VK.TOIXOS ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΟΙΧΩΝ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ
2
ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Απαιτήσεις συστήµατος. Επεξεργαστής κεντρικής µονάδας: Intel Pentium στα 120MHz ή µεγαλύτερος. Μνήµη RAM : 32M B Οδηγός CD-ROM (για την εγκατάσταση του προγράµµατος). Απαιτήσεις λογισµικού. Λειτουργικό σύστηµα W indow s TM 95/98, ή ΝΤ/2000. Εγκατάσταση του προγράµµατος. Α. Τοποθετήστε το CD µέσα στον οδηγό CD-ROM. Β. Εάν είναι ενεργή η λειτουργία Autorun, µετά από λίγα δευτερόλεπτα, θα εµφανιστεί ένα πλαίσιο διαλόγου (οθόνη). Γ. Επιλέξτε µε αριστερό κλικ την «Εγκατάσταση αρχείων συστήµατος». Κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης θα εµφανιστούν ορισµένα παράθυρα. Πιέστε κατά σειρά τα αντίστοιχα πλήκτρα: ι) ΟΚ, ii) Το πλήκτρο µε την εικόνα του υπολογιστή, iii) N o, iv) Yes. Το µήνυµα που θα σας επιβεβαιώσει ότι η εγκατάσταση αρχείων συστήµατος ολοκληρώθηκε επιτυχώς είναι: «SETVK Setup w as com pleted successfully».. Επιλέξτε START RUN D:\install.exe (εάν D είναι το drive του cd, αλλιώς E:\Install.exe κ.λ.π.). Ε. Επιλέξτε µε αριστερό κλικ την «Εγκατάσταση προγράµµατος SPVAK». Ζ. Ακολουθήστε τις οδηγίες που θα εµφανιστούν στην οθόνη. Το πρόγραµµα εγκατάστασης δηµιουργεί αυτόµατα εικονίδιο στο βασικό µενού των W indow s. Εκκίνηση του προγράµµατος Η εκκίνηση του προγράµµατος γίνεται µε αριστερό κλικ στο εικονίδιο που θα βρείτε στο START> Program Files. 3
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το πρόγραµµα VK.TOIXOS και η χρησιµότητά του. Το VK.TOIXOS είναι ένα εύχρηστο πρόγραµµα επίλυσης και διαστασιολόγησης τοίχων αντιστήριξης. Η τυπική ροή του προγράµµατος φαίνεται στον πίνακα που συµπληρώνει τη σύντοµη αυτή εισαγωγή. Στο κεφάλαιο «Ο ΗΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΝΤΟΛΩΝ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ» παρέχονται οδηγίες και σχόλια, σχετικά µε τις εντολές του βασικού µενού. Στο κπαραρτηματα» µπορείτε να διαβάσετε σχετικά µε τις περιπτώσεις και τους αντίστοιχους τύπους που χρησιµοποιούνται κατά τη διαστασιολόγηση. Επίσης παρέχονται επεξηγηµατικά σχέδια, χάρτες καθώς και η σχετική µε τους υπολογισµούς βιβλιογραφία. Ροή του προγράµµατος ΕΝΑΡΞΗ ΤΕΛΟΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΛΕΤΗΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΙΣΟ ΟΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ ΣΧΕ ΙΟ 4
Ο ΗΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΕΝΤΟΛΩΝ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ. ΤΟ ΜΕΝΟΥ ΑΡΧΕΙΑ. Καλέστε το VK.TOIXOS µε τον τρόπο που έχει περιγραφεί παραπάνω. Θα εµφανιστεί η κεντρική οθόνη του προγράµµατος µε τα µενού «Αρχεία» και «Βοήθεια». Εικόνα 1.1 Η κεντρική οθόνη του προγράµµατος VK.TOIXOS. Οι εντολές που περιλαµβάνονται στο µενού ΑΡΧΕΙΑ είναι 1 Επιλογή Μελέτης Επιλέγετε την µελέτη που θέλετε ή δηµιουργείτε νέα. 2 Εκτυπώσεις Προετοιµάζονται και εκτυπώνονται τα αποτελέσµατα της διαστασιολόγησης. 3 Έξοδος Έξοδος από το πρόγραµµα. 5
Επιλογή Μελέτης Επιλέγοντας την εντολή εµφανίζεται το πλαίσιο διαλόγου της Εικόνας. Στο κεντρικό του παράθυρο βρίσκεται ο κατάλογος µε τις αποθηκευµένες µελέτες του TO IXO S. [Νέα Μελέτη] Ενεργοποιείται το πεδίο κειµένου «Κωδικός». Πληκτρολογείστε έναν ακέραιο αριθµό από το 100 έως το 999. Στο πεδίο κειµένου «Σχόλια» µπορείτε να γράψετε σύντοµες πληροφορίες για τη συγκεκριµένη µελέτη. [ΟΚ] Κλείνει το πλαίσιο διαλόγου της Επιλογής Μελέτης - Εισαγωγής Νέας Μελέτης και σώζεται η Νέα µελέτη (εάν δηµιουργήσατε κάποια). [Έξοδος] Με το πλήκτρο αυτό επανέρχεστε στην κεντρική οθόνη του προγράµµατος. 6
ΤΟ ΜΕΝΟΥ Ε ΟΜΕΝΑ. Παράµετροι Με την επιλογή «Παράµετροι» ανοίγει στην οθόνη το ακόλουθο παράθυρο παραµέτρων: ΤΙΤΛΟΣ Μέθοδος ιαστασιολόγησης: Από το αναδιπλούµενο µενού επιλέγετε «Θεωρία Θραύσεως» για διαστασιολόγηση µε τον Ν.Κ.Ο.Σ. ή «Επιτρεπόµενες Τάσεις» για διαστασιολόγηση µε τον παλιό κανονισµό. Ανάλογα της επιλογής, αλλάζουν οι ενδείξεις δίπλα στα πεδία κειµένου των υλικών. ΥΛΙΚΑ Πληκτρολογείτε κάποιο όνοµα για τη βιβλιοθήκη υλικών. Είναι χρήσιµο µόνο για την εκτύπωση. Προτείνεται να εισάγετε τα ονόµατα των υλικών που θα χρησιµοποιήσετε πχ. C16S400, B225StIII κλπ. ΟΡΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ Τοίχου Αντιστήριξης Επίλυσης Ωθήσεων: Με αριστερό κλικ του ποντικιού στην αντίστοιχη επιλογή, αλλάζουν οι παράµετροι στο πλαίσιο διαλόγου των Παραµέτρων. 7
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΟΙΧΟΥ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ Ποσοστό αύξησης τάσεων σε συνδυασµό µε σεισµό Έδαφος: Έχετε τη δυνατότητα να αυξήσετε την επιτρεπόµενη τάση κατά την διαστασιολόγηση του τοίχου σε συνδυασµό δράσεων που περιλαµβάνουν σεισµό. Ο Ν.Ε.Α.