Βελτίωση Βλτίωη Ενίσχυση εδαφών Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 1
5. ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΜΕΘΟΔΩΝ Βελτίωσης Ενίσχυσης εδαφών Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2013 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 5.1 Ποια εδάφη χρειάζονται ενίσχυση ή βλί βελτίωση; 52 5.2 Μέθοδοι μείωσης του φορτίου 5.3 Μέθοδοι βελτίωσης του εδάφους 5.4 Μέθοδοι ενίσχυσης του εδάφους 5.5 Σύνοψη Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 2
5.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ σε μαλακά-χαλαρά εδάφη P FS Ρ S S ορ επιτρ 2.50 ΠΡΑΝΗ σε μαλακά-χαλαρά εδάφη FSολισθ 1.50 S Sεπιτρ ΛΙΜΕΝΙΚΟΙ ΚΡΗΠΙΔΟΤΟΙΧΟΙ P FS W P S Sεπιτρ ορ a sinδ 2.50 ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Η ΛΟΓΩ ΣΕΙΣΜΟΥ Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 3
l (Izmit), ( ) Τουρκία (1999) ( ) Kocaeli Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 4
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ... Ενίσχυσης ή /και βελτίωσης είναι επιδεκτικά τα μαλακά ή τα χαλαρά εδάφη, δηλαδή: χαλαρές άμμοι,, ιδιαίτερα όταν είναι κορεσμένες: D r < 40%, N SPT <10 χαλαρές και μέσης πυκνότητας κορεσμένες άμμοι και αμμοχάλικα υπό σεισμική φόρτιση: Dr< 70%, N SPT < 30, M S > 5.0 απροφόρτιστες ή υπο-στερεοποιημένες άργιλοι και ιλύες: W W L, C U 40 kpa, N SPT 10 5.2 ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ Μείωση ύψους επιχώματος Αύξηση η κλίσης πρανών Χρήση ελαφρών υλικών επίχωσης αμμώδης άργιλος, αμμοχάλικο, κλπ γ=18-20kn/m 3 ιπτάμενη τέφρα, ηφαιστειακή τόφος, ελαφρόπετρα γ=10-14kn/m 3 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5
Τοποθέτηση σωλήνων εντός του επιχώματος Αύξηση του βάθους θεμελίωσης ( επιπλέουσα θεμελίωση) 5.3 ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Βελτίωση μαλακού εδάφους με προφόρτιση (α β γ δ) β γ δ. Κατασκευή γ. Αποφόρτιση (προφορτισμένο έδαφος) α. Αρχικό έδαφος (απροφόρτιστο) β. Προφόρτιση Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 6
Βελτίωση του εδάφους με επιφανειακή συμπύκνωση Βάθος επιρροής: Dωφ 1 2 WH W: πίπτον βάρος (t) H: ύψος πτώσεως (m) Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά Δονητική Συμπύκνωση: VIBROCOMPACTION Επιβολή κατακόρυφης ταλάντωσης στο έδαφος με εύρος 10-25mm, και συχνότητα ~25Hz εναλλακτικές μορφές δονητή Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 7
Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά Δονητική Συμπύκνωση Vibrocompaction (συνέχεια) Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά Δονητική Συμπύκνωση: VIBRO -FLOTAΤION Οριζόντια ταλάντωση στο έδαφος λόγω έκκεντρης περιστροφής της τορπίλης. f = 30 50Hz, δ = 5-23mm μήκος τορπίλης: 2-4.5m βάρος τορπίλης: 4-8t διάμετρος: 30-45cm *D r : σχετική πυκνότητα στο μέσον μεταξύ δύο δονήσεων (καθαρή άμμος) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 8
και κάτι πιο ρεαλιστικό... εμπειρικά διαγράμματα σχεδιασμού Συμπεράσμα: Και οι δύο μέθοδοι βαθειάς δονητικής συμπύκνωσης είναι αποτελεσματικές για (καθαρές) άμμους με ποσοστό ιλύος 10-15%. Η αποτελεσματικότητα τους μειώνεται όσο αυξάνεται Γ. Δ. το Μπουκοβάλας, ποσοστό Καθηγητής ιλύος Σχολής και Πολ. αργίλου. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 9
