ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΙΚΟΙ ΤΟΙΧΟΙ

Transcript

1 ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΙΚΟΙ ΤΟΙΧΟΙ Γιαννόπουλος Πλούταρχος 2010

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.2 Διαφραγματικοί τοίχοι Γενικά, πεδίο εφαρμογής Κατασκευή Κατασκευή των οδηγών τοιχωμάτων Κατασκευή των διαφραγματικών τοίχων με επί τόπου σκυρόδεμα Λεπτομέρειες της σκυροδέτησης Κατασκευαστικές ανοχές Διαφραγματικοί τοίχοι από προκατασκευασμένα τμήματα Υπολογισμός ευστάθειας και διαστασιολόγηση Διαστασιολόγηση των οδηγών τοιχωμάτων Ευστάθεια της γεμάτης με υποστηρικτικό υγρό εκσκαφής Ευστάθεια και διαστασιολόγηση του σκληρυνόμενου τοίχου Κατασκευαστικές λεπτομέρειες Γενικά Οπλισμός Συνδέσεις έγχυτων αγκυρίων Σύνδεση των αντηρίδων Σύνδεση τμημάτων του έργου από σκυρόδεμα Κατασκευή των αρμών Αποκατάσταση της επιφάνειας Συνδυασμός διαφραγματικού τοίχου αντιστήριξης με φέρουσες δοκούς Ειδικές μορφές Προκατασκευασμένοι διαφραγματικοί τοίχοι Πολυγωνικά φρεάτια μεγάλου βάθους Προεντεταμένοι διαφραγματικοί τοίχοι Διατομές μορφής Τ και άλλες μορφές διατομών 37 2

3 1.2 Διαφραγματικοί τοίχοι Γενικά, πεδίο εφαρμογής Η τεχνική των διαφραγματικών τοίχων έχει τις ρίζες στις αρχές του 20 ου αιώνα, όπου εφαρμόστηκαν διάφορες τεχνικές γεώτρησης για την εξόρυξη πετρελαίου. Μια τέτοια τεχνική βασιζόταν σε γέμισμα των οπών με νερό μεγάλου ειδικού βάρους (γ > 10 kν/m 3 ), με σκοπό να δημιουργήσουν ένα αντίβαρο του φορτισμένου υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα και της πίεσης του αερίου, αλλά και να στηρίξουν τις παραμορφώσεις του εδάφους που μπορούσαν να οδηγήσουν σε αστάθεια. Παρόλα αυτά το βήμα από τις διατρημένες χωρίς σωλήνωση οπές στα επίπεδα στοιχεία των διαφραγματικών τοίχων ολοκληρώθηκε στα μέσα του 20 ου αιώνα από τους LORENZ και VEDER [1]. Σήμερα οι διαφραγματικοί τοίχοι αποτελούν εναλλακτική περίπτωση των πασσαλότοιχων και έχουν εξελιχθεί σε ένα σημαντικό στοιχείο των υπόγειων κατασκευών. Χρησιμοποιούνται: - ως περιμετρικά τοιχώματα ορυγμάτων με υψηλές απαιτήσεις ακαμψίας - ως τοίχοι αντιστήριξης στην περίπτωση κατακρημνίσεων της εδαφικής επιφάνειας, στην κατασκευή λιμανιών, κατασκευή φρεάτων κλπ. - ως εξωτερική (μόνιμη) επένδυση ορυγμάτων για την περίπτωση κατασκευής μονού τοίχου - ως μεμονωμένο στοιχείο ποικίλου σχεδιασμού για την παραλαβή κατακόρυφων φορτίων ή λοξών εφελκυστικών δυνάμεων - ως καθαρά στεγανό τοίχωμα για την κατακόρυφη στεγανοποίηση του υπεδάφους, ιδίως σε φράγματα και αποθήκες απορριμμάτων. Χαρακτηριστικό του τρόπου εκτέλεσης είναι, ότι η εκσκαφή γίνεται υπό την συνεχή υποστήριξη ενός θιξοτροπικού υγρού. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι και μηχανήματα: - Αρπάγη σε συρματόσχοινα - Αρπάγη σε βάκτρο - Φρέζα διάτρησης με υδραυλική υποσκαφή - Φτυάρια σε υδραυλικούς εκσκαφείς - Συρτοί κάδοι σε εκσκαφείς με συρματόσχοινα Στην Γερμανία, λόγω των τοπικών και γεωλογικών συνθηκών, το πιο εύχρηστο εργαλείο εκσκαφής είναι μια ειδική αρπάγη εξοπλισμένη με πλαίσια οδηγούς και αναρτημένη σε συρματόσχοινο σαν αυτή του σχήματος Σκληρά εδάφη (βράχος) θραύονται με ειδικά μηχανήματα / εξαρτήματα. 3

4 Για την υποστήριξη των τοιχωμάτων της εκσκαφής χρησιμοποιούνται αιωρήματα από μπετονίτη και νερό, των οποίων η σύνθεση καθορίζεται ανάλογα με την περίπτωση. Τα στοιχεία που αποτελούν τον διαφραγματικό τοίχο χωρίζονται γενικά μεταξύ τους με έναν αρμό εργασίας (βλ. σχήμα 1.2.2). 4

5 Τα συνήθη πάχη ενός διαφραγματικού τοίχου d n είναι 40, 50, 60, 80, 100 cm, σε ειδικές περιπτώσεις κατασκευάζονται διαφραγματικοί τοίχοι και με μεγαλύτερα πάχη. Το δυνατό βάθος t των στοιχείων που συνθέτουν έναν διαφραγματικό τοίχο δεν είναι θεωρητικά περιορισμένο, όμως θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι για μεγάλα βάθη υπάρχει ο κίνδυνος εκτροπής των στοιχείων από την προδιαγεγραμμένη θέση τους. Έχει παρατηρηθεί, ότι ακόμα και για μικρές αποκλίσεις της κατασκευής των στοιχείων από την κατακόρυφο προκύπτουν στην κατώτερη περιοχή του τοίχου χάσματα μεταξύ των στοιχείων. Εξαιτίας αυτού διαφραγματικοί τοίχοι βάθους άνω των 40 m κατασκευάζονται σπάνια και απαιτούν ιδιαίτερη εμπειρία και μέτρα κατά την κατασκευή. Τα οριζόντια μεμονωμένα μήκη l Ε των τμημάτων του διαφραγματικού τοίχου εξαρτώνται από τις συνθήκες του περιβάλλοντος π.χ από τα χαρακτηριστικά του εδάφους, τα εξωτερικά φορτία, τη στάθμη του υπογείου νερού, την πυκνότητα του υποστηρικτικού υγρού κλπ. και προκύπτουν από τον έλεγχο ευστάθειας (βλ. κεφάλαιο 1.2.3). Το ελάχιστο μήκος εξαρτάται από το πλάτος των μηχανημάτων εκσκαφής και για τις αρπάγες που χρησιμοποιούνται συνήθως στην Γερμανία αυτό είναι ίσο με 2,50 m. Εάν εξασφαλίζεται η ευστάθεια, θα πρέπει για λόγους οργάνωσης εργοταξίου, καθώς και για να διατηρηθεί μικρός ο αριθμός των κάθετων αρμών, να επιλεγούν τα μεμονωμένα μήκη των εκσκαφών l Ε όσο το δυνατόν πιο μεγάλα. Γενικά το μήκος των τμημάτων κυμαίνεται μεταξύ 2,50 και 7,50 m. 5

6 1.2.2 Κατασκευή Κατασκευή των οδηγών τοιχωμάτων Τα οδηγά τοιχώματα αποτελούν προσωρινή κατασκευή. Κατασκευάζονται πριν από την εκσκαφή του τοίχου από επί τόπου μπετόν ή προκατασκευασμένα τεμάχια και έχουν κατά κύριο λόγο τις ακόλουθες λειτουργίες (σχήμα 1.2-3): - Καθοδήγηση της αρπάγης εκσκαφής - Υποστήριξη της ανώτερης εδαφικής περιοχής - Εξισορρόπηση των διακυμάνσεων της στάθμης του υποστηρικτικού υγρού - Στήριξη για μέρη της εσωτερικής κατασκευής όπως για κλωβούς οπλισμών, υποστυλώματα, δοκούς κλπ. - Στήριξη για τις υδραυλικές πρέσες που συμβάλλουν στην ανέλκυση των σωληνώσεων προώθησης Πριν από την έναρξη κατασκευής των οδηγών τοιχωμάτων θα πρέπει να παραμεριστούν ή να μετατεθούν διασταυρούμενα τροφοδοτικά δίκτυα. Τα οδηγά τοιχώματα μπορούν να λάβουν διάφορες μορφές διατομών. Στην περίπτωση κατασκευής με επί τόπου μπετόν και για σταθερά συνδετικά εδάφη απαιτείται συνήθως μόνο ένα εσωτερικό καλούπι. Προς τα έξω αντίθετα γίνεται σκυροδέτηση κατευθείαν πάνω στο έδαφος. Εάν τα τοιχώματα της εκσκαφής για την κατασκευή του οδηγού τοιχώματος δεν είναι κατακόρυφα, τότε τα οδηγά τοιχώματα διαμορφώνονται με διατομή προβόλου και μετά το ξεκαλούπωμα επιχωματώνονται. Σε αντίξοες εδαφικές συνθήκες και υψηλό υδροφόρο ορίζοντα μπορεί να χρειαστεί, το οδηγό τοίχωμα να σκυροδετηθεί και πάνω από το επίπεδο εργασίας (σχήμα 1.2-3d), ώστε να επιτευχθεί μια υψηλότερη στάθμη αιωρήματος και με αυτό το τρόπο μια μεγαλύτερη υποστηρικτική δράση. 6

