Γεωτεχνική Γεωσεισμική Σχεδίαση Θεμελίωσης Ανεμογεννητριών σε Καρστικό Κρητιδικό Ασβεστόλιθο

Transcript

1 Γεωτεχνική Γεωσεισμική Σχεδίαση Θεμελίωσης Ανεμογεννητριών σε Καρστικό Κρητιδικό Ασβεστόλιθο Geotechnical & Geoseismic Foundation Design for Wind Motors on Cretagious Limestone ΜΠΑΡΟΥΝΗΣ, Α. τ. Επιμελητής Εφ. Γεωλογίας Ε.Μ.Π. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Σε αυτή την εργασία εξετάζονται οι επόμενες τέσσερις μέθοδοι θεμελίωσης ανεμογεννητριών (A/Γ) υποκείμενων σε ροπές ανατροπής από ανεμοπίεση ή σεισμό α) δια βαρέων πεδίλων έκκεντρα φορτιζομένων υποκείμενων σε δυνάμεις θλίψεως και ανιούσης έλξεως β) δια πασσάλων ή μικροπασσάλων σε βράχο με μη φέρουσα πλάκα σύνδεσης κεφαλών γ) δια πασσαλωμένων φέρουσων άκαμπτων γενικών κοιτοστρώσεων και δ) δια αγκυρωμένων γενικών κοιτοστρώσεων. Γίνεται επίσης Γεωσεισμική ανάλυση, αναφορά στην αναγκαία γεωηλεκτρική έρευνα και σύντομη γεωλογική περιγραφή της κατανομής του καρστ σε Κρητιδικό ασβεστόλιθο. ABSTRACT : This paper describes four methods proper for foundation of W/M towers and transmission lines on karstified cretaceous limestone. These structures are subject to large overturning moments and the foundations have to resist uplift as well as compression loadings. Foundation methods described are a) piled mats b) piles on rocks c) anchored mat and d) gravity footing with eccentricity. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι κατασκευές που προορίζονται να στηρίξουν ανεμογεννήτριες υπερυψωμένες γραμμές μεταφοράς ενέργειας ή τηλεπικοινωνιών κλπ υπόκεινται σε ισχυρές ροπές ανατροπής και οι θεμελιώσεις των πρέπει να αντέχουν σε θλιπτικές και δυνάμεις ανιούσας έλξεως (εφελκυσμού). Σε μερικούς τύπους εναερίων γραμμών ένα ή περισσότερα στοιχεία της θεμελίωσης υπόκεινται σε πλάγια φόρτιση και άλλα για το μεγαλύτερο ποσοστό χρόνου της ζωής των υπόκεινται σε επαναληπτικές ή συνεχείς δυνάμεις εφελκυσμού των οποίων το μέγεθος αυξομειώνεται συναρτήσει του χρόνου. Στις περισσότερες των περιπτώσεων οι διακυμάνσεις θλιπτικών και εφελκυστικών καταπονήσεων εξαρτώνται από την ανεμοπίεση ενίοτε δε και από οριζόντιες σεισμικές δυνάμεις. Μια ιδεατή θεμελίωση κατασκευής αυτού του τύπου πρέπει να γίνεται σε παρθένο έδαφος (χωρίς επιχώματα) το οποίο να έχει υποστεί την ελάχιστη παραμόρφωση στη φάση της εκσκαφής και η εγκατάσταση να είναι ελάχιστα εξαρτημένη από τη μεταβολή των εδαφικών συνθηκών. Επομένως για λόγους ασφαλείας αλλά και οικονομικούς πρέπει να αποφεύγονται μεγάλου βάθους εκσκαφές και να γίνεται κατά το δυνατό χρήση παθητικών αγκυρίων και μικροπασσάλων. Σε βραχώδη ασβεστολιθικά καρστικοποιημένα πετρώματα στα οποία η ακριβής γεωμετρία του καρστ δύσκολα προσδιορίζεται η νέα μέθοδος της πασσαλομένης άκαμπτης γενικής κοιτόστρωσης κατασκευαζόμενης σε επαφή με την επιφάνεια του εδάφους ώστε να είναι φέρουσα μπορεί να είναι μία λύση ασφαλής και οικονομικά συμφέρουσα. Μια τέτοια θεμελίωση μπορεί να αποτρέψει μια τοπική καθίζηση της θεμελίωσης αν σε κάποιο τμήμα υπάρξει κενό περιορισμένων διαστάσεων. Εάν ο βράχος δεν περιέχει κενά η αντιμετώπιση των εφελκυστικών δυνάμεων ανιούσας έλξεως στοιχείων του συστήματος μπορεί να επιτευχθεί και με μια σειρά παθητικών αγκυρίων υπό τη στάθμη θεμελίωσης. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 1

