ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών: «ΙΟΙΚΗΣΗ ΚΑΙ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» ιπλωµατική εργασία: «ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΙ ΩΝ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΕΠΙΧΩΣΕΩΝ ΣΕ ΕΡΓΑ Ο ΟΠΟΙΙΑΣ» ΣΠΥΡΟΥ ΗΜΗΤΡΗΣ Πολιτικός Μηχανικός ΑΠΘ Εξεταστική επιτροπή : κ. Ι. Τέγος Καθηγητής ΑΠΘ κα. Γ. Καλφακάκου Καθηγήτρια ΑΠΘ κ. Χ. Ιγνατάκης Καθηγητής ΑΠΘ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2010
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Εκφράζω τις ευχαριστίες µου στον καθηγητή κ. Ι. Τέγο για την ανάθεση του θέµατος της µεταπτυχιακής µου διατριβής, την καθοδήγηση του στη συγγραφή και τις διορθώσεις στο κείµενο της διατριβής. Ευχαριστώ πολύ την καθηγήτρια κα. Γ. Καλφακάκου και τον καθηγητή κ. Χ. Ιγνατάκη για τη συµµετοχή τους στην τριµελή επιτροπή. Ευχαριστώ θερµά την πολιτικό µηχανικό και συντονίστρια του τµήµατος γεωτεχνικών της Εγνατία Οδός ΑΕ κα. Ε. Σακουµπέντα, για την πολύ σηµαντική βοήθεια που µου πρόσφερε στην επεξεργασία των µελετών της Ε.Ο.Α.Ε, στη συγγραφή, στη διόρθωση του κειµένου της µεταπτυχιακής µου διατριβής και τις πολύτιµες συµβουλές της καθ όλη τη διάρκεια της συνεργασίας µας. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς και την οικογένεια µου, για τη συνεχή υποστήριξη στην απόφαση µου αυτή να πραγµατοποιήσω τις µεταπτυχιακές σπουδές µου, και την ανεκτίµητη βοήθεια τους.
ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα εργασία ασχολείται µε τη συγκριτική αξιολόγηση τριων διαφορετικών ειδών αντιστήριξης επιχώσεων που χρησιµοποιούνται ευρέως σε έργα οδοποιίας. Τα τρία διαφορετικά αυτά είδη είναι οι τοίχοι από οπλισµένο σκυρόδεµα, οι τοίχοι οπλισµένης γης και οι οπλισµένες επιχώσεις µε επενδύσεις παρειάς (facing). Στο πλαίσιο της αξιολόγησης περιγράφονται τα κύρια χαρακτηριστικά του κάθε είδους αντιστήριξης, οι συνθήκες εφαρµογής τους και τα σηµαντικότερα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα τους. Συγκεντρώνονται σε πίνακα διάφορες περιπτώσεις κατασκευής τους κατά µήκος της Εγνατίας οδού και δίνονται τα βασικά τους στοιχεία, όπως προέρχονται από τις αντίστοιχες εγκεκριµένες µελέτες τους, τα οποία επιτρέπουν τον υπολογισµό του κόστους ανάλογα µε το ύψος της αντιστηριζόµενης επίχωσης. Με βάση τα παραπάνω, προκύπτουν διαγράµµατα κοστολόγησης για κάθε είδος αντιστήριξης τα οποία αποτελούν χρήσιµα εργαλεία όταν απαιτείται, κατά το προ µελέτης και δηµοπράτησης στάδιο, εκτίµηση του κόστους του έργου. Εξάγονται δε συµπεράσµατα για την οικονοµικότερη επιλογή είδους αντιστήριξης επίχωσης σε σχέση µε το ύψος της. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 2 -
