Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής. Θεμελιώσεις. Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων Γενικά

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής. Θεμελιώσεις. Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων Γενικά"

Ειδοθεα Μαυρογένης
4 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής Θεμελιώσεις Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων Γενικά

2 Το πρόβλημα Γεωτεχνική Επιστήμη Συνήθη προβλήματα Μέσο έδρασης των κατασκευών (θεμελιώσεις) Μέσο που πρέπει να στηριχθεί (βαθιές εκσκαφές, αντιστηρίξεις, κατολισθήσεις, σήραγγες, κτλ) Μέσο κατασκευής (επιχώματα, φράγματα, τοίχοι οπλισμένης γης, κτλ) Ειδικά προβλήματα Αντλήσεις, αποστραγγίσεις, στεγανώσεις Βελτιώσεις εδαφών Σεισμική απόκριση εδάφους

3 Το πρόβλημα Γιατί απαιτούνται θεμελιώσεις; Διεύρυνση δομικών στοιχείων με σκοπό την απομείωση των τάσεων σε τιμές που είναι αποδεκτές από το έδαφος Υλικό Ε Αντοχή (MPa) (MPa) Χάλυβας Σκυρόδεμα Ασβεστόλιθος Άργιλος (μαλακή-σκληρή) Άμμος (χαλαρή-πυκνή)

4 Το πρόβλημα Διάφορα είδη θεμελιώσεων Επιφανειακές θεμελιώσεις: Μεμονωμένα πέδιλα Πεδιλοδοκοί Γενική Κοιτόστρωση Βαθιές θεμελιώσεις: Πάσσαλοι

5 Θεμελιώσεις Μπορεί να συμβεί!

6 Θεμελιώσεις Διάταξη μαθήματος Επιφανειακές θεμελιώσεις (Μεμονωμένα πέδιλα και πεδιλοδοκοί, γενικές κοιτοστρώσεις) Φέρουσα Ικανότητα Καθιζήσεις (άμεσες) Καθιζήσεις (μακροχρόνιες) Βαθιές θεμελιώσεις (πάσσαλοι) Μία γεύση

7 Θεμελιώσεις. Διδακτικά εγχειρίδια & χρήσιμα βιβλία EΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ «Αρχές και Εφαρμογές», G.E.Barnes, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΒΑΘΕΙΕΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ, Α.Αναγνωστόπουλος & Β.Παπαδόπουλος, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΣΥΜΕΩΝ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΩΝ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ, Μ.Καββαδάς, σε ηλεκτρονική μορφή στον σύνδεσμο (Ανοικτά μαθήματα Πολιτικών Μηχανικών 7 ο εξάμηνο Θεμελιώσεις (τμήμα Α-Λ) Εργαλεία Έγγραφα ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ)

8 Φέρουσα Ικανότητα Επιφανειακών θεμελιώσεων (πεδίλων)

9 Φέρουσα Ικανότητα

10 Τάσεις κάτω από το θεμέλιο

11 Τάσεις κάτω από το θεμέλιο

12 Απομείωση πρόσθετων τάσεων με το βάθος (ανά είδος θεμελίωσης) Βάθος επιρροής Φόρτισης Λωρίδα: z max 6B Τετραγωνικό: z max 2B

13 Πως το λύνω; Αναλυτικές μέθοδοι (Analytical methods) Αριθμητικές μέθοδοι (Numerical methods) Μέθοδοι «οριακής ανάλυσης» ή «οριακής ισορροπίας» (Limit analysis methods)

14 Πως το λύνω; Αναλυτικές μέθοδοι

15 Πως το λύνω; Αριθμητικές μέθοδοι

16 Πως το λύνω; «Οριακή ανάλυση»

17 Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής Θεμελιώσεις Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων ΙΙ Βασικές εξισώσεις

18 Φέρουσα Ικανότητα Επιφανειακών θεμελιώσεων (πεδίλων)

19 Φέρουσα Ικανότητα Χρονική εξέλιξη της θεωρίας

20 Φέρουσα Ικανότητα Βασικοί όροι q Βασικοί όροι εξίσωσης Φέρουσας Ικανότητας Όρος συνοχής Όρος αντιστηρικτικής πίεσης Όρος πλάτους