Κ. δεν αναφέρει κάτι σχετικό. Η τιµή που πληκτρολογείτε είναι %. Beton: Μπορείτε να αυξήσετε την επιτρεπόµενη τάση του οπλισµένου σκυροδέµατος για έλεγχο των διατοµών έναντι δράσεων µε σεισµό µε τον παλιό κανονισµό (Μέθοδος επιτρεπόµενων Τάσεων). Εάν έχετε επιλέξει διαστασιολόγηση βάσει θεωρίας θραύσεως, αυτό το πεδίο κειµένου είναι µη ενεργό. Έδαφος σ επιτρεπόµενη: Η επιτρεπόµενη τάση εδάφους ως προς την οποία θα ελεγθεί το πέλµα του τοίχου. Μονάδες: KN/m 2 (Θεωρία θραύσης), T/m 2 (Επιτρεπόµενες Τάσεις). γ-εd ειδικό βάρος στεγνού εδάφους: Το ειδικό βάρος γαιών. Μονάδες: KN/m 3 (Θεωρία θραύσης), T/m 3 (Επιτρεπόµενες Τάσεις). γ-εs ειδικό βάρος κορεσµένου εδάφους: Μονάδες: KN/m 3 θραύσης), T/m 3 (Επιτρεπόµενες Τάσεις). (Θεωρία γ-b ειδικό βάρος beton: Το ειδικό βάρος του οπλισµένου σκυροδέµατος. Μονάδες: KN/m 3 (Θεωρία θραύσης), T/m 3 (Επιτρεπόµενες Τάσεις). φ ο γωνία εσωτερικής τριβής εδάφους: Προκύπτει από εδαφοτεχνική µελέτη είτε από σχετική βιβλιογραφία. Ενδεικτικές τιµές µπορείτε να διαβάσετε στον Πίνακα 2 του Παραρτήµατος. φ ο γωνία τριβής πέλµατος-εδάφους: Χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό του συντελεστή ολίσθησης του τοίχου. Προκύπτει από εδαφοτεχνική µελέτη είτε από σχετική βιβλιογραφία. Ενδεικτικές τιµές µπορείτε να διαβάσετε στον Πίνακα 2 του Παραρτήµατος. δa ο γωνία τριβής εδάφους-τοίχου (ενεργ.): Η γωνία τριβής τοίχουεδάφους στην ωθούµενη παρειά. Σύµφωνα µε την παρ. 5.3.α (4) του Ν.Ε.Α.Κ. δεν πρέποι να λαµβάνεται µεγαλύτερη από 0.5φ όπου φ η γωνία διατµητικής αντοχής του εδάφους. 8
Προτείνεται η εκλογή δa µεταξύ φ/2 και 2φ/3. Όταν στην επιφάνεια του εδάφους επιδρούν ισχυρές δονήσεις προτείνεται τιµή της δa µεταξύ φ/3 και φ/2. Μεγαλύτερες τιµές ισχύουν για τραχεία επιφάνεια τοίχου και µη συνεκτικά εδάφη. Για συνεκτικά εδάφη µε µεγάλη περιεκτικότητα νερού ή στις περιπτώσεις λείας εσωτερικής επιφάνειας τοίχου, προτείνεται δa= 1. δp ο γωνία τριβής εδάφους-τοίχου (παθητ.): Η γωνία τριβής τοίχουεδάφους στην πλευρά των παθητικών ωθήσεων. Συνιστάται να λαµβάνεται δp=1 όταν δεν υπάρχουν αποτελέσµατα γεωτεχνικών ερευνών και δεν υπάρχει δυνατότητα µετακίνησης του τοίχου (παρ. 5.3.β Ν.Ε.Α.Κ.) οπότε επικρατεί ουδέτερη ώθηση Εο. Οι γωνίες δa και δp µεταξύ τοίχου και γαιών, που αναπτύσονται λόγω της κίνησης του εδάφους, µπορεί να µεταβάλλονται µεταξύ 0 και φ ανάλογα µε την τραχύτητα του τοίχου, την πυκνότητα διάστρωσης, την συνεκτικότητα και την υγρασία του εδάφους. Για λόγους ασφάλειας δεν πρέπει να λαµβάνονται µεγάλες τιµές για τις γωνίες δa και δρ διότι µειώνεται η οριακή τιµή των ενεργητικών ωθήσεων Εa και αυξάνεται η οριακή τιµή των παθητικών ωθήσεων Εp. Επίσης µε την αύξηση της δa αυξάνεται ο συντελεστής ασφάλειας σε ανατροπή λόγω µείωσης της ροπής Ea ως προς το ακρότατο εξωτερικό σηµείο της βάσης του τοίχου. Beton Θεωρία Θραύσεως fck : Η χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος (κυλινδρικού δοκιµίου) σε Mpa. Συντ/στής Ο.Κ.Α.: Συντελεστής ασφάλειας σκυροδέµατος για έλεγχο των διατοµών σε οριακή κατάσταση αστοχίας. (Πίνακας 6.6 Ν.Κ.Ο.Σ. γ c = 1.50) Συντ/στής Ο.Κ.Λ.: Συντελεστής ασφάλειας σκυροδέµατος για έλεγχο των διατοµών σε οριακή κατάσταση λειτουργικότητας. Σύµφωνα µε το Ν.Κ.Ο.Σ. κατά τον σχεδιασµό των διατοµών σε οριακή κατάσταση λειτουργικότητας, η τάση σχεδιασµού του σκυροδέµατος δεν πρέπει να υπερβαίνει το 60% της χαρακτηριστικής θλιπτικής αντοχής του σκυροδέµατος. (παρ. 15.4 (β) Ν.Κ.Ο.Σ.) Επιτρεπόµενες Τάσεις σb: Επιτρεπόµενη θλιπτική τάση σκυροδέµατος, σε kgr/cm 2 Β225 σb= 90 kgr/cm 2 ). (πχ. για 9
ιάτµηση (min): Επιτρεπόµενη διατµητική τάση σκυροδέµατος, σε kgr/cm 2 (πχ. για Β225 τm in= 7 kgr/cm 2 ). Βr (νέο din): Όριο διαρροής σκυροδέµατος, σε Τ/cm 2 (πχ. για Β160 Βr= 0,144 T/cm 2,Β225 Βr= 0,195 T/cm 2, Β300 Βr= 0,240 T/cm 2 ). Χάλυβας Θεωρία Θραύσεως fy k : Η χαρακτηριστική εφελκυστική αντοχή χάλυβα, σε Mpa. Συντ/στής Ο.Κ.Α.: Συντελεστής ασφάλειας του χάλυβα για έλεγχο των διατοµών σε οριακή κατάσταση αστοχίας. (Πίνακας 6.6 Ν.Κ.Ο.Σ. γ s = 1.15) Συντ/στής Ο.Κ.Λ.: Συντελεστής ασφάλειας χάλυβα για έλεγχο των διατοµών σε οριακή κατάσταση λειτουργικότητας. Σύµφωνα µε το Ν.Κ.Ο.Σ. κατά τον σχεδιασµό των διατοµών σε οριακή κατάσταση λειτουργικότητας, η τάση σχεδιασµού του χάλυβα δεν πρέπει να υπερβαίνει τις τιµές του πίνακα 15.1 ανάλογα µε τις χρησιµοποιούµενες διαµέτρους οπλισµού και την κατηγορία συνθηκών περιβάλλοντος. Για κατηγορίες περιβάλλοντος 1,2 και µέγιστη διάµετρο οπλισµού Φ20 η τάση του χάλυβα επιτρέπεται να φτάσει έως 320 Mpa. Για ποιότητα χάλυβα S400 ο συντελεστής ασφάλειας είανι 400/320=1.25. Επιτρεπόµενες Τάσεις n (Es/Eb): Λόγος µέτρων ελαστικότητας χάλυβα προς σκυρόδεµα. Συνήθως είναι 15. σe: Επιτρεπόµενη τάση χάλυβα σε εφελκυσµό, σε kgr/cm 2 σe= 1400 kgr/cm 2, S tiii σe= 2400 kgr/cm 2 ). (πχ. για StI Βs (νέο din): Όριο διαρροής χάλυβα, σε Τ/cm 2 T/cm 2,S tiii Βs=4,2 T/cm 2 ). (πχ. για StI Βs=2,2 Κατασκευαστικά στοιχεία Min κύριος οπλισµός (%): Πληκτρολογείστε το ελάχιστο κατασκευαστικό γεωµετρικό ποσοστό οπλισµού που θα τοποθετηθεί στη διατοµή. Εάν θεωρήσετε πως ο τοίχος λειτουργεί ως τοιχείο, σύµφωνα µε την παρ. 18.5.2 (α) Ν.Κ.Ο.Σ. το ελάχιστο ποσοστό οπλισµού είναι 0.25%. Εάν θεωρήσετε πως είναι στοιχείο µε λειτουργία πλάκας 10
(προβόλου), σύµφωνα µε την παρ. 18.1.5.1 Ν.Κ.Ο.Σ. το ελάχιστο γεωµετρικό ποσοστό οπλισµού είναι 0.15%. Τέλος, για θεώρηση του τοίχου ως υποστύλωµα το ελάχιστο ποσοστό οπλισµού είναι 0,4%. Ράβδοι min διάµετρος: Πληκτρολογείστε την ελάχιστη διάµετρο που θα χρησιµοποιήσει το πρόγραµµα στο σχεδιασµό του τοίχου αντιστήριξης και του πέλµατός του. Min δευτερεύων οπλισµός (%): Το ποσοστό οπλισµού διανοµής ως προς την διατοµή του τοίχου και του πέλµατος για τους αντίστοιχους οπλισµούς. Μήκος αγκύρωσης (cm ): Πληκτρολογείστε το µήκος αγκύρωσης ου επιθυµείτε να έχουν οι οπλισµοί και το οποίο θα συνυπολογιστεί στο βάρος του οπλισµού. Max απόσταση ράβδων (cm ): Πληκτρολογείστε τη µέγιστη επιθυµητή απόσταση τοποθέτησης κύριων οπλισµών. Σύµφωνα µε το Ν.Κ.Ο.Σ. δεν πρέπει να ξεπερνά τα 20cm. Max κύριος οπλισµός (%): Πληκτρολογείστε το µέγιστο γεωµετρικό ποσοστό οπλισµού (ως προς το εµβαδόν των διατοµών) που θα τοποθετηθεί στις διατοµές. Σύµφωνα µε την παρ. 18.4.3 το µέγιστο επιτρεπόµενο ποσοστό οπλισµού υποστυλωµάτων είναι 4%. Ράβδοι max διάµετρος (mm): Πληκτρολογείστε τη µέγιστη διάµετρο που επιθυµείτε να χρησιµοποιήσει το πρόγραµµα στη διαστασιολόγηση των διατοµών. ιάµετρος δευτερεύοντος οπλισµού (mm): Πληκτρολογείστε την διάµετρο που επιθυµείτε να χρησιµοποιήσει το πρόγραµµα για τους δευτερεύοντες οπλισµούς (διανοµές). Επικάλυψη (cm ): Πληκτρολογείστε την επικάλυψη των οπλισµών των στοιχείων τοίχου, πέλµατος. Σύµφωνα µε τον Πίνακα 5.1 Ν.Κ.Ο.Σ. η ελάχιστη επικάλυψη εξαρτάται από την κατηγορία συνθηκών περιβάλλοντος, το δοµικό στοιχείο και τη χρησιµοποιούµενη διάµετρο. Για κατηγορία 2, C16 και υποστυλώµατα είναι 3,5cm. 11
