Θεµελιώσεις - Αντιστηρίξεις Εισαγωγή. Αιµίλιος Κωµοδρόµος, Καθηγητής, Εργαστήριο Υ.Γ.Μ. Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών

Transcript

1

2 ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΕΙΣ Απόκριση υπό κατακόρυφη και οριζόντια φόρτιση Υπολογισµός Φέρουσας Ικανότητας Υπολογισµός Καθιζήσεων (Άµεσες - Στερεοποίηση) Υπολογισµός Καµπύλης Απόκρισης Υπολογισµός Εντατικού και Κινηµατικού Πεδίου Οριακή Κατάσταση Σχεδιασµός έναντι θραύσης Αριθµητικές Μέθοδοι Κατάσταση Λειτουργικότητας

3 ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ Επιφανειακές Πέδιλα Πεδιλοδοκοί Κοιτοστρώσεις Βαθιές Πάσσαλοι Φρέατα Υπολογισµός Φέρουσας Ικανότητας Υπολογισµός Καµπύλης Απόκρισης Υπολογισµός Εντατικού και Κινηµατικού Πεδίου Οριακή Κατάσταση Σχεδιασµός έναντι θραύσης Αριθµητικές Μέθοδοι Κατάσταση Λειτουργικότητας

5 Περιγραφή Μηχανισµού Αστοχίας Θεµελιώσεις - Αντιστηρίξεις Εισαγωγή Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου - Το πρίσµα abd θεωρείται ένα σώµα µε το θεµέλιο και βρίσκεται σε κατάσταση ενεργούς ισορροπίας - Το τµήµα ade βρίσκεται σε κατάσταση πλαστικής ισορροπίας - Το πρίσµα aef βρίσκεται σε συνθήκες παθητικών ωθήσεων - Το υπερκείµενο έδαφος όταν υπάρχει βάθος θεµελίωσης θεωρείται ως υπερκείµενο φορτίο (πλευρικό αντίβαρο)

6 Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου - Με την επιβολή ενός οριακού φορτίου η ζώνη Ι βυθίζεται στο έδαφος όταν η ασκούµενη κατά µήκος των πλευρών AC και BC ενεργός ώθηση ξεπεράσει την αντίσταση από την παθητική κατάσταση που επιβάλλουν οι ζώνες ΙΙ και ΙΙΙ - Η αντίσταση αυτή προέρχεται από τη διατµητική αντοχή κατά µήκος της επιφάνειας ολίσθησης

7 Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου

8 Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου

9 Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου Περιγραφή Μηχανισµού Αστοχίας Η θραύση του εδάφους κάτω από το θεµέλιο οφείλεται σε υπέρβαση της διατµητικής αντοχής του. α) Γενική θραύση Είναι έντονη µορφή θραύσης. Παρατηρείται όταν το εδαφικό τµήµα ακριβώς κάτω από το θεµέλιο δεν καθιζάνει σηµαντικά µε την επιβολή φορτίου οπότε οι δυνάµεις µεταφέρονται και αναπτύσσονται σαφείς επιφάνειες ολίσθησης.

10 Περιγραφή Μηχανισµού Αστοχίας Θεµελιώσεις - Αντιστηρίξεις Εισαγωγή β) Τοπική θραύση γ) ιείσδυση Στο εσωτερικό του εδάφους κάτω από το θεµέλιο αναπτύσσονται επιφάνειες ολίσθησης οι οποίες στη συνέχεια διαχέονται και χάνονται. Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου Θραύση του εδάφους στην περίµετρο του θεµελίου όταν το έδαφος κάτω από το θεµέλιο έχει δυνατότητα να καθιζάνει σηµαντικά.

