Αλληλεπίδραση στοιχείων αντιστήριξης µε πολυώροφη οικοδοµή: Πολυσταδιακή αριθµητική ανάλυση για τον προσδιορισµό µέτρων προενίσχυσης Interaction of retaining structure with adjacent multi-store building: Multi-stage numerical analysis for the design of pre-supporting measures ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΥ, Μ.Κ. ΚΩΜΟ ΡΟΜΟΣ, Α.Μ. Πολιτικός Μηχανικός, Μ Ε Α.Π.Θ., ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ Α.Ε. ρ. Πολ. Μηχανικός, Αναπληρωτής Καθηγητής Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Για την αντιµετώπιση προβλήµατος όπου η κατασκευή διαφραγµατικού τοίχου αποδείχθηκε ότι επιφέρει σηµαντικές καθιζήσεις σε όµορη πολυώροφη οικοδοµή κατά τη φάση ανόρυξης και πριν τη σκυροδέτηση, πραγµατοποιήθηκε πολυσταδιακή µη γραµµική ανάλυση κατά την οποία προσοµοιώθηκε η φάση εκσκαφής, η φάση πλήρωσης µε µπεντονίτη και η φάση σκυροδέτησης. Τα αποτελέσµατα οδήγησαν σε µη αποδεκτό επίπεδο καθιζήσεων και προτάθηκε η προενίσχυση του εδάφους µε κουρτίνα χαλύβδινων σωλήνων µε σκοπό τη µείωση της αποτόνωσης του κάτω από την υπάρχουσα θεµελίωση. Η ενοργάνωση και η σύγκριση των µετρήσεων µε αυτές της ανάλυσης απετέλεσε παράγοντα ασφάλειας κατά την υλοποίηση των προταθέντων έργων. ABSTRACT : Large settlements induced to a multi-store building at the initiation of the construction of a diaphragm wall led to a demand of re-dimensioning the initial retaining measures. To achieve this target a multi-stage numerical analysis was carried out including the simulation of excavation using bentonite slurry and concreting stages. Appropriate pre-supporting measures were defined based on an iterative process in order to meet the demands of acceptable level of settlements. A steel pipe curtain was applied to minimize the stress release due to unfavorable pressure differrantiation. The instrumentation during construction and the comparison of the numerical prediction with the in situ measurements were quite helpful during the application of the proposed design. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΡΓΟΥ Αντικείµενο του παρόντος άρθρου αποτελεί η διερεύνηση και η λήψη µέτρων για τη µείωση των επιπτώσεων σε όµορη οικοδοµή κατά τη φάση κατασκευής διαφραγµάτων και προ της έγχυσης του σκυροδέµατος για την κατασκευή υπογείων οκταόροφης οικοδοµής. Για την κατασκευή του έργου, που βρίσκεται επί της Λεωφόρου Νίκης στη Θεσσαλονίκη, απαιτούνται εκσκαφές βάθους της τάξης των 12.0 m µε διαστάσεις 20.00 x 25.05 m. Για την κατασκευή των υπογείων προβλέπεται η κατασκευή διαφραγµατικών τοίχων οπλισµένου σκυροδέµατος και η εκσκαφή κατά φάσεις µε αντίστοιχες κατά φάσεις αντιστηρίξεις. Αποτελεί κοινή παραδοχή ότι κατά την υλοποίηση της κατασκευής των υπογείων και την εφαρµογή των όποιων έργων αντιστήριξης σε αστικό περιβάλλον µε άµεσα γειτνιάζουσες οικοδοµές είναι δυνατόν