ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΝΤΙΙΣΤΗΡΙΙΞΗΣ Ρ ΒΑΘΙΙΑΣ ΕΚΣΚΑΦΗΣ Σ ΜΕ ΜΕΤΑΛΛΙΙΚΕΣ ΠΑΣΣΑΛΟΣΑΝΙΙ ΕΣ ΣΕ ΑΣΤΙΙΚΟ ΠΕΡΙΙΒΑΛΛΟΝ : - ΑΝΑΛΥΣΗ - ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Α - ΜΕΤΡΗΣΕΙΙΣ ΣΥΜΠΕΡΙΙΦΟΡΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Ι. ΣΠΗΛΙΩΤΟΠΟΥΛΟΣ Πολιτικός Μηχανικός ιπλωµατούχος Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Μ..Ε. Εφαρµοσµένη και Περιβαλλοντική Γεωλογία Πανεπιστήµιο Πατρών 2006) Ο Κ Τ Ω Β Ρ Ι Ο Σ 2010

Στον αδελφό µου Ανδρέα που έφυγε τόσο νωρίς...

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα ιατριβή µε τίτλο : ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΒΑΘΙΑΣ ΕΚΣΚΑΦΗΣ ΜΕ ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΠΑΣΣΑΛΟΣΑΝΙ ΕΣ ΣΕ ΑΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ : ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ - ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ, παρουσιάζονται τα έργα του συστήµατος αντιστήριξης για την κατασκευή του Υπογείου χώρου του τµήµατος του νέου κτιρίου, του συγκροτήµατος της πρώην «Αγοράς Αργύρη» που ευρίσκεται στη Πάτρα, επί των οδών Αγ. Ανδρέου Καψάλη Ζαΐµη, που κατασκευάστηκε στα πλαίσια του έργου «Ανακαίνιση Ανακατασκευή Αγοράς Αργύρη Πατρών», από το ήµο Πατρέων. Στα πλαίσια της συνολικής αυτής παρουσίασης των έργων αντιστήριξης, παρουσιάζεται κατ αρχάς η τεκµηρίωση του τρόπου επιλογής της µεθόδου αντιστήριξης, που έγινε µε µεταλλικό πασσαλότοιχο καθώς και στοιχεία της µελέτης που έγινε για τη διαστασιολόγηση αυτής. Περιγράφεται η κατασκευαστική διαδικασία και η αλληλουχία των φάσεων κατασκευής του συνδυασµένου συστήµατος της βαθιάς αντιστηριγµένης εκσκαφής, που περιλαµβάνει : Γενικές εκσκαφές, έως βάθους -1,80 µ. για την αποµάκρυνση επιφανειακών σκληρών στρώσεων από συµπυκνωµένο αµµοχάλικο. Εγκατάσταση - κατασκευή µεταλλικού πασσαλότοιχου, µε παράλληλη και συστηµατική παρακολούθηση των σχετικών εργασιών της έµπηξης αυτών. Τοποθέτηση µεταλλικού σκελετού (χωροδικτυώµατος), σε κατάλληλη διάταξη στην κεφαλή του πασσαλότοιχου για την παρεµπόδιση των οριζοντίων µετακινήσεων του συστήµατος αντιστήριξης. Τµηµατικές εκσκαφές και παράλληλη τµηµατική κατασκευή πρόπλακας από οπλισµένο σκυρόδεµα στη βάση της θεµελίωσης του κτιρίου. Σύγχρονη και συστηµατική παρακολούθηση της λειτουργίας του συστήµατος αντιστήριξης µέσω ήδη τοποθετηµένων κλισιµέτρων, αλλά και των παρακείµενων, περιµετρικά της εκσκαφής υπαρχόντων κτιρίων, µέσω των ήδη τοποθετηµένων αποκλισιοµέτρων. Απεγκατάσταση - εξολκή πασσαλοσανίδων µεταλλικού πασσαλότοιχου µε παράλληλη και συστηµατική ενόργανη παρακολούθηση των σχετικών εργασιών της εξολκής αυτών. Όλες οι φάσεις της κατασκευής συνοδεύονται µε φωτογραφικό υλικό. Παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα αριθµητικής προσοµοίωσης των φάσεων της βαθιάς αντιστηριγµένης εδαφικής εκσκαφής και η σύγκριση τους µε αποτελέσµατα επί τόπου µετρήσεων. Η διεξαγωγή των αναλύσεων έγινε µε τη χρήση του κώδικα πεπερασµένων στοιχείων PLAXIS 2D Foundation (Version 8.6). Παρουσιάζονται τα τεχνικά και διαδικαστικά προβλήµατα που παρουσιάστηκαν κατά την εγκατάσταση λειτουργία και απεγκατάσταση του συστήµατος αντιστήριξης. i

Τέλος, προκύπτουν και διατυπώνονται τα ακόλουθα γενικά συµπεράσµατα : Η προσωρινή αντιστήριξη βαθιών εκσκαφών σε δοµηµένο αστικό περιβάλλον µε χρήση µεταλλικών πασσαλοσανίδων που εγκαθίστανται µε δονητικό πασσαλοπήχτη, είναι δυνατή, σε περιπτώσεις που η στρωµατογραφία δεν περιλαµβάνει αµµοχαλικώδη στρώµατα µεγάλου πάχους και µε την προϋπόθεση ότι γίνεται συστηµατική παρακολούθηση της έντασης των παραγόµενων εδαφικών ταλαντώσεων κατά την έµπηξη και εξολκή των πασσαλοσανίδων. Η εξολκή των πασσαλοσανίδων καθίσταται ιδιαίτερα δυσχερής ή και αδύνατη, όταν οι εγκατεστηµένες πασσαλοσανίδες παρουσιάζουν αποκλίσεις από την κατακόρυφο. Η πολύµηνη παραµονή των πασσαλοσανίδων σε παρόµοιας σύστασης εδάφη, µε αυτά του έργου (µαλακές Άργιλοι κλπ.), δηµιουργούν συνθήκες ανάπτυξης χηµικών συνδέσµων µεταξύ αργίλου και χάλυβα δυσχεραίνοντας την εξολκή αυτών. Είναι δυνατή η ρεαλιστική εκτίµηση της αναµενόµενης συµπεριφοράς του συστήµατος προσωρινής αντιστήριξης και των εδαφικών µαζών (και κατασκευών που περιβάλλουν την εκσκαφή) µε βάση τα αποτελέσµατα αριθµητικών αναλύσεων µε εµπορικά διαθέσιµους κώδικες πεπερασµένων στοιχείων. Στην περίπτωση του εξεταζόµενου έργου παρατηρήθηκε ικανοποιητική συµφωνία µεταξύ της µετρηθείσας και υπολογισθείσας συµπεριφοράς, όσον αφορά τις µετακινήσεις τόσο του συστήµατος αντιστήριξης όσο και των γειτονικών οικοδοµών. ii

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλω στον επιβλέποντα καθηγητή µου, κ. Γεώργιο Αθανασόπουλο για την άριστη συνεργασία µας, τόσο κατά την κατασκευή του όλου έργου, του οποίου είχα την επίβλεψη, όσο και για την συνεχή καθοδήγηση του και κατά τη διεξαγωγή της παρούσας ιατριβής. Η πολύτιµη βοήθεια, µέσω της θεωρητικής προσοµοίωσης και τεκµηρίωσης όλων των παραµέτρων του έργου αλλά και µέσω του απόλυτου ενόργανου ελέγχου όλων των φάσεων αυτού, συνέβαλε ουσιαστικά κατά το µέγιστο βαθµό στην άρτια εφαρµογή και κατασκευή ενός συστήµατος αντιστήριξης υπό δυσµενείς, από άποψη θέσεως και κυρίως κάτω από δυσµενείς εδαφικές συνθήκες και στη συνέχεια στην κατά το δυνατόν άρτια παρουσίαση της παρούσας ιατριβής. Θερµές ευχαριστίες εκφράζονται και προς τον Πολιτικό Μηχανικό Μ..Ε. Βασίλη Βλαχάκη για την σηµαντική τους βοήθεια στην επίλυση διαφόρων προβληµάτων που προέκυψαν, αλλά και για το δύσκολο έργο των επί τόπου µετρήσεων που χρησιµοποιήθηκαν στην παρούσα διατριβή καθώς και όλους τους µεταπτυχιακούς φοιτητές του Εργαστηρίου Γεωτεχνικής Μηχανικής του Πανεπιστηµίου Πατρών για την υποστήριξη και την πολύτιµη ανταλλαγή απόψεων σε θέµατα της παρούσας εργασίας. Τέλος ευχαριστώ την εταιρεία Τρίαινα Α.Ε. και ιδιαιτέρως τον επί τόπου του έργου Μηχανικό, κ. Ιωάννη Ρέππα, για την άµεση ανταπόκρισή τους στην επίλυση διαδικαστικών και άλλων τεχνικών προβληµάτων που προέκυπταν κατά την κατασκευή. iii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 1.1 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ... 4 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ...6 2.1 ΓΕΝΙΚΑ... 6 2.1.1 ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ... 8 2.2 ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ... 9 2.3 ΝΟΜΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ Ε ΑΦΙΚΩΝ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ...10 2.4 ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΩΝ Ε ΑΦΙΚΩΝ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΑΚΕΡΑΙΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΓΕΙΤΟΝΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ...19 2.5 Ε ΑΦΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΠΡΟΚΑΛΟΥΜΕΝΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΜΠΗΞΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΠΑΣΣΑΛΟΣΑΝΙ ΩΝ ΣΕ ΑΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ...21 2.6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...25 3. ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ... 27 3.1 ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ...27 3.2 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΙΕΡΕΥΝΗΣΗΣ...30 3.2.1 ΈΡΕΥΝΕΣ ΥΠΑΙΘΡΟΥ - ΥΠΕ ΑΦΟΥΣ...30 3.2.2. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΟΚΙΜΕΣ...36 3.3 ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΥΠΕ ΑΦΟΥΣ...37 3.3.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ Ε ΑΦΙΚΩΝ ΣΤΡΩΣΕΩΝ...40 3.4 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΑΣΣΑΛΟΤΟΙΧΟΥ...44 3.4.1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ...44 3.4.2 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΠΑΣΣΑΛΟΣΑΝΙ ΩΝ...46 4. O ΚΩ ΙΚΑΣ "PLAXIS 2D V 8.6 (FOUNDATION)"... 50 4.1 ΓΕΝΙΚΑ...50 4.2 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΚΩ ΙΚΑ...51 4.3 ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ (INPUT)...59 4.4 ΓΕΝΙΚΕΣ ΡΥΘΜΙΣΕΙΣ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ...60 4.5 ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ...61 4.6 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ...63 4.6.1 ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ)...63 4.6.2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ...69 4.6.3 ΕΞΑΓΩΓΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ...70 iv

5. ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΚΑΙ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΦΑΣΕΩΝ ΕΚΣΚΑΦΗΣ... 72 5.1 ΓΕΝΙΚΑ...72 5.2 ΡΑΣΕΙΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ...73 5.3 Ε ΟΜΕΝΑ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ...74 5.4 ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ...80 5.4.1 ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ - ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ...80 5.4.2 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ...82 5.4.2.α Αναµενόµενες στροφές παρακείµενων κτιρίων...83 5.4.2.β Αναµενόµενες κατακόρυφες µετακινήσεις εκσκαφής...84 5.4.2.γ Αναµενόµενες υποχωρήσεις παρακείµενων κτιρίων...86 5.4.2.δ Αναµενόµενες οριζόντιες µετακινήσεις µετ. πασσαλότοιχου...87 5.4.2.ε Αναµενόµενες Ωθήσεις γαιών-ροπές κάµψης-τέµνουσες δυνάµεις επί του πασσαλότοιχου...88 5.4.3 ΕΛΕΓΧΟΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ...89 6. ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ - ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ... 90 6.1 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ...90 6.1.1 ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ...91 6.1.2 ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΗΜΕΡΟΛΟΓΙΟ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ...93 6.1.3 ΕΞΟΛΚΗ ΠΑΣΣΑΛΟΣΑΝΙ ΩΝ... 111 6.2 ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ... 114 6.2.1 ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ Ε ΑΦΙΚΩΝ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ... 114 6.2.1.α Γεώφωνα (σεισµόµετρα)... 114 6.2.2 ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ... 122 6.2.2.α Αποκλισιόµετρα... 122 6.2.3 ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΓΕΙΤΟΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟ ΟΜΩΝ... 132 6.2.3.α Κλισίµετρα (tiltmeters)... 132 6.2.3.β Γεωδαιτικοί στόχοι... 139 7. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕΤΡΗΘΕΙΣΑΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΘΕΙΣΑΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ... 143 7.1 ΓΕΝΙΚΑ... 143 7.2 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΕΠΙ ΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ... 144 7.2.1 ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ ΚΛΙΣΙΜΕΤΡΩΝ... 144 7.2.2 ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ ΑΠΟΚΛΙΣΙΟΜΕΤΡΩΝ... 146 7.2.2.α Θέση Αποκλισιοµέτρου Ι1... 147 7.2.2.β Θέση Αποκλισιοµέτρου Ι2... 154 v

8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 163 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 166 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ vi

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχ. 2.1 Κατανοµή φαινόµενων ωθήσεων γαιών σε κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης ( Peck, 1969).7 Σχ. 2.2 Κατανοµή εδαφικών καθιζήσεων γύρω από κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης( Peck, 1969).7 Σχ. 2.3 Βασικοί τύποι εδαφικών αντιστηρίξεων.8 Σχ. 2.4 Τιµές της εδαφικής καθίζησης γύρω από κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης (µαλακές έως µέτρια στιφρές άργιλοι), (Clough, 1989).10 Σχ. 2.5 Κατανοµή εδαφικών καθιζήσεων γύρω από κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης για τρεις κατηγορίες εδαφών (Clough-O Rourke,1990) 11 Σχ. 2.6 Υπολογισµός του συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης του πυθµένα εδαφικής εκσκαφής µε τη µέθοδο της οριακής ισορροπίας Clough et al, 1989).12 Σχ. 2.7 Οριζόντια επιφανειακή µετακίνηση ως συνάρτηση της απόστασης από το όριο εκσκαφής βάθους Η. Η µέγιστη τιµή της πλευρικής µετακίνησης της αντιστήριξης είναι δ LM (Clough et al, 1989)..13 Σχ. 2.8 Νοµογράφηµα για την εκτίµηση της µέγιστης οριζόντιας µετακίνησης του πετάσµατος αντιστήριξης βαθιάς εκσκαφής µε διαστάσεις κάτοψης LxB. Η απόσταση από τη γωνία µετράται κατά µήκος της πλευράς L (Ou et al., 1996) 14 Σχ. 2.9 Επίδραση των διαστάσεων της κάτοψης και του βάθους εκσκαφής στον λόγο PSR, (Finno et al.,2007)..15 Σχ. 2.10 Επίδραση του σχετικού βάθους εκσκαφής και της δυσκαµψίας του συστήµατος στον λόγο PSR, (Finno et al.,2007) 16 Σχ. 2.11 Επίδραση του σχετικού βάθους εκσκαφής και του συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης πυθµένα στον λόγο PSR (Finno,2007).16 Σχ. 2.12 ιάγραµµα υπολογισµού του συντελεστή k ως συνάρτηση της δυσκαµψίας του συστήµατος αντιστήριξης, (Finno et al.,2007) 17 Σχ. 2.13 ιάγραµµα υπολογισµού του συντελεστή C ως συνάρτηση του συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης του πυθµένα εκσκαφής, (Finno et al.,2007).17 Σχ. 2.14 Προτεινόµενη περιβάλλουσα κατανοµής κανονικοποιηµένων κατακόρυφων εδαφικών µετακινήσεων ως συνάρτηση της απόστασης από το µέτωπο εκσκαφής (Leung et al.,2007).18 Σχ. 2.14.1 Κατακόρυφες µετακινήσεις εδάφους σε σχέση µε την κανονικοποιηµένη απόσταση από το µέτωπο της εκσκαφής (Yoo and Lee, 2008)..19 vii

Σχ. 2.15 Εκτίµηση της σοβαρότητας των αναµενόµενων βλαβών σε κατασκευές παρακείµενες σε βαθιές εκσκαφές για διάφορες κατηγορίες εδαφών (Clough and O Rourke,1990)..20 Σχ. 2.16 Σηµαντικότερες αιτίες υπέρµετρων µετακινήσεων τοίχων αντιστήριξης σε βαθιές εκσκαφές (Σύµφωνα µε τον Long, 2001)..21 Σχ. 2.17 Μηχανισµός γένεσης σεισµικών κυµάτων κατά τη διάρκεια δονητικής (ή κρουστικής ) έµπηξης πασσάλων σε οµογενές έδαφος (Wood, 1997)...21 Σχ. 2.18 Καθορισµός της ελάχιστης απόστασης από την έµπηξη (πηγή) στην οποία τα επιφανειακά κύµατα Rayleigh γεννιούνται στην επιφάνεια του Εδάφους (Dowding, 1996).22 Σχ. 2.19 Εξασθένηση εδαφικών ταλαντώσεων προκαλούµενων από δονητική έµπηξη πασσαλοσανίδων µε την απόσταση από την πηγή. (Athanasopoulos and Pelekis, 2000).23 Σχ. 2.20 Εξασθένηση εδαφικών ταλαντώσεων προκαλούµενων από δονητική Έµπηξη πασσαλοσανίδων µε την απόσταση από την πηγή. (Athanasopoulos and Pelekis, 2000).23 Σχ. 2.21 Εξασθένηση εδαφικών ταλαντώσεων προκαλούµενων από δονητική έµπηξη πασσαλοσανίδων µε την απόσταση από την πηγή.(σύγκριση δηµοσιευµένων αποτελεσµάτων και έρευνας µέσω µετρήσεων από Athanasopoulos and Pelekis, 2000).23 Σχ. 2.22 Σύγκριση επιτρεποµένων τιµών έντασης ταλαντώσεων (κριτήριο βλαβών) σε διαφόρων ειδών κτίρια.(µε επαλληλία των τιµών της έρευνας µέσω µετρήσεων από Athanasopoulos and Pelekis, 2000).24 Σχ. 2.23 Οριακές τιµές έντασης ταλαντώσεων που αντιστοιχούν σε διάφορους βαθµούς ενόχλησης ανθρώπων ως συνάρτηση (α) της επιτάχυνσης, (β) της ταχύτητας ταλάντωσης και (γ) της µετακίνησης.(µε επαλληλία των τιµών της έρευνας µέσω µετρήσεων από Athanasopoulos and Pelekis, 2000).24 Σχ. 2.24 Σύστηµα καταγραφής ταχυτήτων ταλάντωσης σε τρείς συνιστώσες.25 viii

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Σχ. 3.1 Μορφή κτιριακού συγκροτήµατος και θέση του στο Σχ.Πόλεως 27 Σχ. 3.2 Παλαιά µορφή «Αγοράς Αργύρη» (όψη επί της οδού Αγ. Ανδρέου)..28 Σχ. 3.3 Άποψη του χώρου εκσκαφής µε τις θέσεις των γεωτρήσεων.29 Σχ. 3.4 ιάταξη πασσαλοσανίδων τύπου Larssen για την κατασκευή µεταλλικού πασσαλότοιχου.29 Σχ. 3.5 Γεωλογική χαρτογράφηση ευρύτερης περιοχής του έργου - Θέση.31 Σχ. 3.6 Θέσεις Γεωτρήσεων..31 Σχ. 3.7 Θέσεις οκιµαστικών ορυγµάτων..31 Σχ. 3.8 οκιµαστικό όρυγµα Ο-1 32 Σχ.3.9 Επί τόπου δοκιµή Πενετροµέτρου ιόγκωση υλικού..43 Σχ.3.10 Αντιπροσωπευτική εδαφική τοµή στη θέση του έργου.43 Σχ. 3.11 Σύστηµα πλευρικής υποστήριξης των τοιχωµάτων της εκσκαφής.45 Σχ. 3.12 Σύστηµα δονητικού πασσαλοπήκτη.46 Σχ. 3.13 Γερανός τύπου WESERHUTTE SW 190 46 Σχ.3.14 ονητική σφύρα τύπου ICE-815.46 Σχ. 3.15 Φάσεις εκσκαφής..48 Σχ. 3.16 Οδηγός κατακορυφότητας πασσαλοσανίδων.48 Σχ. 3.17 Σηµεία αλληλοεµπλοκής των Πασσαλοσανίδων και λίπανση αυτών..49 ix

