ΥΠΟΓΕΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ. Μέθοδος θαλάμων και στύλων Εφαρμογές. A. Μπενάρδος Λέκτορας ΕΜΠ. Δ. Καλιαμπάκος Καθηγητής ΕΜΠ

Transcript

1 ΥΠΟΓΕΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Μέθοδος και Εφαρμογές. Μπενάρδος Λέκτορας ΕΜΠ Δ. Καλιαμπάκος Καθηγητής ΕΜΠ

2 Στύλων Παράδειγμα Ο χεδιαμός των τη μέθοδο και γίνεται με βάη τη θεωρία της υνειφέρουας ς Κάθε τύλος φέρει το φορτίο του πετρώματος που βρίκεται μέα το κατακόρυφο ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο, του οποίου γενέτειρα είναι οι άξονες που χωρίζουν τη μέη τους διαδρόμους που περιβάλλουν το τύλο. Η οριζόντια αυτή ονομάζεται υνειφέρουα.

3 Επιφάνεια Παράδειγμα

4 Θαλάμων Ο υπολογιμός για τρωιγενή πετρώματα γίνεται με τη θεωρία της αμφίπακτης δοκού: n ax L γ L 3 4 γ τ ax 3 E 4 ax γ L Παράδειγμα n ax : η μέγιτη κάμψη L: το πλάτος του θαλάμου : το πάχος του τρώματος της οροφής Ε: το μέτρο του Young του πετρώματος της οροφής γ: το ειδικό βάρος του πετρώματος της οροφής τ ax : η μέγιτη διατμητική τάη ax : η μέγιτη εφελκυτική / θλιπτική τάη

5 Θαλάμων Διαιρώντας κατά μέλη τις χέεις: τ ax γ L 3 4 προκύπτει ότι: τ ax ax ax L 3 γ L Παράδειγμα Όταν L / > 5 τότε ax > 3 τ ax Επειδή η αντοχή των πετρωμάτων ε εφελκυμό είναι υνήθως μικρότερη από την αντοχή τους ε διάτμηη και πολύ μικρότερη από την αντοχή τους ε θλίψη, ως παράμετρος υπολογιμού του πλάτους των χρηιμοποιείται η μέγιτη εφελκυτική τάη

6 Τυπολόγιο Γεωτατικές Τάεις: S γ Τάη ε τύλο (τετραγ.): S γ ( W + W ) R P W P γ 1 + W R W Υπολογιμός αντοχής τύλου: W 1 0, , Παράδειγμα Υπολογιμός SF τύλου: F Υπολογιμός Απόληψης: R 1 ( W W + W R ) Υπολογιμός L ax θαλάμου: L ax γ F

7 Παράδειγμα Προγραμματίζεται η κατακευή ενός υπόγειου έργου διατάεων 10x10 και ύψους 5. Το ύψος των υπερκειμένων είναι 150, γ,65 / 3, ενώ και η θλιπτική αντοχή κυβικού δοκιμίου (d/h1) είναι 65 MPa. (α) Να εξετατεί εάν ο χεδιαμός ικανοποιεί τις απαιτήεις της αφάλειας ως προς την αντοχή των. (β) Εάν το ύψος των υπερκειμένων ανέλθει ε 0 και το επιθυμητό πλάτος θαλάμου και τύλου παραμένει 10, ποια θα πρέπει να είναι η μεταβολή το ύψος του τύλου ώτε να θεωρηθεί ο χεδιαμός αφαλής? (γ) Εάν το νέο ύψος δεν ικανοποιεί τις απαιτήεις του χεδιαμού προτείνετε τι πρέπει να αλλάξει ώτε να ικανοποιούνται οι υνθήκες αφάλειας

8 Εξέταη SF τύλου Γεωτατικές Τάεις: S γ S, ,5 S 3, 98Ma 3 Τάη ε τύλο: W R 10 S γ 1 3, ,9 + W 10 MPa Παράδειγμα Αντοχή τύλου: W ,778 0, 65 0, , 79, 4MPa + 5 Υπολογιμός SF τύλου: F 79,4 15,9 4,98