7 Σε μερικές περιπτώσεις κρίνεται οικονομικότερο, τα οδηγά τοιχώματα να κατασκευάζονται ως επαναχρησιμοποιήσιμα προκατασκευασμένα τεμάχια, ιδιαίτερα τότε, όταν πρέπει να αφαιρεθούν μέσα σε μια πυκνοδομημένη περιοχή. Το ύψος των οδηγών τοιχωμάτων εξαρτάται από τα τοπικά δεδομένα και ανέρχεται γενικά σε 1,20 μέχρι 1,50 m. Ο πόδας του οδηγού τοιχώματος θα πρέπει να εδράζεται πάνω σε σταθερό έδαφος (για προκατασκευασμένα τεμάχια πάνω σε σταθεροποιητικές στρώσεις αδρανών), ώστε να αποφεύγονται φαινόμενα έκπλυσης κάτω από τον πόδα του οδηγού τοιχώματος λόγω της λειτουργίας του εκσκαφέα. Τα οδηγά τοιχώματα γεμίζονται μετά την κατασκευή τους με έδαφος ή αντιστηρίζονται με αντηρίδες, ώστε να κρατηθούν σε σταθερή θέση. Λεπτομέρειες της κατασκευής των οδηγών τοιχωμάτων Εάν κλάδοι ενός δικτύου αγωγών διασταυρώνουν την χάραξη των διαφραγματικών τοίχων, θα πρέπει πριν από την κατασκευή των οδηγών τοιχωμάτων να ληφθούν ιδιαίτερα μέτρα προφύλαξης. Κατά την διάρκεια των εργασιών εκσκαφής για την κατασκευή των οδηγών τοιχωμάτων εξετάζονται σκάβοντας και αποκαλύπτοντας τους αγωγούς. Εάν αυτό είναι δυνατόν, τότε οι αρμόδιοι οργανισμοί κοινής ωφελείας επιμηκύνουν τους αγωγούς με την προσθήκη ενός ενδιάμεσου κομματιού, έτσι ώστε να είναι δυνατή η μετάθεση τους κατά την κατασκευή του διαφραγματικού τοίχου. Εάν αυτό δεν είναι δυνατόν, τότε θα πρέπει οι αγωγοί να περάσουν κάτω από την εκσκαφή. Για την προστασία των αγωγών από τα μηχανήματα εκσκαφής τοποθετούνται οι αγωγοί σε ένα κοίλο σωλήνα και στη συνέχεια περιβάλλονται από σκυρόδεμα, το οποίο οριοθετείται από ένα προστατευτικό επιμήκες περίβλημα (σχήμα 1.2-4). Οι γωνίες ενός διαφραγματικού τοίχου κατασκευάζονται κατ εξοχήν σαν γωνιακή εκσκαφή, όταν η γωνία είναι 90 ο ή μεγαλύτερη. Και τα δύο σκέλη της γωνίας σκάβονται και σκυροδετούνται μαζί, έτσι ώστε να δημιουργείται μια στεγανή γωνία. 7

8 Κατασκευή των διαφραγματικών τοίχων με επί τόπου σκυρόδεμα Για την κατασκευή του διαφραγματικού τοίχου σκάβονται και σκυροδετούνται τμήματα εδάφους, τα λεγόμενα φατνώματα, ένα παρά ένα, ενώ ανάμεσα τους παραμένουν εδαφικές γέφυρες. Τα φατνώματα φτάνουν σε βάθος t, το οποίο προκύπτει από τις στατικές απαιτήσεις σχετικά με την ευστάθεια της εδαφικής επιφάνειας, και κατασκευάζονται σε μήκος l E από 2,5 μέχρι 7,5 m. Ο υπολογισμός των επιτρεπόμενων μηκών των τμημάτων αποτελεί ένα σημαντικό θέμα της τεχνικής των διαφραγματικών τοίχων και αναλύεται στο κεφάλαιο Φάσεις της κατασκευής Μετά την κατασκευή των οδηγών τοιχωμάτων ακολουθεί η κατασκευή του διαφραγματικού τοίχου με την ακόλουθη σειρά: - Εκσκαφή τμήματος Πρώτα πρώτα σκάβεται ένα φάτνωμα με την βοήθεια ενός ειδικού μηχανήματος εκσκαφής - στην Γερμανία χρησιμοποιούνται κατά κανόνα εκσκαφείς αρπάγες. Για την υποστήριξη των τοιχωμάτων της εκσκαφής χρησιμοποιείται ένα αιώρημα από μπετονίτη και νερό. Οι απώλειες σε υποστηρικτικό υγρό με την εκσκαφή πρέπει να συμπληρώνονται διαρκώς δια της προσθήκης μέσω αντλίας νέου αιωρήματος μπετονίτη. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι, η στάθμη του υγρού στην περιοχή των οδηγών τοιχωμάτων, κατά τις διακυμάνσεις της, να μην υπολείπεται σε καμία περίπτωση της καθορισμένης ελαχίστης στάθμης. - Τοποθέτηση ακραίων αγωγών Για τον ακραίο περιορισμό των πρώτων φατνωμάτων μέσα στο έδαφος τοποθετούνται συνήθως χαλύβδινοι σωλήνες (κοίλοι). Το επιθυμητό μήκος αυτών των ονομαζόμενων ακραίων αγωγών, το οποίο είναι ανάλογο του βάθους της εκσκαφής, μπορεί να προκύψει από την συναρμολόγηση περισσοτέρων μεμονωμένων τμημάτων (σχήμα 1.2-5). Ειδικές μορφές αυτών των περιοριστικών σωμάτων παρουσιάζονται στο κεφάλαιο

9 - Τοποθέτηση του οπλισμού Ο οπλισμός μοντάρεται από πριν σε κλωβούς και τοποθετείται στην εκσκαφή. Για μεγαλύτερα βάθη εκσκαφών μπορεί να κριθεί απαραίτητη η τοποθέτηση μεμονωμένων κλωβών οπλισμών σε τμήματα. Η επικάλυψη σκυροδέματος εξασφαλίζεται με δυο τρόπους, είτε προσδένοντας στον κλωβό τεμάχια διατήρησης αποστάσεων μεγάλης επιφανείας, είτε κρεμώντας μέσα στην εκσκαφή, εκατέρωθεν του κλωβού, χαλύβδινα προφίλ που εκτείνονται σε μήκος. Εσωτερικές κατασκευές όπως εσοχές ορθογωνικής μορφής για τα αγκύρια ή άλλες εσοχές πραγματοποιούνται πριν την καταβίβαση του κλωβού. - Σκυροδέτηση Η σκυροδέτηση της εκσκαφής γίνεται με τεχνολογία υποβρύχιας σκυροδέτησης, με υδαρές σκυρόδεμα και κατακόρυφο σωλήνα σκυροδέτησης (μέθοδος Contraktor). Το εκτοπιζόμενο αιώρημα αντλείται σε εγκαταστάσεις καθαρισμού και επαναχρησιμοποίησης ή μεταφέρεται σε κάδους απόρριψης. Για την αποφυγή λαθών θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στους κανόνες που δίνονται στο κεφ Ανέλκυση των ακραίων αγωγών Μετά την έναρξη της πήξης του σκυροδέματος ανελκύονται οι ακραίοι αγωγοί με τη βοήθεια υδραυλικών πρεσών εξόλκευσης. Μεγάλο βάρος πρέπει να δοθεί στο σωστό χρονικό σημείο ανέλκυσης, το οποίο πρέπει να επιλεγεί έτσι, ώστε αφ ενός το σκυρόδεμα, που έχει ήδη αρχίσει να πήζει, να μην ωθείται υπό το ίδιο βάρος του στην κοιλότητα που δημιουργείται μετά την ανέλκυση των ακραίων 9

10 αγωγών, και αφ ετέρου το σκυρόδεμα να μην είναι τόσο σκληρό, ώστε να κρίνεται αδύνατη η επανάκτηση των αγωγών (σχήμα 1.2-6). Η εκσκαφή γίνεται κατά φατνώματα, εναλλάξ, Αυτό σημαίνει ότι, τα τμήματα εδάφους 1, 3, 5 εκσκάπτονται και σκυροδετούνται ένα παρά ένα, ενώ ανάμεσα τους παραμένουν γέφυρες από έδαφος. Μετά την σκλήρυνση του σκυροδέματος στα φατνώματα 1, 3, 5 συμπληρώνεται και η εκσκαφή των ενδιάμεσων φατνωμάτων 2, 4 και η σκυροδέτηση τους πάνω στους καθαρισμένους αρμούς των γειτονικών φατνωμάτων. Φυσικά, μπορεί ένα φάτνωμα να συνδεθεί και μονόπλευρα στα γειτονικά του φατνώματα 1, 3, 5, αν από την άλλη πλευρά, που γειτονεύει με το έδαφος, εφαρμοστεί ένας κοίλος σωλήνας Λεπτομέρειες της σκυροδέτησης Για την σκυροδέτηση χρησιμοποιούνται Contraktor σωλήνες με στεγανές συζεύξεις. Για να έχουν οι γραμμές ροής του ανερχόμενου νωπού σκυροδέματος μια προσεγγιστικά κάθετη πορεία σε όλη τη διατομή της εκσκαφής, εμβαπτίζεται ο αγωγός σκυροδέτησης βαθιά μέσα στο σκυρόδεμα, σύμφωνα δε με το DIN 4126 σε βάθος τόσο τουλάχιστον όσο το μήκος του εκάστοτε προς σκυροδέτηση τμήματος. Το βάθος εμβάπτισης περιορίζεται αφετέρου και από την ικανότητα ανόδου του σκυροδέματος. Για εκσκαφές μεγαλύτερου μήκους, γωνιακές ή διπλές εκσκαφές με l E > 6 m, χρησιμοποιούνται περισσότεροι αγωγοί σκυροδέτησης. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να δοθεί προσοχή στο εργοτάξιο, στο να διατάσσονται όλοι οι αγωγοί σκυροδέτησης συμμετρικά (σχήμα 1.2-7). 10