21 Φέρουσα Ικανότητα Γενική μορφή εξίσωσης (DIN) όπου: p u : οριακή πίεση θραύσεως Φ.Ι. q : επιφόρτιση στην επιφάνεια D : βάθος θεμελίωσης p u Ν c, Ν q, Ν γ : συντελεστές φέρουσας ικανότητας s c, s q, s γ : συντελεστές σχήματος θεμελίου b c, b q, b γ : συντελεστές λοξότητας βάσης θεμελίου i c, i q, i γ : συντελεστές απόκλισης φορτίου από την κατακόρυφο

22 Φέρουσα Ικανότητα κατά DIN 4017 Συντελεστές Φ.Ι. και σχήματος Για φ=0 Ν c = 5.142

23 Επανάληψη από Εδαφομηχανική Εδάφη Χονδρόκοκκα μη-συνεκτικά (άμμοι, χάλικες) Λεπτόκοκκα συνεκτικά (άργιλοι, ιλύες) Στραγγιζόμενες συνθήκες Στραγγιζόμενες συνθήκες Αστράγγιστες συνθήκες c 0 kpa φ 0 ο c' 0 kpa φ 0 ο C u 0 kpa φ u 0 ο

24 Φέρουσα Ικανότητα Στάθμη Υδροφόρου Ορίζοντα (DIN 4017) Για στραγγιζόμενες συνθήκες: Υ.Ο. επιφανειακός (καλύπτει εν μέρει το θεμέλιο) γ 1 και γ 2 υπό άνωση (γ =γ-γ w ) Υ.Ο. κάτω από το θεμέλιο (έως και σε βάθος ίσο με το πλάτος του θεμελίου) γ 1 πλήρες, γ 2 υπό άνωση (γ =γ-γ w ) Απουσία Υ.Ο. (σε μεγαλύτερο βάθος από το πλάτος του θεμελίου) γ 1 και γ 2 πλήρη ΠΡΟΣΟΧΗ: Υπό αστράγγιστες συνθήκες οι υπολογισμοί γίνονται πάντα με τα πλήρη (κορεσμένα) γ 1, γ 2

25 Φέρουσα Ικανότητα Στάθμη Υδροφόρου Ορίζοντα κατά NAVFAC DM-7.2

26 Φέρουσα Ικανότητα πεδίλων Στάθμη Υδροφόρου Ορίζοντα κατά NAVFAC DM-7.2

27 Φέρουσα Ικανότητα Ένα απλό παράδειγμα (DIN 4017) Να υπολογιστεί η φέρουσα ικανότητα p u ενός θεμελίου πλάτους Β=2m και μήκους L=10m, υπό αστράγγιστες και στραγγιζόμενες συνθήκες, το οποίο εδράζεται σε βάθος D=2m σε ένα κορεσμένο αργιλικό έδαφος (υδροφόρος ορίζοντας στην επιφάνεια) με τα ακόλουθα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: c = 10kPa φ = 26 ο c u = 50kPa γ κορ = 20kN/m 3 Τι θα άλλαζε στο παράδειγμα για z w =3m?

28 Φέρουσα Ικανότητα Βάθος/πλάτος επιρροής ΦΙ (DIN 4017)

29 Φέρουσα Ικανότητα Γειτνίαση με πρανές (DIN 4017)

30 Φέρουσα Ικανότητα Δίστρωτος σχηματισμός

31 Φέρουσα Ικανότητα Δίστρωτος σχηματισμός

32 Φέρουσα Ικανότητα Δίστρωτος σχηματισμός

33 Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής Θεμελιώσεις Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων ΙΙΙ Μη κεντρικά φορτία Ροπές Συντελεστής Ασφαλείας

34 Φέρουσα Ικανότητα Βασικοί όροι q Βασικοί όροι εξίσωσης Φέρουσας Ικανότητας Όρος συνοχής Όρος αντιστηρικτικής πίεσης Όρος πλάτους

35 Φέρουσα Ικανότητα Ροπές στη βάση/ μη κεντρικό φορτίο Μεταφορά των δυνάμεων στο επίπεδο θεμελίωσης και υπολογισμός εκκεντρότητας P1 M1 P2 y M2 y ΣV ΣΜy D l x D l x και αντίστοιχα Τι σημαίνει εκκεντρότητα για τις τάσεις κάτω από το θεμέλιο;

36 Φέρουσα Ικανότητα Εκκεντρότητα (Παραδοχή Γραμμικής Κατανομής)