9 Ύψος υπερκειμένων: 0 Γεωτατικές Τάεις: Τάη ε τύλο: Υπολογιμός SF τύλου: S γ S, S 5, 83Ma 3 W R 10 S γ 1 5, ,3 + W 10 F 79,4 3,3 3,4 SF >4 MPa Παράδειγμα Για SF4: F F 3,3 4 93, 3MPa W 0, W 0, ,778 0, 3, 6 + 1,44 0,778 0,778 1

10 Άλλες Προτάεις Παράδειγμα Αύξηη διατάεων (π.χ. από 10 ε 1) Επομένως, είναι: W S R 10 γ 1 5, ,6 MPa + W 1 W 1 1 0,778 0, 65 0, , 85, MPa + 5 F 85, 19,6 4,3

11 Παράδειγμα Παράδειγμα Προγραμματίζεται η κατακευή ενός υπόγειου arking. Ο ιδιοκτήτης του έργου θέτει τις ακόλουθες προδιαγραφές: Πλάτος 15 Πλάτος 15 Ύψος 5 Συνολική ελεύθερη Για την κατακευή του υπόγειου χώρου υπάρχουν δύο εναλλακτικές τοποθείες. Η πρώτη έχει ύψος των υπερκειμένων 170, ειδ. βάρος του πετρώματος,65 /3, θλιπτική αντοχή δοκιμίου (d/h1) 60 MPa, εφελκυτική αντοχή 10 MPa και πάχος τρώης,3. Η δεύτερη θέη έχει ύψος των υπερκειμένων 00, ειδ. βάρος του πετρώματος,65 /3, θλιπτική αντοχή δοκιμίου (d/h1) 70 MPa, εφελκυτική αντοχή 13 MPa και πάχος τρώης. Ποια θέη είναι καλύτερη για την κατακευή και γιατί?

12 Εξέταη SF τύλου () Γεωτατικές Τάεις: S γ S, S 4, 50MPa 3 Τάη ε τύλο: W R 15 S γ 1 4, W 15 MPa Παράδειγμα Αντοχή τύλου: W ,778 0, 60 0, , 86, 6MPa + 5 Υπολογιμός SF τύλου: F 86,6 18 4,81

13 Εξέταη SF τύλου (B) Παράδειγμα Γεωτατικές Τάεις: Τάη ε τύλο: Αντοχή τύλου: S γ S, S 5, 83MPa 3 W R 15 S γ 1 5, ,3 MPa + W 15 W ,778 0, 70 0, , 101, 1MPa + 5 Υπολογιμός SF τύλου: F 3,3 4,33

14 Εξέταη Lax Θαλάμος (Α) L γ F ax 1000,3,65 8 L 14,7 Θαλάμος (Β) Παράδειγμα L γ F ax 1300,65 8 L 15,66

15 Τελική Επιλογή Θέης Παράδειγμα Θέη () SF 4,8 Lax14,7 Θέη (B) SF 4,3 Lax15,5

16 Παράδειγμα Υπόγειος χώρος για την αποθήκευη αρχείων κατακευάζεται εντός αβετολιθικού πετρώματος με τη μέθοδο και ε έκταη που έχει δεμευτεί για το κοπό αυτό, υνολικού εμβαδού () i. Ποιος είναι ο ωφέλιμος χώρος ( R ) που μπορεί να διατεθεί για το κοπό αυτό αν επιλέγεται ο υντελετής αφαλείας των (Fc) να είναι ίος με 4,5; ii. Ελέγξτε αν ένας θάλαμος πλάτους (W R ) 8 μπορεί να κατακευατεί χωρίς προβλήματα την οροφή του υγκροτήματος Δίνονται: γ,6 n/3, h180, 160 MPa, W/1, 1,8, εφ 8 ΜPa.