11 Αυτές οι προϋποθέσεις δημιουργούν υψηλές απαιτήσεις σχετικά με την ικανότητα ροής του σκυροδέματος. Εξαιτίας αυτού, απαιτείται το μέτρο εξάπλωσης σε αντίθεση με το DIN να κυμαίνεται μεταξύ 55 και 60 cm, και σε καμία περίπτωση να μην υπερβαίνει τα 63 cm, λόγω του κινδύνου απόμιξης του μίγματος. Περαιτέρω κανόνες σκυροδέτησης δίνονται ακολούθως: - Αποφυγή μεγάλων διακοπών σκυροδέτησης - Ταχύτητα ανόδου του σκυροδέματος τουλάχιστον 3 m/h - Πριν την σκυροδέτηση ομογενοποίηση του υποστηρικτικού υγρού ή αντικατάσταση με ισχυρά αμμώδες υποστηρικτικό υγρό. Κατά την σκυροδέτηση η ανώτατη ζώνη του σκυροδέματος αναμειγνύεται συνήθως με το υποστηρικτικό υγρό. Εξαιτίας αυτού, δεν μπορεί αυτή η περιοχή, βάθους μέχρι 50 cm, να χρησιμοποιηθεί κατασκευαστικά και πρέπει μετά την αποκάλυψη του τοίχου να αφαιρεθεί, εάν βέβαια πρόκειται να συνδεθούν εκεί μέρη της κατασκευής. Για την σύνθεση του σκυροδέματος ισχύει με περιορισμούς το DIN 1045, όπως και οι κατευθυντήριες γραμμές για την κατασκευή και επεξεργασία του υδαρούς σκυροδέματος. Η ελάχιστη περιεκτικότητα σε τσιμέντο ορίζεται σε 350 kg/m 3, μπορεί ωστόσο με την προσθήκη ιπτάμενης τέφρας ή κάτι παρόμοιου να μειωθεί. Εάν δοθεί προσοχή στους παραπάνω κανονισμούς, μπορούν οι διαφραγματικοί τοίχοι να κατασκευαστούν ικανοποιητικά στεγανοί. Ο απλός ημικυκλικός αρμός δεν είναι δε τελείως στεγανός, μπορεί όμως να αποτρέψει τυχόν διαφυγές ''ρέοντος'' νερού. Περαιτέρω μέτρα για την βελτίωση της στεγανότητας αρμών κατά την χρησιμοποίηση των διαφραγματικών τοίχων ως εξωτερικό (μόνιμο) τοίχωμα ενός έργου περιγράφονται στο κεφάλαιο Κατασκευαστικές ανοχές Κατά την διαμόρφωση ενός διαφραγματικού τοίχου σημαντικό ρόλο παίζει το υφιστάμενο έδαφος. Η εμπειρία έχει δείξει, ότι τα εμπόδια μέσα στο έδαφος οδηγούν σε εκτροπή του τοίχου από την προδιαγεγραμμένη θέση του και σε διόγκωση της επιφάνειας του. Για αυτό και δεν υπάρχουν κατασκευαστικές ανοχές γενικής ισχύος. Ακόμα και τοπικά περιορισμένες, μη λεπτόκοκκες εδαφικές περιοχές, όπως π.χ. τα χαλικοπαγή εδάφη του Μονάχου, μπορούν να οδηγήσουν στις γνωστές εξογκώσεις του διαφραγματικού τοίχου. Το εργαλείο εκσκαφής για διαφραγματικούς τοίχους είναι κατά κανόνα λίγο πλατύτερο από το ονομαστικό πάχος του διαφραγματικού τοίχου. Εξαιτίας αυτού και λόγω της κίνησης της αρπάγης εκσκαφής κατασκευάζεται ο τοίχος περί τα 2 5 cm παχύτερος από το θεωρητικό πάχος του d n. Η υφή της επιφάνειας του τοίχου εξαρτάται από το είδος του υφιστάμενου εδάφους. Λεπτόκοκκα εδάφη επιφέρουν μια σχετικά λεία επιφάνεια, ενώ σε χονδρόκοκκα εδάφη ο τοίχος διαρθρώνεται ανάλογα με το μέγιστο κόκκο του εδάφους. Το DIN 4126 ''Διαφραγματικοί Τοίχοι'' καθορίζει την επιτρεπόμενη απόκλιση των διαφραγματικών τοίχων από την κατακόρυφο ως εξής: Αποκλίσεις της εξωτερικής επιφάνειας του τοίχου max 1,5 % του βάθους του τοίχου ή μέχρι 10 cm. Καθοριστική είναι η μέγιστη τιμή. 11

12 Μικρότερες ανοχές είναι εφικτές μόνο δια της λήψης πρόσθετων μέτρων, π.χ. ιδιαίτερες διατάξεις καθοδήγησης, εκ των υστέρων επεξεργασία των επιφανειών των τοιχωμάτων Διαφραγματικοί τοίχοι από προκατασκευασμένα τμήματα Τα μειονεκτήματα του επί τόπου εγχυνόμενου τοίχου: - περιορισμένη υδατοστεγανότητα των αρμών - αδρή υφή της επιφάνειας του τοίχου - αποκλίσεις από την κατακόρυφο - ανοχές στην σκυροδέτηση της κορυφής του διαφραγματικού τοίχου οδήγησαν στην ανάπτυξη των διαφραγματικών τοίχων από προκατασκευασμένα τμήματα (σχήμα 1.2-8). Τα προκατασκευασμένα τμήματα τοποθετούνται στη σειρά μέσα στην εκσκαφή του εδάφους, η οποία έχει γίνει 10 με 20 cm πλατύτερη από τα προκατασκευασμένα στοιχεία. Η εκσκαφή υποστηρίζεται με ένα αυτοσκληρυνούμενο αιώρημα από μπετονίτη, τσιμέντο και νερό. Η εξέλιξη της αντοχής αυτού του αιωρήματος πρέπει να 12

13 προσαρμόζεται με την πορεία του έργου: χαμηλό ιξώδες και χαμηλό όριο ροής κατά την διάρκεια της εκσκαφής και κατά την τοποθέτηση των προκατασκευασμένων τμημάτων ενίσχυση του αιωρήματος ευθύς μετά την εισαγωγή των προκατασκευασμένων τμημάτων, ώστε η εκσκαφή της γειτονικής εκσκαφής να μην επηρεάσει αρνητικά το έτοιμο τμήμα αργή αύξηση της αντοχής, έτσι ώστε κατά την εφαρμογή του επόμενου προκατασκευασμένου τμήματος μετά από πολυήμερη παύση των εργασιών - όπως π.χ. κατά το σαββατοκύριακο - να μπορεί και πάλι να εκτοπιστεί το αιώρημα. 28 ημερών αντοχή για στατικούς λόγους περί τα 0,2 0,5 N/mm 2. 13

14 Το σκληρυμένο υποστηρικτικό υγρό λειτουργεί ταυτόχρονα και ως υλικό στεγανοποίησης στην περιοχή των αρμών και του πόδα του τοίχου. Εάν θέλουμε να αποκλείσουμε με σιγουριά την διαβροχή των αρμών (μόνιμος τοίχος του έργου), κρίνεται απαραίτητη η τοποθέτηση στεγανωτικών ταινών από χάλυβα ή ελαστικό. Η στεγανωτική ταινία των αρμών σκυροδετείται μέσα στην κατά μέτωπο πλευρά του προκατασκευασμένου τμήματος και κατά την βύθιση αυτού μέσα στην εκσκαφή εμπηγνύεται στο γειτονικό στοιχείο (σχήμα 1.2-9). Η πορεία της κατασκευής παρουσιάζεται στο σχήμα Οι εκσκαφές εκσκάπτονται συνεχώς προς μια κατεύθυνση εργασίας, τα προκατασκευασμένα τμήματα τοποθετούνται, το ένα μετά το άλλο, στην προδιαγεγραμμένη θέση με τη βοήθεια βαρέων ανυψωτικών μηχανημάτων και αναρτώνται στα οδηγά τοιχώματα, μέχρι το υποστηρικτικό υγρό αναπτύξει μια επαρκή αντοχή. Επιφάνειες έδρασης και εσοχές για την σύνδεση περαιτέρω τμημάτων του έργου όπως είναι τα δάπεδα και οι οροφές προβλέπονται κατά την κατασκευή των προκατασκευασμένων τμημάτων και αποκαλύπτονται σχετικά εύκολα κατά την μετέπειτα εκσκαφή του εδάφους (βλ. σχήμα ). 14

15 1.2.3 Υπολογισμός ευστάθειας και διαστασιολόγηση Διαστασιολόγηση των οδηγών τοιχωμάτων Στην περίπτωση που δεν υπάρχει εξωτερική φόρτιση, δεν απαιτείται διαστασιολόγηση των οδηγών τοιχωμάτων. Η επιλογή των διαστάσεων προκύπτει από κατασκευαστική εμπειρία. Εντούτοις όμως θα πρέπει να διαστασιολογούνται, όταν καταπονούνται από εξωτερικά φορτία ή αν ενεργοποιούνται για την μεταβίβαση των ωθήσεων των γαιών (σχήμα ). Η ώθηση γαιών E L πάνω στο οδηγό τοίχωμα μπορεί να ενεργοποιηθεί, για να βελτιώσει ως επιπρόσθετη υποστήριξη (μόνο σε οδηγά τοιχώματα με αντηρίδες) την ευστάθεια της εκσκαφής. Ενώ για τον υπολογισμό της δύναμης υποστήριξης λαμβάνεται η ώθηση ηρεμίας, η διαστασιολόγηση των οδηγών τοιχωμάτων πραγματοποιείται με την παθητική ώθηση. Για τον καθορισμό των εντατικών μεγεθών γίνεται η παραδοχή, ότι τα οδηγά τοιχώματα κατασκευάζονται χωρίς διακοπή και ενισχύονται στην περιοχή που τελειώνει το φάτνωμα με αντηρίδες. Σαν στατικό σύστημα προσφέρεται η δοκός ενός ανοίγματος με εκατέρωθεν ελαστική πάκτωση (σχήμα ). Κατά την διαστασιολόγηση θα πρέπει να ληφθεί υπόψη, ότι τα οδηγά τοιχώματα αποτελούν μια προσωρινή κατασκευή, καταπονούνται για μικρό χρονικό διάστημα και η ρηγμάτωση τους δεν επιφέρει αρνητικές συνέπειες (Υπολογισμός με μειωμένο συντελεστή ασφαλείας ν =1,3). Τα οδηγά τοιχώματα θα πρέπει να διαστασιολογηθούν και για την φόρτιση που οφείλεται στους εκσκαφείς και στην ώθηση των γαιών λόγω του ιδίου βάρους τους, εάν τυχόν αυτή η φόρτιση δεν είναι μικρότερη από την φόρτιση λόγω της παθητικής ώθησης του εδάφους. 15