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΩΘΗΣΕΩΝ Με αυτή την επιλογή, εµφανίζεται το ακόλουθο πλαίσιο διαλόγου: Οριζόντιες Παθητικές Ωθήσεις Ολίσθηση: Μαρκάρετε το check box εάν επιυθυµείτε να ληφθούν υπόψη στον υπολογισµό του συντελεστή ολίσθησης οι παθητικές ωθήσεις. Οριζόντιες Παθητικές Ωθήσεις Ανατροπή: Μαρκάρετε το check box εάν επιυθυµείτε να ληφθούν υπόψη στον υπολογισµό του συντελεστή ανατροπής οι παθητικές ωθήσεις. Παθητικές Ωθήσεις σε έλεγχο τάσεων As: Μαρκάρετε την επιλογή εάν θέλετε να ληφθούν υπόψη στον έλεγχο τάσεων και υπολογισµό οπλισµού στο πέλµα του τοίχου οι οριζόντιες παθητικές ωθήσεις. ειδικό βάρος γ=γ εδάφους x (1+α v ), όπου α v είναι ο κατακόρυφος σεισµικός Μεταβολή στο g εδάφους σε σεισµό: Το πρόγραµµα έχει τη δυνατότητα να υπολογίσει τις ωθήσεις κατά τη διάρκεια του σεισµού µε συντελεστής του αντίστοιχου συνδυασµού. υνατότητα µετακίνησης ή στροφής: Οι τοίχοι αντιστήριξης διακρίνονται σ εµεταθρτούς και αµετάθετους. Μεταθετοί είναι αυτόι που έχουν δυνατότητα µετακίνησης ή/και παραµόρφωσης. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τοίχοι που έχουν δυνατότητα ολίσθησης/ στροφής στην έδραση ή είναι παραµορφώσιµοι µε αναµενόµενη µετακίνηση στην κορυφή τουλάχιστον 0.1% του ύψους. (βλ. Παρ. 5.3.α και β Ν.Ε.Α.Κ.) Οι αυξηµένες ωθήσεις κατά τη διάρκεια του σεισµού υπολογίζονται από τη µέθοδο M ononobe-o kabe, για επίπεδη επιφάνεια ολίσθησης που αντιστοιχεί στις ακόλουθες πρόσθετες δράσεις που ασκούνται στο πρίσµα σε βάρος Μ: - οριζόντια δύναµη ίση µε α h x W - κατακόρυφη δύναµη ίση µε - α h x W (προς τα άνω) 12
Αµετάθετοι τοίχοι αντιστήριξης είναι τοίχοι πρακτικά απαραµόρφωτοι και έχουν ακλόνητη έδραση. Οι στατικές ωθήσεις ηρεµίας που δρουν σε τέτοιους τοίχους επαυξάνονται κατά τη διάρκεια του σεισµού µε γραµµικό διάγραµµα πρόσθετων οριζόντιων πιέσεων µε µορφή: 1.5*α*γ*Η 1.5*α*γ*Η' H' H 0.5*α*γ*Η' 0.5*α*γ*Η Για τον υπολογισµό των ωθήσεων λόγω δράσης µόνιµων φορτίων (Coulom b), λαµβάνεται Κο=(Κa+Κp)/2 < 1. Το πρόγραµµα έχει την δυνατότητα υπολογισµού της µόνιµης µετατόπισης του τοίχου, το µέγεθος της οποίας εξαρτάται κυρίως από: α) την ελάχιστη τιµή του συντελεστή ασφάλειας ή από τον λόγο: Χ=Αc/Α όπου Αc: κρίσιµη επιτάχυνση κατά την έναρξη της ολίσθησης Α: κορυφαία τιµή της σεισµικής επιτάχυνσης Α(t) στην αντιστηριζόµενη µάζα. β) από τη διάρκεια και τον αριθµό των κύκλων της σεισµικής επιτάχυνσης, καθώς και την κορυφαία τιµή V της σεισµικής ταχύτητας V(t). Για µια πρώτη εκτίµηση της µπορεί να χρησιµοποιηθεί η σχέση (R ichards & Elms): =0.10 (V 2 X -4 )/A Στη γενική περίπτωση µαρκάρετε αυτή την επιλογή. Ο τοίχος θα λυθεί µε δυνατότητα µετακίνησης. Μετά την επίλυση θα ανατρέξετε στις εκτυπώσεις (αναλυτικά) όπου και εκτυπώνεται η µετακίνηση του τοίχου. Εάν είναι µικρότερη από 0.1% του ύψους του τοίχου θα πρέπει να αποµαρκάρετε την επιλογή και να λύσετε ξανά τον τοίχο. ΠΡΟΣΟΧΗ: Το πρόγραµµα δεν λαµβάνει υπ' όψη ελάχιστες τιµές µετακίνησης/ στροφής σε ολίσθηση και ανατροπή. Πρέπει οι αντίστοιχες τιµές να ελεγχθούν. Αν πχ. στις παραµέτρους οριστεί ότι ο τοίχος έχει δυνατότητα µετακίνησης/ στροφής και ελέγχοντας τα αποτελέσµατα, η µετακίνηση στην κορυφή είναι µικρότερη από 0.1% του ύψους, τότε πρέπει στις παραµέτρους να οριστεί αµετάθετος τοίχος και να λυθεί εκ νέου. 13
Μέγιστη τιµή σεισµικής ταχύτητας (m/sec): Πληκτρολογείτε την εδαφική σεισµική ταχύτητα ανάλογα µε την περιοχή που θα γίνει το έργο, και η οποία λαµβάνεται από σχετικό χάρτη που επισυνάπτεται στο τέλος του παρόντος (Πίνακας σελ. 37). Προσοχή! Στο χάρτη οι µονάδες είναι cm /sec ενώ στο πρόγραµµα πρέπει να εισάγετε την τιµή σε m /sec. (π.χ. 0.15m /sec για την Αθήνα). α v = 2 / 3 x α h x συντελεστή: Υπολογισµός του κατακόρυφου σεισµικού συντελεστή. Στο παλιό κανονισµό ο κατακόρυφος αντισεισµικός συντελεστής ήταν γενικά τα 2 / 3 του οριζόντιου (α v = 2 / 3 x α h ). Σε αυτή τη περίπτωση πληκτρολογείστε «1». Στο Ν.Ε.Α.Κ. ο κατακόρυφος συντελεστής είναι α v =0.2α=0.2(α h x q). Όπως αναφέρεται στην παρ. 6.3 του Ν.Ε.Α.Κ. στη τιµή 0.2α συµπεριλαµβάνεται και ο συντελεστής χωρικής επαλληλίας µ=0.3. Στο πρόγραµµα ο συντελεστής 0.3 λαµβάνεται στην επαλληλία των σεισµών (οριζόντιου και κατακόρυφου) οπότε διαιρεί την πιο πάνω σχέση. Τελικά: α v =0.2(α h x q)/0.3= 2 / 3 x α h x q. Πληκτρολογείτε το µειωτικό συντελεστή συµπεριφοράς q w που αντιστοιχεί στον τύπο του τοίχου. (βλ. Παρ. 5.3.α (2) του Ν.Ε.Α.