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Σχ. 4.1 Γενική γραφική απεικόνιση του κριτηρίου Coulomb 50 Σχ. 4.2 Φωτογραφική άποψη της θέσης του έργου µε τις θέσεις των τριών τοµών που χρησιµοποιήθηκαν στις αριθµητικές αναλύσεις 50 Σχ. 4.3 Θέση των κόµβων και των σηµείων υπολογισµού των τάσεων στα εδαφικά πεπερασµένα στοιχεία...52 Σχ. 4.4 Αντιπροσωπευτικά παραδείγµατα δισδιάστατου προσοµοιώµατος πεπερασµένων στοιχείων µε επίπεδη παραµόρφωση και δισδιάστατου αξονοµετρικού προσοµοιώµατος..53 Σχ. 4.5 Εφαρµογές γεωτεχνικών αναλύσεων στις οποίες χρησιµοποιούνται στοιχεία πλακών, αγκυρίων και διεπιφάνειας.53 Σχ. 4.6 Θέση των κόµβων και των σηµείων υπολογισµού των τάσεων σε 3- κοµβα και 5-κοµβα πεπερασµένα στοιχεία δοκών.54 Σχ. 4.7 Παράδειγµα εισαγωγής δεδοµένων στροφικού ελατηρίου µεταξύ δύο στοιχείων δοκών στον Κώδικα PLAXIS 55 Σχ. 4.8 Κατανοµή των κόµβων και των σηµείων υπολογισµού των τάσεων σε στοιχεία διεπιφάνειας και ο τρόπος σύνδεσης τους µε τα εδαφικά στοιχεία 55 Σχ. 4.9 Τύποι και τρόποι εισαγωγής δεδοµένων.59 Σχ. 4.10 οµηµένες εισαγωγές δεδοµένων..60 Σχ. 4.11 Γενικές ρυθµίσεις ( Project ).60 Σχ. 4.12 Γενικές ρυθµίσεις ( Dimensions )..61 Σχ. 4.13 Κύριο παράθυρο του προγράµµατος εισαγωγής δεδοµένων...62 Σχ. 4.14 Εργαλειοθήκες µε τα επεξηγηµατικά πλαίσια των λειτουργιών τους.62 Σχ. 4.15 Γεωµετρικό προσοµοίωµα συνθηκών εδαφικής εκσκαφής.63 Σχ. 4.16 Ιδιότητες υλικού επίπεδων στοιχείων Αντιστήριξης (π.χ. πασσαλότοιχοι)..64 Σχ. 4.17 Ιδιότητες υλικού πλευρικής υποστήριξης (π.χ. αγκύρια, αντηρίδες ).65 Σχ. 4.18 Γεωµετρικό Μοντέλο στην οθόνη (παράθυρο) εισαγωγής 66 Σχ. 4.19 Παραµορφώσεις πλέγµατος, ολοκληρωµένης (υποστηριζόµενης) εκσκαφής.70 Σχ. 4.20 Κατανοµή κυρίων τάσεων µετά την (υποστηριζόµενη) εκσκαφή 70 Σχ. 4.21 ιάγραµµα καµπτικών ροπών πασσαλότοιχου (1) και εδαφικών ωθήσεων (2).71 Σχ. 4.22 Κατανοµή κατακορύφων µετακινήσεων.71 x

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Σχ. 5.1 Φωτογραφική άποψη της θέσης του έργου µε τις θέσεις των τριών τοµών που χρησιµοποιήθηκαν στις αριθµητικές αναλύσεις.73 Σχ. 5.2 Γεωτεχνικά στοιχεία 1ης στρώσης από τεχνητές επιχώσεις (συγκολληµένο αµµοχάλικο κλπ.).74 Σχ. 5.3 Γεωτεχνικά στοιχεία 2ης στρώσης από Ιλυώδη Άµµο.74 Σχ. 5.4 Γεωτεχνικά στοιχεία 3ης στρώσης από Μαλακή Άργιλο..75 Σχ. 5.5 Γεωτεχνικά στοιχεία 4ης στρώσης από στιρφή έως σκληρή Μάργα..75 Σχ. 5.6 Φορτία παρακείµενων κατασκευών και υποδοµών.75 Σχ. 5.7 Φορτίο πρόπλακας στον πυθµένα της εκσκαφής.76 Σχ. 5.8 ιάταξη πασσαλοσανίδων τύπου Larssen για την κατασκευή µεταλλικού πασσαλότοιχου.77 Σχ. 5.9 Στοιχεία Πασσαλοσανίδας VL-605..78 Σχ. 5.10 Σύστηµα πλευρικής υποστήριξης των τοιχωµάτων της εκσκαφής.79 Σχ. 5.11 Στοιχεία συστήµατος υποστήριξης..79 Σχ. 5.12 Γεωµετρικό προσοµοίωµα τοµής Τ-1.80 Σχ. 5.13 Γεωµετρικό µοντέλο προσοµοίωσης τοµής Τ2-1..81 Σχ. 5.14 Γεωµετρικό µοντέλο προσοµοίωσης τοµής Τ2-2..81 Σχ. 5.15 Αριθµητική προσοµοίωση και δίκτυο πεπερασµένων στοιχείων τοµής Τ-1.82 Σχ. 5.16 Παραµορφωµένο δίκτυο πεπερασµένων στοιχείων (Τοµή Τ1).83 Σχ. 5.17 Υπολογισθείσες τιµές στροφής γειτονικών κτιρίων..84 Σχ. 5.18 Κατανοµή κατακόρυφων µετακινήσεων στην τοµή Τ1.84 Σχ. 5.19 Κατανοµή κατακόρυφων µετακινήσεων στην τοµή Τ2-1 85 Σχ. 5.20 Κατανοµή κατακόρυφων µετακινήσεων στην τοµή Τ2-2..85 Σχ. 5.21 Αναµενόµενες υποχωρήσεις σε Οικοδοµές επί της Αγ. Ανδρέου, µε δ max = 11.4mm και γωνιακή παραµόρφωση β=1/382 ( ιατοµή Τ-1)..86 Σχ. 5.22 Αναµενόµενες υποχωρήσεις σε Οικοδοµές επί της Ζαϊµη, κτίριο Αδωνις µε δ max = 23.60 mm και γωνιακή παραµόρφωση β=1/1145 ( ιατοµή Τ2-2).86 Σχ. 5.23 Αναµενόµενες υποχωρήσεις σε όµορες Οικοδοµές συγκροτήµατος Αγοράς Αργύρη µε δ max = 25.20 mm και γωνιακή παραµόρφωση β= 1/190 ( ιατοµή Τ2-1).86 Σχ. 5.24 Αναµενόµενες οριζόντιες µετακινήσεις µεταλλικού πασσαλότοιχου στις Τοµές Τ-1, Τ2-1 και Τ2-2 µε δ max = 79mm, 69.07mm και 67.08mm, αντίστοιχα 87 Σχ. 5.25 Αναµενόµενα αντιπροσωπευτικά εντατικά µεγέθη στις δυσµενέστερες αντίστοιχες διατοµές του πασσαλότοιχου.88 Σχ. 5.26 Υπολογισµός συντελεστή ασφάλειας γενικής ευστάθειας.89 xi

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Σχ. 6.1 Άποψη του χώρου εκσκαφής µε τις γειτονικές κατασκευές και τις θέσεις εγκατάστασης των οργάνων στόχων ελέγχου και παρακολούθησης συµπεριφοράς 92 Σχ. 6.2 Τµήµα αρχικής εκσκαφής, έως την στάθµη -1,80 µ.93 Σχ. 6.3 Μεταφορά και προσωρινή αποθήκευση πασσαλοσανίδων στο έργο..94 Σχ. 6.4 Λεπτοµέρεια κλισιµέτρου και θέσεις τοποθέτησης αυτού.94 Σχ. 6.5 Κλισίµετρα πακτωµένα σε τοίχους όµορων και γειτονικών κατασκευών 95 Σχ. 6.6 Ανάρτηση και τοποθέτηση 1 ης πασσαλοσανίδας στο έργο..95 Σχ. 6.7 Εργασίες πασσαλόµπηξης : Α : Έναρξη εργασιών επί της οδού Καψάλη Β : Ολοκλήρωση εργασιών επί οδού Καψάλη Γ : Εφαρµογή λίπανσης στις επιφάνειες αλληλοεµπλοκής πασσαλοσανίδων µεταλλικός οδηγός : Αποµάκρυνση στρώσης συνεκτικού - συµπαγούς αµµοχάλικου..96 Σχ. 6.8 Εργασίες πασσαλόµπηξης στην όµορη µε τα υπάρχοντα κτίρια πλευρά 97 Σχ. 6.9 ιαδοχικές φάσεις τοποθέτησης στην ειδική πασσαλοσανίδα (1) της σωλήνας του Αποκλισιοµέτρου Ι2 [(2) (3)]..97 Σχ. 6.10 Λεπτοµέρεια αποκλισιοµέτρου και θέσεις τοποθέτησης αυτού (θέση Ι2).98 Σχ. 6.11 Εργασίες πασσαλόµπηξης στην πλευρά επί της οδού Αγ. Ανδρέου.98 Σχ. 6.12 Λεπτοµέρεια αποκλισιοµέτρου και θέσεις τοποθέτησης αυτού (θέση Ι1).99 Σχ. 6.13 Μεταφορές δικτύων κατά τις εργασίες πασσαλόµπηξης στην πλευρά επί της οδού Αγ. Ανδρέου.99 Σχ. 6.14 Εργασίες πασσαλόµπηξης στην πλευρά επί της οδού Ζαΐµη..100 Σχ. 6.15 Εργασίες πασσαλόµπηξης στην ράµπα εισόδου εξόδου του εργοταξίου ολοκλήρωση εργασιών κατασκευής πασσαλότοιχου.100 Σχ. 6.16 Υψοµετρικές διαφορές κορυφών πασσαλότοιχου από περιβάλλον έδαφος.101 Σχ. 6.17 Τοποθέτηση βραχέων προβόλων επί των πασσαλοσανίδων - Λεπτοµέρειες 102 Σχ. 6.18 Τοποθέτηση οριζόντιων δοκίδων και διαγώνιων αντηρίδων Λεπτοµέρειες σύνδεσης 104 Σχ. 6.19 Γενική διάταξη της οριοθετηµένης από πασσαλοσανίδες κάτοψης και του χωροδικτυώµατος..105 Σχ. 6.20 Επίπεδα πλαίσια που αποτελούσαν το χωρικό δικτύωµα και λεπτοµέρειες σύνδεσης αυτών 105 xii