να παρατηρηθεί διατάραξη των συνθηκών θεµελίωσης των γειτνιαζουσών αυτών κατασκευών. Οι επιπτώσεις είναι εντονότερες στην περίπτωση χαλαρών σχηµατισµών µε χαµηλή διατµητική αντοχή και µεγάλη συµπιεστότητα, όπως στη συγκεκριµένη, όπου είναι δυνατόν να προκληθεί εκτόνωση τάσεων κάτω από τις γειτνιάζουσες οικοδο- µές, µε αποτέλεσµα την πρόκληση διαφορικών καθιζήσεων. Ήδη κατά την κατεδάφιση της παλαιάς οικοδοµής, και ειδικότερα κατά τη φάση καθαίρεσης και αποµάκρυνσης της θεµελίωσής της, παρατηρήθηκε διαφορική καθίζηση και στροφή της όµορης οικοδοµής. Για το λόγο αυτό πραγµατοποιήθηκε κατασκευή εδαφοπασσά- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1
λων (jet grouting) στο όριο των δύο οικοδο- µών, ώστε να µειωθούν οι επιπτώσεις και οι διαταράξεις στη γειτνιάζουσα οικοδοµή λόγω της αφαίρεσης εδαφικού υλικού κατά την κατασκευή του διαφραγµατικού τοίχου. Κατά την κατασκευή των εδαφοπασσάλων παρατηρήθηκε διαφορική καθίζηση και στροφή πέραν των αναµενόµενων ορίων, οι οποίες θα πρέπει να αποδοθούν στο γεγονός ότι το έδαφος δεν ήταν σε θέση να αναλάβει τις τάσεις που πρόσκαιρα δηµιουργήθηκαν στο όριο των εδαφοπασσάλων κατά τη φάση που το συστατικό υλικό τους ήταν σε παχύρρευστη κατάσταση (προ της πήξης του τσιµεντενέµατος). Για την παρακολούθηση της κινηµατικής της γειτνιάζουσας οικοδοµής τοποθετήθηκαν κατά διαφορετικές χρονικά φάσεις σηµεία ελέγχου σε διάφορες στάθµες της, µάρτυρες στο δώµα και χωροσταθµικά σηµεία στο κοινό όριο των δύο οικοδοµών, έτσι ώστε να καταγράφονται σε καθηµερινή βάση οι µετακινήσεις της. Οι µετρήσεις κατέδειξαν ότι θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη σηµασία για τον περαιτέρω έλεγχο του φαινοµένου και οδήγησαν στο συµπέρασµα άµεσης λήψης µέτρων εγκιβωτισµού του εδάφους κάτω από την όµορη οικοδοµή, ώστε να αποφευχθεί η εκτόνωση τάσεων κατά τη φάση της κατασκευής του διαφραγµατικού τοίχου (φάση προ της έγχυσης του σκυροδέµατος κατά την οποία η ευστάθεια των εκσκαφών εξασφαλίζεται µέσω των µπεντονιτικών αιωρηµάτων). Για τον εγκιβωτισµό του εδάφους κάτω από την όµορη οικοδοµή µε το µικρότερο δυνατό βαθµό διατάραξης, επιλέχθηκε η λύση της κατασκευής πετάσµατος στο όριο των δύο οικοδοµών, µε την τοποθέτηση κατακόρυφων χαλύβδινων σωλήνων. Η λύση αυτή διαθέτει την απαιτούµενη α- ντοχή και δυσκαµψία ώστε να περιορίσει την αποτόνωση, ενώ επιφέρει µικρό βαθµό διατάραξης κατά την εγκατάσταση δεδοµένου ότι οι χαλύβδινοι σωλήνες θα τοποθετηθούν µε περιστροφή και κοπή του εδάφους. Επιπρόσθετα, τα χαρακτηριστικά των στοιχείων αυτών είναι εργοστασιακά εξασφαλισµένα και δεν ε- µπεριέχουν κίνδυνο κατασκευαστικής ατέλειας, ενώ για τη µείωση των πλευρικών τριβών προτάθηκε, στο βαθµό που θα κρινόταν αναγκαίο, επάλειψη των σωλήνων µε ασφαλτικό υλικό. Η εφαρµογή της προτεινόµενης λύσης υλοποιείται µε χρήση κοινού διατρητικού εξοπλισµού ο οποίος χρησιµοποιείται για δειγµατοληπτικές γεωτρήσεις. Μειονέκτηµα της λύσης αποτελεί το αυξηµένο κόστος της και ο σχετικά µεγαλύτερος, σε σχέση µε άλλες µεθόδους, απαιτού- µενος χρόνος κατασκευής. 