellige eksitasjonsnivåer (0,05g, 0,075g, 0,10g og 0,15g). For å ta hensyn til variasjoner i jordskjelvtidsserier er det benyttet tre ulike jordskjelv. Det kommer frem i dette studiet at M-O metode ikke er konsekvent i forhold til variasjon av høyde og eksitasjonsnivå. I noen tilfeller får M-O metode for lav totalkraft og angripspunkt i forhold til resultater fra TH analysen. I andre tilfeller for høy. P-S metode derimot er konsekvent for lav i forhold til TH analysen. Det er utført en analyse hvor forsterkningsfaktoren (S) i den numeriske modellen er funnet og dermed satt inn i M-O og P-S metode. Det viser seg at begge metodene i stor grad er avhengig av antatt skjærmodul og S. M-O metode avviker mer, mens P-S metode treffer TH analysen i større grad etter korrigering av S. Hovedkonklusjonen er at M-O og P-S metode sammenfaller i liten grad i forhold til TH analysen. Det dynamiske bidraget er i stor grad avhengig av grunnforhold og initialtilstand, noe M-O metode ikke tar hensyn til på optimal måte. Det er kun angripspunktet som er avhengig av initialtilstanden. Forslag til videre arbeid er å gjøre flere parameterstudier og forstå bedre effekt av de enkelte parametrene. Deretter modifisere forenklede metoder som tar hensyn til initialtilstanden.