16 Ευστάθεια της γεμάτης με υποστηρικτικό υγρό εκσκαφής Καθ όλη τη διάρκεια κατασκευής των διαφραγματικών τοίχων αντιστηρίζονται οι εδαφικές επιφάνειες με ένα αιώρημα. Το DIN 4126 υποδεικνύει για την φάση κατασκευής της εκσκαφής τέσσερις ελέγχους ευσταθείας: α) Ασφάλεια έναντι της εισροής υπόγειου νερού στην εκσκαφή β) Ασφάλεια έναντι υποβιβασμού της στατικά απαιτούμενης στάθμης του υποστηρικτικού υγρού γ) Ασφάλεια έναντι της αποκόλλησης ή της κατολίσθησης κόκκων του εδάφους στην επιφάνεια του τοίχου (εσωτερική ευστάθεια) δ) Ασφάλεια έναντι της διαμόρφωσης επιφανειών ολίσθησης στο έδαφος, που θέτουν σε κίνδυνο την εκσκαφή (εξωτερική ευστάθεια εκσκαφής). α) Ασφάλεια έναντι της εισροής υπόγειου νερού Η ασφάλεια έναντι της εισροής υπόγειου νερού μπορεί εύκολα να αποδειχθεί. Κατά DIN η ασφάλεια είναι ικανοποιητική, όταν η πίεση του υποστηρικτικού υγρού σε κάθε σημείο της εκσκαφής είναι μεγαλύτερη από την 1,05-πλάσια πίεση του υπόγειου νερού. Για μια αρχική τιμή του ειδικού βάρους του υποστηρικτικού υγρού περί τα 10,3 kn/m 3 (νωπό αιώρημα), και για μια αύξηση κατά την εκσκαφή λόγω ανάμιξης με το έδαφος σε 10,5 kn/m 3 και άνω, γίνεται αυτή η απαίτηση καθοριστική για το ύψος πλήρωσης μόνο στην περίπτωση υπόγειου νερού υπό πίεση ή ευρισκόμενου άμεσα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Η απαιτούμενη πίεση του αιωρήματος μπορεί να επιτευχθεί ακόμα και στην περίπτωση ανύψωσης των οδηγών τοιχωμάτων πάνω από την επιφάνεια του εδάφους (σχήμα 1.2-3d). β) Ασφάλεια έναντι υποβιβασμού της στατικά απαιτούμενης στάθμης του υποστηρικτικού υγρού Η ασφάλεια έναντι υποβιβασμού της στατικά απαιτούμενης στάθμης του υποστηρικτικού υγρού μπορεί να εξασφαλιστεί με εργοταξιακά μέτρα. Με τα ανάλογα αποθέματα υποστηρικτικού υγρού μπορεί να διασφαλιστεί, ότι ακόμα και αν υπάρχουν απώλειες σε αιώρημα λόγω συνάντησης κοιλοτήτων ή έντονα διαπερατών εδαφικών στρωμάτων, δεν υποβιβάζεται η στατικά απαιτούμενη στάθμη. Η γεμάτη με αιώρημα τάφρος των οδηγών τοιχωμάτων δρα σε μεγάλες απώλειες υγρού και σαν ανασταλτήρας. γ) Ασφάλεια έναντι αποκόλλησης ή κατολίσθησης κόκκων του εδάφους στην επιφάνεια του τοίχου ( εσωτερική ευστάθεια) Η εσωτερική ευστάθεια μιας εκσκαφής εξασφαλίζεται, όταν δεν αποσπώνται από τον τοίχο μεμονωμένοι κόκκοι ή ομάδες κόκκων και δεν βυθίζονται έτσι στην συνέχεια στο αιώρημα. Ως προς αυτό μεγάλη σημασία έχουν οι ιδιότητες ροής του αιωρήματος από μπετονίτη. Καθοριστική παράμετρος είναι το όριο ροής τ F του αιωρήματος, δηλαδή η διατμητική τάση από την οποία και πέρα αρχίζει η ροή του υποστηρικτικού υγρού: Σε αυτό τον τύπο είναι d 10 = Διάμετρος κόκκων του υπό εξέταση εδαφικού στρώματος για 10% διερχόμενο ποσοστό μέσω κόσκινου 16

17 γ '' = Ειδικό βάρος του εδάφους υπό την άνωση του υποστηρικτικού υγρού (προσεγγιστικά ισχύει: γ'' γ' = Ειδικό βάρος του εδάφους υπό την άνωση του νερού) cal φ = Τιμή υπολογισμού της γωνίας εσωτερικής τριβής. Καθοριστικό για τον έλεγχο είναι το πιο χονδρόκοκκο στρώμα με ένα πάχος από 0,5 m και άνω. Εκτός από τον υπολογιστικό καθορισμό του απαιτούμενου ορίου ροής τ F (ένας συντελεστής ασφαλείας ίσος με 2 έχει συνυπολογιστεί στην παραπάνω εξίσωση) μπορεί ο έλεγχος να πραγματοποιηθεί και με μια δοκιμαστική εκσκαφή ( συντελεστής ασφαλείας 1,5) ή να βασιστεί σε θετικές εμπειρίες που έχουν προκύψει από ομοειδή ή δυσμενέστερα εδάφη. Περαιτέρω λεπτομέρειες περιγράφονται στο DIN 4126, όπως και στις επεξηγήσεις για τον κανονισμό. δ) Ασφάλεια έναντι της διαμόρφωσης επιφανειών ολίσθησης στο έδαφος, που θέτουν σε κίνδυνο την εκσκαφή (εξωτερική ευστάθεια εκσκαφής) Ο έλεγχος της εξωτερικής ευστάθειας, δηλαδή ο έλεγχος εξασφάλισης των γεμάτων με αιώρημα εκσκαφών έναντι κατάρρευσης των εδαφικών τοιχωμάτων λόγω σχηματισμού επιφανειών ολίσθησης στο έδαφος διεξάγεται κατά κανόνα δια της αντιπαράθεσης της πίεσης του αιωρήματος με την ώθηση των γαιών. Θα πρέπει να προσδιοριστεί η πίεση του αιωρήματος που δρα στο έδαφος, δηλ. η μειωμένη κατά την υδροστατική πίεση του υπόγειου νερού πίεση αιωρήματος. Ενδεχομένως να πρέπει στον υπολογισμό της εφαρμοζόμενης υδροστατικής πίεσης να ληφθεί υπόψη και η διείσδυση του αιωρήματος στο έδαφος. Ο υπολογισμός είναι εύκολος και περιγράφεται σε αυτό το κεφάλαιο. Πιο δύσκολη είναι η σύλληψη της ώθησης των γαιών, διότι στην περίπτωση των υποστηριγμένων με υγρό εκσκαφών έχουμε να κάνουμε με ένα στερεομετρικό πρόβλημα ώθησης των γαιών. Στο [7] παρουσιάζεται μια σειρά από μεθόδους υπολογισμού και μεταξύ τους συγκρίσεις. Στη συνέχεια παρουσιάζεται με υποδειγματικό τρόπο ένα πρακτικό μοντέλο υπολογισμού (μοντέλο εδαφικής σφήνας), το οποίο υιοθετήθηκε και από το DIN Καθορισμός της δύναμης υποστήριξης Η δύναμη υποστήριξης πάνω στη θεωρούμενη εδαφική σφήνα υπολογίζεται από την υδροστατική πίεση του υποστηρικτικού υγρού: Στην περίπτωση υφιστάμενου υπόγειου νερού μειώνεται η πίεση πάνω στην εδαφική σφήνα - άρα και η δύναμη υποστήριξης - κατά την πίεση του υπόγειου νερού σε Η υδροστατική δύναμη υποστήριξης S H υπολογίζεται για την περίπτωση εδάφους με υπόγειο νερό σε 17

18 ( l s = μήκος τμήματος εκσκαφής). Αυτές οι εξισώσεις ισχύουν για πολύ λεπτόκοκκα εδάφη, στα οποία το υποστηρικτικό υγρό δεν διεισδύει καθόλου ή μόνο λίγο. Εάν όμως υπάρχει ένα διαπερατό χονδρόκοκκο έδαφος, τότε θα πρέπει στον υπολογισμό της δύναμης υποστήριξης πάνω στο ολισθαίνων σώμα να ληφθεί υπόψη και η διείσδυση του υποστηρικτικού υγρού στο έδαφος, μια και εξαιτίας αυτής δημιουργείται στην κατώτατη περιοχή της ολισθαίνουσας σφήνας μια απώλεια σε δύναμη υποστήριξης. Η επιφάνεια διείσδυσης που προκύπτει από την κάθετη τομή στο βάθους διείσδυσης είναι, καθώς βρίσκεται εκτός της ολισθαίνουσας σφήνας, για την υποστήριξη ανενεργή (σχήμα ). Το βάθος διείσδυσης ενός αιωρήματος μπετονίτη στο έδαφος προκύπτει όπου Δ p (3) η μείωση της υδροστατικής πίεσης του υποστηρικτικού υγρού μέσα στην εκσκαφή από την πίεση του νερού που υπάρχει στον πορώδη χώρο του εδάφους, δηλ. η υπερπίεση του υποστηρικτικού υγρού έναντι της πίεσης του υπόγειου νερού. Η ειδική πίεση ροής του αιωρήματος f so υπολογίζεται προσεγγιστικά ως εξής με τ F = όριο ροής του υποστηρικτικού υγρού d 10 = η διάμετρος των κόκκων του εδάφους για την οποία το διερχόμενο ποσοστό είναι 10 % 18