Σχ. 6.21 Άνοψη ζευκτού και δοκίδες σύνδεσης κορυφών πλαισίων χωροδικτυώµατος.106 Σχ. 6.22 Συνολική κάτοψη χωροδικτυώµατος και περιγράµµατος πασσαλότοιχου 106 Σχ. 6.23 Εκσκαφή τµήµατος 1 κατασκευή φρεατίου 1 εξυγίανση εδάφους.107 Σχ. 6.24 Κατασκευή Φρεατίου 1.108 Σχ. 6.25 Κατασκευή τµήµατος πρόπλακας στο τµήµα 1 της εκσκαφής 109 Σχ. 6.26 ιάγραµµα διαδοχικής σειράς εκσκαφής τµηµάτων.110 Σχ. 6.27 Τελική στάθµη πρόπλακας και γενική άποψη συστήµατος αντιστήριξης.110 Σχ. 6.28 Σηµεία έντονης τριβής κατά την διαδικασία εξόλκησης των πασσαλοσανίδων.112 Σχ. 6.29 Σηµεία κόπωσης υλικού πασσαλοσανίδας.112 Σχ. 6.30 Σηµεία προσκόλλησης εδαφικού υλικού στην επιφάνεια της πασσαλοσανίδας.113 Σχ. 6.31 Γεώφωνα (σεισµόµετρα) MARK PRODUCTS L-4, τοποθετηµένα για λήψη σηµάτων κατά Χ-Χ, Υ-Υ και Ζ-Ζ 115 Σχ. 6.32 Μονάδα συλλογής δεδοµένων και φορητός Η/Υ.115 Σχ. 6.33 Χαλύβδινη βάση έδρασης γεωφώνων 116 Σχ. 6.34 Συνδεσµολογία του συστήµατος συλλογής δεδοµένων 117 Σχ. 6.35 Εµφάνιση µορφής λογισµικού στην οθόνη του υπολογιστή κατά τη διάρκεια µιας ταλάντωσης..117 Σχ. 6.36 Καταγραφή οριζόντιας ακτινικής ταχύτητας ταλάντωσης εδάφους V R..118 Σχ. 6.37 Καταγραφή οριζόντιας εφαπτοµένης ταχύτητας ταλάντωσης εδάφους V Τ...119 Σχ. 6.38 Καταγραφή κατακόρυφης ταχύτητας ταλάντωσης εδάφους V Ζ 119 Σχ. 6.39 Φάσεις καταγραφής ταχυτήτων εδάφους κατά την εργασία έµπηξης (ή εξολκής).120 Σχ. 6.40 Εξασθένηση της κατακόρυφης εδαφικής ταλάντωσης µε την απόσταση.120 Σχ. 6.41 Συσχέτιση της έντασης προκαλούµενης κίνησης µε την απόσταση και τη συχνότητα του κάθε πασσαλοπήχτη.121 Σχ. 6.42 ιατοµή αποκλισιοµετρικού σωλήνα..122 Σχ. 6.43 Τµήµατα πλαστικού αποκλισιοµετρικού σωλήνα.123 Σχ. 6.44 Ένωση τµηµάτων αποκλισιοµετρικών σωλήνων και εξαρτήµατα αυτών.123 Σχ. 6.45 Πασσαλοσανίδα µε την θέση υποδοχής σωλήνα.123 Σχ. 6.46. Τοποθέτηση και σταθεροποίηση σωλήνα αποκλισιοµέτρου σε πασσαλοσανίδα.124 xiii

Σχ. 6.47 Υπολογισµός βηµατικής οριζόντιας µετακίνησης..125 Σχ. 6.48 Καταγραφέας των αποκλισιοµετρικών µετρήσεων 125 Σχ. 6.49 Καλώδιο σύνδεσης..126 Σχ. 6.50 Υπολογισµός αθροιστικής οριζόντιας µετακίνησης 128 Σχ. 6.51 ιαγράµµατα Βάθους Εκσκαφής-Μετακίνησης των δυο διευθύνσεων του Ι-1 130 Σχ. 6.52 ιαγράµµατα Βάθους Εκσκαφής-Μετακίνησης των δυο διευθύνσεων του Ι-2 132 Σχ. 6.53 Μετρήσεις κλισιµέτρων κατά τον κατακόρυφο [Α] και οριζόντιο [Β], άξονα..134 Σχ. 6.54 Φορητός καταγραφέας ενδείξεων κλισιµέτρων..135 Σχ. 6.55 ιαγράµµατα από µετρήσεις κλισιµέτρων...138 Σχ. 6.56 Θέσεις Γεωδαιτικών στόχων και αφετηρίας (Reper) 139 xiv

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Σχ. 7.1 Υπολογισθείσες και καταγραφείσες τιµές γωνιών στροφής γειτονικών κτιρίων από τα αντίστοιχα κλισίµετρα 144 Σχ. 7.2 ιάγραµµα µεταβολής µετακινήσεων του εδάφους σε σχέση µε την (Ε*Ι) w..145 Σχ. 7.2.1 Αρχική µέτρηση στο αποκλισιόµετρο Ι2..146 Σχ. 7.3 Οριζόντιες µετακινήσεις πασσαλοσανίδας βάσει καταγραφών αποκλισιοµέτρου Ι1.148 Σχ. 7.4 Οριζόντιες µετακινήσεις πασσαλοσανίδας αποκλισιοµέτρου Ι1 µε µηδενική µετακίνηση κεφαλής.149 Σχ. 7.5 Οριζόντιες µετακινήσεις πασσαλοσανίδας αποκλισιοµέτρου Ι1 µε µηδενικές µετακινήσεις κεφαλής και αντίστοιχες τιµές από ανάλυση..150 Σχ. 7.6 Σύγκριση µετρήσεων αποκλισιοµέτρου Ι1 και υπολογισθεισας συµπεριφοράς.151 Σχ. 7.7 ιαγράµµατα παραµορφώσεων σε διάφορες στάθµες της πασσαλοσανίδας αποκλισιοµετρικού σωλήνα Ι1 152 Σχ. 7.8 Οριζόντιες µετακινήσεις πασσαλοσανίδας βάσει καταγραφών αποκλισιοµέτρου Ι1.155 Σχ. 7.9 Οριζόντιες µετακινήσεις πασσαλοσανίδας αποκλισιοµέτρου Ι1 µε µηδενική µετακίνηση κεφαλής...156 Σχ. 7.10 Οριζόντιες µετακινήσεις πασσαλοσανίδας αποκλισιοµέτρου Ι2 µε µηδενικές µετακινήσεις κεφαλής και αντίστοιχες τιµές από ανάλυση.157 Σχ. 7.11 Σύγκριση µετρήσεων αποκλισιοµέτρου Ι2 και υπολογισθεισας συµπεριφοράς 158 Σχ. 7.12 Βάση έδρασης πυργογερανού και θέση αποκλισιοµέτρου Ι2 159 Σχ. 7.13 ιαγράµµατα παραµορφώσεων σε διάφορες στάθµες της πασσαλοσανίδας αποκλισιοµετρικού σωλήνα Ι2...160 xv

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Πίνακας 3.1 Στοιχεία Γεωτρήσεων.32 Πίνακας 3.2 Βάθη Υ.Ο.32 Πίνακας 3.3 ιορθωµένοι αριθµοί κρούσεων S.P.T. [N i(60) ] στη Γεώτρηση Γ-1..34 Πίνακας 3.4 ιορθωµένοι αριθµοί κρούσεων S.P.T. [N i(60) ] στη Γεώτρηση Γ-2.35 Πίνακας 3.5 ιορθωµένοι αριθµοί κρούσεων S.P.T. [N i(60) ] στη Γεώτρηση Γ-3..35 Πίνακας 3.6 Μητρώο, Τοµή και Φυσικές Μηχανικές ιδιότητες δειγµάτων, Γεώτρησης Γ-1..37 Πίνακας 3.7 Μητρώο, Τοµή και Φυσικές Μηχανικές ιδιότητες δειγµάτων, Γεώτρησης Γ-2..38 Πίνακας 3.8 Μητρώο, Τοµή και Φυσικές Μηχανικές ιδιότητες δειγµάτων, Γεώτρησης Γ-3..39 Πίνακας 3.9 Απόλυτα και σχετικά βάθη γεωτρήσεων Γ-1 και Γ-2.40 Πίνακας 3.10 Στρωµατογραφικός πίνακας γεώτρησης Γ-1..40 Πίνακας 3.11 Στρωµατογραφικός πίνακας γεώτρησης Γ-2..41 Πίνακας 3.12 Στρωµατογραφικός πίνακας γεώτρησης Γ-3 41 Πίνακας 3.13 Χαρακτηρισµός Αργίλων βάσει των Ν της S.P.T..42 Πίνακας 3.14 Χαρακτηρισµός Αργίλων βάσει των Ν της S.P.T..42 Πίνακας 3.15 Χαρακτηριστικά υδραυλικής δονητικής σφύρας ICE-815..47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Πίνακας 4.1 Ιδιότητες στρώσεων υλικών Αργίλου - Άµµου και συνοριακών επιφανειών...67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Πίνακας 5.1 Στατικά και Γεωµετρικά Στοιχεία Πασσαλότοιχων Πασσαλοσανίδων..77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Πίνακας 6.1. Κατανοµή πασσαλοσανίδων ανά παρειά πασσαλότοιχου...91 Πίνακας 6.2. Υψοµετρικές διαφορές πασσαλοσανίδων από φυσικό έδαφος 101 xvi