ABSTRACT The present study deals with the comparative evaluation of three different types of retaining embankments, which are being used widely in road construction. The three different types are walls made of reinforced concrete, reinforced earth walls and reinforced embankments with investments buccal (facing). In the evaluation method, main characteristics of each type are described, the conditions for their implementation and the major advantages and disadvantages. All several constructions along the Via Egnatia are gathered in a table, which includes all the key elements, as derived from their approved studies, which allow the calculation of the cost depending on the amount of backfill height. On this basis, we come up with cost charts for each type of retaining embankment which are useful tools when we need to estimate a projects cost, during the pre design and auction stage. Finally conclusions are extracted on the most economical option type of retaining embankment relative to its height. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 3 -
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 5 2. ΒΑΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΙ ΩΝ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΕΠΙΧΩΣΕΩΝ... 7 2.1 Οπλισµένα επιχώµατα...7 2.1.1 Γενικά...7 2.1.2 Υλικά κατασκευής...8 2.1.3 Τρόπος κατασκευής...11 2.2 Οπλισµένη γη...18 2.2.1 Γενικά...18 2.2.2 Υλικά κατασκευής...18 2.2.3 Τρόπος κατασκευής...24 2.3 Τοίχοι αντιστήριξης...28 2.3.1 Γενικά...28 2.3.2 Κατασκευή τοίχου από οπλισµένο σκυρόδεµα...31 3. ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΙ ΩΝ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΕΠΙΧΩΣΕΩΝ... 33 3.1 ΤΕΧΝΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ...33 3.1.1 Τοίχοι από οπλισµένο σκυρόδεµα...33 3.1.2 Τοίχοι οπλισµένης γης...33 3.1.3 Οπλισµένα επιχώµατα µε απότοµη κλίση...34 3.1.4 Ιδιότητες γεωπλεγµάτων...35 3.1.5 Πλεονεκτήµατα χρήσης γεωπλεγµάτων...35 3.1.6 Πλεονεκτήµατα χρήσης συρµατοκιβωτίων...36 3.2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ...37 3.2.1 ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ...37 3.2.2 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ...42 3.2.3 ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ...55 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 56 5. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ... 58 5.1 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α...58 5.1 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β...72 5.3 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ...79 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ....105 Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 4 -
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η σύγχρονη οδοποιία, ανταποκρινόµενη στις απαιτήσεις της άνεσης, της ασφάλειας και της εξοικονόµησης χρόνου υιοθετεί «τεταµένες» χαράξεις, µε µεγάλες ακτίνες καµπυλότητας οριζοντιογραφικά και µηκοτοµικά, γεγονός που οδηγεί στην κατασκευή µεγάλου όγκου ορυγµάτων και επιχωµάτων καθώς και τεχνικών έργων (σηράγγων, γεφυρών κτλ.). Η κατασκευή των παραπάνω µεγάλων έργων είναι πλέον εφικτή, σε φυσιολογικά πλαίσια κόστους και χρόνου, χάρη στις ραγδαίες εξελίξεις των τελευταίων δεκαετιών σε εξοπλισµό και µεθόδους κατασκευής. Ειδικότερα για την περίπτωση των επιχωµάτων, το ύψος τους µπορεί να είναι πολύ µεγάλο, εφόσον οι περιβαλλοντικοί όροι