ΜΕΡΟΣ Β Βελτίωση Ενίσχυση εδαφών Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 1
5. ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΜΕΘΟ ΩΝ Βελτίωσης Ενίσχυσης εδαφών Γιώργος Μπουκοβάλας Καθηγητής Ε.Μ.Π. MΑΡΤΙΟΣ 2009 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 5.1 Ποια εδάφη χρειάζονται ενίσχυση ή βελτίωση; 5.2 Μέθοδοι μείωσης του φορτίου 5.3 Μέθοδοι βελτίωσης του εδάφους 5.4 Μέθοδοι ενίσχυσης του εδάφους 5.5 Σύνοψη Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 2
5.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ σε μαλακά-χαλαρά εδάφη P FS = Ρ S >> S ορ < επιτρ 2.50 ΠΡΑΝΗ σε μαλακά-χαλαρά εδάφη FS ολισθ << 1.50 S >> S επιτρ ΛΙΜΕΝΙΚΟΙ ΚΡΗΠΙ ΟΤΟΙΧΟΙ P FS = W + P S >>> Sεπιτρ ορ a sin δ <<< 2.50 ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΛΟΓΩ ΣΕΙΣΜΟΥ Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 3
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΚΟΚΚΩ ΟΥΣ Ε ΑΦΟΥΣ Niigata, Japan (1964) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 4
Kocaeli (Izmit), Τουρκία (1999) Hokkaido, JAPAN 2003 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 5
Hokkaido, JAPAN 2003 Σεισμός Kocaeli (Izmit), 1999 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 6
Αστοχία σε λιμενικούς κρηπιδότοιχους Kobe (1995) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 7
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΙΚΑ.... 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 40 kpa, N SPT 10 Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 8
5.2 ΜΕΘΟ ΟΙ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ Μείωση ύψους επιχώματος Αύξηση κλίσης πρανών Χρήση ελαφρών υλικών επίχωσης αμμώδης άργιλος, αμμοχάλικο, κλπ γ=18-20kn/m 3 ιπτάμενη τέφρα, ηφαιστειακή τόφος, ελαφρόπετρα 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. 9
5.3 ΜΕΘΟ ΟΙ Β Ε Λ Τ Ι Ω Σ Η Σ ΤΟΥ Ε ΑΦΟΥΣ Βελτίωση μαλακού εδάφους με προφόρτιση (α β γ δ) δ. Κατασκευή γ. Αποφόρτιση (προφορτισμένο έδαφος) α. Αρχικό έδαφος (απροφόρτιστο) β. Προφόρτιση Βελτίωση του εδάφους με επιφανειακή συμπύκνωση Βάθος επιρροής: Dωφ 1 2 WH W: πίπτον βάρος (t) H: ύψος πτώσεως (m) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 10
Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά ονητική Συμπύκνωση: VIBROCOMPACTION Επιβολή κατακόρυφης ταλάντωσης στο έδαφος με εύρος ±10-25mm, και συχνότητα ~25Hz εναλλακτικές μορφές δονητή Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά ονητική Συμπύκνωση Vibrocompaction (συνέχεια) Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 11
Βελτίωση του εδάφους με Βαθιά ονητική 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) καικάτιπιο ρεαλιστικό... Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 12
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. 13