Πίνακας 6.3. Ηµερολογιακός πίνακας εκσκαφής τµηµάτων.....109 Πίνακας 6.4. Αριθµός πασσαλοσανίδων που προβλεπόταν να παραµείνουν..111 Πίνακας 6.5. Αριθµός πασσαλοσανίδων που εξολκήθηκαν..111 Πίνακας 6.6 Αποτελέσµατα αθροιστικής και βηµατικής µετακίνησης για το Ι-1..129 Πίνακας 6.7 Αποτελέσµατα αθροιστικής και βηµατικής µετακίνησης για το Ι-2.. 131 Πίνακας 6.8 Καταγραφές Κλισιµέτρου Τ-1. 135 Πίνακας 6.9 Καταγραφές Κλισιµέτρου Τ-2. 136 Πίνακας 6.10 Καταγραφές Κλισιµέτρου Τ-3. 136 Πίνακας 6.11 Καταγραφές Κλισιµέτρου Τ-4...137 Πίνακας 6.12 Καταγραφές συντεταγµένων του ΣΤ-1 από τον γεωδαιτικό σταθµό.. 140 Πίνακας 6.13 Καταγραφές συντεταγµένων του ΣΤ-2 από τον γεωδαιτικό σταθµό..140 Πίνακας 6.14 Καταγραφές συντεταγµένων του ΣΤ-3 από τον γεωδαιτικό σταθµό..141 Πίνακας 6.15 Καταγραφές συντεταγµένων του ΣΤ-4 από τον γεωδαιτικό σταθµό..141 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Πίνακας 7.1 Παραµορφώσεις µεταλλικού πασσαλότοιχου (m) (από µετρήσεις αποκλισιοµέτρου Ι1) κατά την διατοµή Τ-1..147 Πίνακας 7.2 Παραµορφώσεις µεταλλικού πασσαλότοιχου (m) (από µετρήσεις αποκλισιοµέτρου Ι2) κατά την διατοµή Τ2-1...154 xvii