2.2 Περιγραφή Μεθόδου - Φάσεις Κατασκευής Η αλληλουχία των εργασιών για την υλοποίηση της ανωτέρω λύσης προέβλεπε την τοποθέτηση των χαλύβδινων σωλήνων στα όρια µε την όµορη οικοδοµή, όπως παρουσιάζεται στο Σχήµα 1. Οι κεφαλές των σωλήνων εγκιβωτίζονται σε ενιαίο κεφαλόδεσµο, ο οποίος αποτελεί και οδηγό κατασκευής του διαφράγµατος. Στη συνέχεια ακολουθεί η τµηµατική εκσκαφή για την κατασκευή του διαφράγµατος ανά 2.80 m περίπου. Κατά την εκσκαφή, το σκάµ- µα είναι πλήρες µπετονιτικού υγρού, ενώ η α- νύψωση της κεφαλής του εσκσαπτικού µηχανήµατος πραγµατοποιείται αργά ώστε να αποφευχθεί τυχόν υδραυλική θραύση των παρειών εκσκαφής. Ακολουθεί σκυροδέτηση µε σωλήνα από τον πυθµένα της εκσκαφής και στη συνέχεια η εκσκαφή του επόµενου διαφραγµατικού στοιχείου. Καθ όλη τη φάση των εργασιών λαµβάνονται µετρήσεις µετακινήσεων και αποτιµούνται έτσι ώστε να αποφευχθεί κάθε κίνδυνος επαύξησης του φαινοµένου. 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ 2.1 Επιλογή Μεθόδου Ενίσχυσης Σχήµα 1. Σχηµατική τοµή µέτρων αντιστήριξης Figure 1. Supporting measures cross section 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2
Μετά την ολοκλήρωση κατασκευής του διαφράγµατος, ακολουθεί εκσκαφή σε στάδια µε παράλληλη εφαρµογή των µέτρων αντιστήριξης σύµφωνα µε τη µελέτη της κατασκευάστριας εταιρείας (τοποθέτηση σωληνωτών αντηρίδων). Τονίζεται ότι και κατά τη φάση αυτή καταγράφεται το κινηµατικό πεδίο ώστε να βρίσκεται υπό πλήρη έλεγχο η υλοποίηση του έργου µέχρι να κατασκευασθεί η πλάκα του ισογείου. 3. ΕΠΙΛΥΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ 3.1 Στρωµατογραφία Εδαφικές Παράµετροι Σχεδιασµού Για την επίλυση του προβλήµατος χρησιµοποιήθηκαν τα γεωτεχνικά στοιχεία των γεωερευνητικών εργασιών που διεξήχθησαν στη θέση του έργου, καθώς και η γεωτεχνική µελέτη αξιολόγησης, που πραγµατοποιήθηκε από τη ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. το Φεβρουάριο του 2005, ενώ συνεκτιµήθηκε και προϋπάρχουσα γεωτεχνική έρευνα µελέτη σε παρακείµενο οικόπεδο (ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. 1988). Σύµφωνα µε την παραπάνω µελέτη, το υ- πέδαφος θεµελίωσης συνίσταται µέχρι το βάθος των 7.20 m από Τεχνητές Αποθέσεις συνιστάµενες από ιλυώδη άµµο µε χαλίκια. Πρόκειται ουσιαστικά για στρώση µικρής διατµητικής αντοχής µε µηδενική συνοχή. Της στρώσης αυτής υπόκειται ο Παλιός Πυθµένας της θάλασσας, ο οποίος συνίσταται από χαλαρή ιλυώδη άµµο µε όστρακα και οργανικά. Η στρώση αυτή έχει πάχος 2.60 m, σύµφωνα πάντα µε τα αποτελέσµατα της γεωτεχνικής έρευνας, ενώ στη συνέχεια εµφανίζεται αργιλικής σύστασης σχηµατισµός µε χαρακτηριστικά διατµητικής αντοχής που βελτιώνονται µε το