το επιτρέπουν. Στον διεθνή αλλά και στον ελλαδικό χώρο επιχώµατα ύψους 30 µέτρων και άνω είναι πλέον συνήθη ενώ αναφέρονται και ύψη οδικών επιχωµάτων µεγαλύτερα των 100 µέτρων. Τα επιχώµατα αυτά µπορεί να είναι είτε συµβατικά («άοπλα») εφόσον κατασκευάζονται από υλικά επίχωσης µε υψηλές τιµές χαρακτηριστικών διατµητικής αντοχής είτε «οπλισµένα»µε παρεµβολή στοιχείων όπλισης (γεωσυνθετικών ή µεταλλικών) µεταξύ των εδαφικών στρώσεων. Συνήθης κλίση των πρανών άοπλων επιχωµάτων είναι η 2(κ):3(ο) ή ηπιότερη ανάλογα µε το ύψος του πρανούς. Η κλίση πρανών των οπλισµένων επιχωµάτων κυµαίνεται συνήθως από 1:1 η ηπιότερη έως σχεδόν κατακόρυφη (π.χ. 5(κ):1(ο)) µε χρήση πετασµάτων όψης (π.χ. συρµατοκιβώτια). Κατά το σχεδιασµό µιας χάραξης, υπάρχουν πολλές φορές περιπτώσεις όπου απαιτείται ο περιορισµός, σε σηµαντικό βαθµό, του εύρους κατάληψης ενός επιχώµατος, µικρού ή µεγάλου ύψους. Τέτοιες περιπτώσεις µπορεί να είναι οι εξής: Ύπαρξη, σε µικρή απόσταση από τον άξονα, κτίσµατος ή δικτύου (δρόµος, σιδηροδροµική γραµµή, πυλώνας ΕΗ κτλ), φυσικού ρέµατος, υδάτινου στοιχείου (ποτάµι, λίµνη κτλ) ή άλλου εµποδίου που δε µπορεί ή δε συµφέρει τεχνικοοικονοµικά να µετακινηθεί. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 5 -
Ύπαρξη αρχαιολογικού χώρου, περιοχής φυσικού κάλλους ή ιδιαίτερης περιβαλλοντικής σηµασίας που δεν πρέπει να θιγεί. Ύπαρξη περιοχής δυσµενών γεωτεχνικών συνθηκών έδρασης σε µικρή απόσταση από τον άξονα. Αυξηµένο κόστος απαλλοτρίωσης (κυρίως κοντά σε αστικές περιοχές). Απότοµη εγκάρσια κλίση του φυσικού ανάγλυφου. Έλλειµµα υλικών επίχωσης από το ισοζύγιο χωµατισµών και ταυτόχρονα δαπανηρή προµήθεια και µεταφορά δανείων υλικών. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο µέγιστος δυνατός περιορισµός του εύρους κατάληψης της επίχωσης µπορεί να επιτευχθεί µε τους παρακάτω τρόπους: α) τοίχο αντιστήριξης από σκυρόδεµα β) τοίχο οπλισµένης γης (όψη µε πάνελ σκυροδέµατος και επίχωση οπλισµένη µε µεταλλικά στοιχεία) γ) οπλισµένο επίχωµα µε απότοµη κλίση πρανούς (όψη συνήθως από συρµατοκιβώτια και επίχωση οπλισµένη µε γεωσυνθετικά φύλλα) δ) αντικατάσταση της επίχωσης µε γέφυρα (συνήθως λύση αρκετά δαπανηρή) Η παρούσα εργασία ασχολείται µε τους τρεις προαναφερθέντες τρόπους αντιστήριξης µιας επίχωσης επιδιώκοντας αφενός να καταγράψει τα τεχνικά κριτήρια εφαρµογής καθενός και αφετέρου να δώσει µια αδροµερή συγκριτική εκτίµηση του κόστους τους. Τα στοιχεία αυτά βοηθούν το µηχανικό, από τα πρώτα κιόλας στάδια του σχεδιασµού, στην υιοθέτηση της προσφορότερης από τεχνικοοικονοµική άποψη λύσης προς µελέτη και κατασκευή. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 6 -
2. ΒΑΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΙ ΩΝ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΕΠΙΧΩΣΕΩΝ 2.1 Οπλισµένα επιχώµατα 2.1.1 Γενικά Με τον όρο οπλισµένα επιχώµατα, καλούνται όλα τα επιχώµατα τα οποία περιλαµβάνουν οποιονδήποτε αποδεκτού τύπου οπλισµό, είτε στο σύνολο του ύψους αυτών, είτε τοπικά στην βάση ή την στέψη. ιακρίνονται: - Τα οπλισµένα επιχώµατα µε απότοµες έως και κατακόρυφες κλίσεις πρανών, η ευστάθεια των οποίων δεν θα µπορούσε να εξασφαλισθεί χωρίς όπλιση. Ως εκ τούτου, πρόκειται για οπλισµένα επιχώµατα αντιστήριξης (retaining structures). - Τα επιχώµατα ήπιας κλίσης πρανών που περιλαµβάνουν όπλιση είτε στην θεµελίωση αυτών, είτε στην στέψη, για λόγους ενίσχυσης της φέρουσας ικανότητας του υπεδάφους ή και αντιµετώπισης διαφορικών καθιζήσεων σε ειδικές περιπτώσεις. [1] Σχήµα 2.1 : Τυπικά παραδείγµατα οπλισµένων επιχωµάτων Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 7 -
2.1.2 Υλικά κατασκευής Γεωϋλικά Για την κατασκευή των οπλισµένων επιχωµάτων, είναι γενικώς κατάλληλα όλα τα γεωϋλικά που θεωρούνται κατάλληλα και για τα άοπλα επιχώµατα (δεν πρέπει να χρησιµοποιούνται οργανικά, διογκούµενα ή υδατοδιαλυτά γεωϋλικά). Αναλόγως των απαιτήσεων σχεδιασµού και χρήσης των οπλισµένων επιχωµάτων, συνιστώνται κυρίως κοκκώδη ή µικτής κοκκοµετρικής διαβάθµισης γεωϋλικά. Η µέγιστη διάσταση και η µορφή των κόκκων του υλικού, σε σχέση µε την ορυκτολογική σύσταση και την προέλευσή του, εξαρτάται από το είδος των οπλισµών (ώστε να µην καταστρέφονται κατά την τοποθέτησή τους) καθώς και από το καθοριζόµενο µέγιστο πάχος στρώσης του υλικού προς συµπύκνωση. Τα ηλεκτροχηµικά χαρακτηριστικά των γεωϋλικών (ph, ηλεκτρική αγωγιµότητα, χλωροϊόντα και θειϊκά) πρέπει να βρίσκονται εντός ανεκτών ορίων εφόσον οι οπλισµοί είναι χαλύβδινοι. Για πολυµερικής σύστασης οπλισµούς, αρκεί ο βαθµός οξύτητας pη να µη λαµβάνει ιδιαίτερα ακραίες τιµές (εξαρτώνται από τις προδιαγραφές του υλικού του οπλισµού). Πέραν των παραπάνω, επίσης καθορίζονται και ελέγχονται κατά την κατασκευή: Το φαινόµενο βάρος του υλικού γk. Τα χαρακτηριστικά διατµητικής αντοχής φ k. Οι παράµετροι διάστρωσης - συµπύκνωσης (πάχος στρώσης, βέλτιστη υγρασία και πυκνότητα συµπύκνωσης). [1, 2] Πιο συγκεκριµένα και σύµφωνα µε την Αµερικάνικη οδηγία FHWA-NHI- 00-043, το υλικό επίχωσης για την κατασκευή οπλισµένων επιχωµάτων είναι απαραίτητο να πληρεί τις παρακάτω προϋποθέσεις: [3] Μέγεθος κοσκίνου Ποσοστό διερχοµένων 20mm* 100 4.76mm (No 4) 100-20 0.425mm (No. 40) 0-60 0.075mm (No. 200) 0-50 είκτης πλαστικότητας: PI=20 (AASHTO T-90) [3] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 8 -
Οπλισµοί Συνήθως είναι κατασκευασµένοι από πολυµερικά υλικά. Οι πολυµερικοί οπλισµοί (πολυµερικές λωρίδες, πολυµερικά γεωπλέγµατα ή φύλλα) συνήθως είναι πολυεστερικοί µε επικάλυψη PVC (PET) ή από υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (HDPE), χωρίς να αποκλείονται άλλοι τύποι. Οπλισµοί από ίνες (fiber, carbon) έχουν επίσης χρησιµοποιηθεί ερευνητικά σε προσωρινές κατασκευές. [1] Σχήµα 2.2 : Τυπικά είδη πολυµερικών οπλισµών (κατά EN 14475-2006). [1] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 9 -