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο ασφαλής γεωτεχνικός σχεδιασµός των έργων Πολιτικού Μηχανικού βασίζεται στην ορθολογική επιλογή και την εκτίµηση των τιµών για τις φυσικές και µηχανικές ιδιότητες του εδαφικού υλικού ή πετρώµατος της θεµελίωσής του αλλά και του πέριξ αυτής χώρου. Οι ιδιότητες αυτές των εδαφών, προσδιορίζονται και ποσοτικοποιούνται µε γεωτεχνικές παραµέτρους οι οποίες χρησιµοποιούνται στους υπολογισµούς της µελέτης. Οι γεωτεχνικές αυτές παράµετροι προκύπτουν από τα αποτελέσµατα επιτόπου ερευνών και εργαστηριακών δοκιµών καθώς και από άλλα σχετικά στοιχεία. Τα σχετικά στοιχεία ερµηνεύονται ή ποσοτικοποιούνται µε τρόπο κατάλληλο, ώστε να γίνεται εκτίµηση της οριακής κατάστασης, σε κάθε περίπτωση. Οι απαιτήσεις που αφορούν την αξιολόγηση των γεωτεχνικών παραµέτρων, αναφέρονται µόνον στις συχνότερα χρησιµοποιούµενες εργαστηριακές και επιτόπου δοκιµές. Μπορούν να χρησιµοποιούνται και άλλες δοκιµές υπό την προϋπόθεση ότι η καταλληλότητα τους έχει αποδειχθεί από συναφή εµπειρία. Για να προσδιορισθούν αξιόπιστες τιµές των γεωτεχνικών παραµέτρων, που πρόκειται να χρησιµοποιηθούν σε µία γεωτεχνική µελέτη, σύµφωνα και µε τον Ευρωκώδικα 7-ENV 1997, θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη τα ακόλουθα στοιχεία: Πολλές εδαφικές παράµετροι δεν είναι απόλυτα σταθερές, αλλά εξαρτώνται από ποικίλους παράγοντες όπως το προβλεπόµενο µέγεθος των τάσεων, ο τρόπος παραµόρφωσης κλπ. Κατά την ερµηνεία των αποτελεσµάτων των δοκιµών, πρέπει να λαµβάνονται υπόψη δηµοσιευµένες πληροφορίες σχετικά µε τη χρήση κάθε τύπου δοκιµής στις κατάλληλες εδαφικές συνθήκες. Το πρόγραµµα ερευνών θα πρέπει να περιλαµβάνει επαρκή αριθµό δοκιµών ώστε να συγκεντρωθούν στοιχεία για τον προσδιορισµό των τιµών και των µεταβολών των διαφόρων παραµέτρων που υπεισέρχονται στη µελέτη. Η τιµή κάθε παραµέτρου θα πρέπει να συγκρίνεται µε σχετικά δηµοσιευµένα στοιχεία και την τοπική και εν γένει εµπειρία, όπως επίσης θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη δηµοσιευµένες συσχετίσεις µεταξύ παραµέτρων, όπου απαιτείται. Σύµφωνα µε τα ανωτέρω, οι τιµές των γεωτεχνικών ιδιοτήτων και τιµών για το υπέδαφος µιας συγκεκριµένης θέσης, εκτιµώνται µε βάση τα αποτελέσµατα των γεωλογικών και γεωτεχνικών διερευνήσεων που πραγµατοποιούνται κατά τη φάση σχεδιασµού του έργου και επιβεβαιώνονται στη συνέχεια µε τις επί τόπου δοκιµές κατά τη διάρκεια κατασκευής του έργου, όπου αυτό είναι δυνατόν. Σύµφωνα µε νέες αντιλήψεις, οι εµπειρίες και πρακτικές που αποκοµίζονται από τις φάσεις κατασκευής ενός γεωτεχνικού έργου, σε συνδυασµό µε την ενόργανη παρακολούθηση 1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 αυτού όσον αφορά τη συµπεριφορά αλλά και την εξακρίβωση στη πράξη των παραµέτρων της µελέτης αυτού, µπορούν να χρησιµοποιηθούν στο ίδιο έργο νέα στοιχεία που προκύπτουν κατά την εξέλιξη αυτού, ενηµερώνοντας τις παραµέτρους του έργου και βελτιώνοντας κάθε φορά τόσο τον σχεδιασµό του όσο και τη διαδικασία της κατασκευής του. Το πρωτόκολλο και η διαδικασία αυτή, ήδη εφαρµόζεται στα γεωτεχνικά έργα διάνοιξης σηράγγων µε την καθηµερινή χαρτογράφηση του µετώπου διάνοιξης που αφορά τους εδαφικούς σχηµατισµούς, τη βαθµονόµησή τους και την τροποποίηση των επεµβάσεων και εργασιών διάνοιξης που εξαρτώνται από αυτούς. Η αποτελεσµατικότητα δηλαδή, του γεωτεχνικού σχεδιασµού, αποδεικνύεται αλλά και ενισχύεται σηµαντικά όταν κατά την πρόοδο κατασκευής του έργου οι πραγµατοποιούµενες παρατηρήσεις των πραγµατικών γεωτεχνικών συνθηκών και της συµπεριφοράς των εδαφικών µαζών αλλά και των κατασκευών που σχετίζονται µε αυτές (πασσαλότοιχοι κλπ.) ταυτίζονται µε τις εκτιµούµενες στη φάση του σχεδιασµού. Έτσι είναι δυνατό να αξιολογηθούν οι συνθήκες, οι τιµές, και οι υποθέσεις που έγιναν κατά το σχεδιασµό του έργου και να τροποποιηθούν (αν καταστεί αναγκαίο) κατάλληλα κατά τη διάρκεια εφαρµογής αυτών. Συνεπώς, οι παρατηρήσεις και οι µετρήσεις που γίνονται κατά τη διάρκεια µιας γεωτεχνικής κατασκευής, αποτελούν αναπόσπαστο τµήµα της διαδικασίας σχεδιασµού και µελέτης του έργου. Η χρήση πολλών ή και ακατάλληλων οργάνων σε λάθος θέση, µε λάθος προϋποθέσεις και σε λάθος χρόνο, µπορεί να οδηγήσει σε αδυναµία και σε σύγχυση ως προς την καταγραφή των πραγµατικών συµπεριφορών και προβληµάτων. Ο γεωτεχνικός µηχανικός εκτός από, πολύπλευρη στο αντικείµενο, άρτια θεωρητική και πρακτική κατάρτιση που θα τον κάνει να γνωρίζει το γιατί στην εφαρµογή της οποιαδήποτε διαδικασίας, πρέπει να έχει ικανές γνώσεις ώστε να ερµηνεύσει σωστά τα αποτελέσµατα των επί τόπου µετρήσεων και να καταλήξει σε συµπεράσµατα και αποφάσεις που είναι κρίσιµες για την ασφάλεια του έργου (Ατµατζίδης, 1990). Οι µετρήσεις πεδίου για την παρακολούθηση της συµπεριφοράς του εδάφους ή της γεωτεχνικής κατασκευής, γενικότερα, έχουν τους εξής στόχους (Ατµατζίδης, 1990) : ιάγνωση ώστε να: (α) επιβεβαιώνεται η ορθότητα ή η καταλληλότητα των µεθόδων που χρησιµοποιήθηκαν για τη µελέτη και το σχεδιασµό του έργου ή τεκµηριώνεται η ανάγκη για τροποποίηση της µελέτης, (β) ελέγχεται η καταλληλότητα του χρησιµοποιούµενου εξοπλισµού ή νέων µεθόδων κατασκευής, (γ) επισηµαίνονται έγκαιρα προβλήµατα που προκύπτουν από µετρήσεις και αφορούν την ασφάλεια της κατασκευής, 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 (δ) ελέγχεται, σε περίπτωση συνέχισης της ενόργανης παρακολούθησης του έργου, η ικανοποιητική λειτουργία αυτού αφού αποδοθεί στη χρήση. Πρόγνωση : Με τα αποτελέσµατα των µετρήσεων πρέπει να δηµιουργείται µια βάση δεδοµένων αλλά και η απαραίτητη εµπειρία ώστε να γίνονται προβλέψεις για την συµπεριφορά ενός έργου που πρόκειται να κατασκευαστεί µελλοντικά. Νοµική προστασία : Ιδιαίτερα σε εφαρµογές σε αστικό περιβάλλον, όπου ένα έργο συνορεύει µε διάφορες κατασκευές, η συγκέντρωση στοιχείων από µετρήσεις κατά τη διάρκεια της κατασκευής βοηθά σηµαντικά στη διαπίστωση της συµµόρφωσης του αναδόχου µε τις προβλέψεις κανονισµών ή προδιαγραφών. Έρευνα : H συγκέντρωση και κατάλληλη ανάλυση ολοκληρωµένης σειράς µετρήσεων βοηθά αποτελεσµατικά στην ανάπτυξη τόσο νέων µεθόδων µελέτης όσο και νέων τεχνικών κατασκευής ενός έργου. Η εφαρµογή συστηµάτων αντιστήριξης βαθιών εκσκαφών σε πυκνά δοµηµένο αστικό περιβάλλον, ειδικά σε αντίξοες εδαφικές και γεωτεχνικές συνθήκες, αποτελεί ένα από τα σηµαντικότερα προβλήµατα έργων Πολιτικού Μηχανικού τα οποία προκύπτουν από την κατασκευή σύγχρονων έργων υποδοµής, όπως Μετρό και πολυόροφοι υπόγειοι χώροι στάθµευσης αυτοκινήτων, ή και άλλων λιγότερο εκτεταµένων αλλά σηµαντικών κατασκευών. Η ανάλυση των προβληµάτων αυτών και η πρόβλεψη των εδαφικών µετακινήσεων είναι απαραίτητη και είναι δυνατόν να διεξαχθεί µε χρήση ποικίλων αναλυτικών µεθόδων όπως η θεωρία της πλαστικότητας, η µέθοδος των πεπερασµένων στοιχείων και η µέθοδος των πεπερασµένων διαφορών. Ωστόσο, η αξία των αναλυτικών προσεγγίσεων θα ήταν περιορισµένη αν δεν πραγµατοποιούνταν ταυτόχρονα µετρήσεις της πραγµατικής συµπεριφοράς των στοιχείων αντιστήριξης των βαθιών εκσκαφών, ώστε να επιβεβαιωθεί η πρακτική σηµασία των χρησιµοποιούµενων αναλυτικών προσοµοιωµάτων. Τα προβλήµατα τα οποία συνδέονται µε τη διεξαγωγή βαθιών εκσκαφών αφορούν την ανάλυση της ευστάθειας των εδαφικών µαζών που περιβάλλουν την περιοχή εκσκαφής και την εκτίµηση των αναµενόµενων µετακινήσεων (κατακόρυφων και οριζόντιων) των θεµελιώσεων παρακείµενων κατασκευών. Οι µετακινήσεις αυτές, όταν είναι µεγαλύτερες από ορισµένες οριακές τιµές, είναι δυνατόν να επιφέρουν βλάβες στις παρακείµενες κατασκευές και τα δίκτυα κοινής ωφελείας, µε αποτέλεσµα την προσφυγή σε διαδικασίες δικαστικών αγωγών που συνεπάγονται σοβαρές καθυστερήσεις στην πρόοδο των έργων και επιβαρύνσεις του προϋπολογισµού. Για το λόγο αυτό είναι σηµαντική η διεξαγωγή µετρήσεων µε κατάλληλα συστήµατα παρακολούθησης της συµπεριφοράς εδάφους και γεωτεχνικών κατασκευών σε 3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 εκτελούµενα έργα. Το ερευνητικό ενδιαφέρον είναι περισσότερο έντονο προς την κατεύθυνση του προσδιορισµού των αναµενόµενων µετακινήσεων των κατασκευών αντιστήριξης και του περιβάλλοντος της εκσκαφής. Η πρόσφατη ερευνητική προσπάθεια στο θέµα της απόκρισης των εδαφικών µαζών που περιβάλλουν την εκσκαφή, στοχεύει κυρίως στην ανάλυση του φαινοµένου κάτω από τρισδιάστατες συνθήκες καθώς και στη διερεύνηση της επίδρασης της εγκατάστασης του συστήµατος αντιστήριξης και της µη γραµµικής συµπεριφοράς των εδαφικών υλικών. Αντικείµενο της παρούσας ιατριβής αποτελεί η παρουσίαση στοιχείων που αφορούν την ανάλυση, σχεδιασµό και κατασκευή µιας βαθιάς αντιστηριγµένης εδαφικής εκσκαφής σε δοµηµένο αστικό περιβάλλον και µε δυσµενείς εδαφικές συνθήκες (µαλακή άργιλος, υψηλός υδροφόρος ορίζων). Στη συγκεκριµένη εκσκαφή, χρησιµοποιήθηκε σύστηµα αντιστήριξης µεταλλικών πασσαλοσανίδων, εγκατεστηµένων µε δονητικό πασσαλοµπήχτη. Οι αναλύσεις ευστάθειας πραγµατοποιήθηκαν µε το πρόγραµµα πεπερασµένων στοιχείων [Plaxis 2D, v. 8.6], λαµβάνοντας υπ όψη µη γραµµική συµπεριφορά των εδαφικών υλικών µε χρήση του κριτηρίου αστοχίας Mohr-Coulomb. Η παρακολούθηση της συµπεριφοράς της αντιστήριξης αλλά και της έντασης των παραγόµενων εδαφικών ταλαντώσεων κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης και εξολκής των πασσαλοσανίδων πραγµατοποιήθηκε µε χρήση κατάλληλων οργάνων. 1.1 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2, γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση και παρέχονται στοιχεία, σχετικά µε τις ερευνητικές προσπάθειες των τελευταίων ετών για τη διερεύνηση της συµπεριφοράς της εντατικής και παραµορφωσιακής κατάστασης πλευρικά αντιστηριζόµενων εδαφικών µαζών και των συστηµάτων αντιστήριξης αυτών. Παρέχονται επίσης, στοιχεία σχετικά µε ανθρωπογενείς ταλαντώσεις και µετρήσεις αυτών κυρίως δε, αποτελέσµατα µετρήσεων εδαφικών ταλαντώσεων προκαλούµενων από την έµπηξη µεταλλικών πασσαλοσανίδων σε αστικό περιβάλλον. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3, γίνεται περιγραφή των γενικών χαρακτηριστικών του έργου (θέση, σκοπός του έργου, περιβάλλον αυτού κτλ.).παρουσιάζονται, επίσης, τα δεδοµένα που αφορούν τις εδαφικές παραµέτρους και τη στρωµατογραφία της περιοχής, όπως προέκυψαν από την διεξαγωγή της γεωλογικής και γεωτεχνικής έρευνας, από τρείς γεωτρήσεις και δύο δοκιµαστικά ορύγµατα, στη θέση του έργου. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4, παρουσιάζονται συνοπτικά τα χαρακτηριστικά, οι δυνατότητες και οι εφαρµογές του προγράµµατος πεπερασµένων στοιχείων, που χρησιµοποιήθηκε στις αναλύσεις [Plaxis 2D, v. 8.6]. Περιγράφεται το θεωρητικό υπόβαθρο των εδαφικών προσοµοιωµάτων που χρησιµοποιούνται στις αναλύσεις, δίνονται γενικές οδηγίες χρήσης και γίνεται 4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 προσπάθεια δηµιουργίας µίας ολοκληρωµένης εικόνας του περιβάλλοντος του προγράµµατος. Τέλος, δίνονται παραδείγµατα του τρόπου µε τον οποίο το πρόγραµµα παρουσιάζει τα αποτελέσµατα των αναλύσεων προκειµένου να γίνει αντιληπτή η χρησιµότητά του. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα της αριθµητικής προσοµοίωσης των φάσεων εκσκαφής µε τις τελικές τιµές των παραµέτρων του εδάφους και των µελών της κατασκευής της αντιστήριξης. Συγκεκριµένα, παρουσιάζονται τα δίκτυα των πεπερασµένων στοιχείων και τα αποτελέσµατα των αναλύσεων όπου φαίνονται οι µετακινήσεις και η συµπεριφορά του συστήµατος αντιστήριξης του µεταλλικού πασσαλότοιχου και της αναµενόµενης συµπεριφοράς των όµορων κατασκευών. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6, περιγράφεται η µέθοδος κατασκευής της επιλεγείσας λύσης αντιστήριξης, δηλαδή κατασκευή πασσαλότοιχου µε έµπηξη µεταλλικών πασσαλοσανίδων περιµετρικά της εκσκαφής, η κατασκευαστική διαδικασία από την έναρξη των εργασιών, την κατασκευή του συστήµατος οριζόντιας υποστήριξης µε κατασκευή µεταλλικού χωροδικτυώµατος στη κορυφή του πασσαλότοιχου έως την ολοκλήρωση της εκσκαφής και τη διάστρωση της πρόπλακας θεµελίωσης του Υπογείου στη στάθµη -5,80 m. Παρουσιάζεται η χρονική σειρά των εργασιών µε τη µορφή ηµερολογίου και δίνονται οι µετρήσεις καθώς και οι περιγραφές των διατάξεων και των οργάνων παρακολούθησης των µετακινήσεων [ένταση εδαφικών ταλαντώσεων κατά την έµπηξη και την εξολκή, αποκλισιόµετρα (στα κτίρια), κλισίµετρα (στις πασσαλοσανίδες), τασίµετρα (στα µέλη του χωροδικτυώµατος) γεωδαιτικοί στόχοι κλπ.] των τµηµάτων του έργου και των όµορων κατασκευών. Όλα τα παραπάνω απεικονίζονται µε λεπτοµερές φωτογραφικό υλικό από το έργο για την καλύτερη κατανόηση τους. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7, γίνονται παρατηρήσεις επί των καταγραφών, σύγκριση της µετρηθείσας (µε τα όργανα παρακολούθησης) και υπολογισθείσας (µε τον κώδικα πεπερασµένων στοιχείων) συµπεριφοράς τόσο του πασσαλότοιχου όσο και των γειτονικών κατασκευών, κριτική διερεύνηση των αποτελεσµάτων και διαπιστώνεται η πολύ ικανοποιητική συµφωνία των αποτελεσµάτων. Στο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8, διατυπώνονται τα συµπεράσµατα και οι παρατηρήσεις που αφορούν την εφαρµογή, συµπεριφορά και προσοµοίωση της συγκεκριµένης εδαφικής αντιστήριξης µε δυσµενείς εδαφικές συνθήκες και µέσα σε δυσµενές περιβάλλον από άποψη οδικής κυκλοφορίας, πυκνότητας και ευαισθησίας (λόγω κυρίως παλαιότητας) κατασκευών. Τέλος, παρατίθεται η ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ που χρησιµοποιήθηκε κατά την εκπόνηση της ιατριβής (η οποία περιλαµβάνει και πρόσθετα άρθρα από τη βάση βιβλιογραφικών δεδοµένων του Εργαστηρίου Γεωτεχνικής Μηχανικής του Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών) και ακολουθεί ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ µε πληροφορίες που αφορούν µετρήσεις των αποκλισιοµέτρων και γεωτεχνικά στοιχεία των τριών γεωτρήσεων. 5