11 Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου Μορφή Αστοχίας Εδάφους

12 Επιφανειακές Θεµελιώσεις Οριακή Κατάσταση Μηχανισµός Αστοχίας - Φέρουσα Ικανότητα πεδίλου Μορφή Αστοχίας Εδάφους

13 Φέρουσα Ικανότητα Εδαφών q = c N + γ D N + 1 γ Β Ν c f q 2 γ ο 1 ος όρος εκφράζει τη συνεισφορά της συνοχής στη φέρουσα ικανότητα ο 2 ος όρος εκφράζει τη συνεισφορά του πλευρικού αντίβαρου ο 3 ος όρος εκφράζει τη συνεισφορά του βάρους του πρίσµατος ABC

14

15 Φέρουσα Ικανότητα Επιφανειακών Θεµελιώσεων Γενική Αστοχία q = c N + γ D N + 1 γ Β Ν c f q 2 γ ιαγράµµατα συντελεστών φέρουσας ικανότητας

16 Φέρουσα Ικανότητα Επιφανειακών Θεµελιώσεων Τοπική Θραύση 2 q = c N + γ D N + 1 γ Β Ν c f q 3 2 γ ιαγράµµατα συντελεστών φέρουσας ικανότητας

17 - Ανάλυση Οριακής Ισορροπίας - Εδαφικές παράµετροι αντοχής Φέρουσα Ικανότητα Σχολιασµός εδαφικών παραµέτρων συνοχή (C, C, Cu) και γωνία εσωτερικής τριβής (φ, φ ) αναλόγως του τύπου της φόρτισης και των λοιπών συνθηκών προκρίνονται και οι κατάλληλες εργαστηριακές δοκιµές (ανεµπόδιστη συµπίεση, διάτµηση, τριαξονική φόρτιση), όπως και οι κατάλληλες συνθήκες φόρτισης (UU, CU, CD). Ποιότητα εργαστηριακών δοκιµών και παρασκευής των δειγµάτων Έµµεσος προσδιορισµός από επιτόπου δοκιµές (SPT, CPT) >>>> ΠΡΟΣΟΧΗ!

18 Βαθιές Θεµελιώσεις Μηχανισµός Αντίστασης Πασσάλου υπό Κατακόρυφη Φόρτιση

19 Βαθιές Θεµελιώσεις Υπολογισµός Φέρουσας Ικανότητας, Επιτρεπόµενου Φορτίου και Καµπύλης Απόκρισης Πασσάλου υπό κατακόρυφη Φόρτιση - DIN Qten Κατακόρυφο Φορτίο Q (kn) Qr Αν τίσταση Τριβής Qs Αν τίσταση Αχ µής Q Φέρουσα Ικαν ότητα Ανύψωση - uplift S e (cm) Καθίζηση Πασσάλου S (cm) Φέρ. Ικαν. Ελκυσµού- Load Cap. Tens. (kn)

20 Q( s) = Q ( s) Q ( s) s + r

21 Βαθιές Θεµελιώσεις Υπολογισµός Καµπύλης Απόκρισης Πασσάλου υπό κατακόρυφη φόρτιση - µέθοδος t-z E A 2 du 2 dx + E s u = 0 Smith and Griffiths: Programming the Finite Element Method; J. Wiley

22 Βαθιές Θεµελιώσεις Υπολογισµός Καµπύλης Απόκρισης Πασσάλου υπό οριζόντια φόρτιση - µέθοδος p-y E I 4 d y 4 dx + P x 2 d y 2 dx + E s y= 0 (Matlock, 1970; Reese et al. 1974, 1975)

23 Βαθιές Θεµελιώσεις Πάσσαλος υπό Οριζόντια Φόρτιση Ωθήσεις Πλευρικά Φορτιζόµενου Πασσάλου

25

26

27 ιάγραµµα βύθισης - Ασκούµενης τάσης 800 Κατακόρυφη Τάση (kpa) P (kn) Bearing Capacity Pult=5.14 *c Μετακίνηση στο κέντρο του πεδίλου (cm)

28

29 FLAC3D 2.10 Settings: Model Perspective 19:47:24 Fri Mar Center: X: e+000 Y: 8.739e-001 Z: e+001 Rotation: X: Y: Z: Dist: 2.500e+002 Mag.: 1 Ang.: Block Group Layer_A Layer_B Layer_c Layer_D1 Layer_D2 pile1 pile2 pile3 pile4 pile5 pile6 pile7 pile8 pile9 Civil_Engineering_Department University_of_Thessaly

30

31

32 JOB TITLE : Foundation on a Shaft FLAC (Version 3.40) (*10^1) LEGEND 20-Jul-99 16:04 step E+00 <x< 1.183E E+00 <y< 1.283E+01 Beam plot Exaggerated Disp. Magnification = 1.693E+01 Max Disp = 6.187E-02 Cable Forces Max Vector = 2.722E E GeoStatiki Consulting Engineers Nikis 11, Thessaloniki (*10^1)