2 Με αυτά τα δεδομένα η θεμελίωση μιας Α/Γ μπορεί να επιτευχθεί με τις επόμενες 4 μεθόδους. 1. Δια βαρέων πεδίλων έκκεντρα φορτιζομένων και υποκειμένων σε καμπτικές ροπές στα οποία όλα τα φορτία εφαρμόζονται εντός της επιφάνειας του ρόμβου θετικής φόρτισης (Σχ.1a). 2. Πασσαλωμένη φέρουσα γενική κοιτόστρωση άκαμπτη (Σχ.1c) 3. Αγκυρωμένη γενική κοιτόστρωση (Σχ.1d). 4. Δια πασσάλων ή μίνι πασσάλων με πλάκα σύνδεσης κεφαλών μη φέρουσα (Σχ.1b). Σε κάθε περίπτωση εξεταστέα είναι και η λιθογόμωση μεγάλων κενών προσδιορισμένων από τη γεωτεχνική έρευνα. 1989) q u =αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη q o =γεωστατική τάση στο βάθος έδρασης μετά εκσκαφήν Σχήμα 1. Μέθοδοι θεμελίωσης Α/Γ Figure 1. Foundation types for wind turbines 2. ΜΕΘΟΔΟΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΔΙΑ ΠΑΣΣΑΛΩΝ ΣΕ ΒΡΑΧΟ ΜΕ ΜΗ ΦΕΡΟΥΣΑ ΠΛΑΚΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΚΕΦΑΛΩΝ Η θεμελίωση λειτουργεί με ένα κλείδωμα (socket) της αιχμής πασσάλου στο βράχο μήκους 1 έως 2 φορές τη διάμετρο του πασσάλου D. Οι πάσσαλοι που εφαρμόζονται σε βράχο είναι συνήθως μικροπάσσαλοι (mini piles) διαμέτρου mm οι οποίοι παραλαμβάνουν το φορτίο σχεδιασμού συνήθως με αντίσταση τριβής και αιχμής. 2.1.Αντίσταση αιχμής Η οριακή αντίσταση αιχμής του κλειδώματος q bl έναντι ολίσθησης στους σφήνες Α και Β του σχ. 1 δίδεται από την επόμενη εξίσωση των Hoek-Brown (1980). q bl =q o +q u q m q o u q o qo + qu m qu + S + m + S qu (1) όπου m, s παράμετροι βραχομάζας υπολογιζόμενοι από νομογράφημα συναρτήσει του δείκτη RMR (Bieniawsky, Σχήμα 2. Υπολογισμός αντίστασης αιχμής πασσάλου σε βράχο Figure 2. Point resistance of pile in rock 2.2. Αντίσταση τριβής q SL Η αντίσταση τριβής q SL είναι συνάρτηση της αντοχής σε θλίψη του πετρώματος υπό τον περιορισμό ότι δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη της διατμητικής αντοχής του τσιμεντενέματος που κλειδώνει την αιχμή του πασσάλου. Η σχέση είναι q SL =min 1 C q w 2 u (2) όπου q u =αντοχή σε θλίψη, C w =συντελεστής εξασθένισης εξαρτημένος από την αραίωση των ρωγμών με τιμή 0,04-0,08 για μέτρια διάρρηξη Στατικός έλεγχος πασσάλου Το αξονικό φορτίο δεν πρέπει να υπερβαίνει τη δομική αντίσταση του υλικού Qo η οποία δίδεται από τη σχέση Q o =0.85f c (A g -A St )+f y (A St ) (3) Όπου f c =αντοχή σκυροδέματος ή ενέματος του κλειδώματος, Α g =διατομή του πασσάλου στο κλείδωμα, Α st =διατομή πασσάλου και f y = αντοχή υλικού πασσάλου 2.4. Υπολογισμός καθίζησης 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 2