37 Φέρουσα Ικανότητα Συντελεστής ασφαλείας B ΣV L D B Κλασική μέθοδος με ενιαίο συντελεστή ασφαλείας L

38 Έλεγχος επάρκειας έναντι ολίσθησης στη βάση

39 Σ.Α. έναντι θραύσης-ολίσθησης Ένα απλό παράδειγμα (DIN 4017) 1. Να υπολογιστεί η φέρουσα ικανότητα p u ενός τετραγωνικού θεμελίου πλάτους b=2m και βάθους D=1m, το οποίο εδράζεται σε ένα αμμώδες έδαφος με τα ακόλουθα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: c = 0kPa, φ = 36 ο, γ = 20kN/m 3 2. Να υπολογιστεί ο συντελεστής ασφαλείας έναντι θραύσης και ολίσθησης, για την ακόλουθη φόρτιση: ΣV=500kN ΣM y = 200kNm D B ΣH=200kN

40 Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής Θεμελιώσεις Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων IV Ευρωκώδικας 7

41 Σχεδιασμός με EC7 Τι άλλαξε; 1. Απαιτούνται πλέον δύο έλεγχοι (χωριστά) : Σε οριακή κατάσταση αστοχίας (ULS) «Δράσεις» μικρότερες από τις «αντοχές» ( F d < R d ) Σε οριακή κατάσταση λειτουργίας (SLS) Υπολογισμός των παραμορφώσεων υπό τα φορτία λειτουργίας Παραμορφώσεις μικρότερες από τις αποδεκτές τιμές ( δ < δ max ) 2. Στους ελέγχους υπεισέρχονται οι «χαρακτηριστικές τιμές» δράσεων (F k ) και εδαφικών παραμέτρων ( X k ) που προσδιορίζονται με αντικειμενικότερο τρόπο 3. Ο έλεγχος έναντι αστοχίας (ULS) γίνεται μέσω των "επιμέρους συντελεστών" δράσεων, εδαφικών ιδιοτήτων και αντιστάσεων (γ F, γ M, γ R ) αντί του συνολικού "συντελεστή ασφαλείας" (FS )

42 Σχεδιασμός με EC7 Τρεις τρόποι ανάλυσης (DA)

43 Σχεδιασμός με EC7 Eπιμέρους συντελεστές

44 Σχεδιασμός με EC7 Eπιμέρους συντελεστές

45 Σχεδιασμός με EC7 Τρόπος ανάλυσης 3 Πότε; Στην ανάλυση οριακών καταστάσεων αστοχίας (ULS) γεωτεχνικού (GEO) και δομητικού (STR) τύπου θα εφαρμόζονται οι εξής Τρόποι Ανάλυσης και σχέσεις υπολογισμού : (1) Ο Τρόπος Ανάλυσης 3 (DA-3), θα εφαρμόζεται κατά τον έλεγχο των εξής γεωτεχνικών (GEO) οριακών καταστάσεων αστοχίας : Ευστάθεια γεωτεχνικών έργων χωρίς δομικά στοιχεία αντιστήριξης, όπως επιχώματα, φυσικά ή τεχνητά πρανή, φράγματα, ορύγματα και βαθιές εκσκαφές με ελεύθερα πρανή. Ολική ευστάθεια γεωτεχνικών έργων με δομικά στοιχεία αντιστήριξης

46 Σχεδιασμός με EC7 Τρόπος ανάλυσης 2 Πότε; (2) Ο Τρόπος Ανάλυσης 2 (DA-2), θα εφαρμόζεται κατά τον έλεγχο των εξής οριακών καταστάσεων αστοχίας : Γεωτεχνικές (GEO) και δομητικές (STR) οριακές καταστάσεις αστοχίας επιφανειακών θεμελιώσεων, βαθιών θεμελιώσεων, αγκυρώσεων και έργων αν τιστηρίξεως. Δομητικές (STR) οριακές καταστάσεις αστοχίας πρανών ή εκσκαφών ενισχυμένων με δομικά στοιχεία. (οι αναλύσεις ολικής ευστάθειας των ανωτέρω έργων με DA-3). Γεωτεχνικές (GEO) και δομητικές (STR) οριακές καταστάσεις αστοχίας με χρήση αριθμητικών μεθόδων (πεπερασμένα στοιχεία ή πεπερασμένες διαφορές). Εξαίρεση αποτελεί η ανάλυση γεωτεχνικών (GEO) οριακών καταστάσεων ολικής ευστάθειας με DA-3. Τέλος, ο Τρόπος Ανάλυσης 2 (DA-2), θα εφαρμόζεται κατά τον έλεγχο των γεωτεχνικών (GEO) ή δομητικών (STR) οριακών καταστάσεων αστοχίας που δεν υπάγονται στα ανωτέρω, όπως αναλύσεις σηράγγων, λοιπών υπογείων έργων, φραγμάτων κλπ.