Κ.). Με συντελεστή «0» το πρόγραµµα θα θεωρήσει «1». ενεργητικών τάσεων καθ' ύψος του τοίχου, όπως αδυνατεί και η µέθοδος Θέση σεισµικής ώθησης από πρίσµα: Η/2 ή Η/3. Επιλέγετε τη θέση δράσης των σεισµικών ωθήσεων από τη βάση του τοίχου. Η µέθοδος M ononobe-o kabe δεν µπορεί να προβλέψει την κατανοµή των Coulom b για τις στατικές ωθήσεις. Παραµένει απροσδιόριστη η απόσταση d της δυναµικής συνιστώσας της ώθησης Ραe από τη βάση. Πειραµατικές µετρήσεις συνηγορούν προς µία αύξηση της απόστασης d, από την στατική τιµή Η/3 προς την (άνω οριακή) τιµή 2Η/3. Η παραδοχή d=η/2 δηλαδή εφαρµογή της δυναµικής συνιστώσας στο µέσο του ύψους του τοίχου είναι εύλογη, και η χρήση της συνιστάται στην πράξη. Ενηµέρωση γενικού αρχείου παραµέτρων Το πρόγραµµα διαθέτει µία και µόνο βιβλιοθήκη παραµέτρων ανεξάρτητα µεθόδου διαστασιολόγησης. Αυτό γίνεται φανερό εάν αλλάξετε µέθοδο διαστασιολόγησης. Θα παρατηρήσετε ότι οι τιµές στα πλαίσια διαλόγου ανεξάρτητα της αλλαγής τιυ σχολίου παραµένουν οι ίδιες. Μαρκάροντας την επιλογή, αποθηκεύονται οι αλλαγές του αρχείου παραµέτρων της τρέχουσας µελέτης στο γενικό αρχείο παραµέτρων, οι οποίες και «φορτώνονται» σε κάθε νέα µελέτη. 14
[Ακύρωση] Επιστροφή στο βασικό µενού του προγράµµατος χωρίς να σωθούν οι αλλαγές στις παραµέτρους. [ΟΚ] Επιστροφή στο βασικό µενού του προγράµµατος µε αποθήκευση των αλλαγών των παραµέτρων στην τρέχουσα µελέτη. Τοίχος Με την επιλογή εδοµένα > Τοίχου, ανοίγει στην οθόνη το παράθυρο εισαγωγής των αρχικών δεδοµένων του τοίχου που είναι: Τύπος: Επιλέγετε µε αριστερό κλικ του ποντικιού έναν από τους τέσσερεις τύπους τοίχου. Ύψος τοίχου Η(m ): Πληκτρολογείστε το ύψος του τοίχου (συµπεριλαµβανοµένου και του πάχους πέλµατος). Αντισεισµικός συντελεστής α h : Πληκτρολογείστε την τιµή του οριζόντιου σεισµικού συντελεστή. Σύµφωνα µε την παρ. 5.3.α (2) του Ν.Ε.Α.Κ. είναι: α h =α/q w, όπου α είναι η ανηγµένη σεισµική επιτάχυνση του εδάφους (εξαρτάται από τη ζώνη σεισµικής επικινδυνότητας του έργου) και q w ο µειωτικός συντελεστής συµπεριφοράς ανάλογα µε την δυνατότητα ολίσθησης του τοίχου. Πχ. για Ζώνη ΙΙ (α=0.16) και q w =1.5, τότε α h = 0.106. [ΟΚ] Αποθηκεύονται τα αρχικά δεδοµένα του τοίχου και εµφανίζεται το ακόλουθο παράθυρο όπου εισάγετε τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά του τοίχου. 15
Το πρόγραµµα προτείνει αρχικές διαστάσεις για το τοίχο µε κριτήριο την ικανοποίηση ελέγχων ολίσθησης και ανατροπής, κάµψης και διάτµησης και µη υπέρβασης τάσεων µε τις παραδοχές σχετικά καλού εδάφους, οριζόντιας στάθµης χωρίς κατανεµηµένα φορτία και µέσης τιµής αντισεισµικού συντελεστή. Οι διαστάσεις είναι ενδεικτικές. Έχετε τη δυνατότητα να τις τροποποίησετε είτε γραφικά είτε µε πληκτρολόγιο, εισάγοντας νέες τιµές στις συντεταγµένες κορυφών ή στα µήκη των πλευρών. Α τρόπος: Γραφικά Μεταβαίνοντας µε το ποντίκι κοντά σε µία από τις κορυφές του τοίχου, παρατηρείτε ότι ο δείκτης µετατρέπεται σε σταυρό. Με αριστερό κλικ του ποντικιού στο συγκεκριµένο σηµείο και διατηρώντας το πατηµένο, µετακινείτε το σηµείο και το τοποθετείτε στην επιθυµητή θέση ελευθερώνοντας το πλήκτρο. Θα παρατηρήσετε ότι οι πλευρές της διατοµής του τοίχου που σχετίζονται µε αυτή την κορυφή, παρακολουθούν τη µετακίνηση. Κάνναβος (cm ): Στο πεδίο κειµένου του καννάβου πληκτρολογείστε την απόσταση που επιθυµείτε να έχουν τα σηµεία του. Με τα βελάκια πάνω κάτω αυξοµειώνετε το κάνναβο κατά 1cm. Έλξη: Μαρκάροντας αυτή την επιλογή, το πρόγραµµα θα κάνει έλξη στο πλησιέστερο σηµείο του καννάβου της κορυφής που θα µετακινήσετε γραφικά. 16
Όρια (cm ): Τα όρια της επιφάνειας εργασίας του προγράµµατος. Με τα βελάκια πάνω κάτω αυξοµειώνετε τα όρια κατά 50cm. Χρήσιµη επιλογή στην περίπτωση που µεταβάλλετε τις διαστάσεις του τοίχου (ύψος, µήκος πέλµατος) και δεν εµφανίζεται ολόκληρος στην οθόνη. B τρόπος: Πληκτρολόγιο Πιέζοντας το πλήκτρο (που διατηρείται «ανοικτό») εµφανίζεται πίνακας µε τις συντεταγµένες των κορυφών του τοίχου, σε cm. Μπορείτε να µεταβάλλετε τις συντεταγµένες των σηµείων πληκτρολογώντας στο αντίστοιχο πεδίο τη νέα τιµή και πιέζοντας το [Enter] του πληκτρολογίου. Μαρκάροντας την επιλογή: Μήκη, το παράθυρο τροποποιείται το παράθυρο τιµών, εµφανίζοντας τα µήκη των πευρών του τοίχου, όπου: Τµήµα: Η πλευρά του τοίχου µεταξύ των αντίστοιχων κορυφών ΧΥi: Το µήκος της πλευράς, σε cm. Xi: Η προβολή του µήκους της πλευράς στον οριζόντιο άξονα των Χ (άξονας µήκους πέλµατος τοίχου), σε cm. Yi: Η προβολή του µήκους της πλευράς στον κατακόρυφο άξονα των Υ (άξονας ύψους τοίχου), σε cm. 17
Στο πρόγραµµα µπορείτε να κάνετε αλλαγές στα πεδία των Χi και Υi. Μεταβείτε µε το ποντίκι στο πεδίο κειµένου που επιθυµείτε να διορθώσετε. Με κλικ του ποντικιού στο πέρας της τιµής θα παρατηρήσετε ότι ο κέρσορας αναβοσβήνει. Με το πλήκτρο «Backspace» του πληκτρολογίου διαγράψτε την τιµή, πληκτρολογείστε τη νέα και πιέστε το [Enter] του πληκτρολογίου. Μπορείτε επίσης να αντικαταστήσετε τις υφιστάµενες τιµές µε οποιοδήποτε άλλο δόκιµο τρόπο γνωρίζετε. Πιέζοντας το πλήκτρο (εµφανίζεται «κλειστό») κλείνει το παράθυρο τιµών. Σηµείωση: Σε επάνω δεξιά θέση του παράθυρου εισαγωγής δεδοµένων τοίχου, αναγράφονται οι συντεταγµένες, σε cm, του σηµείου της επιφάνειας εργασίας όπου βρίσκεται κάθε φορά ο κέρσορας του ποντικιού. [ΟΚ]: Αποθηκεύονται τα γεωµετρικά δεδοµένα του τοίχου και εµφανίζεται το τρίτο παράθυρο της εισόδου δεδοµένων του τοίχου, µε τις διαστάσεις που επιλέχθηκαν, όπου εισάγετε στοιχεία για τις φορτίσεις. Μεταβαίνοντας µε τον κέρσορα του ποντικιού στα πεδία κειµένου, σε πλαίσιο επάνω δεξιά, αναγράφεται σύντοµη πληροφορία για το τι αφορά η κάθε τιµή. Η1: Ύψος έδάφους (m ): Το ύψος του εδάφους που προκαλεί τις ενεργητικές ωθήσεις. Ηνερού: Ύψος υδροφόρου ορίζοντα (m ): Ο υδροφόρος ορίζοντας αφορά τόσο τις ενεργητικές όσο και τις παθητικές ωθήσεις. Το πρόγραµµα θα υπολογίσει το βάρος των κορεσµένων γαιών από το γ-εs ειδικό βάρος κορεσµένου εδάφους των παραµέτρων εδάφους. 18
