5. ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΜΕΘΟΔΩΝ Βελτίωσης Ενίσχυσης εδαφών Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2015 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.1
Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.2
5.1 ΓΕΝΙΚΑ βελτίωση β η εδάφους Kocaeli l (Izmit), ( ) Τουρκία (1999) ( ) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.3
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 30 kpa, N SPT 10 Το πρόβλημα αντιμετωπίζεται με τρεις ομάδες μεθόδων: Τεχνητή ΜΕΙΩΣΗ του επιβαλλόμενου ΦΟΡΤΙΟΥ (χωρίς ρ ςπεριορισμό ρ της λειτουργικότητας) ΒΕΛΤΙΩΣΗ του φυσικού εδάφους ΕΝΙΣΧΥΣΗ του φυσικού εδάφους Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.4
5.2 ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ Μείωση ύψους επιχώματος Αύξηση κλίσης πρανών Χρήση ελαφρών υλικών επίχωσης ιπτάμενη τέφρα, αμμώδης άργιλος, ηφαιστειακή τόφος, αμμοχάλικο, κλπ. ελαφρόπετρα, ρ γ=18-20kn/m 3 πολυεστέρες, ελαστικά γ=10-14kn/m 3 Τοποθέτηση σωλήνων εντός του επιχώματος Αύξηση του βάθους θεμελίωσης ( επιπλέουσα θεμελίωση) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.5
5.3 ΜΕΘΟΔΟΙ Β Ε Λ Τ Ι Ω Σ Η Σ 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 Βελτίωση του εδάφους με επιφανειακή συμπύκνωση Βάθος επιρροής: Dωφ W: πίπτον βάρος (t) H: ύψος πτώσεως (m) 1 WH 2 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.6
Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά Δονητική Συμπύκνωση: VIBROCOMPACTION Επιβολή κατακόρυφης ταλάντωσης στο έδαφος με εύρος 10-25mm, και συχνότητα ~25Hz εναλλακτικές μορφές δονητή Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά Δονητική Συμπύκνωση: VIBROCOMPACTION Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.7
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) ΑΜΜΟΙ κλπ. και κάτι πιο ρεαλιστικό... Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.8
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 το ποσοστό ιλύος και αργίλου. Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.9
5.4 ΜΕΘΟΔΟΙ Ε Ν Ι Σ Χ Υ Σ Η Σ 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, q' B 2D 2 B q (B 2D) 2 επιπλέον, για D B 2, q' 1 q 2 επιπλέον, για D B 2, q' 1 4 q Μεθοδολογία: Η αντικατάσταση του μαλακού 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 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.10
Βελτίωση ενίσχυση μαλακού εδάφους με χαλικοπασσάλους Σύνθετη δράση χαλικοπασσάλων: Ανάληψη φορτίου Αύξηση της ισοδύναμης διατμητικής αντοχής Επιτάχυνση καθιζήσεων θζή λόγω στερεοποίησης (άργιλοι) Συμπύκνωση εδάφους (άμμοι) Κατασκευή «εκ των ΑΝΩ» (TOP FEED).... Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.11
Κατασκευή «εκ των ΑΝΩ» (ΤΟP FEED).... Βίντεο 1 Κατασκευή «εκ των ΚΑΤΩ» (BOTTOM FEED) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.12
Κατασκευή «εκ των ΚΑΤΩ» (BOTTOM FEED) Βίντεο 2 Χαλικοπάσσαλοι: αμμο-ιλύες (ποσοστό ιλύος >18%) ιλύες άργιλοι Vibro-compaction: άμμοι χάλικες αμμο-ιλύες (ποσοστό ιλύος <18%) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.13
Βελτίωση του εδάφους με Βαθειά Εδαφική Ανάμιξη Ανάμιξη του εδάφους με κάποιο υλικό «σταθεροποίησης» (π.χ. χ τσιμέντο ή μπεντονίτη) Τρυπάνι Πιθανές διατάξεις Τύποι διατρητικών στηλών Παραδείγματα από εδαφο-πασσάλους Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.14
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. 5.15
Ο Οπλισμένη έ γη: οπλισμός ό με γεωυφάσματα ή γεωπλέγματα γεωυφάσματα γεωπλέγματα Παραδείγματα κατασκευών με οπλισμένη γη Πυλώνας Γέφυρας (Μικρό) Φράγμα Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.16
Παραδείγματα κατασκευών με οπλισμένη γη Κρηπιδότοιχος Οπλισμένη γη Μεταλλικός οπλισμός Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.17
Λεπτομέρειες Μεταλλικού Οπλισμού υποδοχές οπλισμού (α) πρόσοψη από μεταλλικό έλασμα (β) πρόσοψη από πλάκες σκυροδέματος Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5.18
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. 5.19