47 Σχεδιασμός με EC7 Eπιμέρους συντελεστές Ο Τρόπος Ανάλυσης 2 (DA-2), θα εφαρμόζεται με την παραλλαγή που αποκαλείται Τρόπος Ανάλυσης 2* (DA-2*) και περιλαμβάνει χρήση των ακόλουθων σχέσεων για τις δράσεις (με γ Μ = 1) : Ε d = Ε (γ F F k, X k ) Ε d = γ Ε Ε (F k, X k ) και της σχέσης για τις αντιστάσεις (με γ F = 1) : R d = ( 1 / γ R ). R(F k, X k ) Συνεπώς, ο έλεγχος θα γίνεται με εφαρμογή τις σχέσης : Ε (γ F F k, X k ) ( 1 / γ R ). R(F k, X k ) ή, εναλλακτικά της ισοδύναμης σχέσης : γ Ε Ε (F k, X k ) ( 1 / γ R ). R(F k, X k ) και τις εξής ομάδες επιμέρους συντελεστών του Παραρτήματος Α του EN : (Α1) για τις δράσεις (συντελεστές γ F ), ή εναλλακτικά τα αποτελέσματα των δράσεων (συντελεστές γ Ε ), (R2) για τις αντιστάσεις.

48 Σχεδιασμός με EC7 (DA 2*) Εκκεντρότητα (παράρτημα D) l x 2e x l y e y l y 2e y e x l x Υπολογισμός Φ.Ι με βάση τις νέες ισοδύναμες διαστάσεις Β, L

49 Σχεδιασμός με EC7 (DA 2*) Μερικοί συντελεστές ασφαλείας 1/γ R R(F k, X k ) γ Ε Ε(F k, X k ) γ R = 1.10 (ολίσθηση) ή 1.40 (Φ.Ι.) γ E = 1.35 (μόνιμα) ή 1.50 (κινητά) Άρα (έλεγχος φέρουσας ικανότητας): FS = γ Ε γ R = 1.40 x 1.40 =

50 Σ.Α. έναντι θραύσης-ολίσθησης Ένα απλό παράδειγμα (EC-8) 1. Να υπολογιστεί η φέρουσα ικανότητα p u ενός τετραγωνικού θεμελίου πλάτους b=2m και βάθους D=1m, το οποίο εδράζεται σε ένα αμμώδες έδαφος με τα ακόλουθα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: c = 0kPa, φ = 36 ο, γ = 20kN/m 3 2. Να υπολογιστεί ο συντελεστής ασφαλείας έναντι θραύσης και ολίσθησης, για την ακόλουθη φόρτιση: ΣV=500kN ΣM y = 200kNm D B ΣH=200kN Να επαναληφθούν οι υπολογισμοί με επιμέρους συντελεστές ασφαλείας κατά EC8

51 Σχεδιασμός με EC7 Σεισμός; Μία απλή θεώρηση: Μοναδιαίοι εν γένει επιμέρους συντελεστές ασφαλείας και εφαρμογή της μεθοδολογίας όπως γνωρίζουμε. Ειδικοί έλεγχοι σε χαλαρά μη-συνεκτικά εδάφη κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα (ρευστοποίηση) κλπ

Σχετικά έγγραφα

Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής. Θεμελιώσεις. Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων Γενικά Βασικές εξισώσεις

Εισηγητής: Αλέξανδρος Βαλσαμής Θεμελιώσεις Φέρουσα Ικανότητα επιφανειακών θεμελιώσεων Γενικά Βασικές εξισώσεις Φέρουσα Ικανότητα Επιφανειακών θεμελιώσεων (πεδίλων) Φέρουσα Ικανότητα Τάσεις κάτω από το