5.4 ΜΕΘΟ ΟΙ Ε Ν Ι Σ Χ Υ Σ Η Σ ΤΟΥ Ε ΑΦΟΥΣ Αντικατάσταση μαλακού εδάφους απειρομήκης λωρίδα πλάτους Β: π.χ. για κατανομή 1:1, q' = q B B + 2D τετράγωνο διάστασης Β: π.χ. για κατανομή 1:1, q' = q (B B 2 + 2D) 2 επιπλέον, για B D =, q' = 2 1 2 q επιπλέον, για B D =, q' = 2 1 4 q Μεθοδολογία: Η αντικατάσταση του μαλακού εδάφους μπορεί να επιτευχθεί με πολλούς τρόπους: εκσκαφή & επίχωση εκτόπισηυπότοίδιοβάροςτηςεξυγίανσης 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. 14
Βελτίωση ενίσχυση μαλακού εδάφους με χαλικοπασσάλους Σύνθετη δράση χαλικοπασσάλων: Ανάληψη φορτίου Αύξηση της ισοδύναμης διατμητικής αντοχής Επιτάχυνση καθιζήσεων λόγω στερεοποίησης (άργιλοι) Συμπύκνωση εδάφους (άμμοι) Συνήθεις μέθοδοι κατασκευής χαλικοπασσάλων: (α) Μέθοδος FRANKI (β) VIBROFLOTATION (γ) VIBROCOMPACTION με παράλληλη συμπύκνωση του εδάφους Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 15
(δ) Η ελληνική μέθοδος 1. Έμπηξη μέσα στο έδαφος μεταλλικού σωλήνα πωματισμένου προσωρινά στο κάτω άκρο, με ειδικό πώμα. 2. Ολοκλήρωση της έμπηξης και γέμισμα του εσωτερικού σωλήνα με κοκκώδες υλικό. 3. Τμηματική εξόλκευση του σωλήνα σε προκαθορισμένο τμήμα h1. 4. Επανέμπηξη του σωλήνα σε προκαθορισμένο τμήμα h2, κλείσιμο του ειδικού πώματος και συμπύκνωση του κοκκώδους υλικού. ιεύρυνση της αρχικής διαμέτρου D1 σε μεγαλύτερη D2. 5. Συνεχείς πολλαπλές εξολκεύσεις και επανεμπήξεις μέχρι την πλήρη ολοκλήρωση του συμπυκνωμένου χαλικοπασσάλου. Βελτίωση του εδάφους με Βαθειά Εδαφική Ανάμιξη Ανάμιξη του εδάφους με κάποιο υλικό «σταθεροποίησης» (π.χ. τσιμέντο ή μπεντονίτη) Τρυπάνι Πιθανές διατάξεις Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 16
Τύποι διατρητικών στηλών Παραδείγματα από εδαφο-πασσάλους Εμπειρικά ιαγράμματα Σχεδιασμού max q u με τσιμέντο q u Περιεκτικότητα σε τσιμέντο max q u με μπεντονίτη Πλεονεκτήματα της μεθόδου Εφαρμόζεται ευρέως (στο εξωτερικό) Ταχεία και μικρού σχετικά κόστους εν προκαλεί θόρυβο & δονήσεις Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 17
Ενίσχυση του εδάφους με οπλισμό βασικές αρχές λειτουργίας Οπλισμένη γη: οπλισμός με γεωυφάσματα γεωπλέγματα ή γεωυφάσματα γεωπλέγματα Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 18
Παραδείγματα κατασκευών με οπλισμένη γη Πυλώνας Γέφυρας (Μικρό) Φράγμα Παραδείγματα κατασκευών με οπλισμένη γη Κρηπιδότοιχος Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 19
Οπλισμένη γη Μεταλλικός οπλισμός υποδοχές οπλισμού Λεπτομέρειες Μεταλλικού Οπλισμού (α) πρόσοψη από μεταλλικό έλασμα (β) πρόσοψη από πλάκες σκυροδέματος Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 20
5.5 Σύνοψη Μεθόδων Βελτίωσης Ενίσχυσης του εδάφους Προφόρτιση (Τσιμεντ)ενέσεις Ηλεκτρο-όσμωση ΜΕΘΟ ΟΣ Αντικατάσταση Εδάφους Χαλικοπάσσαλοι Επιφανειακή Συμπύκνωση Βαθιά ονητική Συμπύκνωση Βαθιά Εδαφική Ανάμιξη Οπλισμένη γη, γεωυφάσματα κλπ Κατάψυξη εδάφους κ.λ.π. Βελτίωση- Ενίσχυση Β Β Ε (Β) Β Β Βελτίωση Ενίσχυση Ε Β Β Έδαφος C; S C (S) C, S (C), S S S C, S S C S C: άργιλος S: άμμος Γ. Δ. Μπουκοβάλας, Καθηγητής Σχολής Πολ. Μηχανικών, Ε.Μ.Π. 21