Όταν υπάρχει υδροφόρος ορίζοντας (Ηνερού >0), το πρόγραµµα υπολογίζει τα εξής: Για όλο το ύψος του εδάφους ωθήσεις µε γ εδάφους =γ κορ -γ νερού =γ άνωσης, και επιπρόσθετες ωθήσεις για ύψος (Η εδάφους -Η νερού ) µε γ εδάφους =γ ξηρού -γ άνωσης. Η νερού Η εδάφους γ ξηρού - γ άνωσης γ κορ-γ νερού = γ άνωσης b: γωνία εδάφους ( ο ): Η κλίση της επιφάνειας του εδάφους ως προς τον ορίζοντα. P1: Φορτίο εδάφους (tn/m, K n/m ): Το κατανεµηµένο φορτίο από την πλευρά των ενεργητικών ωθήσεων. Μονάδες: tn /m (Μέθοδος Επιτρεπόµενων Τάσεων), Kn/m (Θεωρία Θραύσεως). P2: Φορτίο εδάφους (tn/m, K n/m ): Το κατανεµηµένο φορτίο από την πλευρά των παθητικών ωθήσεων. Μονάδες: tn /m (Μέθοδος Επιτρεπόµενων Τάσεων), Kn/m (Θεωρία Θραύσεως). Η2: Ύψος έδάφους (m ): Το ύψος του εδάφους που προκαλεί τις παθητικές ωθήσεις. Vs: Κατακόρυφο φορτίο κεφαλής (tn, Kn), Hs: Οριζόντιο φορτίο κεφαλής (tn, Kn) και Ms: Ροπή κεφαλής (tn m, K n m ): Γραµµικά φορτία στην στέψη του τοίχου (κατακόρυφο, οριζόντιο και ροπή). [ΟΚ]: Επιστροφή στο βασικό µενού του προγράµµατος µε αποθήκευση των δεδοµένων διαστάσεων και φορτίσεων του τοίχου. 19
ΤΟ ΜΕΝΟΥ ΕΠΙΛΥΣΗ. Με αυτή την επιλογή επιλύεται ο τοίχος. Υπολογίζονται διαδοχικά: Η εκκεντρότητα της συνισταµένης δύναµης που πρέπει να βρίσκεται µέσα στην περιοχή του πυρήνα του πέλµατος του τοίχου. Σε περίπτωση υπέρβασης του συγκεκριµένου ελέγχου εµφανίζεται αντίστοιχο µήνυµα και προτείνεται η αύξηση του πέλµατος ενώ διακόπτονται οι υπολογισµοί. Προτείνεται να τροποποιήσετε τα δεδοµένα του τοίχου. Οι ακραίες τάσεις του πέλµατος που πρέπει να βρίσκονται εντός καθορισµένων ορίων. Σε περίπτωση υπέρβασης εµφανίζεται µήνυµα που επισηµαίνει το πρόβληµα. Η υπέρβαση των ορίων τάσεων των παραµέτρων δεν απαγορεύει τη συνέχεια των υπολογισµών. Ο συντελεστής ολίσθησης του τοίχου χωρίς να ελέγχεται η τιµή του. Ο συντελεστής ανατροπής του τοίχου ως προς το πιο αποµακρυσµένο σηµείο του χωρίς να ελέγχεται η τιµή του. Ο απαιτούµενος οπλισµός κάµψης σε χαρακτηριστικές θέσεις εφόσον δεν απαιτείται θλιβόµενος οπλισµός. Σε περίπτωση υπέρβασης του µέγιστου επιτρεπόµενου ποσοστού που έχει οριστεί στις παραµέτρους εµφανίζεται αντίστοιχο µήνυµα και διακόπτονται οι υπολογισµοί. Προτείνεται να τροποποιήσετε τις διαστάσεις του τοίχου στις θέσεις που δεν επαρκούν. Ο δευτερεύων οπλισµός σύµφωνα µε τους περιορισµούς των παραµέτρων. Η προµέτρηση του οπλισµού κάµψης και του δευτερεύοντα οπλισµού ανά µέτρο µήκους του τοίχου σύµφωνα µε τους περιορισµούς των παραµέτρων. 20
ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ Με την επιλογή Εκτυπώσεις από το µενού Αρχεία, µπορείτε να εκτυπώσετε τα δεδοµένα αποτελέσµατα και το σχέδιο του τοίχου αντιστήριξης καθώς και να εξάγετε το σχέδιο σε αρχείο τύπου.dxf. Αποτελέσµατα Εµφανίζεται στην οθόνη το ακόλουθο παράθυρο εκτυπώσεων: Αποτελέσµατα: Συνοπτικά Εκτυπώνονται: Τα στοιχεία παραµέτρων επίλυσης και διαστασιολόγησης του τοίχου (υλικά, ειδικά βάρη εδάφους και σκυροδέµατος, γωνίες τριβής). Οι διαστάσεις του τοίχου και τα δεδοµένα φόρτισής τους. 21
Οι δυνάµεις που ασκούνται στον τοίχο χωρίς σεισµό και οι σεισµικές ωθήσεις. Να σηµειωθεί ότι η διεύθυνση Χ είναι η οριζόντια δειύθυνση της διατοµής του τοίχου και η διεύθυνση Υ είναι η κατακόρυφη. Ο έλεγχος των διατοµών - εντατικά µεγέθη και οπλισµοί σε χαρακτηριστικές θέσεις του κορµού και του πέλµατος. Οι έλεγχοι ευστάθειας - συντελεστές ολίσθησης η ο και ανατροπής η α και οι τάσεις του εδάφους για όλους τους συνδυασµούς φόρτισης. Αποτελέσµατα: Γραφικά Με αυτή την επιλογή εµφανίζονται: Τα διαγράµµατα της οριζόντιας συνιστώσας ενεργητικών και παθητικών ωθήσεων καθώς και οι συνιστάµενες δυνάµεις αυτών των διαγραµµάτων. Τα διαγράµµατα της κατακόρυφης συνιστώσας ενεργητικών και παθητικών ωθήσεων καθώς και οι συνιστάµενες δυνάµεις αυτών των διαγραµµάτων. Οι δυνάµεις που οφείλονται στο ίδιο βάρος του τοίχου, το ίδιο βάρος του εδάφους, το κατανεµηµένο φορτίο από τις δυο πλευρές του τοίχου και τα γραµµικά φορτία (κατακόρυφο, οριζόντιο και ροπή) στη στέψη του. Οι οριζόντιες και κατακόρυφες συνιστώσες της σεισµικής δύναµης λόγω εδάφους που προκαλεί την ενεργητική και παθητική ώθηση. 22
Επαλληλία των προηγούµενων φορτίσεων σύµφωνα µε τους συνδυασµούς διαστασιολόγησης. Με αριστερό κλικ του ποντικιού σε κάποιο από τα διαγράµµατα, µεγενθύνεται στην οθόνη για ευκολότερη ανάγνωση των τιµών. Αποτελέσµατα: Αναλυτικά Εκτυπώνονται αναλυτικές πληροφορίες για την επίλυση και διαστασιολόγηση του τοίχου, που χωρίζονται σε τρία παραρτήµατα. Στον έλεγχο µεταθετότητας του τοίχου τυπώνονται η κρίσιµη επιτάχυνση Στο παράρτηµα Α εκτυπώνονται η µετακίνηση και οι κατακόρυφες δυνάµεις. για την έναρξη της ολίσθησης Αc (m /sec 2 ) και η κορυφαία τιµή της Α στην αντιστηριζόµενη µάζα. Οι δυνάµεις των επιµέρους τµηµάτων του τοίχου και των υπερκείµενων των προβόλων γαιών (βλ. Σχ. 2) και οι συντεταγµένες του κέντρου βάρους εφαρµογής τους. Στο παράρτηµα Β εκτυπώνονται οι πιέσεις από ενεργητικές και παθητικές ωθήσεις για όλες τις περιπτώσεις φόρτισης, συµπεριλαµβανοµένου και του υδροφόρου ορίζοντα, αν υπάρχει. Τα "Τµήµατα" είναι οι ωθήσεις που προκύπτουν από τις αντίστοιχες πιέσεις (βλ. Σχ. 3). Στο παράρτηµα Γ εκτυπώνονται τα εντατικά µεγέθη του κορµού και των προβόλων των πελµάτων, για όλες τις περιπτώσεις δράσεων, καθώς και το εµβαδόν των οπλισµών κορµού και πελµάτων για το δυσµενέστερο συδυασµό δράσεων. Οι εκτυπώσεις των αποτελεσµάτων για τον κορµό του τοίχου δίνονται στη βάση, στη στέψη και ανά τέταρτο του ύψους του. 23
