Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευση και ια Βίου Μάθηση Πρόγραμμα ια Βίου Μάθησης ΑΕΙ για την Επικαιροποίηση Γνώσεων Αποφοίτων ΑΕΙ: Σύγχρονες Εξελίξεις στις Θαλάσσιες Κατασκευές Α.Π.Θ. Πολυτεχνείο Κρήτης 8.1.7 Κατασκευές Σταθερά Εδραζόμενες στον Πυθμένα Θεμελιώσεις με Πασσάλους Γεώργιος Μυλωνάκης Καθηγητής Γεωτεχνικής Μηχανικής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Π.Π. mylo@upatras.gr
California s Summerland Beach (Photo Courtesy Huntington Library) Lake Maracaibo, Venezuela (Photo Courtesy of Shell International Ltd.) Texaco s submersible slotted drilling barge Giliass (Photo Courtesy of Chevron)
Τύποι Θαλάσσιων Κατασκευών Κατασκευές Σταθερά Εδραζόμενες στον Πυθμένα
Τύποι Θαλάσσιων Κατασκευών Κατασκευές Σταθερά Εδραζόμενες στον Πυθμένα
Πλατφόρμες Εκμετάλλευσης Υδρογονανθράκων Σταθερά Εδραζόμενες στον Πυθμένα Πλωτές Πλατφόρμες Τύπου ικτυώματος (Jacket) Βαρύτητας Εύκαμπτος Πύργος Ημιβυθιζόμενες FPSs, FPSOs Τύπου Jack-up Τύπου Tension Leg
Θεμελιώσεις Κατασκευές με αγκύρια TLPs FPSO FPS SPAR Βαθιές θεμελιώσεις (πάσσαλοι) Επιφανειακές θεμελιώσεις Πολλαπλά εδραζόμενες κατασκευές (spudcan) Jacket Tension leg platform (TLP) Jacket Κατασκευή βαρύτητας Tension Leg Platform Anchoraged semisubmersible Jack-ups
Θεμελίωση με Πασσάλους Επιφανειακή Θεμελίωση Spudcan
Φορτία που ασκούνται σε πλατφόρμα Εκμετάλλευσης Υδρογονανθράκων Ίδιον Βάρος Κατασκευής Κινητά Φορτία Φορτηγίδα ονήσεις Άνωση Εγκατάσταση Περιβαλλοντικά φορτία Άνεμος Κυματισμός Σεισμός Πάγος
Χαλύβδινοι Πάσσαλοι Συνήθης τρόπος θεμελίωσης για μεγάλα βάθη
Συστήματα Έμπηξης Πασσάλων (Pile Hammers) Σφύρα (Drop) Μηχανήματα με Συμπιεσμένο αέρα (Steam or Compressed Air) Πετρελαιοκίνητο Σύστημα (Diesel) Υδραυλικό Σύστημα (Hydraulic) ονητική Έμπηξη (Vibratory)
Σφύρα έμπηξης πασσάλων
Σφύρα έμπηξης πασσάλων Πλεονεκτήματα Φθηνός εξοπλισμός Ευκολία στη χρήση υνατότητα μεταβολής ενέργειας ανά κτύπο με αλλαγή του ύψους πτώσης Μειονεκτήματα Αργή μέθοδος Κίνδυνος καταστροφής των πασσάλων ανυψώνοντας τη σφύρα σε μεγάλο ύψος Κίνδυνος καταστροφής γειτονικών κτιρίων ως αποτέλεσμα της δόνησης (όχι τόσο σημαντικό για θαλάσσιες κατασκευές) εν χρησιμοποιείται για υποθαλάσσια έμπηξη
Μηχανήματα με Συμπιεσμένο αέρα (Steam or Compressed Air) Χρησιμοποιείται βάρος ελεύθερης πτώσης που ανυψώνεται με χρήση ατμού ή συμπιεσμένου αέρα Το ύψος της πτώσης και η ενέργεια ανά κτύπο μπορεί να ελαττωθεί με μείωση του ατμού ή του συμπιεσμένου αέρα
Έμπηξη με Συμπιεσμένο αέρα (Steam or Compressed Air)
Έμπηξη με Συμπιεσμένο αέρα (Steam or Compressed Air)