Στοιχεία επένδυσης παρειάς πρανούς Η παρειά του οπλισµένου επιχώµατος µπορεί να επενδυθεί µε διάφορους τρόπους, ανάλογα της κλίσης της, της χρήσης του έργου και των εκάστοτε απαιτήσεων περιβάλλοντος. Ως ελάχιστη απαίτηση, ο τρόπος και τα υλικά της επένδυσης θα πρέπει να προστατεύουν την παρειά τουλάχιστον έναντι διάβρωσης για την προβλεπόµενη διάρκεια ωφέλιµης χρήσης του έργου. Ο τύπος της επένδυσης θα πρέπει να διαθέτει την απαιτούµενη κατά περίπτωση αντοχή. Το σύστηµα επένδυσης θα πρέπει να µην επηρεάζεται από τις αναµενόµενες διαφορικές καθιζήσεις κατά την διάρκεια της ωφέλιµης χρήσης του έργου. Οποιοδήποτε άνοιγµα ή αρµός του συστήµατος επένδυσης θα πρέπει να προστατεύεται κατάλληλα έναντι του ενδεχοµένου διαρροής του υλικού του επιχώµατος µέσω αυτού. Γενικά, από µηχανικής άποψης, µπορούν να διακριθούν δυο κατηγορίες επενδύσεων: - Ηµιεύκαµπτες επενδύσεις (χαλύβδινα πλέγµατα, συρµατοπλέγµατα - συρµατοκιβώτια, ηµιελλειπτικά χαλύβδινα ελάσµατα). - Πλήρως εύκαµπτες επενδύσεις (αναδιπλώσεις γεωπλεγµάτων, ανεξάρτητες επενδύσεις παρειάς µε γεωδίκτυα και φυτικές γαίες). Τυπικά παραδείγµατα στοιχείων και συστηµάτων επένδυσης δίνονται στο παρακάτω σχήµα. [1] Σχήµα 2.3 : Στοιχεία επένδυσης πρανών οπλισµένων επιχωµάτων (κατά EN 14475-2006). [1] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 10 -
2.1.3 Τρόπος κατασκευής Το πρώτο στάδιο κατασκευής του οπλισµένου επιχώµατος περιλαµβάνει τις εκσκαφές για την έδρασή του, στις οποίες συγκαταλέγονται αφενός οι γενικές εκσκαφές και η αποµάκρυνση των επιφανειακών φυτικών και χαλαρών γαιών, και αφετέρου, οι εκσκαφές για τη δηµιουργία των απαιτούµενων αναβαθµών αγκύρωσης (εφόσον η εγκάρσια κλίση του φυσικού πρανούς επί του οποίου εδράζεται το επίχωµα διαθέτει κλίση µεγαλύτερη των 20 0 ), οι εκσκαφές για την τοποθέτηση της εξυγιαντικής αποστραγγιστικής στρώσης, και φυσικά οι απαραίτητες εκσκαφές για τη σωστή τοποθέτηση των γεωσυνθετικών οπλισµών. Φώτο. 2.1 : Εκσκαφές για την κατασκευή του οπλισµένου επιχώµατος Φώτο. 2.2 : Εκσκαφές αναβαθµών αγκύρωσης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 11 -
Μετά την ολοκλήρωση των εκσκαφών και την κατασκευή της εξυγιαντικής αποστραγγιστικής στρώσης γίνεται κατ αρχήν η τοποθέτηση του πρώτου ειδικού συρµατοκιβωτίου επένδυσης, προς το εσωτερικό του επιχώµατος αφού διασφαλιστεί η οµαλότητα και η επιπεδότητα της επιφάνειας επί της οποίας θα τοποθετηθούν οι οπλισµοί. Σχήµα 2.4 : Σχηµατική απεικόνιση συρµατοκιβωτίου επένδυσης παρειάς επιχώµατος Φώτο. 2.3 : Ειδικό συρµατοκιβώτιο επένδυσης παρειάς του οπλισµένου επιχώµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 12 -
Ακολουθεί η επι τόπου συναρµολόγηση των ειδικών συρµατοκιβωτίων επένδυσης και η πλήρωση τους µε λίθους κατάλληλων διαστάσεων (1,0 έως 2,5D = 20cm) και κλείσιµο του «καπακιού» του συρµατοκιβωτίου µε τους προδιαγραφόµενους συνδετήρες. Στο στάδιο αυτό τοποθετείται και το απαραίτητο τµήµα γεωϋφάσµατος στην πίσω όψη του συρµατοκιβωτίου επένδυσης για διαχωρισµό του γεωϋλικού επίχωσης και των λίθων πλήρωσης των υπόψη συρµατοκιβωτίων. Στη συνέχεια ο 1 ος γεωσυνθετικός οπλισµός τοποθετείται κατά τη διεύθυνση της κύριας όπλισης, δηλαδή εγκάρσια προς το µέτωπο του επιχώµατος (το µέτωπο του επιχώµατος υλοποιείται µε την επένδυση από τα ειδικά συρµατοκιβώτια). Συγκεκριµένα, ξετυλίγονται τα ρολά µε κατεύθυνση από το πίσω µέρος του συρµατοκιβωτίου επένδυσης προς το εσωτερικό του επιχώµατος, σύµφωνα µε το υπολογισθέν µήκος και αγκυρώνονται σε αµφότερα τα άκρα µε µικρού µήκους σιδηρές ράβδους J-pin, συνήθως ύψους 0,50m, για να εξασφαλιστεί η τάνυσή τους και η επιπεδότητά τους.. Φώτο. 2.4 : Πλήρωση των ειδικών συρµατοκιβωτίων µε υγιείς λίθους Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 13 -