Επιλογές Γραµµατοσειρά Έχετε τη δυνατότητα να καθορίσετε διαφορετικό ύψος γράµµατος και τύπο για τις εκτυπώσεις (font size, fon t style). Το πρόγραµµα χρησιµοποιεί για τις εκτυπώσεις την γραµµατοσειρά vkfon t1.ttf (true type γραµµατοσειρά µε σταθερή απόσταση χαρακτήρων). Εκτύπωση Με αυτή την εντολή ξεκινάει η εκτύπωση στον εκτυπωτή της τρέχουσας επιλογής συνοπτικά ή αναλυτικά ή γραφικά. Το πρόγραµµα σας παρέχει τη δυνατότητα να ορίσετε την σελίδα που θα αρχίζουν οι εκτυπώσεις µέσω σχετικού πλαισίου διαλόγου: Από τη στιγµή που θα επιλέξετε «Εκτύπωση» δεν µπορείτε να ακυρώσετε από το πρόγραµµα (µε το πλήκτρο [cancel]) τη διαδικασία εκτύπωσης. Αυτό µπορεί να γίνει είτε από τα Window s είτε από σχετικό πλήκτρο ακύρωσης εκτύπωσης του εκτυπωτή. Με τα πλήκτρα [ΟΚ] και [Cancel] ξεκινούν οι εκτυπώσεις. Με την εντολή «Επιστροφή» του µενού «Αποτελέσµατα» των Εκτυπώσεων, επιστρέφετε στο βασικό µενού του προγράµµατος VK.TOIXOS. 24
ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ Σχέδιο Με την επιλογή «Σχέδιο» από το µενού Αρχεία > Εκτυπώσεις, εµφανίζεται το ακόλουθο παράθυρο µε το σχέδιο του τοίχου. Οπλισµός, Περίγραµµα, ιαστάσεις, κείµενα: Μαρκάρετε τα στοιχεία του σχεδίου που επιθυµείτε να εκτυπώσετε (προτείνεται να είναι όλα µαρκαρισµένα). Πάχη πέννας (mm): Στα πεδία κειµένου πληκτρολογείτε το πάχος µε το οποίο επιθυµείτε να εκτυπωθούν τα αντίστοιχα στοιχεία του σχεδίου. Προτείνεται: Οπλισµός: 0.50 Περίγραµµα: 0.35 ιαστάσεις: 0.25 Κείµενα: 0.35 (ή 0.25) Κλίµακα εκττύωσης 1/ : Πληκτρολογείτε την επιθυµητή κλίµακα εκτύπωσης. Προτείνεται 1/20. Ύψος γραµµάτων (mm): Πληκτρολογείτε το απόλυτο ύψος εκτύπωσης των κειµένων του σχεδίου (ανεξάρτητο κλίµακας). Προτείνεται 2-2.5 m m. 25
[Προεπισκόπιση]: Εκτυπώνεται στην περιοχή σχεδίασης ο τοίχος χρησιµοποιώντας το πρόγραµµα τις προηγούµενες παραµέτρους (κλίµακα, πάχη πέννας κλπ.) καθώς και τις ρυθµίσεις του προεπιλεγµένου εκτυπωτή στα Window s. Γι αυτό το λόγο θα πρέπει να προκαθορίσετε στα Window s τον εκτυπωτή (ή σχεδιογράφο) καθώς και τις διαστάσεις του χαρτιού που θα εκτυπώσετε το σχέδιο του τοίχου. [Εκτύπωση]: Εκτυπώνεται το σχέδιο στον προεπιλεγµένο εκτυπωτή των Window s. [Επιστροφή]: Επιστρέφετε στο βασικό µενού του προγράµµατος VK.TOIXOS. ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ DXF ηµιουργείτια το σχέδιο του τοίχου σε αρχείο τύπου.dxf. Μπορείτε να επεξεργαστείτε το σχέδιο στο AutoCAD ή σε οποιοδήποτε πρόγραµµα αναγνωρίζει τέτοια αρχεία. Στο πλαίσιο διαλόγου που εµφανίζεται, πληκτρολογήστε το επιθυµητό ύψος του κειµένου στο AutoCAD. Οι διαστάσεις του τοίχου στο AutoCAD είναι σε εκατοστά. Προτείνεται να κάνετε scale το σχέδιο x0.01 ώστε να µετατραπούν σε m. Ένα λογικό ύψος γράµµατος που ορίζετε στο ακόλουθο πλαίσιο διαλόγου, είναι 5 για κλίµακα εκτύπωσης 1:20. Το κείµενο θα εκτυπωθεί σε αυτή την περίπτωση µε ύψος 2.5m m. [ΟΚ]: ηµιουργείται το αρχείο.dxf. Το αρχείο.dxf αποθηκεύεται στο directory της µελέτης (\vk\w indow s\toixos\m eletes\ κωδικός αριµός µελέτης (πχ. 100)\100.dxf). Τα αρχεία..d xf τα ανοίγετε από το AutoCAD είτε µε την εντολή: dxfin, είτε από το: File> O pen> αρχεία τύπου.dxf. [C ancel]: Ακυρώνεται η διαδικασία δηµιουργίας του.dxf και επιστρέφετε στο βασικό µενού του προγράµµατος VK.TOIXOS. 26
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΗΜΑΤΑ, ΠΙΝΑΚΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΟΝΑ ΩΝ 27
ΘΕΩΡΙΑ Οι τοίχοι αντιστήριξης που αντιµετωπίζει το πρόγραµµα µπορεί να είναι βαρύτητας ή µε πέλµα, µεταθετοί ή αµετάθετοι. Οι φορτίσεις που µπορεί να δεχθεί ένας τοίχος µε το πρόγραµµα είναι: Έδαφος µε οριζόντια επιφάνεια ή µε κλίση ως προς τον ορίζοντα, που προκαλεί ενεργητικές ωθήσεις, µε ή χωρίς υδροφόρο ορίζοντα. Έδαφος µε οριζόντια επιφάνεια ως προς τον ορίζοντα, που προκαλεί παθητικές ωθήσεις. Κατανεµηµένο φορτίο επί του εδάφους που προκαλεί ενεργητικές και παθητικές ωθήσεις. Γραµµικά φορτία (οριζόντια και κατακόρυφα) καθώς και ροπές στην στέψη του τοίχου. Σεισµική δύναµη σύµφωνα µε τον Αντισεισµικό Κανονισµό που αντιστοιχεί στη µέθοδο διαστασιολόγησης που επιλέχθηκε στο αρχείο υλικών (Παλαιός ή Ν.Ε.Α.Κ.). Οι φορτίσεις που δεν δέχεται ένας τοίχος µε το πρόγραµµα είναι: Έδαφος που προκαλεί ενεργητικές ωθήσεις και έχει επιφάνεια µε αρνητική κλίση ως προς τον ορίζοντα. Έδαφος που προκαλεί παθητικές ωθήσεις και έχει επιφάνεια µε κλίση ως προς τον ορίζοντα. Νερό. Ο υπολογισµός των ωθήσεων στο πρόγραµµα γίνεται µε συνδυασµό της θεωρίας «Coulom b» µε την θεωρία «M ononobe-o kabe». Γενικά ισχύουν οι ακόλουθες παραδοχές: Α. Αν η παρειά του τοίχου είναι αµετακίνητη, η ώθηση που ασκείται σ'αυτή καλείται "Ουδέτερη Ώθηση γαιών Εο", και προσδιορίζεται µόνο πειραµατικά. Αν η παρειά µετακινηθεί ελάχιστα προς τα έξω, η επίχωση εκτονώνεται. Εάν η κίνηση της παρειάς είναι µεγαλύτερη, τότε η επίχωση (ωθούν πρίσµα γαιών) παρακολουθεί αυτή τη µετακίνηση αποχωριζόµενο από το υπόλοιπο εδαφικό υλικό κατά την επιφάνεια ολίσθησης. Αυτή τη στιγµή η ώθηση των γαιών Ε έχει λάβει τη 28