19 Παράδειγμα: Η διαδικασία υπολογισμού θα περιγραφεί για την απλή περίπτωση ομογενούς εδάφους με υπόγειο νερό. Θα γίνει χρήση των αριθμητικών τιμών που περιέχονται στον πίνακα 5 των επεξηγήσεων για το DIN 4126 (σχήμα ): από όπου τελικά προκύπτει Στην περίπτωση ενός στρωματογενούς εδάφους υπολογίζονται κάθε φορά οι διεισδύσεις για την άνω και κάτω στάθμη του κάθε εδαφικού στρώματος. Για το απλό παράδειγμα που έχει επιλεχθεί προκύπτει από το σχήμα ο λόγος της ενεργής επιφάνειας διείσδυσης A s προς την συνολική επιφάνεια διείσδυσης A ως ακολούθως: Λόγω της αναλογικότητας μεταξύ δύναμης υποστήριξης και επιφάνειας διείσδυσης ισχύει για την ενεργή δύναμη υποστήριξης S ' πάνω στην σφήνα ολίσθησης Η μείωση της δύναμης υποστήριξης μπορεί κατά DIN να αγνοηθεί, εάν αντ αυτού αυξηθούν οι συντελεστές ασφάλειας, ή όταν για την ειδική πίεση ροής του αιωρήματος ισχύει: Κατά τον υπολογισμό της δύναμης υποστήριξης μπορεί να ληφθεί υπόψη η υποστηρικτική επίδραση των οδηγών τοιχωμάτων, όταν αυτά είναι εφοδιασμένα με αντηρίδες και έχουν διαστασιολογηθεί αναλόγως. Σε αυτή την περίπτωση η δύναμη υποστήριξης του αιωρήματος υπολογίζεται ξεκινώντας από την κατώτατη στάθμη των οδηγών τοιχωμάτων. Παραδοχές φόρτισης α) Κινητά φορτία 19

20 Το DIN 4126 επιτρέπει τα φορτία από οχήματα και μηχανήματα εκσκαφής να μην συμπεριληφθούν στον υπολογισμό της ώθησης των γαιών που ενεργεί στην εκσκαφή, όταν τα ενισχυμένα με αντηρίδες οδηγά τοιχώματα έχουν ήδη διαστασιολογηθεί για αυτά τα φορτία. β) Φορτία από γειτονικές κατασκευές Για φορτίσεις που οφείλονται στην πίεση του εδάφους από γειτονικές κατασκευές μπορεί να γίνει θεώρηση μια θολωτής λειτουργίας της κατασκευής κατά DIN 1053, μέρος 1, έκδοση Νοεμβρίου 1974, (σχήμα ). Προϋπόθεση αυτού είναι, τα φορτία να μεταβιβάζονται στο υπέδαφος από μια φέτα τοίχου (από σκυρόδεμα ή τοιχοποιία) και μια συνεχή φέρουσα θεμελίωση. Σε άλλες περιπτώσεις τα φορτία καθορίζονται και εφαρμόζονται βάσει αναγνωρισμένων κανονισμών της τεχνικής των διαφραγματικών τοίχων. Η κατασκευή των διαφραγματικών τοίχων κρίνεται ιδιαίτερα οικονομική, όταν ο τοίχος ενσωματώνεται στο τελικό έργο. Σε αυτή την περίπτωση κατά τον στατικό υπολογισμό αποδίδουμε στον διαφραγματικό τοίχο την ανάληψη της ώθησης των γαιών, έτσι ώστε ένα κέλυφος από οπλισμένο σκυρόδεμα μπροστά από αυτόν να πρέπει να διαστασιολογηθεί μόνο για την πίεση του νερού. Υπολογισμός της ώθησης των γαιών στο χώρο κατά το μοντέλο της εδαφικής σφήνας Η μέθοδος που περιγράφεται στο DIN 4126 διακρίνεται από την απλή εφαρμογή της. Σύμφωνα με αυτή μπορούν να ληφθούν υπόψη στον υπολογισμό η κλίση της εδαφικής επιφάνειας, η στρωματογραφία και η συνοχή του εδάφους, και επιπρόσθετα φορτία. Η θολωτή λειτουργία του εδάφους λαμβάνεται υπόψη με την εφαρμογή των διατμητικών δυνάμεων Τ στις πλευρές της εδαφικής σφήνας. Για την στατικά απροσδιόριστη διατμητική δύναμη γίνεται στο DIN 4126 η υπολογιστική παραδοχή, ότι η πλευρική επιφάνεια ολισθήσεως σχηματίζεται στο επίπεδο των διατμητικών δυνάμεων (σχήμα ). Έτσι για εδάφη χωρίς συνοχή η τιμή της πλευρικής ώθησης Κ y προκύπτει: 20

21 Κ y = Κ ο = 1 sin φ Για τις κατακόρυφες τάσεις σ z ή αντιστοίχως για τις πλευρικές ορθές τάσεις σ y = Κ ο σ z γίνεται μια διγραμμική θεώρηση: Ίδιο βάρος του εδάφους: σ y = γ z Κ ο για z < l s σ y = γ l s Κ ο = σταθερό για z l s Επιφορτίσεις: σ yp = p Κ ο για z = 0 μειωμένο σε σ yp = 0 για z l s Αυτή η θεώρηση αποτελεί μια προσέγγιση της εξέλιξης των τάσεων κατά τη θεωρία του σιλό. Λαμβάνοντας υπόψη την πίεση των οδηγών τοιχωμάτων Η πίεση των οδηγών τοιχωμάτων μπορεί να ληφθεί υπόψη στον προσδιορισμό της δύναμης υποστήριξης. Αρκεί στην περιοχή των τοίχων οδηγών αντί της υποστηρικτικής επίδρασης του αιωρήματος από μπετονίτη να τεθεί η ώθηση των γαιών Ε L Ε L = 0,5 γ Κ ο t 2 L l s + p Κ ο t L l s (ομογενές έδαφος χωρίς υπόγειο νερό) t L : Βάθος του οδηγού τοιχώματος ως επιπρόσθετη δύναμη υποστήριξης. 21

22 Ευστάθεια και διαστασιολόγηση του σκληρυνόμενου τοίχου Οι έλεγχοι ευστάθειας και η διαστασιολόγηση διαρθρώνονται από τα εξής σημεία: - Εξακρίβωση της ώθησης των γαιών και της πίεσης του νερού - Εξακρίβωση των εντατικών μεγεθών, των αντιδράσεων και του βάθους έμπηξης - Έλεγχος ασφάλειας έναντι της επίτευξης της πλαστικής οριακής κατάστασης στην εδαφική έδραση - Έλεγχος παραλαβής κάθετων φορτίων από το έδαφος - Διαστασιολόγηση του διαφραγματικού τοίχου - Έλεγχος ασφάλειας έναντι εδαφικής θραύσης κατά DIN Έλεγχος ασφάλειας στον βαθύ αρμό ολίσθησης - Ενδεχομένως έλεγχος της φέρουσας ικανότητας των αγκυρίων - Ενδεχομένως έλεγχος έναντι υδραυλικής θραύσης μέσα στην εκσκαφή. Οι έλεγχοι για την ευστάθεια ενός σκληρυνόμενου διαφραγματικού τοίχου πραγματοποιούνται κατά το μεγαλύτερο μέρος τους όπως στους πασσαλότοιχους και περιγράφονται διεξοδικά στην βιβλιογραφία. Στα ακόλουθα θα αναφερθούν λεπτομέρειες που σχετίζονται αποκλειστικά με την τεχνική των διαφραγματικών τοίχων. Γωνία τριβής της διεπιφάνειας τοίχου - εδάφους Η γωνία τριβής δ μπορεί, λόγω της διαμόρφωσης ενός φίλτρου στρώματος κατά την κατασκευή της ανοιχτής εκσκαφής, να λάβει αποκλειστικά και μόνο την τιμή: δ = φ / 2 Κατά DIN 4126 Κεφάλαιο μπορεί στον υπολογισμό της ενεργητικής και παθητικής ώθησης να τεθεί μια μεγαλύτερη γωνία τριβής μόνο για λόγους μεγαλύτερης ακρίβειας ελέγχου. Αν μεταξύ της χρονικής στιγμής που αρχίζει η εκσκαφή και η σκυροδέτηση παρεμβάλλονται περισσότερες από 30 ώρες, τότε θα πρέπει για εδάφη με μεγάλο πορώδες να ληφθεί υπόψη μια έντονη διαμόρφωση ενός φίλτρου στρώματος. Σε αυτή τη περίπτωση θα πρέπει η γωνία τριβής να υποβιβαστεί σε δ = 0. Διαστασιολόγηση του διαφραγματικού τοίχου και τάσεις συνάφειας Οι διαφραγματικοί τοίχοι υπολογίζονται με τους συνήθεις κανονισμούς ως συνεχείς πλάκες ή δοκοί. Γενικά για την διαστασιολόγηση των διαφραγματικών τοίχων ισχύει το DIN 1045, εκτός και αν κάποιες διατάξεις του έχουν τεθεί εκτός ισχύος από το DIN Δια του DIN 4126 διορθώθηκαν τα ακόλουθα σημεία του DIN 1045: - για προσωρινές κατασκευές ισχύουν κατά κανόνα οι απαιτήσεις για σκυρόδεμα Β Ι ( 6.2) - Σύνθεση του σκυροδέματος ( 6.2) - Ευστάθεια σκυροδέματος ( 7.5 ) - υψηλότερη εφαρμοζόμενη κατηγορία σκυροδέματος: B 25 ( ) 22

23 - περιοχές συνάφειας για τον οπλισμό ( ) - επικάλυψη σκυροδέματος ( 8.2 ) - περιορισμός του εύρους των ρωγμών ( 8.2 ) - διάταξη οπλισμού ( 8.3 ) - επιτρεπόμενες τάσεις σε προσωρινές κατασκευές ( ). Δια του καθορισμού της μέγιστης κατηγορίας σκυροδέματος σε Β 25 θα πρέπει να αποφευχθούν ιδιαίτερα ισχυρά οπλισμένοι διαφραγματικοί τοίχοι, μια και δεν αρμόζουν με αυτόν τον τρόπο κατασκευής. Λαμβάνοντας υπόψη την δυσμενή επιρροή που έχει ένα εναπομείναν λεπτό στρώμα υποστηρικτικού υγρού στις ράβδους του οπλισμού, θα πρέπει οι τάσεις συνάφειας κατά DIN 1045, Δεκέμβριος 78, 18.4 για οριζόντιες ράβδους του οπλισμού να αντιστοιχούν στην περιοχή συνάφειας ΙΙ. Το ίδιο ισχύει και για κάθετες ράβδους που βρίσκονται στην ανώτερη περιοχή μήκους 3 m, μια και στην περιοχή αυτή το σκυρόδεμα δεν μπορεί λόγω μιας μειωμένης επιφόρτισης να συμπυκνωθεί τόσο πολύ όσο στην υπόλοιπη περιοχή της εκσκαφής. Σχετικά με τον περιορισμό του εύρους των ρωγμών ο κανονισμός των διαφραγματικών τοίχων αποκλίνει από το DIN 1045, Ο έλεγχος περιορίζεται στις συνθήκες περιβάλλοντος που αναφέρονται στο DIN 1045, πίνακας 10, σειρά 4. Ο έλεγχος κατά (ελαχιστοποίηση του σχηματισμού ρωγμών) δεν απαιτείται για διαφραγματικούς τοίχους, θα απαιτούνταν δε αν το υπόγειο νερό ήταν διαβρωτικό. Το ίδιο ισχύει και όταν δεν χρειάζεται να τοποθετηθεί μπροστά από τον διαφραγματικό τοίχο ένας στεγανός τοίχος από οπλισμένο σκυρόδεμα, πράγμα το οποίο συμβαίνει όταν απομένει μια επαρκώς παχιά ζώνη θλίψης λόγω κάμψης. Για προσωρινές κατασκευές επιτρέπεται η διαστασιολόγηση των διαφραγματικών τοίχων, που καταπονούνται σε πρωτεύουσα κάμψη, να διεξαχθεί με τον μειωμένο συντελεστή ασφαλείας ν = 1,5 του DIN 4124, Σχετικά με την διάταξη των οπλισμών γίνεται λεπτομερής αναφορά στην αυτού του κεφαλαίου. 23