Το αρχικό τµήµα του πρώτου οπλισµού τοποθετείται σε επαφή πάνω από το προεξέχων τµήµα του συρµατοκιβωτίου επένδυσης, ενώ το υπόλοιπο τµήµα του πρώτου γεωσυνθετικού οπλισµού εναποτίθεται πάνω από το γεωϋλικό έδρασης του επιχώµατος σε όσο µήκος απαιτείται. Σχήµα 2.5 : Σχηµατική απεικόνιση 1 ης σειράς γεωπλεγµάτων Φώτο. 2.5 : Τοποθέτηση 1 ου γεωπλέγµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 14 -
Φώτο. 2.6 : Τοποθέτηση 1 ου γεωπλέγµατος Φώτο. 2.7 : Αγκύρωση του γεωπλέγµατος µε σιδηρές ράβδους (J-pin) Τα ρολά των γεωσυνθετικών οπλισµών τοποθετούνται σε επαφή, δηλαδή µε κάλυψη 100%, χωρίς σύνδεση µεταξύ τους. Μετά την τοποθέτηση και τάνυση του πρώτου γεωσυνθετικού οπλισµού, ακολουθεί η διάστρωση και συµπύκνωση του υλικού επίχωσης σε στρώσεις των 50cm. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 15 -
Σχήµα 2.6 : ιάστρωση υλικού επίχωσης Φώτο. 2.8 : ιάστρωση και συµπύκνωση υλικού επίχωσης Η επιλεγείσα µέθοδος συµπύκνωσης πρέπει να διασφαλίζει την επίτευξη των απαιτουµένων συµπυκνώσεων, δηλαδή 95% συµπύκνωση κατά AASHTO Τ-180 σε υγρασία +2%w OPT. [5] Ακολουθεί η τοποθέτηση του 2 ου γεωσυνθετικού οπλισµού, στην επιθυµητή καθ ύψος απόσταση από τον προηγούµενο, κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο µε τον προηγούµενο. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 16 -
Φώτο. 2.9 : ιάστρωση υλικού επίχωσης πάνω στον 2 ο γεωσυνθετικό οπλισµό Μετά την ολοκλήρωση των προηγουµένων βηµάτων, ακολουθεί η τοποθέτηση και αντίστοιχα συναρµολόγηση του επόµενου συρµατοκιβωτίου επένδυσης παρειάς και ακολουθούν νέοι κύκλοι τοποθέτησης των γεωσυνθετικών οπλισµών και του υλικού επίχωσης. [4] Φώτο. 2.10 : Όψη οπλισµένου επιχώµατος κατά τη διάρκεια της κατασκευής Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 17 -
2.2 Οπλισµένη γη 2.2.1 Γενικά Η οπλισµένη γή είναι ιδανική µέθοδος κατασκευής σε εφαρµογές ευρέως φάσµατος, ακόµα και κατασκευές µέσα σε νερό, έχουν εφαρµοστεί παγκοσµίως σε τοίχους αντιστήριξης, ακρόβαθρα γεφυρών, λιµενικούς τοίχους. Η αρχή της είναι απλή, και οφείλεται στις σηµαντικές τριβές µεταξύ των µορίων του εδάφους και των ελασµάτων οπλισµού, που όταν έλθουν σε επαφή, σε συνδυασµό µε ανάλογα διανεµισµένα ελάσµατα οπλισµού και υλικού επίχωσης παράγουν την οπλισµένη γη, µία σύνθεση υλικών µε πολλά πλεονεκτήµατα ένα από τα οποία είναι η µεγάλη αντίσταση σε στατικές και δυναµικές δυνάµεις. Οι κατασκευές είναι ευέλικτες και για το λόγο αυτό προσαρµόζονται αρκετά αποτελεσµατικά σε παραµορφώσεις κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Η εφαρµογή είναι γρήγορη και απλή, προσφέροντας σηµαντική οικονοµία στο χρόνο εφαρµογής