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Η έντονη οικιστική δόµηση και οι ανακατασκευές κτιρίων µέσα σε ήδη διαµορφωµένο αστικό ιστό, που χαρακτηρίζει την ανάπτυξη των πόλεων τις τελευταίες δεκαετίες, οδηγεί συχνά στην ανάγκη επεµβάσεων που επηρεάζουν ήδη τις υπάρχουσες κατασκευές. Αυτές οι επεµβάσεις, σε συνδυασµό µε τις αυξανόµενες απαιτήσεις των κτιρίων τόσο σε εγκαταστάσεις εξοπλισµού που απαιτούν µεγάλους χώρους, όσο και σε θέσεις στάθµευσης, απαιτούν όλο και συχνότερα την εκτέλεση βαθιών εκσκαφών σε πυκνά δοµηµένο αστικό περιβάλλον. Για τους ανωτέρω λόγους κατά την τελευταία δεκαετία παρατηρείται σηµαντική αύξηση των ερευνητικών προσπαθειών για τη διερεύνηση της εντατικής και παραµορφωσιακής κατάστασης των πλευρικά αντιστηριζόµενων εδαφικών µαζών και των όµορων κατασκευών. Το ερευνητικό ενδιαφέρον, επικεντρώνεται στην ανάπτυξη νέων συστηµάτων αντιστήριξης, στον προσδιορισµό της κατανοµής των εδαφικών ωθήσεων στο σύστηµα αντιστήριξης, στη συµπεριφορά των συστηµάτων αυτών καθώς και στην κατανοµή των µετακινήσεων των εδαφικών µαζών που περιβάλλουν την εκσκαφή (Ζέκκος, 2001) και επηρεάζουν γειτονικά κτίρια και κατασκευές. Σηµειώνεται ότι η τεχνική βιβλιογραφία περιλαµβάνει ένα πολύ µεγάλο αριθµό άρθρων στο αντικείµενο των βαθιών αντιστηριγµένων εκσκαφών. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι η βάση βιβλιογραφικών δεδοµένων του Εργαστηρίου Γεωτεχνικής Μηχανικής του Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών, περιλαµβάνει περισσότερα από 250 άρθρα στο σχετικό αντικείµενο. Στην παρούσα ανασκόπηση βιβλιογραφίας γίνεται αναφορά σε σχετικά περιορισµένο αριθµό δηµοσιεύσεων µε έµφαση σε δηµοσιεύσεις που θεωρούνται κλασσικές στο αντικείµενο καθώς και σε πρόσφατες δηµοσιεύσεις της τελευταίας δεκαετίας. Αν και έχει συντελεσθεί σηµαντική πρόοδος προς τις κατευθύνσεις που αναφέρθηκαν ανωτέρω, διαπιστώνεται ότι σε πολλές περιπτώσεις εξακολουθούν να εφαρµόζονται στην γεωτεχνική πράξη οι κανόνες που θεσπίσθηκαν στο τέλος της δεκαετίας του 1960. Σύµφωνα µε τους κανόνες αυτούς η φαινόµενη κατανοµή των ωθήσεων στις κατασκευές αντιστήριξης βαθιών εκσκαφών, έχει τη µορφή που παρουσιάζεται στο Σχ. 2.1, ενώ η κατανοµή των καθιζήσεων στο έδαφος που περιβάλλει την κατασκευή µπορεί να εκτιµηθεί από το διάγραµµα του Σχ. 2.2. Μεταγενέστερα αποτελέσµατα ερευνών υποδεικνύουν, εν τούτοις, ότι η κατανοµή των ωθήσεων στις κατασκευές αντιστήριξης βαθιών εκσκαφών έχει µορφή που θα µπορούσε να θεωρηθεί ως ενδιάµεση κατάσταση µεταξύ της κατάστασης Rankine (K A ) και της κατάστασης των τάσεων σε ηρεµία (Κ 0 ) (Αθανασόπουλος,2001). 6

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχ. 2.1 Κατανοµή φαινόµενων ωθήσεων γαιών σε κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης ( Peck, 1969) Σχ. 2.2 Κατανοµή εδαφικών καθιζήσεων γύρω από κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης( Peck, 1969) 7

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2.1.1 ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΕΩΝ Οι διάφοροι χρησιµοποιούµενοι τύποι αντιστηρίξεων εδαφικών µαζών, αναλόγως της θέσης, των απαιτήσεων αντιστήριξης, των ποιοτικών και γεωτεχνικών χαρακτηριστικών του εδάφους αντιστήριξης και των συνθηκών και δυνατότητας χρήσης µέσων για την εφαρµογή της αντιστήριξης, συνοπτικά είναι : Σχ. 2.3 Βασικοί τύποι εδαφικών αντιστηρίξεων Τοίχοι Αντιστήριξης Βαρύτητας (Α), [είναι µόνιµες κατασκευές και οι παλαιότερα χρησιµοποιούµενες, η αντίσταση τους προέρχεται από το βάρος τους, προϋποθέτουν ανοχή στις µετακινήσεις, είναι ογκώδεις και υφίστανται αυξηµένη καταπόνηση σε σεισµό]. Αυτοφερόµενα Πετάσµατα (Β), [χρησιµοποιούνται σε προσωρινές αντιστηρίξεις για σχετικά µικρού βάθους εκσκαφές, οι ωθήσεις των γαιών εξισορροπούνται από το κατάντη έδαφος κατά µήκος της έµπηξης και έχουν περιορισµένη εφαρµογή λόγω των µεγάλων πλευρικών µετατοπίσεων που επιτρέπουν]. Πετάσµατα µε Αγκύρωση Κεφαλής (Γ), [χρησιµοποιούνται σε προσωρινές ή µόνιµες αντιστηρίξεις, οι ωθήσεις των γαιών εξισορροπούνται από το κατάντη έδαφος κατά µήκος της έµπηξης και από το αγκύριο, εφαρµόζονται συχνά στη κατασκευή Λιµενικών Έργων και επιτρέπουν µέτριες µετακινήσεις]. Πετάσµατα µε πολλαπλή Αγκύρωση ή Αντιστήριξη ( ), [χρησιµοποιούνται σε προσωρινές ή µόνιµες αντιστηρίξεις και εφαρµόζονται κυρίως σε εκσκαφές εντός κατοικηµένων περιοχών, οι ωθήσεις των γαιών εξισορροπούνται από το κατάντη έδαφος κατά µήκος της έµπηξης και από τα αγκύρια ή τις αντιστηρίξεις σε διάφορα σηµεία καθ ύψος ή και στη κεφαλή. Σε περίπτωση που δεν έχουµε επαρκές µήκος έµπηξης κάτω από το επίπεδο της εκσκαφής (διαφραγµατικοί τοίχοι, τοίχοι τύπου Βερολίνου κλπ.), δεν υπάρχει εξισορρόπηση από το κατάντη έδαφος. Υπάρχουν εύκαµπτες και άκαµπτες αντιστηρίξεις αυτού του τύπου και οι συνηθέστερες είναι : Τοίχοι Τύπου Βερολίνου (berlinoise). 8