3 Εάν w είναι η καθίζηση πασσάλου διαμέτρου Β σε βράχο ο λόγος B W =σχετική καθίζηση 0.10 για γεώτρητους και άλλους τύπους πασσάλων. Κατά το κριτήριο Salgado (2008) η ολική καθίζηση του πασσάλου σε βράχο δίδεται από τη σχέση: B Q + L ult W ult =0.004L f + + (4) 120 A E p όπου Q ult =ολικό φορτίο πασσάλου, L f =μήκος αναφοράς σε m, B = διάμετρος πασσάλου σε m, W ult =καθίζηση του πασσάλου σε m, Α p =διατομή του πασσάλου E p =μέτρο ελαστικότητας Young 2.5. Ομάδα πασσάλων Σε μία πασσαλοομάδα n p υποκείμενη σε κατακόρυφο φορτίο Q και μία ροπή η οποία αναλύεται στις κατευθύνσεις Χ και Ψ Μχ και Μψ το φορτίο Q d που ενεργεί στο i πάσσαλο της ομάδας θα είναι (Salgado, 2008): Q d = Q Mψxi Mxψi + + np np np 2 2 x y j= i i j= i i p (5) Για τον έλεγχο της φέρουσας ικανότητας της ομάδας πασσάλων εφαρμόζεται ο τύπος (Salgado, 2008) Bg 1 q bl =5S u (6) Lg 12Bg για την αντίσταση βάσης και (Salgado,2008) Q L =B g L g q bl +2(B g +L g )Lq SL (7) για την φέρουσα ικανότητα πλευρών. Συντελεστής ομάδας για S 3D δεν χρειάζεται Δείκτης εδάφους k b Για πασσάλους ο Salgado (2008) ως προς την αιχμή δίδει τον τύπο. 2GbB 4Gbr k b = = 1 v 1 v (8) όπου G=μέτρο διάτμησης, ν=λόγος Poisson, r=ακτίνα πασσάλου και Β=διάμετρος. 3. ΜΕΘΟΔΟΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΜΕ ΠΑΣΣΑΛΩΜΕΝΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΟΙΤΟΣΤΡΩΣΗ Η πασσαλωμένη γενική κοιτόστρωση είναι μια μικτή θεμελίωση που αποτελείται από ένα μεγάλο πέδιλο και μια σειρά συνεργαζόμενων πασσάλων. Η διαφορά μεταξύ της πασσαλωμένης γενικής κοιτόστρωσης και της γενικής κοιτόστρωσης που εδράζεται σε πασσάλους είναι ότι στην πρώτη περίπτωση η πλάκα σύνδεσης των κεφαλών των πασσάλων εφάπτεται το έδαφος και είναι φέρουσα ενώ στη δεύτερη περίπτωση η πλάκα σύνδεσης των κεφαλών των πασσάλων δεν είναι σε επαφή με το έδαφος και δεν είναι φέρουσα. Οι πάσσαλοι με αυτή τη μέθοδο εξασφαλίζουν την θεμελίωση έναντι οριακής φέρουσας ικανότητας, μειώνουν την καθίζηση και λόγω ακαμψίας που προσφέρει μία μεγάλου πάχους ισχυρώς οπλισμένη πασσαλωμένη πλάκα μπορεί να εξουδετερώσουν μικρές ή μεγάλες καθιζήσεις οφειλόμενες σε περιορισμένης έκτασης κενά του βραχώδους υποστρώματος πιθανώς καρστικοποιημένου. Επίσης η παρουσία των πασσάλων εξουδετερώνει τον κίνδυνο από καμπτικές ροπές. Η μέθοδος διατελεί υπό έρευνα. Πάντως με σύγχρονες μεθόδους αριθμητικής προσομοίωσης η κατανομή των φορτίων είναι δυνατόν να υπολογισθεί αν υπάρχουν επαρκή δεδομένα ή εύλογες παραδοχές. 4. ΠΕΔΙΛΟ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ ΜΕ ΕΚΚΕΝΤΡΗ ΦΟΡΤΙΣΗ Έστω η εν σχήματι (3) Α/Γ ύψους h βάρους Q υποκείμενη σε ανεμοπίεση Α. Η εκκεντρότητα δίδεται από τη σχέση e=μ/q (9) όπου Μ η ροπή = Αh. Εάν οι διαστάσεις του πεδίλου είναι ΒχL η μέγιστη και ελάχιστη τάση έδρασης δίδονται από τον τύπο. q b max min = Q BL eb el 1± 6 ± 6 (10) B L για q min =0 η εξίσωση γίνεται ebo elo ± ± = 1/6 (11) B L 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 3