24 1.2.4 Κατασκευαστικές λεπτομέρειες Γενικά Κατά την κατασκευαστική διαμόρφωση ενός διαφραγματικού τοίχου θα πρέπει να δοθεί μεγάλη προσοχή στις λεπτομέρειες του συγκεκριμένου τρόπου κατασκευής. Ιδιαιτέρως θα πρέπει να δοθεί προσοχή στο ότι κατά την σκυροδέτηση πρέπει να εκτοπίζεται το υποστηρικτικό υγρό. Για την καθοδήγηση του οπλισμού, για την κατασκευή των συνδέσεων και των ελεύθερων εσοχών για την στερέωση μερών της κατασκευής, για την κατασκευή των υδατοφραγμών των αρμών κλπ. θα πρέπει να ληφθούν ιδιαίτερα κατασκευαστικά μέτρα. Βασικά θα πρέπει να δοθεί προσοχή - όπως διατυπώνεται στο DIN στον λεπτομερή σχεδιασμό των διαφραγματικών τοίχων, ώστε το νωπό σκυρόδεμα να περιρρέει τον οπλισμό και τις εσωτερικές κατασκευές, και το υποστηρικτικό υγρό να μπορεί να εκτοπιστεί σε όλη τη διατομή της εκσκαφής Οπλισμός Ο οπλισμός ενός φατνώματος διαφραγματικού τοίχου αποτελείται από προπαρασκευασμένους κλωβούς. Οι διαστάσεις των κλωβών είναι ανάλογες των διαστάσεων της εκσκαφής, εξαρτώνται όμως και από τα διατιθέμενα ανυψωτικά μηχανήματα. Για ιδιαίτερα μεγάλου βάθους εκσκαφές, διπλές ή επαναλαμβανόμενες εκσκαφές, μπορούν να τοποθετηθούν και δύο ή περισσότεροι κλωβοί σε παράθεση (σχήμα ). Για στατικούς λόγους θα πρέπει στις περισσότερες περιπτώσεις ο κατακόρυφος οπλισμός να περικλείεται από οριζόντιους συνδετήρες. Κατά προτίμηση χρησιμοποιείται ως οπλισμός συγκολλήσιμος νευροχάλυβας τύπου III S ή ΙV S, ώστε κατά την συναρμολόγηση των κλωβών να μπορεί ο διαμήκης οπλισμός να συγκολληθεί με ράβδους ενίσχυσης. 24

25 Οι ενισχύσεις θα πρέπει να σταθεροποιούν τον κλωβό κατά την μεταφορά και τοποθέτηση του με τον γερανό και κυρίως να εξασφαλίζουν στην περίπτωση έντονα ασύμμετρου οπλισμού με ασύμμετρη κατανομή του βάρους την τοποθέτηση του στην προδιαγεγραμμένη (μέσα στην εκσκαφή) θέση. Κατασκευαστικά θα πρέπει προς τις πλευρές του εδάφους του ορύγματος να προβλεφθούν ανάλογα με το μήκος του κλωβού ένας ή περισσότεροι σταυροί από χαλύβδινες ράβδους ή επικαλύψεις από δομικά πλέγματα. Σκοπός τους δεν είναι άλλος από την ενίσχυση. Επιπρόσθετα απαιτούνται στους οριζόντιους συνδετήρες και ιδιαίτερα σε πλατιά σώματα μεμονωμένοι αναβολείς ή πρόσθετοι συνδετήρες ως ενίσχυση κάθετα στο επίπεδο του σώματος. Ο διαμήκης οπλισμός φτάνοντας στην κορυφή του κλωβού συγκολλάται αμετάθετα πάνω σε ένα πλαίσιο ενίσχυσης, το οποίο συντίθεται από χαλύβδινες ράβδους ορθογωνικής διατομής ή από χαλυβδοσωλήνες. Αυτό το πλαίσιο πρέπει να είναι ιδιαίτερα άκαμπτο ώστε να μπορεί να αναλάβει το βάρος του κλωβού στην περίπτωση που αναρτάται από τα οδηγά τοιχώματα. Όταν έχουμε να κάνουμε με ιδιαίτερα βαθιές εκσκαφές ή όταν το ύψος εργασίας για την κατασκευή του διαφραγματικού τοίχου είναι περιορισμένο, δηλ. γενικότερα όταν ο κλωβός δεν μπορεί να τοποθετηθεί με όλο του το μήκος μέσα στην εκσκαφή, τότε ένα τμήμα του κλωβού κρέμεται μέσα στην εκσκαφή και ένα άλλο μοντάρεται με αυτό (σχήμα ). Ως συνδετήρια μέσα προτείνονται οπλισμοί περισφίξεως στις περιοχές των ενώσεων και κοχλιωτές μούφες. Η διάταξη του οπλισμού θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την τάση ανόδου του νωπού σκυροδέματος. Αυτό σημαίνει, ότι θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στο να απομείνουν για την ροή του σκυροδέματος όσο το δυνατόν μεγαλύτερες εσωτερικές αποστάσεις μεταξύ των μεμονωμένων ράβδων. Πυκνώσεις του οπλισμού θα πρέπει να αποφευχθούν. Ένα υποστηρικτικό υγρό εκτοπίζεται από το νωπό σκυρόδεμα τόσο καλύτερα, όσο πιο μικρή είναι η αντίσταση ροής του υγρού σε σχέση με αυτή του σκυροδέματος. Η εμπειρία έχει δείξει εξάλλου, ότι για μια άψογη εκτόπιση '' πυκνόρρευστων '' υποστηρικτικών υγρών με μεγάλο όριο ροής απαιτούνται μεγαλύτερες αποστάσεις οπλισμών απ ότι για '' λεπτόρρευστα '' υποστηρικτικά υγρά με μικρό όριο ροής. Σχετικά με αυτό το DIN 4126 δίνει στον πίνακα 1 τις επιτρεπόμενες ελάχιστες αποστάσεις των ράβδων σε συνάρτηση με το όριο ροής (σχήμα ). Εάν πρέπει, λόγω αδρών εδαφικών στρωμάτων, να προβλεφθεί για την στήριξη ενός τοιχώματος ένα υποστηρικτικό υγρό με μεγάλο όριο ροής, τότε μπορεί αυτό μετά το τέλος της εκσκαφής και σύμφωνα πάντα με τους κανονισμούς, να αντικατασταθεί με ένα άλλο υποστηρικτικό υγρό μικρότερου ορίου ροής, έτσι ώστε να γίνει δυνατή η εφαρμογή των μικρότερων αποστάσεων που αναφέρονται στον πίνακα 1 του DIN Ενδιάμεσες τιμές μπορούν να προκύψουν με παρεμβολή. Μεταξύ του πέλματος της εκσκαφής και του οπλισμού πρέπει να τηρείται μια ελάχιστη απόσταση της τάξεως των 20 cm. Στην περίπτωση διάταξης του οπλισμού σε δύο στρώσεις προβλέπεται η δεύτερη στρώση να διατάσσεται πίσω από την πρώτη κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να παραμένει η απόσταση των ράβδων σταθερή. Με μια ράβδο απόστασης μπορεί να εξασφαλιστεί μεταξύ πρώτης και δεύτερης στρώσης μια εσωτερική απόσταση της τάξεως τουλάχιστον των 28 mm. 25

26 Σε θέσεις ματίσματος και για μια σειρά οπλισμού επιτρέπεται όπως δείχνει το σχήμα c, η ελάχιστη απόσταση e 2 να μειωθεί κατά την διάμετρο της ράβδου d s. Συνδετήρες και άλλος οριζόντιος οπλισμός μπορούν να προβλεφθούν με μια εσωτερική ελάχιστη απόσταση 2 e 2, η οποία μπορεί σε εξαιρετικές περιπτώσεις όπως π.χ. για συγκεντρωμένη εφαρμογή του φορτίου να μειωθεί τοπικά μέχρι 0,7 e 2. 26

