(αργιλικών εδαφών) 6.1 Επίδραση της Προφόρτισης στην ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ. Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "(αργιλικών εδαφών) 6.1 Επίδραση της Προφόρτισης στην ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ. Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π."

Λαύρα Ἀντιόπη Πυλαρινός
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 6. ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗ (αργιλικών εδαφών) Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 013 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6.1 Επίδραση της Προφόρτισης στην ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ 6. Διάφορες Περιπτώσεις Προφόρτισης 6.3 Συνδυασμός Προφόρτισης ρ με Στραγγιστήρια Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 1

2 6.1 Επίδραση Προφόρτισης στην Μηχανική Συμπεριφορά δ. Κατασκευή γ. Αποφόρτιση (προφορτισμέ έδαφος) α. Αρχικό έδαφος (απροφόρτιστο) β. Προφόρτιση συμπιεστότητα φόρτιση παραμόρφωση εδαφικού στοιχείου aπευθείας επιβολή q: επιβολή q μετά την προφόρτιση: (a β) Δe I =e a -e β (γ δ) Δe II e γ -e δ e γ -e β,δe II <<< Δe I Μείωση συμπιεστότητας... από σε R (< ) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π.

3 αστράγγιστη διατμητική αντοχή σ 1 σ 3 σ 1 - σ 3 σ 3 u = + σ 3 u 1 u ισοτροπική συμπίεση ( σ c = σ 3 ) μοαξονική συμπίεση ( σ d = σ 1 - σ 3 ) u 1 =Β σ 3 u =Β A ( σ 1 - σ 3 ) άρα, τελικώς. u = B [ σ 3 + Α( σ 1 - σ 3 )] Α = Α(ε, OR) & Β=1 για πλήρως κορεσμέ έδαφος (ή αλλοιώς Β=0) άρα, τελικώς. u = B[ [ σ 3 + Α( σ 1 - σ 3 )] Α = Α(ε, OR) & Β=1 για πλήρως κορεσμέ έδαφος (ή αλλοιώς Β=0) /3 0 A(ε, OR) αξονική παραμόρφωση ε d 0 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 3

4 Θεωρητικά μπορεί να αποδειχθεί ότι η αστράγγιστη διατμητική αντοχή δίνεται από την σχέση: U σ' sinφ 1 (1 A )sinφ a Μεταβολή του Α α με τον βαθμό προφόρτισης OR A a OR 1.17 Αα OR Θεωρητικά μπορεί να αποδειχθεί ότι η αστράγγιστη διατμητική αντοχή δίνεται από την σχέση: U σ' sinφ 1 (1 A a )sinφ Εξ άλλου, από πειραματικές μετρήσεις προκύπτει ότι: U kσ' kσ' OR 0.80 OR kσ',max όπου: k I p (%) Είναι δηλαδή σαφές ότι αυξαμέυ του OR αυξάνεται και το U. Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. άρα Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 4

5 επίδραση στην αστράγγιστη διατμητική αντοχή aπευθείας επιβολή q (a β) OR = ui ( ) σ Αύξηση η αστράγγιστης διατμητικής αντοχής επιβολή q μετά την προφόρτιση (γ δ) σ OR Δσ ν 1 σ Δσ ν σ II u (σ +Δσ ν ) c I ui + ( )Δσ 0 ν συντελεστής στερεοποίησης.. υπενθύμιση: για U 9%, και t V, V, U-R V,L ροή Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5

;;;;; Αύξηση του συντελεστή στερεοποίησης άρα τελικώς κύρια

συμπιεστότητας) αύξηση φέρουσας ικανότητας (λόγω αύξησης της

μείωση του χρόυ ολοκλήρωσης των καθιζήσεων που οφείλονται στο

V, L L Ερώτηση για το σπίτι: Υπάρχει όριο στις ευεργετικές

6 συντελεστής στερεοποίησης.. υπενθύμιση: για U 9%, και t V, V, U-R V,L γιατί V,U-R >> V,L ;;;;; Αύξηση του συντελεστή στερεοποίησης άρα τελικώς κύρια αποτελέσματα: μείωση καθιζήσεων (λόγω μείωσης της συμπιεστότητας) αύξηση φέρουσας ικανότητας (λόγω αύξησης της αστράγγιστης διατμητικής αντοχής) δευτερευόντως: δραστική μείωση του χρόυ ολοκλήρωσης των καθιζήσεων που οφείλονται στο έργο (όχι στην προφόρτιση), μια και για U 9%, και t90 V V, U-R V, L L Ερώτηση για το σπίτι: Υπάρχει όριο στις ευεργετικές επιδράσεις της προφόρτισης (μείωση καθιζήσεων, αύξηση u, μείωση t 90 ); Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 6