4 τοιχώματα, +10 βαθμοί για υγρή κατάσταση, +0 βαθμοί για προσανατολισμό ρωγμών RMR=60 δηλαδή καλής ποιότητας βραχομάζα. Οι τιμές των παραμέτρων m και S της εξίσωσης των Hoek & Brown από νομογράφημα των ιδίων για RMR=60 είναι m=0.575 S= Ο δείκτης Q από τη σχέση (Hoek et al, 1998) RMR=9lnQ+44 (13) Σχήμα 3. Εκκεντρότητα Α/Γ λόγω ανεμοπίεσης Figure 3. Eccentricity of wind turbine from wind pressure Η εξίσωση αυτή απεικονίζει 4 ευθείες 1 1 γραμμές στα σημεία ±, ± τα οποία 6B 6L ορίζουν ένα ρόμβο εντός του οποίου πρέπει να ενεργεί η φόρτιση για να είναι οι τάσεις σε όλα τα σημεία θλιπτικές. Αν η εκκεντρότητα είναι προς μία διεύθυνση η εξίσωση γίνεται (Salgado, 2008): Q e qbmax, min = 1 ± 6 <q επιτρ (12) A B προκύπτει Q=59.94 και ο δείκτης GSI (Hoek et al, 1998) GSI=RMR-5=60-5=55 (14) 4.2. Γεωτεχνικές παράμετροι σχεδιασμού Φαινόμενο βάρος βράχου 25KN/m 3 Οι παράμετροι αντοχής σχεδιασμού της θεμελίωσης μπορούν να ληφθούν από τους εξής τύπους (Smoltczyk, 2002) Γωνία τριβής φ=0.5 RMR+7.5 o =0.5x60+7.5=37.5 o (15) Αντοχή σε θλίψη q u για RMR>42 q u =0.17(RMR-30)=0.17x30=5.1MPa (16) συνοχή c=0.020rmr(mn/m 2 )=0.020x60=1.2MPa= =12kg/cm 2 (17) Δείκτης γεωλογικής αντοχής (Η-Β) GSI=60-5=55 (18) Μέτρο ελαστικότητας (Wyllie, 2004) Σχήμα 4. Ρόμβος θετικών τάσεων σε έκκεντρη φόρτιση Figure 4. The kern of foundation of eccentric loading 4.1. Δείκτης RMR Κρητιδικού ασβεστόλιθου Με RQD στο εύρος 50-75% και q u στο εύρος 25-50MPa ο δείκτης RMR (Bienawski,1989) υπολογίζεται : RMR= +4 βαθμοί για 25 q u 50, +13 βαθμοί για RQD στο εύρος 25-50%, +8 βαθμοί για αραίωση ρωγμών στο εύρος 0,06-0,2m, +25 βαθμοί για ελαφρώς αποσαθρωμένα RMR E m = 10 = 10 = GPa (19) Κατακόρυφος δείκτης εδάφους για πέδιλο διαμέτρου Β (Wyllie, 2004) E k= B(1 μ 2 ) (20) όπου μ = λόγος Poisson=0.25, E=μέτρο ελαστικότητας 4.3.Υπολογισμός επιτρεπόμενης τάσης 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 4

5 Η μέθοδος Ηoek and Brown που περιγράφεται στην παράγραφο 1 της παρούσης για πάσσαλο εφαρμόζεται και στην περίπτωση πεδίλου με συντελεστή σχήματος Υπολογισμός καθίζησης Λόγω της βραχώδους υφής του ασβεστολιθικού βράχου αναμένεται ελαστική μόνο καθίζηση (S) η οποία ως έγγιστα μπορεί να υπολογισθεί με τον τύπο (Wyllie, 2004): 2 c dqb( 1 n ) S= E (21) Όπου q=ομοιόμορφα κατανεμημένη τάση, Β= πλάτος πεδίλου, c d =συντελεστής εξαρτημένος από το σχήμα του πεδίλου λαμβανόμενο από πίνακα, n=λόγος Poisson, E=μέτρο ελαστικότητας 4.5. Επιτρεπόμενη τάση υπό δυναμική φόρτιση Ελλείψει μηχανολογικών στοιχειών για τον υπολογισμό δυναμικής δύναμης ή δυναμική επιτρεπόμενη τάση λαμβάνεται το ½ της στατικής (Harisson, 2000). 5. ΜΕΘΟΔΟΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ Α/Γ ΜΕ ΑΓΚΥΡΩΜΕΝΗ ΓΕΝΙΚΗ ΚΟΙΤΟΣΤΡΩΣΗ Κατά τη μέθοδο αυτή ένα πέδιλο μεγάλων διαστάσεων μπορεί να θεωρηθεί μία μικρή γενική κοιτόστρωση έκκεντρα φορτιζόμενη λόγω καμπτικών ροπών αναπτυσσόμενων από οριζόντιες δυνάμεις ανεμοπίεσης και σεισμού μπορεί να ανθίσταται σε εφελκυστικές δυνάμεις όταν η θεμελίωση είναι ενισχυμένη με ένα δίκτυο παθητικών αγκυρίων (Littlejohn, 1997). Σχήμα 5. Κώνος αντίστασης σε εξόλκευση θεμελίωσης Figure 5. Resisting prism developed beneath foundation against uplift Στην περίπτωση του σχήματος 5 η ανιούσα δύναμη που ενεργεί στο σύστημα πρέπει να είναι μικρότερη από το άθροισμα του βάρους του κώνου εδάφους γωνίας 30 ο συν τη διατμητική αντίσταση των πλευρών του κώνου ελάχιστης τιμής 50ΚΝ/m 2. Ο σχεδιασμός ενός συστήματος αγκύρωσης αυτού του τύπου περιλαμβάνει ελέγχους για 5 είδη αστοχίας. 5.1.Υπολογισμός συνολικού μήκους αγκυρίου Το συνολικό μήκος d για διάφορες κατηγορίες πετρωμάτων δίδεται από τις σχέσεις του πίνακα 1. Πίνακας 1. Ενδεικνυόμενα βάθη αγκύρωσης αναγκαία για σταθερότητα του κώνου Table 1. Suggested depth for anchoring for overall prism stability Τύπος για βάθος κώνου Τύπος Oμάδα πετρώματος Ένα αγκύριο αγκυρίων Συμπαγές F P FP ομογενές πέτρωμα 4.44τ 2.83Sτ Ανωμάλως 3F ( P) F P διερρηγμένο πέτρωμα γπtanφ γstanφ Ανωμάλως 3F ( P) FP διαρρηγμένο υδροφόρο ( γ -1)πtanφ ( γ - 1)stanφ πέτρωμα όπου τ = διατμητική αντοχή ton/m 2, F = συντελεστής ασφαλείας συνήθως 2-3, S = αραίωση αγκυρίων (m), φ = γωνία τριβής κάθετα στις ρωγμές της βραχομάζας, γ = ειδικό βάρος πετρώματος, Ρ = φορτίο αγκυρίου. Στο σχήμα 5 η γωνία του κώνου εξόλκευσης λαμβάνεται 30 ο αλλά υπάρχουν και πολλές διαφοροποιήσεις Υπολογισμός μήκους συγκολλημένου τμήματος (L) αγγυρίου Προσδιορίζεται από τη σχέση: T u =πdlτ u (22) 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 5

6 Όπου D=ενεργός διάμετρος τσιμεντενέματος, τ u =τάση συνάφειας βολβού τσιμεντένεσης, L=μήκος συγκολλημένου τμήματος. Για τιμές συνάφειας σε διάφορα πετρώματα (Xanthakos, 1991). 5.3.Φέρουσα ικανότητα αγκυρίου Για πέτρωμα T= πdlr net (23) F πdlk σ ' tanφ Μη συνεκτικά έδαφη T= i i (24) F Για συνεκτικό έδαφος T= πdlac u (25) F Όπου k=συντελεστής ώθησης γαιών και σ= μέση ενεργός τάση υπερκείμενων στο συγκολλημένο τμήμα του αγκυρίου, a = συντελεστής συνάφειας συνεκτικού εδάφους βολβού τσιμεντένεσης, c u =συνοχή, φ=γωνία τριβής, T=φορτίο σχεδιασμού αγκυρίου, F=συντελεστής ασφαλείας. 5.4.Έλεγχος για θραύση τένοντος (Τ w ) Η ολική δύναμη εφελκυσμού για θραύση τένοντος T w δίδεται από τη σχέση Τ w =0.53f k A (26) Όπου f k =χαρακτηριστική αντοχή του υλικού του τένοντος και Α = διατομή 5.5.Έλεγχος για αστοχία συνάφειας τένοντος τσιμεντενέματος Η επιτρεπόμενη φόρτιση αγκυρίου προς αποφυγή αστοχίας τένοντος τσιμεντενέματος u max πρέπει να είναι μικρότερη από τη διατμητική αντοχή του τσιμεντενέματος f c. u max 4.8 f' c (27) d όπου d=διάμετρος αγκυρίου, f c =30Ν/mm 2 αντοχή τσιμεντενέματος. Συνήθως η u max είναι μεγαλύτερη από τη συνοχή συνάφειας βολβού τσιμεντέματος περιβάλλοντος εδάφους οπότε ο έλεγχος αυτός μπορεί να παραληφθεί. 5.6.