µικρότερη τιµή της η οποία καλείται "Ενεργητική Ώθηση Γαιών Εα". Εάν η παρειά κινηθεί κατά τι προς τα µέσα, η επίχωση συµπυκνώνεται. Εάν η κίνηση της παρειάς είναι µεγαλύτερη, τότε µέρος της επίχωσης (αντωθούν πρίσµα γαιών), παρακολουθεί τη µετακίνηση, αποχωριζόµενο από το υπόλοιπο εδαφικό υλικό κατά την επιφάνεια ολίσθησης. Η αντίστοιχη ώθηση γαιών έχει λάβει τη µέγιστη τιµή της, η οποία καλείται "Παθητική Ώθηση Γαιών Ερ". Η "Φυσική Ώθηση Εη" αντιστοιχεί σε ώθηση υγρού χωρίς φαινόµενο βάρος ίσο µε αυτό του εδάφους. (βλ. Σχ. 1) β. Οι κύριες επιφάνειες ολίσθησης είναι επίπεδες, η µετακίνηση λαµβάνει χώρα συγχρόνως σε όλα τα σηµεία τους και η αντίδραση τριβής αναπτύσεται οµοιόµορφα σε όλο το µήκος της επιφάνειας ολίσθησης. Στην οριακή τιµή των ενεργητικών (Εa) ή παθητικών (Εp) ωθήσεων αντιστοιχεί µία τελείως καθορισµένη επιφάνεια ολίσθησης που σχη- µατίζει γωνία θa ή θp µε τον ορίζοντα. Οι επίπεδες επιφάνειες ολίσθησης ισχύουν χωρίς σηµαντική απόκλιση για την ενεργητική ώθηση Εa. Για την παθητική ώθηση Εp οι επίπεδες επιφάνειες ολίσθησης ισχύουν χωρίς σηµαντική απόκλιση µόνο όταν δρ <= φ/3 και η κλίση της επιφάνειας του εδάφους ως προς τον ορίζοντα είναι µηδέν. γ. Τα πρίσµατα ολισθαίνουν απαραµόρφωτα και οι τοίχοι αντιστήριξης είναι άκαµπτοι. δ. Τα εδάφη δεν έχουν συνοχή και η διατµητική αντοχή τους προέρχεται µόνο από εσωτερική τριβή. ε. Η διεύθυνση της Εa ή της Εp καθορίζεται από τη γωνία τριβής τοίχου και γαιών δa ή δp για τοίχους βαρύτητας. Οι γωνίες δa ή δp µεταξύ τοίχου και γαιών, που αναπτύσονται λόγω της κίνησης του εδάφους µπορεί να µεταβάλλονται µεταξύ 0 και φ ανάλογα µε την τραχύτητα του τοίχου και τη πυκνότητα διάστρωσης, την συνεκτικότητα και την υγρασία του εδάφους. Συνήθως εκλέγουµε δa µεταξύ φ/2 και 2φ/3 και µόνο όταν στην επιφάνεια του εδάφους επιδρούν ισχυρές δονήσεις εκλέγουµε δa µεταξύ φ/3 και φ/2. Οι µεγαλύτερες τιµές ισχύουν για τραχεία επιφάνεια τοίχου και µη συνεκτικά εδάφη. Για 29
συνεκτικά εδάφη µε µεγάλη περιεκτικότητα νερού ή για πολύ λεία εσωτερική επιφάνεια τοίχου λαµβάνουµε δa = 1. Για την γωνία δp συνιστάται να λαµβάνεται 1 όταν δεν υπάρχουν αποτελέσµατα γεωτεχνικών ερευνών. Επίσης όταν δεν υπάρχει δυνατότητα µετακίνησης, οπότε επικρατεί ουδέτερη ώθηση Εο, πρέπει να λαµβάνουµε πάλι δp = 1. Για λόγους ασφάλειας δεν πρέπει να εκλέγουµε για τις γωνίες δa και δp µεγάλες τιµές, γιατί όσο αυξάνουν οι γωνίες, η Εa µικραίνει ενώ η Εp µεγαλώνει. Παράλληλα µε την επιρροή πάνω στο µέγεθος πρέπει να προσέχουµε και την επιρροή στη διεύθυνση της ώθησης. Έτσι µε την αύξηση της γωνίας δa, έχουµε αύξηση του συντελεστή ασφάλειας σε ανατροπή λόγω µείωσης της ροπής της Εa, ως προς προς το ακρότατο σηµείο του πέλµατος του τοίχου. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΩΘΗΣΕΩΝ ΓΑΙΩΝ Χωρίς σεισµό Ο Coulom b θεώρησε τοίχο µε πρίσµα γαιών το οποίο δέχεται διάφορες επιφάνειες ολίσθησης, µελέτησε την ισορροπία του και υπολόγισε τελικά τη µέγιστη ενεργητική ώθηση Εa. Με ανάλογο τρόπο υπολόγισε την ελάχιστη παθητική ώθηση Εp. Οι Rankine-W inkler, υπολόγισαν τις αντίστοιχες ωθήσεις για τοίχους µε προβόλους. (βλ. Σχ. 4 και Σχ. 5) ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΗ: Ο εσωτερικός πρόβολος του τοίχου να είναι αρκετά µεγάλος ώστε η C1 να µην τέµνεται από την κατακόρυφη παρειά του τοίχου. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η θεωρία των Rankine-W inkler µπορεί να εφαρµοστεί για περίπτωση κατακόρυφης παρειάς τοίχου, µόνο όταν η γωνία δτριβής γαίων προς τοίχο ισούται µε την γωνία κλίσης της επιφάνειας του εδάφους ως προς τον ορίζοντα. Αλλά και γι'αυτή την ειδική περίπτωση η θεωρία δίνει ταχύτερα αποτελέσµατα. 30
Το βάρος του εδαφικού πρίσµατος, µέσω του οποίου προσδιορίζεται η ώθηση Εa είναι Gs=G1+Gr. Από την ώθηση Εa και το βάρος G µεταξύ C1 και τοίχου προσδιορίζεται στη βάση η ολική συνισταµένη δύναµη R. Η δύναµη R βρίσκεται εάν η ώθηση Εο επί της ιδεατής παρειάς C-C προσδιοριστεί κατά Coulom b µε την παραδοχή ότι η Εο θα είναι παράλληλη προς την επιφάνεια των γαιών. Στην συνέχεια, θα συντεθεί αυτή µε το βάρος G=G +G1. Tο πρόγραµµα υπολογίζει τις ωθήσεις σε κατακόρυφο µέτωπο στην παρειά του προβόλου σαν να ήταν τοίχος µε γωνία τριβής ίση µε το µηδέν και δύναµη ώθησης παράλληλη στην επιφάνεια του πρανούς και συνθέτει αυτή τη δύναµη µε τα βάρη των υπερκείµενων γαιών του προβόλου. Ο τύπος της Ενεργητικής Ώθησης Γαιών είναι ο ακόλουθος: (βλ. Σχ.6) γ'*η Ea = Κa όπου 2 2 cos (φ β) Κa = και γ' = γ + 2p/H 2 sin(φ + δα)*sin(φ -i) 1/ 2 2 cos β*cos(β + δα)*[1+ [ ] ] cos(β + δα)*cos(i -β) µε γ: το µοναδιαίο βάρος του τοίχου p: το πρόσθετο οµοιόµορφο φορτίο του εδάφους Η: το ύψος των γαιών β: η γωνία της παρειάς του τοίχου ως προς την κατακόρυφη i: η γωνία της επιφάνειας του εδάφους ως προς την οριζόντια φ: η γωνία διατµητικής αντοχής (εσωτερικής τριβής) του εδάφους δ: η γωνία τριβής µεταξύ τοίχου και εδάφους (δa ενεργητικήs ώθησηs, δp: παθητικήs) Αντίστοιχα για την παθητική ώθηση Εp 2 γ'*η Ep = * Κp όπου 2 Κp = cos 2 2 cos (φ + β) sin(φ δp) * sin(φ + i) β * cos( β + δp) *[1- [ ] cos(-β + δp) * cos(i + β) 1/ 2 ] 2 31
Η σήµανση των γωνιών iκαι β ακολουθεί τους ακόλουθους κανόνες: ενεργητικές ωθήσεις 2 3 6 5 παθητικές ωθήσεις 1 Η γωνία β που σχηµατίζει η πλευρά του τοίχου 1-2 είναι θετική όταν το σηµείο 2 είναι δεξιότερα από το σηµείο 1 ενώ αρνητική σε αντίθετη περίπτωση. Η γωνία 1 που σχηµατίζει η επιφάνεια του εδάφους 2-3 είναι θετική όταν το σηµείο 3 βρίσκεται υψηλότερα από το σηµείο 2 ενώ αρνητική σε αντίθετη περίπτωση. Η γωνία β που σχηµατίζει η πλευρά του τοίχου 4-5 είναι θετική όταν το σηµείο 5 είναι δεξιότερα από το σηµείο 4 ενώ αρνητική σε αντίθετη περίπτωση. Η γωνία 1 που σχηµατίζει η επιφάνεια του εδάφους 5-6 είναι θετική όταν το σηµείο 6 βρίσκεται υψηλότερα από το σηµείο 5 ενώ αρνητική σε αντίθετη περίπτωση. 32