βάθος. Σύµφωνα µε τα ανωτέρω, το έδαφος µέχρι το βάθος των 10.0 m περίπου είναι ιδιαίτερα ευπαθές, µικρής διατµητικής αντοχής και µεγάλης συµπιεστότητας, εντάσσεται στην κατηγορία Χ, σύµφωνα µε τον ΕΑΚ 2000 και η κατασκευή έργων στο περιβάλλον αυτό απαιτεί ειδικές µελέτες. Μετά από επεξεργασία όλων των αποτελεσµάτων και λαµβάνοντας υπόψη τις αναµενόµενες διαδροµές τάσεων για τις α- ριθµητικές επιλύσεις υιοθετούνται οι παράµετροι του Πίνακα 1. Πίνακας 1. Table 1. Παράµετροι διατµητικής αντοχής και παραµορφωσιµότητας εδαφικών στρώσεων Soil shear strength parameters and deformations moduli used in the analysis FILL S M C C1 S1 C2 Βάθος (m) 0.0 7.0 7.0 10.0 10.0 13.0 13.0 17.0 17.0 22.0 22.0 25.0 >25.0 Φαιν. Βάρος γ (kn/m 3 ) 19.4 16.5 15.8 21.1 21.5 21.1 21.3 Μ. ιόγκωσης b (MPa) 7.42 5.00 2.50 5.00 8.33 16.70 25.00 Μ. ιάτµησης s (MPa) 3.42 2.31 1.15 2.31 3.85 7.69 11.5 Συνοχή c (kpa) 3 1 2 5 10 0 30 Γωνία Τριβής φ ( ο ) 30 30 20 32 28 38 35 Γωνία διαστολής ψ ( ο ) 0 0 0 0 0 0 0 3.2 Επιλύσεις Η επίλυση του προβλήµατος έγινε µε το πρόγραµµα FLAC ver. 5.0. Οι εδαφικές στρώσεις προσοµοιώθηκαν µε µη συζευγµένο καταστατικό νόµο Mohr-Coulomb, το δε προσοµοίωµα περιελάµβανε 6960 στοιχεία δύο διαστάσεων για την προσοµοίωση του εδάφους και 125 στοιχεία δοκού για την προσοµοίωση της παρακείµενης οικοδοµής (115 στοιχεία) και των κατακόρυφων χαλύβδινων σωλήνων (10 στοιχεία). Το πλέγµα πεπερασµένων διαφορών προσοµοίωσης του προβλήµατος παρουσιάζεται στο Σχήµα 2. Η ανάλυση έγινε µε θεώρηση επίπεδης παραµόρφωσης, ενώ στην πραγµατικότητα η τρισδιάστατη γεωµετρία του προβλήµατος α- ποτελεί ευµενέστερη περίπτωση από την υιοθετούµενη για τις γωνιακές περιοχές (Moormann and Katzenbach R., 2002). Σε περίπτωση διαδροµής τάσης σε αποτόνωση, τα µέτρα παραµορφωσιµότητας θεωρήθηκαν κατά 10 φορές µεγαλύτερα από αυτά του Πίνακα 1. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3
Σχήµα 2. Πλέγµα πεπερασµένων διαφορών προσοµοίωσης του προβλήµατος Figure 2. Finite difference mesh Η αριθµητική ανάλυση περιελάµβανε πολλαπλά στάδια τα οποία αντιστοιχούσαν κατά το δυνατόν στις φάσεις κατασκευής. Κατά το πρώτο στάδιο εισήχθη το αρχικό εντατικό πεδίο (Στάδιο 0) και στη συνέχεια η παρακείµενη οικοδοµή µε τα φορτία της (Στάδιο 1). Στα ε- πόµενα στάδια επίλυσης προσοµοιώθηκε η εκσκαφή για την κατασκευή του διαφράγµατος και η δράση των µπεντονιτικών αιωρηµάτων, σταδιακά στο βάθος των 2.0, 5.0 και 22.0m (Στάδια 2, 3 και 4 αντίστοιχα). Για τα στάδια αυτά πραγµατοποιήθηκε επίλυση χωρίς και µε την εγκατάσταση των σωλήνων για την ποσοτικοποίηση της ευεργετικής δράσης της επιλεγείσας λύσης. Στη συνέχεια, η ανάλυση που περιελάµβανε τα µέτρα προενίσχυσης συµπληρώθηκε µε τα στάδια εκσκαφής µέχρι το τελικό βάθος έδρασης, όπως αυτά περιγράφονταν στη σχετική µελέτη. Ειδικότερα, προσοµοιώθηκε η πρώτη φάση εκσκαφής µέχρι τη