Τύποι τένοντος Συνήθεις τύποι τένοντος είναι οι μπάρες (bar) που εφαρμόζονται σε μικρά βάθη και τα συρματόσχοινα για τα οποία ισχύει ο επόμενος πίνακας. Πίνακας 2. Διάμετρος οπής και αριθμός συρμάτων αγγυρίου Table 2. Hole diameter and number of anchor strands Αριθμός συρμάτων Διάμετρος γεώτρησης (in) 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Εάν οι γεωτρήσεις εισαγωγής των αγκυρίων συναντήσουν υδροστατική στάθμη τσιμεντάρονται και επαναδιατρυπώνται 5.7. Επίδραση των επαναληπτικών φορτίσων Οι συνήθεις λειτουργικές φορτίσεις προέρχονται από ανέμους 50ετίας και έτσι σπάνια εμφανίζονται στην διάρκεια ζωής του αγκυρίου. Οι ημερήσιες ή μηνιαίες διακυμάνσεις σε ανεμοπιέσεις που μπορεί να δημιουργήσουν επαναληπτικές φορτίσεις στο αγκύριο είναι ασήμαντες. Από δοκιμές που έχουν γίνει διαπιστώθηκε ότι δεν προκαλείται δυσμενής επίδραση στη σταθερότητα του αγγυρίου από την επαναληπτική φόρτιση. Κατά τον στατικό σχεδιασμό η μέγιστη ανεμοπίεση και ο μέγιστος σεισμός θεωρείται ότι δεν συμπίπτουν. 6.ΓΕΩΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Έλεγχος συχνοτήτων Για να εκτιμηθεί η περίπτωση συντονισμού συχνοτήτων μεταξύ ταλάντωσης έργου Α/Γ και εδαφικής ταλάντωσης από σεισμό υπολογίζεται η ιδιοπερίοδος του έργου δια του τύπου (West, 1995) Τ=0.09Η/ D (28) όπου Η=ύψος ανεμογεννήτριας m, D= διάσταση του έργου κατά τη διεύθυνση μετάδοσης του σεισμικού κύματος και Τ περίοδος ταλάντωσης σε sec. Η ιδιοπερίοδος ταλάντωσης του εδάφους θεμελίωσης Τ είναι (West, 1995): 4t T= Vs (29) 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 6

7 Όπου t=πάχος εδαφικής κάλυψης ή αποσαθρωμένης ασβεστολιθικής στρώσης, Vs=ταχύτητα μετάδοσης διατμητικού σεισμικού κύματος για την οποία ισχύουν οι τιμές Βραχώδη εδάφη >800m/sec, στιφρά ιζήματα μικρού πάχους για βάθος έως 10μ = 400m/sec, εδάφη μέσης στιφρότητας για στρώση μεγάλου πάχους >200m/sec και Vs=350m/sec για βάθος 50μ. Για χαλαρά ιζήματα πάχους έως 50μ Vs<200m/sec. Η ταύτιση περιόδων ή συντονισμός συχνοτήτων είναι μη επιθυμητή και αν εκ των υπολογισμών προκύψει μπορεί να γίνουν επεμβάσεις διαφοροποίησης. 7.ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΚΑΡΣΤ Για το καρστ του Κρητιδικού ασβεστόλιθου που ως εκ της ηλικίας του πετρώματος είναι παλαιοκαρστ το συνήθες υδρογεωλογικό μοντέλο είναι το εμφαινόμενο στην επόμενη τομή. Υπάρχει μία διαρρηγμένη επικαρστική ζώνη πάχους 10-15μ χωρίς υδροφορία και χωρίς κενά δια της οποίας τα όμβρια ύδατα διεισδύουν σε βάθος. Σχήμα 6. Γεωλογική τομή επικαρστικής ζώνης Figure 6. Geologic section of epicarstic zone Συνεπώς βάσει των ισχυουσών θεωριών για το καρστ δεν αναμένονται μεγάλα κενά έως το βάθος των 10μ έως 15μ και τα τυχόν υπάρχοντα κάτω του βάθους αυτού δεν επηρεάζουν τις θεμελιώσεις των ανεμογεννητριών. Η ύπαρξη αυτών των κενών θα προσδιορισθεί με διατρήσεις wagon drill. Ο δείκτης καρστικότητας ks είναι ο αριθμός καρστικών πόρων σε ένα μέτρο πυρήνα καρστικού πετρώματος. Ο συντελεστής υδραυλικής αγωγιμότητας Darcy είναι 3 p k w = w gnb 12m (30) όπου Ν=αριθμός ρωγμών ανά μονάδα μήκους, b=άνοιγμα ρωγμών, p w =πυκνότητα νερού, μ=ιξώδες, g=επιτάχυνση βαρύτητας και η σχέση αυτού με τον k s είναι logk s =0.65logk w (31) Η διακύμανση του δείκτη καρστικότητας με το βάθος Η είναι ks=0.9697e H (32) 8.ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΘΕΣΕΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Α/Γ Η προκαταρκτική έρευνα θέσεων κατασκευής Α/Γ επί Κρητιδικού ασβεστόλιθου πιθανώς καρστικοποιημένου περιλαμβάνει τις επόμενες εργασίες. 1. Γεωλογική αναγνώριση της ευρύτερης περιοχής σε ακτίνα 500μ-1000μ από τη θέση κατασκευής στην οποία πλην της γεωλογικής στρωματογραφίας καταγράφονται τεκτονικά στοιχεία κυρίως ασυνέχειες τύπου ρωγμής (Joint) ήτοι: αριθμός και γεωμετρία των συστημάτων ασυνέχειας των πετρωμάτων όπως αραίωση ρωγμών, κατεύθυνση κλίσεων και γωνία κλίσεως για κάθε σύστημα. Οι ρωγμές διακρίνονται σε ανοικτές, κλειστές, ημίκλειστες και απολιθωμένες. Αναγνωρίζονται τουλάχιστον 3 συστήματα ρωγμών με διάκριση J1, J2, J3 για κάθε ένα από τα οποία προσδιορίζεται η αραίωση τα γεωμετρικά στοιχεία π.χ.180/35 και ο αριθμός των ρωγμών ανά μ.μ. Εν συνεχεία δια του τύπου RQD= Jv (33) όπου Jv αριθμός ρωγμών ανά μ.μ. για τα τρία συστήματα προσδιορίζεται το αναμενόμενο ποσοστό λήψεως καρότου από γεώτρηση δειγματοληψίας. Σε δύο ή περισσότερα δείγματα Κρητιδικού ασβεστόλιθου προσδιορίζεται εργαστηριακή αντοχή σε θλίψη q u. Με τα στοιχεία q u και RQD και τα υπόλοιπα αναγκαία στοιχεία προσδιορίζεται ο δείκτης RMR της βραχομάζας (κατά Bieneawsky). Συναρτήσει της τιμής του δείκτη RMR υπολογίζονται με τους τύπους της 14της παρούσης οι παράμετροι σχεδιασμού θεμελίωσης ήτοι c, φ, q u, E και k σε φάση προεκτίμησης. Για την καταγραφή των ρωγμών εφαρμόζεται μία εκ των κατωτέρω μεθόδων. α) Η μέθοδος της γραμμής β) Η μέθοδος του παραθύρου. Κατά την πρώτη μέθοδο μία μετροταινία απλώνεται κατά μήκος 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 7

8 του πρανούς και επ αυτή μετρώνται όλες οι ασυνέχειες που τέμνουν τη γραμμή μήκους μ. Στη μέθοδο του παραθύρου αποτυπώνονται όλες οι ασυνέχειες σε κάθε τμήμα δεδομένου μεγέθους και κανονικού σχήματος. Πέραν των τεκτονικών στοιχείων καταγράφονται κατά τη γεωλογική έρευνα τα στοιχεία κατανομής του καρστ αν υπάρχει τα οποία συνεκτιμώνται με τις τομές της γεωηλεκτρικής έρευνας. 2. Γεωηλεκτρική έρευνα με δύο VES (Vertical electric Sounding) σε κάθετες διευθύνσεις βάθους 30μ-50μ με κέντρο το προβλεπόμενο κέντρο του θεμελίου και διάταξη ηλεκτροδίων Half-Schlumberger προσδιορίζεται η γεωηλεκτρική στρωματογραφία. 9. ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Μια γεώτρηση δειγματοληψίας βάθους 15μ επαρκούς για βάθος θεμελίωσης έως 5μ και διαμέτρου 101mm με συνεχή λήψη καρότου φ86χιλστ με χρήση αδαμαντίνης στεφάνης στο κέντρο του θεμελίου. Εκτέλεση δοκιμών SPTανά 2μ βάθους οπής. 4.