7 6. Διάφορες Περιπτώσεις Προφόρτισης ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ Ι: P>Δq II: P=Δq III: P<ΔqΔ Περίπτωση Ι Περίπτωση ΙΙ α β β γ γ δ προ-φόρτιση από-φόρτιση φόρτιση Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 7 Περίπτωση ΙΙΙ

8 ΑΡΧΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Δt (1) 0 ΤΕΛΟΣ ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗΣ V,L ΤΕΛΟΣ ΑΠΟΦΟΡΤ. ΑΡΧΗ ΦΟΡΤΙΣΗΣ ΤΕΛΟΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ σ Δ σ ν σ vo σ νo + P σ νo +Δq < σ νo νo +P Δu OR P u a σ νo (a= ) 0 Δe (1) 0 a (σ νo +P) a V,U-R σ' OR σ' 0.8 log(1 P ) ( -R)log(1 P ) σ' σ' V,U-R P Δq 1 σ' Δq a (σ Δq) OR 0.8 log(1 + Δq ) R σ' e e o ε Ι =e o -Δe e ΙΙ =e Ι + Δe e ΙΙΙ =e ΙΙ - Δe (1) σε σχέση με την προηγούμενη κατάσταση ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ I: Pπροφ < Δq ΑΡΧΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΕΛΟΣ ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗΣ ΤΕΛΟΣ ΑΠΟΦΟΡΤ. ΑΡΧΗ ΦΟΡΤΙΣΗΣ ΤΕΛΟΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ Δt (1) 0 σ ν σ vo Δu 0 OR 1.0 u a σ νo (a= ) Δe (1) 0 e e o (1) σε σχέση με την προηγούμενη κατάσταση ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ II: Pπροφ = Δq Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 8

9 ΑΡΧΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΕΛΟΣ ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗΣ ΤΕΛΟΣ ΑΠΟΦΟΡΤ. ΑΡΧΗ ΦΟΡΤΙΣΗΣ ΤΕΛΟΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ Δt (1) 0 σ ν σ vo Δu 0 OR 1.0 u a σ νo (a= ) Δe (1) 0 e e o (1) σε σχέση με την προηγούμενη κατάσταση ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΙΙΙ: Pπροφ < Δq ΕΦΑΡΜΟΓΗ για την τάξη ΔΙΔΟΝΤΑΙ: (α) Ομοιόμορφο εδαφικό στρώμα κορεσμένης αργίλου επί αδιαπέρατου υποβάθρου, με OR=1, e o =1, γ κορ. =0 kn/m 3, c v,l =10-7 m /s, c v,u-l =10-6 m /s, =0.30, R =0.06, Ip=30% (β) Φόρτιση Δq=100 kpa (γ) Τέσσερα σενάρια προφόρτισης, με p πρ. =0 kpa, 60 kpa, 100 kpa και 160 kpa. ΖΗΤEIΤΑΙ να υπολογισθούν, για κάθε ένα σενάριο προφόρτισης: η μέση αστράγγιστη διατμητική αντοχή της αργίλου κατά την στιγμή της επιβολής του φορτίου Δq, οι καθιζήσεις που θα ακολουθήσουν, και ο χρός που θα χρειασθεί για να ολοκληρωθούν. Ερώτηση: Υπάρχει όριο στις ευεργετικές επιδράσεις της προφόρτισης (μείωση καθιζήσεων, αύξηση u, μείωση t 90 ); Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 9

10 6.3 Συνδυασμός Προφόρτισης με Στραγγιστήρια Υπολογισμός του συντελεστή στερεοποίησης για συνδυασμένη κατακόρυφη και οριζόντια στράγγιση: (1-U)=(1-Ur)(1-Uv) ροή Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 10

11 Κατακόρυφη Στράγγιση Οριζόντια στράγγιση U r U r U r (T r,n) T r r D t De, n D e d Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 11

12 Οριζόντια στράγγιση U r ή εναλλακτικά U r Tr 1-exp(-8T r /A) r t De æ ö Re 3 A= ln ç çè - R dø 4 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ D e = 1.05 S για ισόπλευρο τριγωνικό κάνναβο στραγγιστηρίων, πλευράς S D e =1.13S για τετραγωνικό κάνναβο στραγγιστηρίων, πλευράς S Η διαστασιολόγηση των στραγγιστηρίων, δηλαδή η εκτίμηση της ακτίνας R d και της πλευράς του καννάβου S, γίνεται ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ (trial and error) Kr r v Kv Τύπος Αργίλου K r / K v - Ομοιογενείς Αποθέσεις Προσχωσιγενείς Αποθέσεις με διακοπτόμενες ενστρώσεις αμμο-ιλύος - Προσχωσιγενείς Αποθέσεις με συνεχείς ενστρώσεις αμμο-ιλύος Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 1

