ANALYSIS OF STOCHASTIC DYNAMIC SOIL-STRUCTURE INTERACTION PROBLEMS BY MEANS OF COUPLED FINITE ELEMENTS-PERFECTLY MATCHED LAYERS

According to the damage characteristics of pile-soil-structure interaction system subjected to the earthquake, the seismic design method of using the dual design guideline of strength and deformation and taking the same reliability for both pile foundation and superstructure was put forward. The stochastic dynamic reliability of pile-soil-structure interaction system with uncertain parameters was studied on the basis of the randomness of earthquake, the nonlinearity of soil material parameters, and especailly the variability of soil material parameters. The results show that the control indexes of pile foundation and superstructure decreases with the increases of failure probability and the variation of material parameters will make the pile foundation structure partial unsafe.

Download Full-text

Seismic soil-structure interaction with finite elements and the method of substructures

10.12681/eadd/42902 ◽

2014 ◽

Author(s):

Γεώργιος Σταυρουλάκης

Keyword(s):

Monte Carlo ◽

Finite Elements ◽

Soil Structure ◽

Soil Structure Interaction ◽

Structure Interaction

Ένα από τα πλέον θεμελιώδη προβλήματα του Πολιτικού Μηχανικού είναι η ανάλυση της συμπεριφοράς των κατασκευών υπό σεισμική φόρτιση. Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι αρκετά δύσκολο και περίπλοκο στο χειρισμό του λόγω των διάφορων παραγόντων που υπεισέρχονται κατά την επίλυσή του όπως η ύπαρξη ρευστού στους πόρους του εδάφους, οι εγγενείς αβεβαιότητες τόσο της κατασκευής όσο και του εδάφους. η αλληλεπίδραση της κατασκευής με το έδαφος καθώς και το μεγάλο υπολογιστικό κόστος το οποίο έχει η επίλυση ενός αριθμητικού μοντέλου που θα τα λαμβάνει αυτά υπόψιν.Η παρούσα διατριβή εντρυφεί σε όλους τους ως άνω παράγοντες με στόχο να προτείνει μια υπολογιστική «εργαλειοθήκη» για την επίλυση αυτού του προβλήματος και είναι οργανωμένη ως ακολούθως: Το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή της διατριβής ενώ το δεύτερο κεφάλαιο περιγράφει τη u-p μόρφωση του προβλήματος των πορώδων μέσων μαζί με τον τρόπο χωρικής και χρονικής του διακριτοποίησης. Το τρίτο κεφάλαιο περιέχει το θεωρητικό υπόβαθρο για στοχαστική ανάλυση και περιγράφει τη φασματική στοχαστική μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Το τέταρτο κεφάλαιο περιγράφει τους υπολογιστικούς αλγορίθμους για την επίλυση των προβλημάτων που περιγράφηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια και προτείνει νέες και υπολογιστικά βέλτιστες μεθόδους για τη επίλυση τόσο προβλημάτων πορώδων μέσων όσο και στοχαστικών προβλημάτων, τόσο με τη μέθοδο Monte Carlo όσο και με τη φασματική στοχαστική μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Το πέμπτο κεφάλαιο περιγράφει το προγραμματιστικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση των αλγορίθμων του προηγούμενου κεφαλαίου ενώ το έκτο κεφάλαιο περιέχει πληροφορίες για τον παράλληλο προγραμματισμό υπολογιστών. Το έβδομο κεφάλαιο περιγράφει την αρχιτεκτονική των καρτών γραφικών (GPU) της nVidia καθώς και τον τρόπο υλοποίησης των αλγορίθμων του τρίτου κεφαλαίου σε αυτό το περιβάλλον. Το όγδοο κεφάλαιο είναι μια συλλογή αριθμητικών παραδειγμάτων βασισμένο στο υλικό των προηγούμενων κεφαλαίων. Τέλος το ένατο κεφάλαιο κλείνει με μια ανακεφαλαίωση της διατριβής και ακολουθεί η βιβλιογραφία.

Download Full-text