ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ»

ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ» 7ο Εξ. ΠΟΛ-ΜΗΧ ΜΗΧ. ΕΜΠ - Ακαδ. Ετος 25-6 ΔΙΑΛΕΞΗ 9 Θεμελιώσεις με πασσάλους Αξονική φέρουσα ικανότητα έγχυτων πασσάλων 21.12.25 2. Αξονική φέρουσα ικανότητα μεμονωμένου πασσάλου 2.2 Εγχυτοι πάσσαλοι (φρεατοπάσσαλοι) Μέθοδοι εκτίμησης της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων : 1. Με υπολογισμούς (στατικοί τύποι) 1.1 Κατά το Γερμανικό DIN 414 1.2 Κατά τις Αμερικανικές Οδηγίες AASHTO 1.3 Αλλες μέθοδοι 2. Με δοκιμαστικές φορτίσεις

Εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων κατά το DIN 414 : Οριακή αντίσταση πασσάλου : Οριακή αντίσταση πλευρικής τριβής : Οριακή αντίσταση αιχμής : + A p 1. Τιμές της οριακής μοναδιαίας αντίστασης αιχμής ( ) : π D f Δz f οριακή πλευρική 1.1 Σε μή-συνεκτικά εδάφη ( c αντοχή αιχμής κώνου στη δοκιμή CPT) : τριβή οριακή μοναδιαία αντίσταση αιχμής c (MPa) 1 1 15 2 25 (MPa) (αμελείται) 2 3 3.5 4 Προσοχή : Απαιτείται ελάχιστη διείσδυση της βάσης του πασσάλου κατά 3D στο φέρον στρώμα 1. Τιμές της οριακής μοναδιαίας αντίστασης αιχμής ( ) : 1.1 Σε μή-συνεκτικά εδάφη ( c αντοχή αιχμής κώνου στη δοκιμή CPT) : Εκτίμηση του c από αποτελέσματα μετρήσεων του Ν (δοκιμής SPT) Συνιστώμενες τιμές του λόγου c / N ( c σε MPa) κατά το DIN 414 Τιμές του λόγου c / N ( c σε MPa) κατά Brland and Brbridge Είδος εδάφους Ιλυώδης άμμος Άμμος έως χαλικώδης αμμος Κακώς διαβαθμισμένη άμμος Αμμώδεις χάλικες έως χάλικες c / N.3.4.5.6.5 1..8 1.

1. Τιμές της οριακής μοναδιαίας αντίστασης αιχμής ( ) : 1.2. Σε συνεκτικά εδάφη ( αστράγγιστη διατμητική αντοχή) : (kpa) 1 2 (MPa).8 1.5 Προσοχή : Απαιτείται ελάχιστη διείσδυση της βάσης του πασσάλου κατά 3D στο φέρον στρώμα 2. Τιμές της οριακής πλευρικής τριβής ( f ) : 2.1. Σε μή-συνεκτικά εδάφη ( c αντοχή αιχμής κώνου στη δοκιμή CPT) : c (MPa) f (kpa) 5 4 1 8 15 12 2. Τιμές της οριακής πλευρικής τριβής ( f ) : 2.2. Σε συνεκτικά εδάφη ( αστράγγιστη διατμητική αντοχή) : (kpa) 25 1 2 f (kpa) 25 4 6 3. Τιμές της οριακής μοναδιαίας αντίστασης αιχμής ( ) και της οριακής πλευρικής τριβής ( f ) έγχυτων πασσάλων σε βράχους ( μοναξονική αντοχή βράχου) : (MPa) f (kpa) (MPa) <.5 Υπολογισμός για εδαφικό σχηματισμό.5 8 1.5 5 5 5 2 5 1 Προσοχή : Απαιτείται ελάχιστη διείσδυση της βάσης του πασσάλου κατά D στο βραχώδες στρώμα

Εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων κατά το DIN 414 : Παράδειγμα εφαρμογής : Στρώση Ι : Στιφρή άργιλος, γ 18 kn/m 3 Αστράγγιστη διατμητική αντοχή : 125 kpa Στρώση ΙΙ : Πυκνή άμμος, γ 2 kn/m 3 με SPT N 45 Από τους προηγούμενους πίνακες : Στρώση Ι : f 45 kpa Στρώση ΙΙ : c.5 N.5 x 45 22.5 MPa f 12 kpa και 3.75 MPa Οριακή αντίσταση πλευρικής τριβής : Οριακή αντίσταση αιχμής : A p π D f Δz 3.14 x.8 x (45 x 12 + 12 x 3) 1356.5 + 94.3 2261 kn A p 3.14 x.8 2 / 4.524 m 2.524 x 375 1884 kn Οριακή αντίσταση πασσάλου : + 2261 + 1884 4145 kn 2. Αξονική φέρουσα ικανότητα μεμονωμένου πασσάλου 2.2 Εγχυτοι πάσσαλοι (φρεατοπάσσαλοι) Μέθοδοι εκτίμησης της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων : 1. Με υπολογισμούς (στατικοί τύποι) 1.1 Κατά το Γερμανικό DIN 414 1.2 Κατά τις Αμερικανικές Οδηγίες AASHTO (22) 2. Με δοκιμαστικές φορτίσεις Κατά τις Αμερικανικές Οδηγίες AASHTO (22) : 1. Τιμές της οριακής μοναδιαίας αντίστασης αιχμής ( ) : 1.1 Σε μή-συνεκτικά εδάφη : : σε MPa N δείκτης της δοκιμής SPT.586 N 4. 4 MPa 1.2 Σε συνεκτικά εδάφη : Nc c 3. 9 MPa αστράγγιστη διατμητική αντοχή L μήκος πασσάλου Β εύρος διατομής (ή διάμετρος) όπου : N c L 6 1 +.2 9 B

Κατά τις Αμερικανικές Οδηγίες AASHTO (22) : 2. Τιμές της οριακής πλευρικής τριβής ( f ) : 2.1 Σε συνεκτικά εδάφη : f.55c kpa 27 αστράγγιστη διατμητική αντοχή 2.2 Σε μή-συνεκτικά εδάφη & με ανάλυση ενεργών τάσεων σε συνεκτικά εδάφη : f β σ 2kPa σ κατακόρυφη ενεργός τάση στο βάθος υπολογισμού του f Βάθος z (m) έως 1.5m 1.5 έως 26m 26m Τιμές του β 1.5 1.2.245.25 z Βάθος z (σε m) 5 1 15 2 25 3 Τιμές του συντελεστή β.2.4.6.8 1 1.2 35 4 Κατά τις Αμερικανικές Οδηγίες AASHTO (22) : 3. Τιμές της οριακής μοναδιαίας αντίστασης αιχμής ( ) και της οριακής πλευρικής τριβής ( f ) έγχυτων πασσάλων σε βράχους ( μοναξονική αντοχή βράχου) : Oριακή πλευρική τριβή ( f ) συναρτήσει της αντοχής της βραχόμαζας σε μοναξονική θλίψη ( ) Oριακή μοναδιαία αντίσταση αιχμής ( ): 3 σ ci 5 GSI exp 25.5 σ ci αντοχή του υγιούς βράχου σε μοναξονική θλίψη GSI Δείκτης Γεωλογικής Αντοχής ή δείκτης ποιότητας βραχόμαζας RMR Παράδειγμα : σ ci 2 MPa, GSI 4 1.92 MPa f 317 kpa και 3 3 x 1.92 5.76 MPa

Εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων κατά το AASHTO : Παράδειγμα εφαρμογής : Στρώση Ι : Στιφρή άργιλος, γ 18 kn/m 3 Αστράγγιστη διατμητική αντοχή : 125 kpa Στρώση ΙΙ : Πυκνή άμμος, γ 2 kn/m 3 με SPT N 45 Από τους προηγούμενους πίνακες : Στρώση Ι : f.55 69 kpa Στρώση ΙΙ : Οριακή αντίσταση πλευρικής τριβής : Οριακή αντίσταση αιχμής : A p π D f Δz ( 1.5. z ) γ z 3.14 x.8 x (69 x 12 + 147.6 x 3) 28 + 1112 3192 kn A p 3.14 x.8 2 / 4.524 m 2.524 x 2637 1325 kn Οριακή αντίσταση πασσάλου : + 3192 + 1325 4517 kn f β σ 245 ( 1.5.245 13.5) ( 18 12 + 2 1.5) f.6 246 147. 6kPa 58.6 N 58.6 x 45 2637 kpa 2.2 Αξονική φέρουσα ικανότητα έγχυτων πασσάλων Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων : 1. Εγχυτοιπάσσαλοισεάμμους: 1.1. Οριακή πλευρική τριβή (f ) σε άμμους κατά Toma & Reese (1974) : f K σ tanδ όπου : Κ.7 και δ φ ΗμειωμένητιμήτουΚ(σε σύγκριση με τους εμπηγνυόμενους πασσάλους) οφείλεται στη χαλάρωση του εδάφους γύρω από τον πάσσαλο λόγω της εκσκαφής, ενώ η υψηλή τιμή του δ ( φ) οφείλεται στην ανώμαλη παράπλευρη επιφάνεια των έγχυτων πασσάλων 1.2. Οριακή πλευρική τριβή (f ) σε άμμους κατά Meyerhof (1976) : f (έγχυτου πασσάλου) (.33.5 ) f (εμπηγνυόμενου πασσάλου) Η μείωση οφείλεται στην χαλάρωση του εδάφους γύρω από τον πάσσαλο λόγω της εκσκαφής 1.3. Οριακή αντοχή αιχμής ( ) σε άμμους κατά Meyerhof (1976) : (έγχυτου πασσάλου) (.33.5 ) (εμπηγνυόμενου πασσάλου) Η μείωση οφείλεται στην χαλάρωση του εδάφους κάτω από την αιχμή του πασσάλου λόγω της εκσκαφής

2.2 Αξονική φέρουσα ικανότητα έγχυτων πασσάλων Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων : 2. Εγχυτοι πάσσαλοι σε συνεκτικά(αργιλικά) εδάφη : 2.1. Οριακή αντοχή αιχμής ( ) σε συνεκτικά εδάφη κατά Meyerhof (1976) : Προτείνεται η χρήση της ίδιας σχέσης με τους εμπηγνυόμενους πασσάλους (και με τις ίδιες τιμές των παραμέτρων), επειδή η ενεργοποίηση της οριακής αντοχής αιχμής απαιτεί σημαντική καθίζηση της αιχμής, οπότε η όποια διατάραξη του εδάφους λόγω της εκσκαφής του πασσάλου αναιρείται. Συνεπώς : Ταχεία φόρτιση υπό αστράγγιστες συνθήκες φ : ( 6 ) + σ 9 Μακροχρόνια φόρτιση υπό στραγγισμένες συνθήκες φ : c N + σ N c 2.2 Αξονική φέρουσα ικανότητα έγχυτων πασσάλων Αλλες μέθοδοι εκτίμησης της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων : 2. Εγχυτοι πάσσαλοι σε συνεκτικά(αργιλικά) εδάφη : 2.2. Οριακή πλευρική τριβή σε στιφρές / σκληρές αργίλους (μακροχρόνια φόρτιση φ ) κατά Meyerhof (1976) : όπου : f K σ tanδ ( 1 sin ) OCR K.75Ko.75 φ Κ ο συντελεστής ουδέτερης ώθησης OCR συντελεστής υπερ-στερεοποίησης της αργίλου δ 15 ο -2 ο

