Στην
παρούσα εργασία προτείνεται μια βελτιωμένη μέθοδος εκτίμησης του συντελεστή
kh που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση
ψευδο-στατικών αναλύσεων σεισμικής ευστάθειας πρανών χωμάτινων φραγμάτων.
Μετά από βιβλιογραφική αναδρομή σε σχετικές υπάρχουσες μεθοδολογίες (π.χ.
EC-8, EAK,
Makdisi & Seed 1978) και
εμπειρικές προτάσεις (π.χ. Βρετανικά standards,
Marcusson 1981) και σύγκρισή τους με αποτελέσματα
28 αριθμητικών αναλύσεων για 112 πιθανές επιφάνειες αστοχίας 12 φραγμάτων,
προέκυψε ότι όλες ανεξαιρέτως οι μεθοδολογίες υποεκτιμούν το συντελεστή
kh κατά 1.1 έως 2.0 φορές κατά μέσο
όρο. Μάλιστα, οι προβλέψεις τους χαρακτηρίζονται από αλληλοαναίρεση λαθών
στις επιμέρους παραδοχές τους και από μεγάλη τυπική απόκλιση του σχετικού
λάθους (± 30% έως ± 39%). Με βάση με τη βελτιωμένη μέθοδο, εκτιμάται ο
λόγος kh/(amax,crest/g), από τη σχέση μέσης τιμής (I):
(Ι)
όπου amax,crest
είναι η μέγιστη επιτάχυνση στη στέψη του φράγματος, Η το ύψος
του φράγματος και z το βάθος από τη στέψη του
φράγματος που φθάνει η εξεταζόμενη επιφάνεια ολίσθησης. Ο λόγος amax,crest/PGA,
όπου PGA είναι η μέγιστη επιτάχυνση στην επιφάνεια
του εδάφους, εκτιμάται από τις σχέσεις (ΙΙ) και (ΙΙΙ) ανάλογα με τις
συνθήκες θεμελίωσης του φράγματος.
(δύστμητα
ή βραχώδη εδάφη) (ΙΙ)
(εύτμητα – μαλακά εδάφη) (ΙII)
όπου Το είναι η ελαστική ιδιοπερίοδος ταλάντωσης του φράγματος
και υπολογίζεται ως Το=(2.6+2r)(H/Vs),
όπου Vs είναι η μέση ταχύτητα διάδοσης
διατμητικών κυμάτων στο σώμα του φράγματος (συνήθως Vs=250÷350m/s)
και r ο λόγος της στέψης προς το εύρος της βάσης
του φράγματος (για υψηλά φράγματα r=0÷0.05). Η
τιμή της PGA υπολογίζεται από τη σχέση (ΙV), σε συνάρτηση με τη μέγιστη
επιτάχυνση στο αναδυόμενο υπόβαθρο PGAb
(IV)
όπου Te είναι η δεσπόζουσα περίοδος της σεισμικής διέγερσης. Η Τs
είναι η μη-γραμμική ιδιοπερίοδος της εδαφικής στήλης και εκτιμάται από
τη σχέση:
(V)
όπου Ηs είναι το ύψος και Vss(m/s) η μέση ταχύτητα
διατμητικών κυμάτων στην εδαφική στήλη. Σύγκριση των προβλέψεων της
βελτιωμένης μεθόδου με τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων,
υποδεικνύει ακρίβεια με τυπική απόκλιση του σχετικού λάθους μόλις ±22%,
ανεξαρτήτως ύψους Η, ιδιοπεριόδου Το, αδιάστατης ιδιοπεριόδου Το/Τe
φράγματος, αδιάστατου βάθους επιφάνειας ολίσθησης z/H,
αλλά και εδαφικών συνθηκών θεμελίωσης. Η μεθοδολογία είναι κατ’ αρχήν
αξιόπιστη προς χρήση για προμελέτες υψηλών επιχωμάτων και χωμάτινων
φραγμάτων ύψους 22
¸ 130m,
τριγωνικής ή τραπεζοειδούς διατομής, με λόγο r = 0¸0.1,
που θεμελιώνονται σε οποιεσδήποτε εδαφικές συνθήκες και υποβάλλονται σε
σεισμική διέγερση με Τe = 0.13¸0.49s
και PGAb = 0.27¸0.37g,
η οποία προκαλεί πιθανές επιφάνειες αστοχίας με z/H
= 0.18¸1.0.
Προκειμένου να εξαλειφθούν οι παραπάνω περιορισμοί προτείνεται η συστηματική
αξιολόγηση της μεθόδου με εκτέλεση νέων αναλύσεων σεισμικής απόκρισης
επιχωμάτων και χωμάτινων φραγμάτων.