33 JOB TITLE : Foundation on a Shaft FLAC (Version 3.40) (*10^1) LEGEND 20-Jul-99 16:04 step E+00 <x< 1.183E E+00 <y< 1.283E+01 YY-stress contours -6.00E E E E E E+04 Contour interval= 1.00E GeoStatiki Consulting Engineers Nikis 11, Thessaloniki (*10^1)

34 V3 L1 C V3 L1 C Z Y Z Y X 31.4 X Output Set: load Contour: Pressure F2 Set Output Set: MSC/NASTRAN Case 1 Deformed( ): Total Translation Contour: Plate X Bending Moment

35 ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΕΙΣ Τοίχοι Βαρύτητας Οπλισµένου Σκυροδέµατος Οπλισµένα Γη - Επιχώµατα Βαθιές ( ιαφραγµατικοί τοίχοι) Πασσαλοσανίδες ιαφράγµατα Ο/Σ Πασσαλότοιχοι Τοίχοι Berlinoise Ωθήσεις Γαιών Οριακή Κατάσταση Σχεδιασµός έναντι θραύσης Αριθµητικές Μέθοδοι Κατάσταση Λειτουργικότητας

36 Βαθιές Αντιστηρίξεις Αλληλοτεµνόµενοι Πάσσαλοι (πασσαλότοιχοι)

37 Βαθιές Αντιστηρίξεις Τοίχος Berlinoise

38 Βαθιές Αντιστηρίξεις Τοίχος Berlinoise

40 Αντιστηρίξεις Ωθήσεις Γαιών Αρχικό Εντατικό Πεδίο (Ωθήσεις ηρεµίας) Παθητικές Ενεργητικές Ωθήσεις

41 Αντιστηρίξεις Ωθήσεις Γαιών

42 Αντιστηρίξεις Ωθήσεις Γαιών Παθητικές Συντελεστής Πλευρικών Ωθήσεων Ηρεµίας Ενεργητικές

44 Αντιστηρίξεις Τοίχοι Οπλισµένου Σκυροδέµατος Σχεδιασµός σε οριακή κατάσταση αστοχίας Τύποι Αστοχίας Τοίχων Αντιστήριξης Ολίσθηση Ανατροπή Γενική (Εξωτερική) Αστοχία Διατοµής

45 Αντιστηρίξεις Σχεδιασµός σε οριακή κατάσταση αστοχίας ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΚΑΤΑ MONONOBE - OKABE εδοµένα Γωνία φ (deg)= 38 Γωνία β(λ) (deg)= 0 Γωνία θ (1-av)= Γωνία δ (deg)= 25 Γωνία θ (1+av)= 9.68 Γωνία i(β) (deg)= 23 a= 0.38 ah= 0.19 q= 2 av= γεδ(kn/m3)= 23 γτοιχ(kn/m3)= 23 H(m)= 6 L(m)= 6.00 Bτοι(m)= 4.5 Hp(m)= B1(m)= 0.5 KAE= KPE= KAS= KAP= Moment (kn.m) (1-av) (1+av) Pas(kN)= Zas(m)= pad(kn)= Z pad(m)= pad(kn)= Z pad(m)= Pad(kN)= Zpad(m)= W(kN)= 552 Τοίχοι Οπλισµένου Σκυροδέµατος Fsl= 1.55 e (m)= 0.44 σ1= Fov= 2.21 σ2= 63.1 σαναφ.= i (β) β (λ) Pad Pad H W Pas δ Hp B1 H/3 0.5H 0.6H el.: Αιµίλιος Κωµοδρόµος B Παρατηρήσεις Fsl: Συντελεστής ασφάλειας σε ολίσθηση Fov: Συντελεστής ασφάλειας σε ανατροπή e: Εκκεντρότητα σαναφ: ασκούµενη τάση αναφοράς (για τοίχους Βαρύτητας)