2.2 Αξονική φέρουσα ικανότητα έγχυτων πασσάλων Άλλες μέθοδοι εκτίμησης της φέρουσας ικανότητας έγχυτων πασσάλων : 2. Εγχυτοιπάσσαλοισεσυνεκτικά(αργιλικά) εδάφη : 2.3. Οριακή πλευρική τριβή σε μαλακές έως στιφρές αργίλους (ταχεία φόρτιση φ ) κατά Weltman & Healy (1978) : αστράγγιστη διατμητική αντοχή f α Τιμές του συντελεστή «α» για εμπηγνυόμενους πασσάλους Οι τιμές του συντελεστή α για έγχυτους πασσάλους είναι μειωμένες κατά 2% Φέρουσα ικανότητα πασσάλων στην περίπτωση ανάπτυξης και αρνητικής τριβής Οριακή φέρουσα ικανότητα : 1. Πάσσαλοι κυρίως αιχμής (π.χ. εδραζόμενοι σε βράχο ή σε πολύ ανθεκτική στρώση : ( + ) sn Ενα σημαντικό φορτίο () αναλαμβάνεται με πολύ μικρή καθίζηση (λόγω της αιχμής) Επιφανειακή φόρτιση Πολύ μαλακό έδαφος Πάσσαλος με αρνητικές τριβές στο ανώτερο τμήμα του sn 2. Πάσσαλοι κυρίως τριβής («αιωρούμενοι» πάσσαλοι) : ( ) + ΠΡΟΣΟΧΗ : Σε «αιωρούμενους» πασσάλους, για την ανάληψη σημαντικού φορτίου () απαιτείται μεγάλη καθίζηση (προκειμένου να μηδενισθεί η αρνητική τριβή) ανθεκτικότερο έδαφος sn s s p + + p

Συντελεστής ασφαλείας (FS) πασσάλων έναντι υπέρβασης της αξονικής φέρουσας ικανότητας οριακή φέρουσα ικανότητα s p Το μέγιστο φορτίο λειτουργίας του πασσάλου ( max ) πρέπει να είναι αρκετά μικρότερο από το γιατουςεξήςλόγους: 1. Αβεβαιότητα ως προς τις τιμές των εδαφικών παραμέτρων υπολογισμού 2. Αβεβαιότητα ως προς την ακρίβεια των μεθόδων υπολογισμού 3. Αβεβαιότητα ως προς τον τρόπο κατασκευής (π.χ. λόγω πλημμελούς καθαρισμού της αιχμής φρεατοπασσάλου, η αντίσταση αιχμής μπορεί να είναι πολύ μικρότερη από τη θεωρητική τιμή) 4. Αβεβαιότητα ως προς τα φορτία της κατασκευής Αρα : Συντελεστής ασφαλείας (FS) πασσάλων έναντι υπέρβασης της αξονικής φέρουσας ικανότητας Συνιστώμενες τιμές του συντελεστή ασφαλείας : 1. Κατά Tomlinson : Eμπηγνυόμενοι πάσσαλοι : Εγχυτοι πάσσαλοι : max max max FS FS συντελεστής ασφαλείας (> 1) ΠΡΟΣΟΧΗ : Απαιτείται και έλεγχος καθιζήσεων min + 1.5 3 min + 1 3 max, 2.5, 2 FS 2. Κατά τους Γερμανικούς Κανονισμούς : Για συνήθεις συνδυασμούς φορτίων (μόνιμα και συνήθη κινητά) : FS 2 Για ασυνήθεις συνδυασμούς φορτίων (μόνιμα και σπάνια κινητά) : FS 1.5 Για τυχηματικούς συνδυασμούς φορτίων, δηλαδή μόνιμα και συνήθη κινητά και μία τυχηματική φόρτιση (π.χ. σεισμός) : FS 1. 3. Τιμές του FS κατά τους Αμερικανικούς Κανονισμούς AASHTO : Εμπηγνυόμενοι πάσσαλοι Έγχυτοι πάσσαλοι Χωρίς δοκιμή φόρτισης πασσάλου 2.25 3.5 * 2.5 * αναλόγως του βαθμού γνώσης των εδαφικών συνθηκών Με δοκιμή φόρτισης πασσάλου 2. 2.