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Μεταλλικές Πασσαλοσανίδες (µεταλλικοί πασσαλότοιχοι). Έγχυτοι ιαφραγµατικοί τοίχοι. Έµπηξη σιδηρών πασσάλων µε επένδυση από οπλισµένο εκτοξευόµενο σκυρόδεµα σταδιακά κατά την εκσκαφή. Πασσαλότοιχοι από αλληλοτεµνόµενους ή εφαπτόµενους πασσάλους σκυροδέµατος. Σε όλες τις ανωτέρω περιπτώσεις, πλην της περίπτωσης ( ) οι µετακινήσεις του πετάσµατος είναι αρκετές για να δώσουν «ενεργητική» ώθηση και µερικώς «παθητική» αντίσταση του εδάφους. Στην περίπτωση ( ) αναµένονται µικρές παραµορφώσεις και µετακινήσεις, που εξαρτώνται γενικά από το βάθος της εκσκαφής. Σηµειώνεται ότι, στο συγκεκριµένο έργο που εξετάζεται στην διατριβή, εφαρµόσθηκε ή λύση του µεταλλικού πασσαλότοιχου από µεταλλικές πασσαλοσανίδες τύπου VL-605, µήκους 14,00 µ. µε σύστηµα αντιστήριξης της κεφαλής αυτού αποτελούµενο από µεταλλικό χωροδικτύωµα µε µέλη από διατοµές HEB - HEA. 2.2 ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ Η συµβολή των διαφόρων αναλυτικών προσεγγίσεων (Θεωρία Πλαστικότητας, Μέθοδος Πεπερασµένων Στοιχείων, Μέθοδος Πεπερασµένων ιαφορών κλπ.) στον προσδιορισµό των αναµενόµενων µετακινήσεων της κατασκευής αντιστήριξης και του περιβάλλοντος της εκσκαφής, δεν θα είχε πρακτική αξία αν δεν συνδυαζόταν µε µετρήσεις της πραγµατικής συµπεριφοράς του συστήµατος αντιστήριξης και των αντιστηριζοµένων εδαφικών µαζών (Αθανασόπουλος, 2001). Η ανάγκη µετρήσεων της πραγµατικής συµπεριφοράς σε εκτελούµενα έργα έχει πρόσφατα τονισθεί επαρκώς και είναι διαθέσιµα τα αποτελέσµατα µετρήσεων των µετακινήσεων σε διάφορους τύπους κατασκευών αντιστήριξης (τοίχοι Berlinoise, αντηριδωτοί ή αγκυρωµένοι πασσαλότοιχοι, διαφραγµατικοί τοίχοι). Οι περισσότερες από τις µετρήσεις έχουν αποκτηθεί µε γεωδαιτικές µετρήσεις της επιφάνειας του εδάφους καθώς και µε κλισίµετρα (ενσωµατωµένα συνήθως στο τοίχωµα αντιστήριξης) και (σε ορισµένες περιπτώσεις) µε ηλεκτρικά δυναµόµετρα και τασίµετρα, τα οποία µε κατάλληλο λογισµικό δίνουν παραµορφώσεις, προσαρµοσµένα στο σύστηµα αντιστήριξης ή αγκύρωσης. Σηµειώνεται ότι η διεξαγωγή των µετρήσεων συµπεριφοράς βαθιών αντιστηριγµένων εκσκαφών σε πολλά έργα, αντιµετωπίζεται µε δυσπιστία και καχυποψία εκ µέρους και κατά περίπτωση, του κυρίου του έργου στον οποίο προτείνονται αλλά και από τον ανάδοχοκατασκευαστή του έργου. Τα επιχειρήµατα που προβάλλονται σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι ότι : 1) η εγκατάσταση των µετρητικών συστηµάτων και η συχνή διεξαγωγή των µετρήσεων περιπλέκει την κατασκευαστική διαδικασία και επιβραδύνει την πρόοδο των εργασιών, 9

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2) η διεξαγωγή µετρήσεων µετακινήσεων στο χώρο που περιβάλλει την εκσκαφή και στις παρακείµενες κατασκευές υποβάλλει στους περίοικους την εντύπωση ότι οι εργασίες των εκσκαφών είναι δυνατόν και πιθανόν να βλάψουν τις παρακείµενες κατασκευές, και αυτό έχει ως επακόλουθο την «προληπτική» προσφυγή σε δικαστικές αγωγές ακόµη και για µη υπάρχοντα προβλήµατα ή µε µοναδική αιτία τις οχλήσεις που προέρχονται από το έργο. 2.3 ΝΟΜΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ Ε ΑΦΙΚΩΝ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ Η πρόσφατη ερευνητική προσπάθεια στο θέµα της απόκρισης των εδαφικών µαζών που περιβάλλουν την εκσκαφή, στοχεύει κυρίως, όπως έχει ήδη αναφερθεί στην ΕΙΣΑΓΩΓΗ, στην ανάλυση του φαινοµένου κάτω από τρισδιάστατες συνθήκες. ιερευνάται επίσης και η επίδραση της εγκατάστασης του συστήµατος αντιστήριξης καθώς και της µη-γραµµικής συµπεριφοράς των εδαφικών υλικών. Η µελέτη και σύνθεση των αποτελεσµάτων των µετρήσεων που αναφέρθηκαν στα προηγούµενα έχει πρόσφατα επιτρέψει την παραγωγή νοµογραφηµάτων 1) για τον άµεσο προσδιορισµό (σε επίπεδο προµελέτης) των µεγίστων αναµενόµενων µετακινήσεων του συστήµατος αντιστήριξης και της επιφάνειας του εδάφους, για την περίπτωση συγκεκριµένων εδαφικών συνθηκών, και 2) για τον προσδιορισµό της κατανοµής των µετακινήσεων του εδάφους για αυξανόµενες αποστάσεις από το όριο της εκσκαφής Το διάγραµµα του Σχ. 2.4 µπορεί να χρησιµοποιείται για την περίπτωση µαλακών έως µετρίως στιφρών αργίλων και επιτρέπει να ληφθεί υπόψη και η δυσκαµψία του συστήµατος αντιστήριξης. Σχ. 2.4 Τιµές της εδαφικής καθίζησης γύρω από κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης (µαλακές έως µέτρια στιφρές άργιλοι), (Clough, 1989) 10

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Για την εκτίµηση των εδαφικών µετακινήσεων σε αυξανόµενες αποστάσεις από το όριο της εκσκαφής, για τρία είδη εδαφών µπορούν να χρησιµοποιηθούν τα διαγράµµατα του Σχ. 2.5 τα οποία έχουν κανονικοποιηθεί σε σχέση µε τις τιµές των µεγίστων καθιζήσεων, δ vm,. Σχ. 2.5 Κατανοµή εδαφικών καθιζήσεων γύρω από κατασκευές προσωρινής αντιστήριξης για τρεις κατηγορίες εδαφών (Clough-O Rourke,1990) Ο υπολογισµός του συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης του πυθµένα εδαφικής εκσκαφής µπορεί να γίνει µε την µέθοδο της οριακής ισορροπίας, όπως φαίνεται στο Σχήµα 2.6., ενώ η κατανοµή των οριζοντίων εδαφικών µετακινήσεων πίσω από εκσκαφή βάθους Η, ως συνάρτηση του συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης του πυθµένα δίνεται στο Σχήµα 2.7. 11

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχ. 2.6 Υπολογισµός του συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης του πυθµένα εδαφικής εκσκαφής µε τη µέθοδο της οριακής ισορροπίας (Clough et al, 1989) 12

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχ. 2.7 Οριζόντια επιφανειακή µετακίνηση ως συνάρτηση της απόστασης από το όριο εκσκαφής βάθους Η. Η µέγιστη τιµή της πλευρικής µετακίνησης της αντιστήριξης είναι δ LM (Clough et al, 1989) Τέλος, το διάγραµµα του Σχ. 2.8 έχει προταθεί για την εκτίµηση των επιδράσεων της τρισδιάστατης γεωµετρίας των εδαφικών εκσκαφών επάνω στην τιµή της µέγιστης οριζόντιας µετακίνησης του τοιχώµατος αντιστήριξης. Στο Σχ. 2.8 γίνεται δεκτό ότι η κάτοψη της εκσκαφής έχει διαστάσεις L (µήκος πλευράς για την οποία ζητείται η µέγιστη µετακίνηση λόγω της εκσκαφής) x B (µήκος της κάθετης πλευράς). Για την εκτίµηση της µέγιστης µετακίνησης δ σε σηµείο της πλευράς L, που απέχει συγκεκριµένη απόσταση από τη γωνία της εκσκαφής, υπολογίζεται πρώτα η τιµή της παραµέτρου PSR (plane strain ratio) από το διάγραµµα του Σχ.2.8 και στη συνέχεια η τιµή δ υπολογίζεται ως δ = δ PS (PSR) όπου δ PS = µετακίνηση του σηµείου υπολογισµένη για συνθήκες επίπεδης παραµόρφωσης. Σηµειώνεται ότι το διάγραµµα του Σχ.2.8 ισχύει για εκσκαφές σε αργιλικό έδαφος µε µήκος L κυµαινόµενο από 20 έως 100m. 13

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχ. 2.8 Νοµογράφηµα για την εκτίµηση της µέγιστης οριζόντιας µετακίνησης του πετάσµατος αντιστήριξης βαθιάς εκσκαφής µε διαστάσεις κάτοψης LxB. Η απόσταση από τη γωνία µετράται κατά µήκος της πλευράς L (Ou et al., 1996) Οι Finno et al.(2007) µε βάση τα αποτελέσµατα παραµετρικών αριθµητικών αναλύσεων µε χρήση του προγράµµατος PLAXIS 3D Foundation έχουν προτείνει πρόσφατα την Εξ-1 για τον υπολογισµό του δείκτη PSR (δ 3D /δ 2D ) : PSR = 1 - e -kc(l/he) + 0.05 (L/B -1) (Εξ. 2-1) όπου L = το µήκος της πλευράς για την οποία ζητείται η µέγιστη µετακίνηση B = το µήκος της κάθετης πλευράς Η e = το βάθος της εκσκαφής k = παράγοντας που εξαρτάται από τη δυσκαµψία του συστήµατος αντιστήριξης και δίνεται από την σχέση k = 1-0,0001 (S), όπου S=ΕΙ / γ w h 4 η δυσκαµψία του συστήµατος αντιστήριξης και C = παράγοντας που εξαρτάται από το συντελεστή ασφάλειας έναντι ανύψωσης του πυθµένα FS BH και δίνεται από τη σχέση : C = 1 - {1/2 (1, 8 - FS BH )} Στα Σχ. 2.9-2.13 φαίνεται η επίδραση όλων των παραγόντων, που υπεισέρχονται στην Εξ-1, στον λόγο PSR (δ 3D /δ 2D ). Ο πλέον καθοριστικός παράγοντας, σύµφωνα µε τα παρακάτω, για την εµφάνιση των φαινοµένων της τρισδιάστατης γεωµετρίας είναι ο λόγος L/Η Φ. Για λόγους L/Ηe>6,δηλαδή για µικρά βάθη εκσκαφής σε σχέση µε τις διαστάσεις της εκσκαφής, ο λόγος PSR=1 και οι µετακινήσεις που προκύπτουν από 2D και 3D αναλύσεις συµπίπτουν. 14