46 Αντιστηρίξεις Τοίχοι Οπλισµένου Σκυροδέµατος Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : TVX Hellas - Karakoli Wall (g/cos th *(1-av)) FLAC (Version 3.40) (*10^2) LEGEND 20-Jun- 0 0:32 step E+02 <x< 1.187E E+02 <y< 2.007E Displacement vectors Max Vector = 1.122E E -1 Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) E+02 # 2 (Beam ) E+02 Beam plot Exaggerated Disp. Magnification = 1.000E+01 Max Disp = 2.578E GeoStatiki Consulting Engineers Nikis 11, Thessaloniki (*10^2) 1.860

47 Αντιστηρίξεις Τοίχοι Οπλισµένου Σκυροδέµατος Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας)

48 Αντιστηρίξεις Τοίχοι Οπλισµένου Σκυροδέµατος Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας)

49 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Εύκαµπτοι Τοίχοι Εν προβόλω Εν προβόλω Με αγκύρωση Με αγκύρωση Με αντηρίδα Με αντηρίδα

50 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Εύκαµπτοι Τοίχοι Τύποι Αστοχιών Πασσαλότοιχων Γενική (Εξωτερική) Αστοχία Εµπηξης Αστοχία Αγκύρωσης Αστοχία Διατοµής Αστοχία λόγω Ωθήσεων

51 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Εύκαµπτοι Τοίχοι Διαγράµµατα Ωθήσεων Παθητικές Ωθήσεις Ενεργητικές Ωθήσεις

52 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Εύκαµπτοι Τοίχοι Διαγράµµατα Ωθήσεων Δύσκαµπτος Τοίχος Εύκαµπτος Τοίχος

53 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : CCPP Init Cond. (W.T. down to -7.5, Gen Excav. to +1.0) FLAC (Version 4.00) (*10^1) LEGEND 20-Feb-04 11:29 step E+01 <x< 3.452E E+01 <y< 2.355E+01 User-defined Groups M SM FILL Grid plot 0 2E 1 Marked Gridpoints Fixed Gridpoints X X-direction B Both directions BX BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBX GeoStatiki Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki (*10^1)

54 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : CCPP Stage 1, Results FLAC (Version 4.00) (*10^1) LEGEND 20-Feb-04 11:43 step E+01 <x< 3.463E E+01 <y< 2.364E+01 X-displacement contours -1.00E E E E E E E E E-02 Contour interval= 2.50E-03 Cable plot Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 2.228E+01 # 2 (Beam ) E+01 GeoStatiki Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki (*10^1)

55 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : CCPP Stage 2, Results FLAC (Version 4.00) (*10^1) LEGEND 20-Feb-04 11:53 step E+01 <x< 3.463E E+01 <y< 2.364E+01 X-displacement contours -3.00E E E E E E E-02 Contour interval= 1.00E-02 Cable plot Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 9.163E+01 # 2 (Beam ) E+01 Cable Plot Axial Force on GeoStatiki Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki (*10^1)

56 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : CCPP Stage 3, Results FLAC (Version 4.00) (*10^1) LEGEND 20-Feb-04 12:03 step E+01 <x< 3.463E E+01 <y< 2.364E+01 X-displacement contours -7.50E E E E E E E-02 Contour interval= 2.50E-02 Cable plot Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 2.257E+02 # 2 (Beam ) E+02 Cable Plot Axial Force on GeoStatiki Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki (*10^1)

57 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : CCPP Stage 4, Results FLAC (Version 4.00) (*10^1) LEGEND 20-Feb-04 12:07 step E+01 <x< 3.463E E+01 <y< 2.364E+01 X-displacement contours -1.00E E E E E E E E E-01 Contour interval= 2.50E-02 Cable plot Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 2.500E+02 # 2 (Beam ) E+02 GeoStatiki Axial Force Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki (*10^1)

58 Αντιστηρίξεις Πασσαλοσανίδες Σχεδιασµός µε αριθµητικές µεθόδους (ανάλυση λειτουργικότητας) JOB TITLE : CCPP Stage 5, Results FLAC (Version 4.00) (*10^1) LEGEND 20-Feb-04 12:08 step E+01 <x< 3.463E E+01 <y< 2.364E+01 X-displacement contours -1.00E E E E E E E E E-01 Contour interval= 2.50E-02 Cable plot Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 2.722E+02 # 2 (Beam ) E+02 GeoStatiki Axial Force Ltd Consulting Engnrs 11, Nikis avenue, Thessaloniki (*10^1)

59