στάθµη τοποθέτησης της πρώτης σειράς αντηρίδων (Στάδιο 5). Ακολούθησαν τέσσερα ακόµη στάδια εκσκαφής (Στάδια 6 έως 9) µέχρι το απόλυτο υψόµετρο των -11.84 m, µε τοποθέτηση σειράς αντηρίδων σε κάθε στάδιο και σε κατάλληλο βάθος, ώστε να µην παρεµποδίζεται σε επόµενη φάση η κατασκευή των πλακών των υπογείων. Σχήµα 3. Κινηµατικό πεδίο και καθιζήσεις θε- µελίωσης όµορου κτιρίου, Στάδιο 3 Figure 3. Displacement field and settlements of the adjacent building, Stage 3 Σχήµα 4. Οριζόντιες µετακινήσεις όµορου κτιρίου και καµπτικές ροπές σωλήνων, Στάδιο 3 Figure 4. Horizontal displacements of adjacent building and bending moments at steel pipes, Stg 3 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4
Κατά τις επιλύσεις λήφθηκαν υπόψη οι υ- δροστατικές ωθήσεις από τον υπόγειο ορίζοντα του οποίου η στάθµη βρέθηκε στο βάθος των 1.50m. Προκειµένου να µειωθούν οι εκτονώσεις των τάσεων κάτω από τη γειτνιάζουσα οικοδοµή κατά τις φάσεις εκσκαφής των υπογείων και να περιορισθούν κατά τον τρόπο αυτό οι καθιζήσεις, επεβλήθη προένταση 500 kn ανά αντηρίδα. Η βέλτιστη αυτή τιµή προσδιορίσθηκε µετά από διαδοχικές προκαταρκτικές επιλύσεις. Στο Σχήµα 3 δίνεται το κινηµατικό πεδίο καθώς και η βύθιση στην περιοχή της θεµελίωσης της όµορης οικοδοµής, κατά την εκσκαφή του διαφράγµατος µέχρι το βάθος των 5.0 m µε την ύπαρξη του µπετονιτικού αιωρήµατος και την πρότερη τοποθέτηση σωλήνων προενίσχυσης, ενώ στο Σχήµα 4 παρουσιάζεται η οριζόντια µετακίνηση της οικοδοµής µαζί µε την αναπτυσσόµενη καµπτική ροπή στους σωλήνες για το ίδιο στάδιο. Η οριζόντια µετακίνηση στην οροφή του κτιρίου ανέρχεται κατά το στάδιο αυτό σε 1.8 mm και η καθίζηση σε 0.56 mm. Κατά το επόµενο στάδιο, η εκσκαφή του διαφράγµατος βρίσκεται στο βάθος των 22.0 m και τα αντίστοιχα κινηµατικά και εντατικά µεγέθη δίνονται στα Σχήµατα 5 και 6. Η οριζόντια µετακίνηση στην οροφή του κτιρίου ανέρχεται κατά το στάδιο αυτό σε 22.2 mm και η καθίζηση σε 17.9 mm. Οι καµπτικές ροπές των σωλήνων προενίσχυσης, η µέγιστη τιµή των οποίων είναι 42.8 knm/m, καθόρισαν, όπως αναλυτικά παρουσιάζεται στη συνέχεια, την απαιτούµενη διατοµή των σωλήνων. Στην περίπτωση που δεν εφαρµοστεί το µέτρο προενίσχυσης των σωλήνων οι αναµενόµενες µετακινήσεις για τα Στάδια 3 και 4 απεικονίζονται αντίστοιχα στα Σχήµατα 7 και 8. Σχήµα 6. Οριζόντιες µετακινήσεις όµορου κτιρίου και καµπτικές ροπές σωλήνων, Στάδιο 4 Figure 6. Horizontal displacements of the adjacent building and steel pipes' bending moments, Stage 4 Σχήµα 7. Κινηµατικό πεδίο και καθιζήσεις θε- µελίωσης όµορου κτιρίου, χωρίς προενίσχυση µε σωλήνες, Στάδιο 3 Figure 7. Horizontal displacements of the adjacent building and diaphragm bending moments, without pre-supporting, Stage 3 Σχήµα 5. Κινηµατικό πεδίο και καθιζήσεις θε- µελίωσης όµορου κτιρίου, Στάδιο 4 Figure 5. Displacement field and settlements of the adjacent building, Stage 4 Σχήµα 8. Κινηµατικό πεδίο και καθιζήσεις θε- µελίωσης όµορου κτιρίου, χωρίς προενίσχυση µε σωλήνες, Στάδιο 4 Figure 8. Horizontal displacements of the adjacent building and diaphragm bending moments, without pre-supporting, Stage 4 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5