Με σεισµό (Μέθοδος M ononobe-o kabe) Κae = cos 2 θ *cos 2 2 cos (φ - θ -β) sin(φ + δa)*sin(φ - θ i) β *cos(δa + β + θ) *[1-[ ] cos(δo + β + θ)*cos(i β) 1 / 2 ] 2 όπου ah και αν είναι αντίστοιχα ο οριζόντιος και ο κατακόροφος σεισµικός συντελεστής. Η αντίστοιχη έκφραση για την παθητική ώθηση, που αναπτύσσεται όταν ο τοίχος κινείται προς την επίχωση, είναι η ακόλουθη: Κpe = cos 2 θ *cos 2 2 cos (φ - θ + β) sin(φ δp)*sin(φ - θ + i) β *cos(δp β + θ)*[1-[ ] cos(δo β + θ)*cos(i β) 1 / 2 ] 2 Η µέθοδος M ononobe-o kabe υπολογίζει τις ωθήσεις (Εae και Εpe) οι οποίες προκύπτουν από συνδυασµό δράσεων µόνιµων φορτίων και φορτίων σεισµού. Η µέθοδος Coulom b υπολογίζει τις αντίστοιχες ωθήσεις λόγω δράσης µόνιµων φορτίων. Το πρόγραµµα υπολογίζει τις ωθήσεις λόγω σεισµού, αφαιρώντας από τις ωθήσεις της µεθόδου M ononobe-o kabe τις ωθήσεις της µεθόδου Coulom b. 33
Συντελεστές Ολίσθησης - Ανατροπής Ο συντελεστής ολίσθησης υπολογίζεται µε τον τύπο: η = Σv * tanφ' / ΣΗ όπου ΣV και ΣΗ είναι αντίστοιχα οι κατακόρυφες και οριζόντιες δυνάµεις που ασκούνται στον τοίχο. Ο συντελεστής ανατροπής υπολογίζεται µε τον τύπο: η = ΣΜευστάθειας/Σµανατροπής, όπου οι ροπές λαµβάνονται ως προς το πιο εξωτερικό σηµείο του τοίχου. Συνδυασµοί φορτίσεων Ο σχεδιασµός διατοµών πέλµατος και κορµού γίνεται βάσει των ακόλουθων συνδυασµών: α)μόνιµες δράσεις 1.35(G+Q) β)σεισµικές δράσεις µε τα µεγέθη που προκύπτουν από την ανάλυση Συνδυασµοί δράσης σεισµού Εχ+0.3Εψ Εχ-0.3Εψ Εψ+0.3Εχ Εψ-0.3Εχ ah= ah και av= 0.3av ah= ah και av= 0.3av ah= 0.3ah και av= av ah= 0.3ah και av= av Όπου ah=οριζόντιος σεισµικός συντελεστής αν: κατακόρυφος σεισµικός συντελεστής 34
35
36
37
ΠΙΝΑΚΑΣ 1 38
ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Φυσικά και µηχανικά χαρακτηριστικά τυπικών εδαφών κατά Taschenbuch fur Bauingenieure Είδος εδάφους Φαινόµενο βάρος γεδ. (t/m 3 ) γωνία εσωτερικής τριβής ολίσθ. φ' χάλικες µέσης πυκνότητας χαλαρό αµµοχάλικο µέσης πυκνότητας χαλαρό άµµος γωνιώδης µέσης πυκνότητας χαλαρή Ξηρό Υγρό Θραύσης φ Ολίσθησης φ 1.9-2.0 1.8-1.9 1.8-2.0 1.4-1.7 1.8-2.0 1.4-1.7 1.9-2.1 1.8-2.0 1.9-2.1 1.6-1.8 1.9-2.1 1.6 1.8 36 38 34-36 41-44 34-35 41 44 34 35 άµµος στρογγυλή µέσης πυκνότητας χαλαρή άµµος λεπτή µέσης πυκνότητας χαλαρή 1.8-2.0 1.4-1.7 1.9-2.1 1.6-1.8-1.5-2.1 1.3-2.0 34-36 33-34 32.5-34 31-33 32.5 34 31-33 - 32 33 30-31 - 23-26 23-26 λεπτότατη άµµος - 1.7-1.9 (23) 18-33 άµµος αιολικών θινών - 1.8-2.2 (32) 16-33 πηλός σκληρός - 1.8-2.3-22 - 31 πηλός, αµµώδης άργιλος µαλακή - 1.8-2.2-16 - 22 39
Είδος εδάφους Φαινόµενο βάρος γεδ. (t/m 3 ) γωνία εσωτερικής τριβής ολίσθ. φ' Ξηρό Υγρό Θραύσης φ Ολίσθησης φ οργανική αργιλώδης λεπτή άµµος ισχνή παχειά άργιλος σκληρή ηµίσκληρη πλαστική µαλακή παχυρευστη Τύρφη, ιλύς οργανική, ελώδη εδάφη Στερεοποιηµένα Σε φυσική κατάσταση - 1.7 2.2 1.4 1.6 - Ιλύς Μη στερεοποιηµένη Μετά τη στερεοποίηση - - - - - - - - 2.0 2.2 1.8-2.0 1.7 1.9 1.6 1.8 1.5 1.6 1.2 1.4 1.1 1.2 - - - 18 22 12 18 10 18 10 18 10 18 10 18 10 18 - - 0 23 10 18 10 18 10 18 10 18 10 18 12 18 23 25 - - 40
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΑΝΤΩΝΙΟΥ Α. ΛΟΙΖΟΥ: Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ - ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ (ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟΝ -ΤΟ Ε ΑΦΟΣ ΤΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΩΝ), ΑΘΗΝΑΙ 1972 Ορισµοί Ωθήσεων, Μέθοδος Coulom b), Μέθοδος Rankine-W inkler Γ. ΓΚΑΖΕΤΑ: ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Ε ΑΦΟ ΥΝΑΜΙΚΗΣ, ΑΘΗΝΑ 1993 Χάρτης Εδαφικής Σεισµικής Ταχύτητας Υπολογισµός µόνιµης µετατόπισης τοίχου, κατά την διάρκεια του σεισµού ΝΕΟΣ ΕΛΛΗΝΙΚΟΣ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ Κεφάλαιο 5: Θεµελιώσεις - Αντιστήριξεις - Γεωκατασκευές Παράρτηµα : Μέθοδος Mononobe - Okabe 41
ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΟΝΑ ΩΝ Στις µελέτες πρέπει να χρησιµοποιούνται διεθνείς µονάδες βάσει του Προτύπου IS O 1000. Οι συνιστώµενες µονάδες για τους υπολογισµούς βάσει Θεωρίας Θραύσεως, φαίνονται στον παρακάτω πίνακα: ΕΙ ΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΜΟΝΑ ΕΣ υνάµεις και φορτία kn, kn /m, kn /m 2 Ειδικό βάρος KN/m 3 Τάσεις και αντοχές N/m m 2 (= M N /m 2 ή Mpa) Ροπές κάµψης KNm ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΜΟΝΑ ΩΝ Παραθέτουµε ορισµένους συντελεστές για την µετατροπή των µονάδων από το ένα σύστηµα στο άλλο : 1[Κg] = 10[N ] 1[T] = 10[KN ] 1[Kg/cm ²] = 0.1[M Pa] = 0.1[N /m m ²] = 100[KN /m ²] 1[Pa] = 1[N /m ²] 1[M Pa] = 10[Kg/cm ²] = 1000[KN /m ²] = 1[N /m m ²] = 0.1 KN/cm ² 1[KN /m ²] = 1[KPa] 1[M N /m ²] = 1[M Pa] = 1[N/mm²]
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ 3 Απαιτήσεις συστήµατος 3 Απαιτήσεις λογισµικού 3 Εγκατάσταση του προγράµµατος 3 Εκκίνηση του προγράµµατος 3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 4 Το πρόγραµµα VK.TOIXOS και η χρησιµότητά του 4 Ροή του προγράµµατος 4 Ο ΗΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΤΩΝ ΕΝΤΟΛΩΝ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ 5 ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ 21 Το µενού ΑΡΧΕΙΑ 5 Το µενού Ε ΟΜΕΝΑ 7 Το µενού ΕΠΙΛΥΣΗ 20 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ 27 Θεωρία 28 Σχήµατα, Πίνακες 35 Βιβλιογραφία 41 Πίνακας Μονάδων 42 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 43 ΧΑΛΑΝΝ ΡΙ 152 33 43