Εγκατάσταση πιεζομετρικού σωλήνα φ2½" μήκους όσο το μήκος της γεώτρησης. 5.Εκτέλεση δύο μετρήσεων συντελεστή τραχύτητας τοιχωμάτων (RMD) στο βάθος 5μ και 10μ. 6.Τέσσερις γεωτρήσεις με wagon drill στις γωνίες του θεμελίου βάθους έως 10μ με γεωτρύπανο που φέρει διάταξη μέτρησης της απώλειας πίεσης λόγω κενού. 7.Στην περίπτωση συνάντησης κενού από κάποια εκ των 4 βαγκοντριλισμών η από τη γεώτρηση εκτελείται κάναβος βαγκοντριλισμών πλευράς 1.5 έως 2μ για τον προσδιορισμό της γεωμετρίας των κενών. Τιμές ειδικής αντίστασης Κρητιδικού ασβεστόλιθου σε Ωm αναλόγως το βαθμό αποσάθρωσης ή διάρρηξης κυμαίνονται από 10 2 έως 10 4 Ω-m. 10. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα εκ της παρούσης προκύπτοντα συμπεράσματα είναι τα εξής: 1. Περιγράφονται 4 μέθοδοι θεμελίωσης Α/Γ α) δια βαρέων πεδίλων έκκεντρα φορτιζομένων (στα οποία τα φορτία ενεργούν εντός του ρόμβου θετικών τάσεων) β) πασσαλομένη φέρουσα γενική κοιτόστρωση γ) πάσσαλοι ή μίνι πάσσαλοι με μη φέρουσα πλάκα σύνδεσης κεφαλών δ) αγγυρωμένη γενική κοιτόστρωση. 2. Περιγράφονται σε συνοπτική μορφή οι μέθοδοι ανάλυσης των μία εκάστη εκ των ανωτέρω μεθόδων 3. Προσδιορίζεται ο δείκτης RMR Κρητιδικού ασβεστόλιθου με εμπειρικές τιμές q u και RQD. 4. Δίδονται σχέσεις υπολογισμού και παραμέτρων σχεδιασμού θεμελίωσης c, φ, q u, E και k συναρτήσει του RMR. 5. Δίδονται στοιχεία υδρογεωλογίας του καρστ και ενδεικτική τομή της επικαρστικής ζώνης διαρρηγμένη χωρίς κενά. 6. Δίδεται μέθοδος ελέγχου συχνότητας ταλάντωσης εδάφους θεμελίωσης και ανεμογεννήτριας. 7. Δίδονται στοιχεία για τεχνικογεωλογική, γεωφυσική και γεωτεχνική έρευνα θέσεων κατασκευής ανεμογεννητριών. 11. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Fang-Yang, H. (1991), Foundation Engineering Handbook, Ernsd & Son Klenver Academic Publications, Massa, p.614 Handy, R & Seangler M. (2007), Geotechical Engineering, Mac Graw Hill, London, p.431 Harisson, D. (2000), The Grouting Handbook, Gult Publishing Co, Texas, p.8 Littlejohn, G.S., (1997), Anchorages and Anchored structures, Thomas Telford, London, p.46, 84 Salgado, R. (2008), The Engineering of foundations, Mac Grow Hill International Edition, New York, p.726,616,715,463 Schwartz, F. & Zhang H. (2003), Ground water, J. Willey & Sons, p.146 Smoltczyk, U. (2002) Geotechnical Engineering Handbook, Ernst & Soln, Berlin, vol.1, p.398 Xanthakos, P. (1991), Ground anchors and anchored structures, J. Willey & Sons Inc., p.226, 145, 35, 86 West, T. (1995), Geology applied to Engineering, Prentice Hall, New Jersey, p.412 Wyllie D. & Mahecr (2004), Rock slope Engineering Spon Press, p.60 Μπαρούνης, Α. (2008, 2009), Γεωηλεκτρικές έρευνες με τη μέθοδο της ειδικής αντίστασης και μελέτες γεωτεχνικής προεκτίμησης εδάφους θεμελίωσης Α/Γ σε ορεινά υψώματα των περιοχών Λακωνίας, Ναυπάκτου, Αργολίδας και Σπερχειάδας», αδημοσίευτες 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/ , Βόλος 8