5.4 ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Αντικατάσταση μαλακού εδάφους απειρομήκης λωρίδα πλάτους Β: τετράγωνο διάστασης Β: B π.χ. για κατανομή 1:1, q' q π.χ. για κατανομή 1:1, B 2D q' 2 B q (B 2D) 2 επιπλέον, για D B 1, q' q 2 2 επιπλέον, για D B 1, q' 2 4 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 10 q
Μεθοδολογία: Η αντικατάσταση του μαλακού μ εδάφους μπορεί να επιτευχθεί με πολλούς τρόπους: εκσκαφή & επίχωση εκτόπιση υπό το ίδιο βάρος της εξυγίανσης εκτόπιση με την βοήθεια εκρηκτικών τύρφη σταθερό έδαφος α. αρχική κατάσταση b 1. βοηθητικές εκρήξεις b 2. κύρια έκρηξη c. τελική κατάσταση Βελτίωση ενίσχυση μαλακού εδάφους με χαλικοπασσάλους Σύνθετη δράση χαλικοπασσάλων: Ανάληψη φορτίου Αύξηση της ισοδύναμης διατμητικής αντοχής Επιτάχυνση καθιζήσεων λόγω στερεοποίησης (άργιλοι) Συμπύκνωση εδάφους Γ. Δ. Μπουκοβάλας, (άμμοι) Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 11
Συνήθεις μέθοδοι κατασκευής χαλικοπασσάλων: (α) Μέθοδος FRANKI (β) VIBROFLOTATION (γ) VIBROCOMPACTION με παράλληλη λ συμπύκνωση του εδάφους (δ) Η ελληνική μέθοδος 1. Έμπηξη μέσα στο έδαφος μεταλλικού σωλήνα πωματισμένου προσωρινά στο κάτω άκρο, με ειδικό πώμα. 2. Ολοκλήρωση της έμπηξης και γέμισμα του εσωτερικού σωλήνα με κοκκώδες υλικό. 3. Τμηματική εξόλκευση του σωλήνα σε προκαθορισμένο τμήμα h1. 4. Επανέμπηξη του σωλήνα σε προκαθορισμένο τμήμα h2, κλείσιμο του ειδικού πώματος και συμπύκνωση του κοκκώδους υλικού. Διεύρυνση της αρχικής διαμέτρου D1 σε μεγαλύτερη D2. 5. Συνεχείς πολλαπλές εξολκεύσεις και επανεμπήξεις μέχρι την πλήρη ολοκλήρωση του συμπυκνωμένου Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής χαλικοπασσάλου. Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 12
Βελτίωση του εδάφους με Βαθειά Εδαφική Ανάμιξη Ανάμιξη του εδάφους με κάποιο υλικό «σταθεροποίησης» (π.χ. τσιμέντο ή μπεντονίτη) Τρυπάνι Πιθανές διατάξεις Τύποι διατρητικών στηλών Παραδείγματα από εδαφο-πασσάλους Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 13
Εμπειρικά Διαγράμματα Σχεδιασμού max q u με τσιμέντο q u max q u με μπεντονίτη Περιεκτικότητα σε τσιμέντο Πλεονεκτήματα της μεθόδου Εφαρμόζεται ευρέως (στο εξωτερικό) Ταχεία και μικρού σχετικά κόστους Δεν προκαλεί θόρυβο & δονήσεις Ενίσχυση του εδάφους με οπλισμό βασικές αρχές λειτουργίας Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 14
Οπλισμένη γη: οπλισμός του εδάφους με γεωυφάσματα γεωπλέγματα ή γεωυφάσματα γεωπλέγματα Παραδείγματα κατασκευών με οπλισμένη γη Πυλώνας Γέφυρας (Μικρό) Φράγμα Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 15
Παραδείγματα κατασκευών με οπλισμένη γη Κρηπιδότοιχος Οπλισμένη γη Μεταλλικός οπλισμός Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 16
Λεπτομέρειες Μεταλλικού Οπλισμού υποδοχές οπλισμού (α) πρόσοψη από μεταλλικό έλασμα (β) πρόσοψη από πλάκες σκυροδέματος 5.5 Σύνοψη Μεθόδων Βελτίωσης Ενίσχυσης του εδάφους ΜΕΘΟΔΟΣ Βελτίωση- Ενίσχυση Έδαφος Προφόρτιση Β C; S Αντικατάσταση Εδάφους Β C (S) Χαλικοπάσσαλοι Ε (Β) C, S Επιφανειακή Συμπύκνωση Β (C), S Βαθιά Δονητική Συμπύκνωση Β S Βαθιά Εδαφική Ανάμιξη Βελτίωση S Οπλισμένη γη, γεωυφάσματα κλπ Ενίσχυση C, S (Τσιμεντ)ενέσεις Ε S Ηλεκτρο-όσμωση Β C Κατάψυξη εδάφους Β S κ.λ.π. C: άργιλος S: άμμος Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 17