Μηχανήματα με Συμπιεσμένο αέρα (Steam or Compressed Air) Πλεονεκτήματα Μεγάλος αριθμός κτύπων ανά λεπτό επιτρέπει πιο γρήγορη έμπηξη Μείωση της ταχύτητας του εμβόλου μειώνει τον κίνδυνο βλάβης των πασσάλων κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για υποθαλάσσια έμπηξη Μειονεκτήματα Ακριβός εξοπλισμός Περίπλοκος εξοπλισμός, με υψηλό κόστος συντήρησης Απαιτείται χρόνος για την εγκατάσταση και απεγκατάσταση του συστήματος Απαιτείται προσωπικό για τη λειτουργία του εξοπλισμού Απαιτείται γερανός με υψηλή ανυψωτική δύναμη
Πετρελαιοκίνητο Σύστημα (Diesel)
Αρχή Λειτουργίας
Πετρελαιοκίνητο Σύστημα (Diesel) Πλεονεκτήματα εν απαιτείται εξωτερική πηγή ενέργειας Οικονομικό στη χρήση Χρησιμοποιείται σε απομονωμένες περιοχές Λειτουργεί καλά σε ψυχρά κλίματα Η σφύρα είναι ελαφρύτερη σε σχέση με αυτή ενός μηχανήματος ατμού ίσης δυναμικότητας Η ενέργεια ανά κτύπο αυξάνεται με την αύξηση της αντίστασης σε έμπηξη Μειονεκτήματα ύσκολο να προσδιοριστεί η ενέργεια ανά κτύπο καθώς εξαρτάται από την αντίσταση σε έμπηξη εν ενδείκνυται για μαλακά εδάφη γιατί απαιτείται ικανή αντίσταση σε έμπηξη ώστε να ενεργοποιηθεί το έμβολο Ο αριθμός των κρούσεων ανά λεπτό είναι μικρότερος από αυτόν συστημάτων με ατμό Το ύψος πτώσης είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από το αντίστοιχο στο σύστημα με ατμό
ονητική Έμπηξη (Vibratory)
ονητική Έμπηξη (Vibratory) Ιδιαίτερα χρήσιμο για έμπηξη πασσάλων σε κορεσμένα μη συνεκτικά εδάφη εν ενδείκνυται για έμπηξη πασσάλων σε ξηρή άμμο ή συνεκτικά εδάφη
Εξόλκευση πασσάλου
Προσδιορισμός Οριακού Φορτίου Σφύρα έμπηξης πασσάλων Μονό Σύστημα με Ατμό ή openended Diesel Hammer ιπλό Σύστημα με Ατμό or close-ended Diesel Hammer Q 2WH s 1 Q 2WH s 0.1 Q 2E s 0.1 Q = Οριακό Φορτίο (lb) W= Βάρος σφύρας (lb) H= Ύψος πτώσης (ft) Ε = Ενέργεια σφύρας (ft-lb) s = μέση τιμή βύθισης ανά κτύπο, για βύθιση στις τελευταίες 6 inches (ft) Για πασσάλους με μέγιστη οριακή αντοχή 50 kips
Θεωρία p-y McLeland & Focht (1948) Καμπυλότητα Καμπτική φόρτιση 1 2 R d Οριζόντια αντίδραση 1 p EpI R Οριζόντια μετατόπιση z z 1 y dz c z c 0 0 R 1 2 ε y d z p
Θεωρία t-z Κλίση βύθισης z Κατακόρυφη φόρτιση x Πλευρική «τριβή» p t E A ε z t Βύθιση d 0 z z dx c R Osterberg cell
Καμπύλες p-y Μαλακή Άργιλος Στατική Φόρτιση Κυκλική Φόρτιση
Καμπύλες p-y Στιφρή άργιλος εντός ύδατος Στατική Φόρτιση Κυκλική Φόρτιση
Καμπύλες p-y Στιφρή άργιλος άνωθεν υδροφόρου ορίζοντα Στατική Φόρτιση Κυκλική Φόρτιση
Καμπύλες p-y Άμμος (Κριτήρια Reese) Συντελεστές για στατική και κυκλική φόρτιση
Καμπύλες p-y Συγκολλημένο έδαφος c-φ p m p m P ult =P u ( ) + P u ( c ) k y k p k y m p u u y u k s b/60 3b/80 y Για τον προσδιορισμό του k, δεν συνιστάται η χρήση αυτής της καμπύλης χωρίς την πραγματοποίηση δοκιμής φορτίου
Depth to Bearing/ Scour Ομάδα Πασσάλων
Ομάδα Πασσάλων Επίδραση Πασσαλομάδας (μετωπική έναντι ακόλουθης σειράς) F x H 1 H 2
Ομάδα Πασσάλων (Πολλαπλασιαστές p) P P P m * P y