17 Παράδειγμα Είναι: Επομένως: W / 1 60 F 1 13, 3 4,5 4,5 4,5 MPa S γ S, S 4, 68MPa 3 S ,3 4, R R Εξέταη Lax θαλάμου: L 800 1,8 ax 880 γ F 0,8,6 8 3 L 11,7

18 Παράδειγμα Πρόκειται να γίνει η αποκατάταη παλαιού μεταλλείου, το οποίο γίνονταν η εκμετάλλευη με τη μέθοδο και, ώτε να χρηιμοποιηθεί για την διάθεη αποβλήτων. Χρειάζεται να γίνει επομένως η κατ αρχήν εκτίμηη της κατάταης όον αφορά τις υνθήκες ευτάθειας των και της οροφής. Το εμβαδόν του τομέα φτάνει τα 450 ενώ το εμβαδόν των δίνεται τον αντίτοιχο πίνακα. Αντίτοιχα τα πλάτη των κυμαίνονται από 5-7, ενώ δοκιμές προδιόριαν τη μέη τιμή της αντοχής τύλου ε 50 ΜPa. Δίνονται, ύψος 4, υπερκείμενα 150, γ,5 n/3, πάχος τρώης 1,, αντοχή ε εφελκυμό 6ΜPa. Ποιες περαιτέρω ενέργειες προτείνετε ώτε να βελτιωθούν οι υνθήκες ευτάθειας? a/a

19 Παράδειγμα Είναι: 147 S γ S, S 3, 98Ma S 3,98 3,98 3,06 1, 18MPa ,18 Άρα: F 4, 1 L γ F ax 600 1,,65 8 L 8,4

20 Υπόγειος χώρος έχει κατακευατεί εντός αβετολιθικού πετρώματος με τη μέθοδο και ε έκταη υνολικού εμβαδού () Από αυτά το 60% είναι ωφέλιμος χώρος. Αν τα υπερκείμενα είναι 00, ποια η μέη τάη που δέχεται ο κάθε τύλος; Δίνονται: γ,6 n/3, h00 Παράδειγμα

21 Παράδειγμα Είναι: Άρα: R % R S γ S, S 5, Ma S 5, 13MPa

22 Παράδειγμα Υπόγειος χώρος αποθήκευης τροφίμων πρόκειται να κατακευατεί με τη μέθοδο και εντός αβετολιθικού πετρώματος (γ,65 /3) με μέο πάχος τρώης 1,5. Η διάνοιξη προτείνεται να γίνει ε δύο φάεις (ανώτερο τμήμα και βαθμίδα), ύψους 4 και 6 αντίτοιχα. Το πλάτος του θαλάμου είναι 8, ενώ οι τύλοι είναι τετραγωνικής διατομής με πλάτος 1. Το μέγιτο πάχος υπερκειμένων είναι 150, η μονοαξονική αντοχή δοκιμίων πετρώματος (w/h1) ε θλίψη είναι 40 MPa και η αντοχή ε εφελκυμό περίπου 6 MPa. α.ικανοποιούνται οι υνθήκες ευτάθειας του ανοίγματος, για κάθε φάη; β. Αν όχι, προτείνεται κατάλληλο αναχεδιαμό της εκμετάλλευης θεωρώντας τα πλάτη του θαλάμου και του τύλου ταθερά, έτι ώτε να μην δημιουργηθούν προβλήματα με τον αποθηκευτικό κάνναβο. Για την εκτίμηη της αντοχής των χρηιμοποιήτε τον τύπο των Ober and Duall.

23 Παράδειγμα S γ S, S 3, 98MPa Είναι: 3 W R 8 S γ 1 3, ,06 MPa + W 1 1η Φάη: W 1 0, , 40 0, , 57, 76MPa 1 4 F 57,76 11,06 5, L γ F ax 600 1,5,65 8 L 8,4

24 η Φάη: W 1 1 0,778 0, 40 0, , 41, 78MPa ,78 F 3,8 SF >4 11,06 Παράδειγμα Επομένως, χρειάζεται αναχεδιαμός, ο οποίος θα αφορά ε μείωη του τελικού ύψους x F 4 x 44,4 11,06 W 1 0,778 0, ,4 40 0, , 1,106 0,778 + x,664 x 0,38,664 x x 8,1