και το κόστος. [9] 2.2.2 Υλικά κατασκευής Εδαφικά υλικά επίχωσης Τα υλικά αυτά πρέπει να είναι επίλεκτα κοκκώδη και να ικανοποιούν τα κριτήρια και τις απαιτήσεις ως προς προέλευση, την κοκκοµετρική διαβάθµιση, την πλαστικότητα, τις χηµικές και ηλεκτροχηµικές ιδιότητες, την αντοχή αλλά και την υγρασία και τον τρόπο συµπύκνωσης. Όλα τα υλικά επίχωσης που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή τοίχων οπλισµένης γης θα πρέπει να στερούνται από οργανικά ή άλλα επιβλαβή υλικά και να είναι συµβατά µε τα παρακάτω όρια διαβάθµισης όπως καθορίζονται από το AASHTO T-27. [3] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 18 -
Πιο συγκεκριµένα, είναι απαραίτητο να πληρούνται τα παρακάτω: U.S µέγεθος Κοσκίνου Ποσοστό διερχόµενων (α) 102mm (4in) (α,β) 100 0.425 mm (No 40) 0-60 0.075 mm (No 200) 0-15 είκτης πλαστικότητας: να µην υπερβαίνει το 6. [3] Στοιχεία οπλισµού Πρόκειται για µεταλλικές, συνήθως χαλύβδινες ταινίες, ράβδους, πλέγµατα ή και γεωσυνθετικά υλικά (πολυµερή) µε τη µορφή ταινιών ή πλεγµάτων. Τα γεωσυνθετικά πολυµερή στοιχεία οπλισµού, µπορεί να είναι γεωυφάσµατα, γεωπλέγµατα ή γεωδίκτυα. Τα υλικά κατασκευής των στοιχείων οπλισµού πρέπει να ικανοποιούν τις απαιτήσεις ως προς την ποιότητα, την αντοχή τους και την ανάπτυξη µηχανισµού αλληλεπίδρασης τους µε το περιβάλλον εδαφικό υλικό. [6] Οι χαλύβδινοι οπλισµοί (χαλύβδινες λωρίδες, ράβδοι, χαλύβδινα πλέγµατα) σε µόνιµες κατασκευές είναι γαλβανισµένοι, αναλόγως του τύπου τους και των απαιτήσεων διάρκειας χρήσης. Ειδικά, σε περίπτωση χρήσης συρµατοπλεγµάτων όπλισης, θα πρέπει να είναι γαλβανισµένα µε κράµα Zn95Al5 και συνιστώµενη προστασία µε επικάλυψη PVC. Ανοξείδωτοι χάλυβες και κράµατα αλουµινίου δεν συνιστώνται γενικώς για µόνιµες κατασκευές, επιτρέπονται µόνο σε ειδικές περιπτώσεις και κατόπιν ειδικής µελέτης. [1] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 19 -
Σχήµα 2.7 : Τυπικά είδη χαλύβδινων οπλισµών (κατά EN 14475-2006). [1] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 20 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.11 : Λεπτοµέρεια οπλισµού (µεταλλικά πλέγµατα) [Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.12 : Λεπτοµέρεια οπλισµού (µεταλλικά πλέγµατα) Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 21 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.13 : Λεπτοµέρεια οπλισµού (µεταλλικές ράβδοι) [Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.14 : Λεπτοµέρεια οπλισµού (µεταλλικές λωρίδες) Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 22 -
Στοιχεία επικάλυψης Τα στοιχεία αυτά είναι απαραίτητα για την εξωτερική αγκύρωση και προστασία του οπλισµού, αλλά και για λειτουργικούς και αισθητικούς λόγους δηλαδή τη διαµόρφωση οµαλής επιφάνειας. Τα στοιχεία αυτά µπορεί να είναι εύκαµπτα στοιχεία από συνθετικά υλικά (πολυµερή) ή συρµατόπλεγµα που περιβάλλουν εξωτερικα τα υλικά επίχωσης. Επίσης µπορεί να είναι άκαµπτα στοιχεία από εκτοξευόµενο σκυρόδεµα ή προκατασκευασµένα στοιχεία από σκυρόδεµα, µεταλλικά φύλλα ή και συνδιασµός των παραπάνω. Τα στοιχεία επικάλυψης είναι απαραίτητα για κλίση πρανούς άνω των 70 ο. [6] Ο πιο διαδεδοµένος τρόπος επένδυσης τοίχων οπλισµένης γης είναι οι δύσκαµπτες επενδύσεις (προκατασκευασµένες πλάκες ή αρθρωτά συνδεµένοι δόµοι από σκυρόδεµα). [1] [Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.15 : Επένδυση µε εξαγωνικά πάνελ σκυροδέµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 23 -