27 Συνδέσεις έγχυτων αγκυρίων Σε διαφραγματικούς τοίχους με αγκύρωση τοποθετείται μεταλλική πλάκα για την ασφαλή διανομή των δυνάμεων αγκυρώσεως. Λόγω της συγκέντρωσης των ράβδων του οπλισμού πίσω από την πλάκα αυτή απαγορεύεται συνήθως η εκ των υστέρων διάτρηση του διαφραγματικού τοίχου για την κατασκευή της διείσδυσης του τένοντα. Για αυτόν τον λόγο οι εσοχές αγκύρωσης μοντάρονται από πριν πάνω στους κλωβούς. Έτσι λοιπόν καθορίζεται και το σημείο εφαρμογής των αγκυρίων και η κλίση αυτών. Οι εσοχές αγκύρωσης γεμίζονται με σκληρό αφρό για να εμποδίσουν έτσι την διείσδυση του σκυροδέματος. Επίσης συγκολλούνται με τον οπλισμό του κλωβού μόνο από την πλευρά του ορύγματος, έτσι ώστε να αποφευχθεί κατά την ανύψωση του κλωβού και κατά την επακόλουθη παραμόρφωση του μια ανεξέλεγκτη αστοχία των συγκολλήσεων. Το σχήμα δείχνει διάφορες παραλλαγές διαμόρφωσης. Εάν η κεφαλή του αγκυρίου βρίσκεται κάτω από την στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα, τότε θα πρέπει στην περίπτωση που το έδαφος είναι διαπερατό, να διαμορφωθεί η εσοχή αγκύρωσης κατά τέτοιο τρόπο που να την καθιστά στεγανή. Μια δυνατότητα στεγανοποίησης παρουσιάζεται στο σχήμα Σύνδεση αντηρίδων Και στην σύνδεση αντηρίδων αποτελεί η μεταλλική πλάκα την οικονομικότερη λύση για την παραλαβή και την διανομή των δυνάμεων από τις αντηρίδες. Οι επιφάνειες στις οποίες εδράζονται τα χαλύβδινα προφίλ μοντάρονται από πριν με την μορφή χαλύβδινων πλακών πάνω στον κλωβό οπλισμών και αποκαλύπτονται μετά την σκυροδέτηση και την εκσκαφή του διαφραγματικού τοίχου. Μια άλλη δυνατότητα είναι η εκ των υστέρων ενσφήνωση των πλακών σύνδεσης πάνω στον αποκαλυπτόμενο διαφραγματικό τοίχο (σχήμα ). Κατά την σύνδεση τόσο αγκυρίων όσο και αντηρίδων δεν απαιτούνται γενικά, λόγω της ακαμψίας των μεμονωμένων φατνωμάτων των διαφραγματικών τοίχων, φέρουσες δοκοί. Εάν ωστόσο πρέπει να μεταβιβαστούν τα φορτία από τα αγκύρια ή τις αντηρίδες στα γειτονικά φατνώματα, τότε μπορεί πάνω στην κεφαλή του διαφραγματικού τοίχου να σκυροδετηθεί μια συνδετήρια δοκός (κεφαλόδεσμος). 27

28 Σύνδεση τμημάτων του έργου από σκυρόδεμα Για την σύνδεση επιμέρους τμημάτων του έργου, οροφών και τοιχωμάτων προβλέπονται ανάλογα διαμορφωμένες εσοχές μέσα στο τοίχωμα του διαφραγματικού τοίχου. Οι εσοχές αποτελούνται συνήθως από ξύλο, σκληρό PVC ή παρόμοια υλικά. Σημαντικό και εδώ είναι η διαμόρφωση των εσοχών κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να ευνοείται η ροή του σκυροδέματος (σχήμα ). Οι συνδετικοί οπλισμοί μέσα στον κλωβό οπλισμών κάμπτονται πρώτα μέσα στις εσοχές και μετά την αποκάλυψη του τοίχου ισιώνονται. 28

29 Εναλλακτικά μπορεί η σύνδεση να πραγματοποιηθεί και με μούφες ένωσης ή με συγκόλληση. Προτείνεται επίσης και η τεχνική ενσφήνωσης. Για να κατασκευαστεί μια στεγανή μετάβαση από ένα δάπεδο μιας κατασκευής σε έναν τοίχο από επί τόπου σκυρόδεμα, χρησιμοποιούνται διατάξεις σύσφιξης με στεγανά προφίλ (σχήμα ). Μια άλλη δυνατότητα είναι η χρησιμοποίηση κορδονιών από μπετονίτη, τα οποία εφαρμόζονται κυρίως για την στεγάνωση των αρμών εργασίας κατά την σύνδεση πλακών Κατασκευή των αρμών Γενικά Προδιαγεγραμμένοι αρμοί κατά την κατασκευή ενός διαφραγματικού τοίχου προκύπτουν δια του περιορισμού των μεμονωμένων φατνωμάτων με αρμούς διακοπής εργασίας. Επειδή αυτοί οι αρμοί διακοπής δεν μπορούν να εμποδίσουν πλήρως τη ροή ύδατος, δεν αποτελούν στεγανό σχηματισμό. Οι αρμοί μεταξύ των φατνωμάτων είναι συνήθως άοπλοι και επιτρέπεται γενικά να μην συμμετέχουν στην μεταβίβαση των διατμητικών δυνάμεων. Μεγαλύτερες κάθετες δυνάμεις μπορούν να μεταβιβαστούν από τους αρμούς μόνο τότε, όταν είναι κατάλληλα ενσφηνωμένοι. Αυτό μπορεί γενικά να συμβεί μετά την αποκάλυψη του διαφραγματικού τοίχου. Ακραίοι αγωγοί Συχνά χρησιμοποιούνται ως κατασκευές διακοπής χαλύβδινοι σωλήνες, οι λεγόμενοι ακραίοι αγωγοί, οι οποίοι ανακτώνται μετά την σκλήρυνση του σκυροδέματος. Ο χώρος που απομένει μετά την ανέλκυση χρησιμεύει στην καθοδήγηση της αρπάγης κατά την εκσκαφή του γειτονικού φατνώματος. Στη συνήθη περίπτωση χρησιμοποίησης των ακραίων αγωγών ως προσωρινό μέτρο οι αρμοί μπορεί να είναι τόσο άψογα κατασκευασμένοι ώστε να μην χρειάζονται καμία ιδιαίτερη στεγανοποίηση ακόμα και αν βρίσκονται μέσα σε υπόγειο νερό. Προκατασκευασμένα χαλύβδινα τμήματα Σπάνια αντί των ακραίων αγωγών χρησιμοποιούνται προκατασκευασμένα χαλύβδινα τμήματα, τα οποία παραμένουν μέσα στην εκσκαφή. Το πλεονέκτημα αυτής της ειδικής εκτέλεσης είναι από τη μια, ότι υπάρχει ένας οπλισμός στην περιοχή σύνδεσης των δυο φατνωμάτων και από την άλλη, ότι αποφεύγεται έτσι η εξόλκευση αυτών των ακραίων αγωγών με μηχανήματα βαρέως τύπου (σχήμα b). 29

30 Αρμοί διαστολής Οι αρμοί μεταξύ των μεμονωμένων τμημάτων σκυροδέτησης μπορούν, λόγω παραμορφώσεως του τοίχου από ωθήσεις γαιών και πιέσεις νερού και λόγω συστολής ξηράνσεως του σκυροδέματος, να ανοίξουν λίγο. Αυτό μπορεί εν τέλει να οδηγήσει σε μικρές διαπερατότητες. Με μια διάταξη των αρμών διαστολής σε προδιαγεγραμμένες θέσεις μπορεί να αποφευχθεί κάτι τέτοιο (σχήμα και ), ωστόσο τέτοιου είδους δαπάνες αξίζουν μόνο στην περίπτωση που ο διαφραγματικός τοίχος χρησιμοποιηθεί ως μόνιμος τοίχος του έργου. 30

31 Στεγανοποίηση των αρμών των φατνωμάτων Οι αρμοί των φατνωμάτων δεν είναι απόλυτα στεγανοί εκτός και αν ληφθούν ιδιαίτερα κατασκευαστικά μέτρα. Τα σημεία στάσιμης υγρασίας θεωρούνται αναπόφευκτα και δεν ενοχλούν όταν οι διαφραγματικοί τοίχοι αποτελούν αποκλειστικά προσωρινές κατασκευές. Για έναν εσφαλμένα διαμορφωμένο αρμό μεταξύ των φατνωμάτων μπορεί ωστόσο να διεισδύσει υπόγειο νερό μέσα στον διαφραγματικό τοίχο. Δια της εφαρμογής ενέσεων στην περιοχή του εδάφους πίσω από τον αρμό, μπορούν να εξυγιανθούν τα σημεία διαπερατότητας. Στην περίπτωση που οι απαιτήσεις στεγανότητας των αρμών είναι ιδιαίτερα αυξημένες, ιδίως όταν ο διαφραγματικός τοίχος αποτελεί έναν εμφανή ή επιχρισμένο μόνιμο τοίχο του έργου, θα πρέπει να ληφθούν επιπρόσθετα μέτρα. Μια δυνατότητα είναι η εκ των υστέρων στεγάνωση των διαπερατών σημείων του αρμού με ένεση. Το ένεμα διοχετεύεται σε οπή διάτρησης, η οποία ανοίγεται πλευρικά των μη στεγανών αρμών ( ή των ρωγμών ή των άλλων ελαττωματικών θέσεων ). Οι διατρήσεις τέμνουν τον αρμό των φατνωμάτων περί το μέσο του τοίχου. Ανάλογα με το πάχος του τοίχου θα πρέπει η μεταξύ των διατρήσεων απόσταση να αντιστοιχεί κατά μέγιστο στο μισό πάχος του τοίχου. Μέσω ενός συσκευαστή με ανασταλτική βαλβίδα 31