13 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ D e = 1.05 S για ισόπλευρο τριγωνικό κάνναβο στραγγιστηρίων, πλευράς S D e =1.13S για τετραγωνικό κάνναβο στραγγιστηρίων, πλευράς S Η διαστασιολόγηση των στραγγιστηρίων, δηλαδή η εκτίμηση της ακτίνας R d και της πλευράς του καννάβου S, γίνεται ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ (trial and error) Kr r v Kv Τύπος Αργίλου K r / K v - Ομοιογενείς Αποθέσεις Προσχωσιγενείς Αποθέσεις με διακοπτόμενες ενστρώσεις αμμο-ιλύος - Προσχωσιγενείς Αποθέσεις με συνεχείς ενστρώσεις αμμο-ιλύος ΕΦΑΡΜΟΓΗ για την τάξη ΔΙΔΕΤΑΙ: Ομοιόμορφο εδαφικό στρώμα κορεσμένης αργίλου, πάχους 10m, επί διαπερατού υποβάθρου, με OR=1, e o =1, γ κορ. =0 kn/m 3, c v,l =10-7 m /s, c v,u-l =10-6 m /s, =0.30, R =0.06 ΖΗΤΕΙΤΑΙ να διαστασιολογηθεί 3-γωνικός κάνναβος πλαστικών στραγγιστηρίων με ισοδύναμη διάμετρο D eq = 7 cm έτσι ώστε η ολοκλήρωση της προφόρτισης να γίνει σε μήνες ( sec). Ερώτηση... : Τι θα γίνει εάν, χωρίς στραγγιστήρια, η προφόρτιση αφαιρεθεί μετά από 1 έτος, και μετά ακολουθήσει η φόρτιση. Ποια θα είναι τότε η καταμή της αστράγγιστης διατμητικής αντοχής του βελτιωμέυ εδάφους και ποια η καθίζηση του κτηρίου; Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 13

14 Ζώνη Αναμόχλευσης ή SMEAR ZONE U r 1-exp(-8T r/a) r t T r μειώνεται η De αποτελεσματικότητα του στραγγιστηρίου R e 3 K r R s A ln - 1ln (αυξάνεται το Α) Rd 4 Kr,s Rd ΕΦΑΡΜΟΓΗ για την τάξη ΔΙΔΕΤΑΙ: Ομοιόμορφο εδαφικό στρώμα κορεσμένης αργίλου, πάχους 10m, επί διαπερατού υποβάθρου, με OR=1, e o =1, γ κορ. =0 kn/m 3, c v,l =10-7 m /s, c v,u-l =10-6 m /s, =0.30, 030 R = ΖΗΤΕΙΤΑΙ να διαστασιολογηθεί 3-γωνικός κάνναβος πλαστικών στραγγιστηρίων με ισοδύναμη διάμετρο D eq = 7 cm έτσι ώστε η ολοκλήρωση της προφόρτισης να γίνει σε μήνες (510 (5. 6 sec). Na θεωρήσετε ζώνη αναμόχλευσης με R S =R d και k rs =0.5 k r. S d rs r Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 14

15 Παραμετρική Εφαρμογή Στον Πίνακα που ακολουθεί συψίζονται τα αποτελέσματα παραμετρικής εφαρμογής της ανωτέρω αναλυτικής σχέσεως για τον βαθμό ακτινικής στερεοποίησης Ur. Η παραμετρική ανάλυση αφορά στον υπολογισμό του χρόυ που απαιτείται για να επιτευχθεί Ur=90% (t 90 =0.30ADe /c r ) και καλύπτει το εύρος τιμών των βασικών παραμέτρων που είναι αναμενόμε στην πράξη. Κατά την γνώμη σας, ποιοί παράγοντες έχουν (και ποιοί δεν έχουν) σημαντική επίδραση στην εξέλιξη της ακτινικής στερεοποίησης; Ανάλυση # r m /yr R d (m) R e (m) K r /K r,s R s /R d t r,90% (months) Ανάλυση #i Ανάλυση # Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 15

Σχετικά έγγραφα

6. ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗ. Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. MAΡΤΙΟΣ Επίδραση της Προφόρτισης στην ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ. ιάφορες Περιπτώσεις Προφόρτισης

6. ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗ. Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. MAΡΤΙΟΣ Επίδραση της Προφόρτισης στην ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ. ιάφορες Περιπτώσεις Προφόρτισης 6. ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗ (αργιλικών εδαφών) Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. MAΡΤΙΟΣ 9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6. Επίδραση της Προφόρτισης στην ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ 6. ιάφορες Περιπτώσεις Προφόρτισης 6.3 Συνδυασμός Προφόρτισης