Ειδικότερα, κατά την εκσκαφή µέχρι βάθους 5.0 m χωρίς σωλήνες η οριζόντια µετακίνηση είναι 12.2 mm και η καθίζηση 5.9 mm. Κατά το επόµενο στάδιο εκσκαφής µέχρι βάθους 22.0 m χωρίς σωλήνες, η οριζόντια µετακίνηση είναι 42.7 mm και η καθίζηση 34.6 mm. Από την επίλυση του προβλήµατος χωρίς ενίσχυση µε την κατασκευή πετάσµατος χαλύβδινων σωλήνων προκύπτει επιπρόσθετη καθίζηση της τάξης των 35 mm. Για το λόγο αυτό θεωρήθηκε απαραίτητη η κατασκευή του προτεινόµενου πετάσµατος για τον εγκιβωτισµό του εδάφους κάτω από την όµορη οικοδοµή κατά τη φάση κατασκευής των διαφραγµάτων ώστε να µειωθεί δραστικά η ανωτέρω καθίζηση. Η κατασκευή του προτεινόµενου πετάσµατος οδηγεί, σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα της ανωτέρω ανάλυσης, σε µείωση της τιµής της πρόσθετης µέγιστης καθίζησης στα 18 mm στο όριο της οικοδοµής. Πίνακας 2. Μέγιστες τιµές οριζόντιων µετακινήσεων και βυθίσεων όµορης οικοδοµής για εκσκαφή µε και χωρίς σωλήνες και καµπτικές ροπές σωλήνων για όλα τα στάδια εκσκαφής Table 2. Horizontal displacements and settlements of the adjacent building with and without steel pipes diaphragm during excavation and bending moments of pipes for all excavation stages Μέγ. Οριζόντια Μέγ. Οριζόντια Μετακίνηση Μέγ. Βύθιση Μετακίνηση Μέγ. Βύθιση Καµπτική Ροπή Στάδιο χωρίς Σωλήνες χωρίς Σωλήνες µε Σωλήνες µε Σωλήνες Σωλήνας (cm) (cm) (cm) (cm) (kn.m/m) Στάδιο 2 0.0 0.0 0.0 0.0 7.2 Στάδιο 3 1.2 0.6 0.0 0.0 10.7 Στάδιο 4 4.3 3.5 2.2 1.8 42.8 Οι πριν την εκπόνηση της µελέτης µετρηθείσες καθιζήσεις ήταν της τάξης των 25 mm. Οι συνολικές κατά συνέπεια καθιζήσεις για τη φάση κατασκευής του διαφράγµατος, µετά την εφαρµογή των µέτρων προενίσχυσης, υπολογίσθηκαν σύµφωνα µε τα ανωτέρω αποτελέσµατα ίσες περίπου ίσες µε 43 mm. Οι µέγιστες τιµές των καµπτικών ροπών των κατακόρυφων σωλήνων, καθώς και των οριζόντιων µετακινήσεων και βυθίσεων της παρακείµενης οικοδοµής δίνονται συνοπτικά στον Πίνακα 2, και για τις δύο περιπτώσεις ε- πίλυσης, µε και χωρίς την τοποθέτηση πετάσµατος σωλήνων. Στο Σχήµα 9 παρουσιάζονται οι οριζόντιες µετακινήσεις καθ ύψος του όµορου κτιρίου, τα διαγράµµατα καµπτικών ροπών των διαφραγ- µάτων και οι αξονικές δυνάµεις των αντηρίδων ανά µέτρο πλάτους για το τελευταίο στάδιο εκσκαφής των υπογείων (Στάδιο 9). Η τελική οριζόντια µετακίνηση στην ανώτερη στάθµη της όµορης οικοδοµής, µετά το τελικό στάδιο εκσκαφής µέχρι το βάθος έδρασης, προκύπτει ίση µε 7.7 mm. Σηµειώνεται ότι η ανωτέρω µετακίνηση αντιστοιχεί σε αντηρίδες µε προένταση (ουσιαστικά πρόκειται για προσυµπίεση) και ότι η µη επιβολή δύναµης προέντασης στις αντηρίδες θα οδηγούσε σε µη ανεκτές µετακινήσεις, γεγονός που επιβεβαιώθηκε και από περεταίρω αναλύσεις. 3. ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΩΛΗΝΩΝ Οι επιλύσεις που πραγµατοποιήθηκαν εντάσσονται στη λογική της αλληλεπίδρασης εδάφους κατασκευών, κατά την οποία δεν ε- φαρµόζονται επιµέρους συντελεστές ασφαλείας και συντελεστές δράσεων. Κατά συνέπεια κατά τη διαστασιολόγηση των διατοµών των έργων αντιστήριξης εφαρµόζονται είτε συντελεστές ασφάλειας επί της αντοχής των υλικών, είτε αυξητικοί συντελεστές επί των τιµών των εντατικών µεγεθών. Θεωρώντας ποιότητα χάλυβα St 37 και λαµβάνοντας υπ' όψη την προσωρινή χρήση των στοιχείων αντιστήριξης, λήφθηκε επιτρεπόµενη τάση σ s = 161 MPa (DIN 17100). Η απαιτούµενη ροπή αντίστασης, W req, καθορίσθηκε µε τη βοήθεια της ακόλουθης εξίσωσης: W req Mmax = *F (1) σ s όπου F o συντελεστής ασφάλειας. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6
Σχήµα 9. Οριζόντιες µετακινήσεις όµορου κτιρίου, διαγράµµατα καµπτικών ροπών διαφραγµάτων και αξονικών δυνάµεων αντηρίδων, Στάδιο 9 Figure 9. Horizontal displacements of the adjacent building, diaphragm bending moments and struts' axial forces, Stage 9 Με επιλογή κατακόρυφων σωλήνων διαµέτρου 254mm και πάχους 8mm, η προκύπτουσα ροπή αντίστασης της διατοµής είναι W 368.65 cm 3. Η διατοµή αυτή επαρκεί ως προς την απαιτούµενη αντοχή και δίνει την απαραίτητη δυσκαµψία ως προς τις απαιτήσεις της επίλυσης. 4. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΑΡΙΘΜΗ- ΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ ΜΕΤΡΗ- ΣΕΩΝ Καθ όλα τα στάδια κατασκευής του έργου καταγράφηκαν τιµές µετακινήσεων στην όµορη οικοδοµή, σύµφωνες µε τις προβλέψεις της µελέτης. Ειδικότερα, µετά την ολοκλήρωση της κατασκευής των µέτρων αντιστήριξης καταγράφηκε πρόσθετη οριζόντια µετακίνηση στον τελευταίο όροφο της γειτνιάζουσας οικοδοµής ίση µε 20 mm. Η τιµή αυτή είναι πρακτικά ίδια µε αυτήν της ανάλυσης (22.7 mm). Σχήµα 10. ιάταξη µέτρων αντιστήριξης µετά την ολοκλήρωση της εκσκαφής και της κατασκευής του δαπέδου του τέταρτου υπογείου Figure 10. Disposition of retaining measures after the final excavation stage Κατά τη φάση εκσκαφής πραγµατοποιήθηκε επίσης πολυσταδιακή µη γραµµική ανάλυση και προσδιορίσθηκε ο βαθµός προέντασης των 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7
αντηρίδων έτσι ώστε να αποφευχθεί πρόσθετη καθίζηση από παραµόρφωση του διαφραγµατικού τοίχου. Προέκυψε απαίτηση επιβολής δύναµης 500 kn ανά αντηρίδα, η οποία επεβλήθη µε χρήση υδραυλικών γρύλλων. Η εκσκαφή ολοκληρώθηκε µε πρακτικά µηδενικές πρόσθετες µετακινήσεις. Στο Σχήµα 10 απεικονίζεται η διάταξη των αντηρίδων και των ζυγών κατά το τελευταίο στάδιο ολοκλήρωσης των φάσεων της εκσκαφής και σκυροδέτησης του δαπέδου του τελευταίου υπογείου. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Αντικείµενο του παρόντος άρθρου απετέλεσε η επίλυση του προβλήµατος µείωσης των επιπτώσεων σε όµορη οικοδοµή της κατασκευής διαφραγµάτων για την κατασκευή τεσσάρων υπογείων οκταόροφης οικοδοµής στη Θεσσαλονίκη. Το πρόβληµα εντοπίσθηκε ήδη κατά την καθαίρεση και αποµάκρυνση της θεµελίωσης της παλιάς οικοδοµής και εντάθηκε στη φάση εκσκαφής των διαφραγµάτων και προ της έγχυσης του σκυροδέµατος, ενώ κατά την προσπάθεια ενίσχυσης του υπεδάφους µε ε- δαφοπασσάλους, προ της πήξης του τσιµεντενεµατος, παρατηρήθηκε διαφορική καθίζηση και στροφή στην όµορη οικοδοµή πέραν των αναµενόµενων ορίων. Για τον περιορισµό των επιπτώσεων της κατασκευής του διαφράγµατος αναζητήθηκε λύση εγκιβωτισµού του εδάφους κάτω από τη θεµελίωση της γειτνιάζουσας κατασκευής µε το µικρότερο δυνατό βαθµό διατάραξης. Η λύση αυτή υλοποιήθηκε µε την κατασκευή συνεχούς πετάσµατος χαλύβδινων σωλήνων στο όριο των δύο οικοδοµών, επαρκούς αντοχής και δυσκαµψίας ώστε να περιορισθεί η αποτόνωση. Για την επίλυση του προβλήµατος χρησι- µοποιήθηκε το πρόγραµµα FLAC ver. 5.0. Πραγµατοποιήθηκε µη γραµµική πολυσταδιακή ανάλυση, µε και χωρίς την εφαρµογή των µέτρων προενίσχυσης, από την οποία προέκυψε η ευεργετική δράση των τελευταίων, ενώ η ανάλυση που περιελάµβανε τα µέτρα προενίσχυσης συµπληρώθηκε µε τα στάδια εκσκαφής µέχρι το τελικό βάθος έδρασης, ό- πως αυτά περιγράφονταν στη σχετική µελέτη. Μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής των µέτρων αντιστήριξης καταγράφηκε πρόσθετη οριζόντια µετακίνηση στον τελευταίο όροφο της γειτνιάζουσας οικοδοµής ίση µε 20 mm. Η τιµή αυτή είναι πρακτικά ίδια µε αυτήν της ανάλυσης (22.7 mm). Η επιβολή της από την ανάλυση προσδιορισθείσας προέντασης στις αντηρίδες επέτρεψε την ολοκλήρωση του έργου χωρίς εκδήλωση πρόσθετων µετακινήσεων, σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα των συνεχών καταγραφών. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Itasca Consulting Group Inc. FLAC: Fast Lagrangian Analysis of Continua. User s Manuals version 5.0. Moormann, C. T. and Katzenbach R. (2002). "Three-dimensional effects of deep excavations with rectangular shape", In Proc. 2 nd Soil-Structure Interaction in Urban Civil Engineering, pp. 135-142, Zurich. ΓΕΩΓΝΩΣΗ Α.Ε. (2005). "Γεωτεχνική έρευνα µελέτη για την ανέγερση νέας οικοδοµής επί της οδού Λεωφόρου Νίκης & Καρόλου Ντηλ", Θεσ/νίκη. ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ Α.Ε. (2006). "Μελέτη ενίσχυσης µέτρων αντιστήριξης για την ανέγερση νέας οικοδοµής επί της οδού Λεωφόρου Νίκης & Καρόλου Ντηλ", Θεσ/νίκη. ΘΕΜΕΛΙΟ ΟΜΗ Α.Ε. (2005). "Μελέτη εφαρ- µογής εκσκαφών αντλήσεων - αντιστηρίξεων για την ανέγερση οκταόροφης οικοδο- µής µε καταστήµατα στο ισόγειο και τέσσερα υπόγεια επί της Καρόλου Ντηλ & Λεωφ. Νίκης", Θεσ/νίκη. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8