32 εισπιέζεται η συνθετική ρητίνη. Επειδή το ενέσιμο υλικό έχει μια καθαρά στεγανωτική εργασία, δεν μπορεί να εμποδίσει τις κινήσεις στον αρμό. Γι αυτό λοιπόν δεν πρέπει οι στεγανοποητικές ενέσεις να γίνονται αμέσως μετά την εκσκαφή του φατνώματος,, αλλά αφού πρώτα τοποθετηθούν οι τελικές ενισχύσεις (τοιχώματα, οροφές) και εξασθενήσουν οι κινήσεις (σχήμα ). Ένα προληπτικό μέτρο για την αποφυγή των σημείων συγκέντρωσης υγρασίας στους αρμούς των φατνωμάτων είναι η τοποθέτηση ελαστομερών προφίλ (στεγανοποιητικών μεμβρανών) στους αρμούς. Σχετικά με αυτό το μέτρο βρέθηκαν και δοκιμάσθηκαν στο παρελθόν μια σειρά από λύσεις Αποκατάσταση της επιφάνειας Κατά DIN 4126 επιτρέπονται αποκλίσεις της επιφάνειας τωνν διαφραγματικών τοίχων από την προδιαγεγραμμένη θέση μέχρι 1,5 % του ύψους του τοίχου, τουλάχιστον όμως 10 cm. Εξογκώματα της επιφάνειας που υπερβαίνουν αυτά τα όρια πρέπει να προλαμβάνονται. Ο σχηματισμός της εξόγκωσης οφείλεται στην θραύση χαλικιών και πετρών. Ακόμα και τοπικά μικρότερες διαρρήξεις, π.χ. κατά την τ συνάντηση εναλλασσόμενων στρωμάτων χαλικιού, οδηγούν σε εξόγκωση της επιφάνειας. Η διάρθρωση λοιπόν της επιφάνειας εξαρτάται κατά κύριο λόγο από το υφιστάμενο εδαφικό υλικό. Όσο πιο χονδρόκοκκο το έδαφος, τόσο πιο αδρή γίνεται η υφή της επιφάνειας του τοίχου. Ανεξάρτητα από τις απαιτήσεις επιπεδότητας του διαφραγματικού τοίχου, κρίνεται συνήθως απαραίτητο, η επιφάνεια προς την πλευρά του ορύγματος να καθαρίζεται μετά την εκσκαφή από τυχόν εδάφη και υπολείμματα υποστηρικτικού υγρού. Εάν ο τοίχος ενσωματωθεί στο τελικό έργο, προβλέπεται συχνά μια στρώση εξομάλυνσης. Γενικά για την στρώση αυτή χρησιμοποιείταιι τσιμεντοκονία, ή για μεγαλύτερα πάχη στρωμάτων εκτοξευμένο σκυρόδεμα, το οποίο εξομαλύνει ε τις ανωμαλίες και σχηματίζει μια επίπεδη επιφάνεια. Για να αποφευχθούν αυτές οι δαπανηρές εργασίες μπορούν,, σε μεμονωμένες περιπτώσεις, να χρησιμοποιηθούν και πλάκες εμφανούς σκυροδέματος, οι οποίεςς λειτουργώντας και ως ράβδοι απόστασης, στερεώνονται στον οπλισμό του κλωβού που βρίσκεται από την πλευρά του ορύγματος και τοποθετούνται μαζίί με τον κλωβό οπλισμών μέσα στην εκσκαφή. 32

33 Συνδυασμός διαφραγματικού τοίχου αντιστήριξης με πασσάλους Ο διαφραγματικός τοίχος, ως στεγανή επένδυση, χρησιμοποιείται συχνά, μόνο κάτω από την στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα. Στην ανώτερη χωρίς υπόγειο νερό περιοχή, και μόνο αν δεν απαιτείται εκεί μια άκαμπτη σύνδεση με τα υπόλοιπα τμήματα της κατασκευής, μπορεί να εξασφαλιστεί η αντιστήριξη με πασσάλους (σχήμα ). Αυτός ο συνδυασμός επιτυγχάνεται με την διάταξη μιας βαθμιδωτής επένδυσης, κατά την οποία ξεκινώντας από την επιφάνεια του εδάφους κατασκευάζεται πρώτα η αντιστήριξη με πασσάλους, και μετά ακολουθεί η κατασκευή του διαφραγματικού τοίχου, ξεκινώντας τις εργασίες από το ύψος της κατώτατης στάθμης της αντιστήριξης. Μια άλλη οικονομικά συμφέρουσα λύση είναι, να ξεκινήσει η κατασκευή του διαφραγματικού τοίχου από την επιφάνεια του εδάφους και στην συνέχεια να τοποθετηθούν οι πάσσαλοι μέσα στο νωπό σκυρόδεμα του διαφραγματικού τοίχου (εμπηγνυόμενοι πάσσαλοι). Κατά την όπλιση του διαφραγματικού τοίχου θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και οι δυνάμεις που μεταβιβάζονται από τους πασσάλους. Εξάλλου θα πρέπει να προσδιοριστεί το ακριβές σημείο εφαρμογής αυτών των δυνάμεων, ώστε να προκύψουν τα μήκη αγκυρώσεως l ü και οι εφελκυστικές δυνάμεις που πρόκειται να αναλάβουν οι συνδετήρες (σχήμα ). 33

34 34

35 1.2.5 Ειδικές μορφές Προκατασκευασμένοι διαφραγματικοί τοίχοι Εάν υπάρχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις επιπεδότητας, ακρίβειας τοποθέτησης και στεγανότητας, μπορεί ο προκατασκευασμένος διαφραγματικός τοίχος να είναι οικονομικότερος από τον επί τόπου εγχυνόμενο (με σκυρόδεμα) διαφραγματικό τοίχο. Θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή, στο να είναι το πλάτος των διαφραγματικών τοίχων περί τα cm μεγαλύτερο από το πάχος των προκατασκευασμένων τμημάτων. Η προσαύξηση αυτή είναι απαραίτητη, ώστε και για μια μικρή απόκλιση της εδαφικής εκσκαφής από την κατακόρυφο, τα προκατασκευασμένα τεμάχια να τοποθετούνται ακριβώς στην γραμμή. Και στον πόδα του διαφραγματικού τοίχου θα πρέπει να προβλεφθεί μια αντίστοιχη προσαύξηση. Το πλάτος των προκατασκευασμένων τμημάτων καθορίζεται από το βάρος του εξοπλισμού συναρμολόγησης και την δυναμικότητα του ανυψωτικού μηχανήματος. Η χρησιμοποίηση των προκατασκευασμένων τμημάτων και η ακριβής τοποθέτηση τους προσφέρει εξάλλου την δυνατότητα, να διαμορφωθούν κατά τέτοιο τρόπο οι εσοχές και οι επιφάνειες έδρασης για την μετέπειτα σύνδεση υπολοίπων τμημάτων της κατασκευής, ώστε να μην απαιτούνται ιδιαίτερες μετέπειτα επεξεργασίες. Οι προκατασκευασμένες πλάκες κατασκευάζονται σκόπιμα από την πλευρά του ορύγματος. Με αυτόν τον τρόπο προκύπτει η επιθυμητή λεία επιφάνεια αυτής της πλευράς, σε αντίθεση με την πλευρά που πρόσκειται στο έδαφος, όπου για να διατηρηθεί η τριβή της διεπιφάνειας τοίχου εδάφους καλύπτεται επιφανειακά με ένα υλικό τραχιάς υφής (σχήμα ). Το πόσο δαπανηρή θα είναι η διαμόρφωση των αρμών εξαρτάται από τις απαιτήσεις που υπάρχουν. Το σχήμα δείχνει τέσσερις παραλλαγές με και χωρίς υδατοφραγμό αρμού. Εάν απαιτείται ένας στεγανός τοίχος, τότε δεν επαρκεί μόνο μια στεγάνωση των αρμών με ένα πυκνό υλικό, προ πάντων όταν λόγω των χρονικά εξαρτημένων καταπονήσεων (ανακατανομές της ώθησης των γαιών λόγω μεταβολής της ακαμψίας, συστολής ξηράνσεως) εμφανίζονται στην περιοχή των αρμών ρωγμές. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να εφαρμοστεί μια από τις παραλλαγές όπου χρησιμοποιείται υδατοφραγμός. 35

36 Πολυγωνικά φρεάτια μεγάλου βάθους Στην κατασκευή φρεάτων μεγάλου βάθους, των οποίων η διάνοιξη γίνεται με διεύθυνση από πάνω προς τα κάτω σε εδάφη χωρίς συνοχή και παρουσία υπογείου νερού, δοκιμάστηκε ως αντιστήριξη ο πολυγωνικός δακτύλιος από στοιχεία διαφραγματικού τοίχου. Ο δακτύλιος αυτός, ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος π.χ. στάθμη υδροφόρου ορίζοντα, χαρακτηριστικά εδάφους, βάθος διαφραγματικού τοίχου κλπ. συντίθεται από μεμονωμένα στοιχεία ή από στοιχεία περισσοτέρων τμημάτων (σχήμα , ). Από στατικής απόψεως ο πολυγωνικός δακτύλιος μελετάται πρώτα ως κυκλικός δακτύλιος και η πίεση του δακτυλίου υπολογίζεται βάσει των εξωτερικών φορτίσεων που οφείλονται σε κινητά φορτία, στο έδαφος και στο υπόγειο νερό. Σύμφωνα με την θεωρία του STEINFELD μπορεί επιπλέον να θεωρηθεί, ότι η ώθηση των γαιών μετά από ένα καθορισμένο βάθος παραμένει σταθερή. Το μεμονωμένο τμήμα διαστασιολογείται με αυτή την πίεση του δακτυλίου (κάθετη δύναμη) λαμβάνοντας υπόψη τις ροπές κάμψης, που προκύπτουν από την απόκλιση του πολυγώνου από την κυκλική διατομή. Γενικά η ροπή κάμψης λαμβάνεται στους αρμούς των τμημάτων ίση με μηδέν. Η ροπή κάμψης στο μέσο του τμήματος μπορεί τότε να υπολογιστεί ή από την εκκεντρότητα e l 2 E / 8 r (r ακτίνα του κύκλου δια του μέσου των αρμών. Προσεγγιστικός τύπος, όταν το πλήθος των γωνιών 10, σφάλμα < 2,5 %) της δύναμης του δακτυλίου Ν ή ως ροπή ανοίγματος μιας δοκού, που καταπονείται από ώθηση γαιών και πίεση νερού, με μήκος ανοίγματος (μόνο ένα) ίσο με το μήκος των τμημάτων. Οι αρμοί ελέγχονται σαν άοπλες διατομές σκυροδέματος. Επί πλέον θα πρέπει να καθοριστεί στατικά ένα ελάχιστο πλάτος για τα σημεία επαφής τους, το οποίο στην συνέχεια θα εκπληρωθεί και στην πράξη, δηλ περιστροφές των στοιχείων των διαφραγματικών τοίχων γύρω από ένα βαθύ σημείο μπορούν να επιτραπούν μόνο μέχρι αυτό το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο, χωρίς να απαιτηθούν επιπρόσθετα μέτρα, όπως π.χ. περισσότερες δακτυλιοειδείς δοκοί. Η αμοιβαία μετατόπιση των στοιχείων πρέπει να αποφευχθεί με έναν κεφαλόδεσμο. Για ιδιαίτερα υψηλή πίεση νερού θα πρέπει προληπτικά να εξασφαλιστεί η περιοχή των αρμών των διαφραγματικών τοίχων με κάποιο ένεμα, ώστε να αποφευχθούν έτσι πιθανά σημεία διαρροής. 36

37 37