2.2.3 Τρόπος κατασκευής Η κατασκευή του τοίχου αντιστήριξης από οπλισµένη γη αρχίζει µε τη διαµόρφωση της επιφάνειας θεµελίωσης στο εύρος που απαιτείται για την κατασκευή της βάσης της επίχωσης και την τοποθέτηση της κατώτερης στρώσης του οπλισµού. Η επιφάνεια αυτή εκσκάπτεται και διαµορφώνεται µε οµαλές επιφάνειες στην απαιτούµενη κλίση. Η τελική στάθµη θεµελίωσης κατόπιν διαβρέχεται και συµπυκνώνεται. Στη θέση θεµελίωσης της επιφανειακής επικάλυψης διαµορφώνεται τάφρος µέσα στην οποία κατασκευάζεται θεµέλιο από σκυρόδεµα για την έδραση των αυξηµένων φορτίων της επικάλυψης και τη µείωση των καθιζήσεων. Με αυτό τον τρόπο διαµορφώνεται επίπεδη επιφάνεια για την συναρµολόγηση των στοιχείων επικάλυψης. [6] [Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.16 : ιάστρωση υλικού επίχωσης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 24 -
Είναι σηµαντικό η απόθεση, η διάστρωση, η εξοµάλυνση και η συµπύκνωση των υλικών της επίχωσης να γίνεται µε διεύθυνση παράλληλη προς την πρόσοψη του τοίχου. Κατά τη διάστρωση των πρώτων στρώσεων του οπλισµού, τα στοιχεία του οπλισµού θα πρέπει να έχουν προσυναρµολογηθεί ώστε να διευκολύνεται η τοποθέτηση τους. Επίσης µετά την ολοκλήρωση της συµπύκνωσης του υλικού µέχρι τη στάθµη τοποθέτησης µιας ζώνης οπλισµού, θα τοποθετούνται οι οπλισµοί και θα συνδέονται µε τα στοιχεία της επικάλυψης. Μετά τη σύνδεση µε τα στοιχεία της επικάλυψης, οι οπλισµοί θα τανίζονται ελαφρά ώστε η διάστρωση τους να µην περιλαµβάνει κυµατισµούς. [6] [Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.17 : ιάστρωση οπλισµών (µεταλλικά πλέγµατα) Η διάστρωση των στοιχειών του οπλισµού θα γίνεται από ανθρώπους ή µε τη χρήση ειδικών ελαφρών ελαστιχοφόρων οχηµάτων. Τα στοιχεία κατά την κύρια διεύθυνση φόρτισης (κάθετα στην όψη του τοίχου) θα πρέπει να είναι συνεχή χωρίς ενώσεις (µατίσµατα) σε όλο το απαιτούµενο µήκος τους. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 25 -
Ωστόσο κατά την εγκάρσια διεύθυνση (κατά το µήκος του τοίχου) είναι αναπόφευκτη η ασυνέχεια του οπλισµού και η δηµιουργία αρµών. Οι αρµοί αυτού του τύπου για µεταλλικά πλέγµατα θα διαµορφώνονται µε επικάλυψη των γειτονικών στρώσεων τους. Στην περίπτωση που δεν ορίζεται από τη µελέτη πλάτος επικάλυψης, η ελάχιστη επικάλυψη καθορίζεται σε 0,30 µέτρα. Επίσης είναι δυνατό τα µεταλλικά πλέγµατα να συγκολούνται έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η ασφαλής ανάληψη των αναπτυσσόµενων εφελκυστικών φορτίων. Στην περίπτωση χρήσης ισότροπων πλεγµάτων (δηλαδή µε την ίδια αντοχή και προς τις δυο διευθύνσεις) το µήκος αγκύρωσης είναι προφανώς το ίδιο και προς τις δυο διευθύνσεις. [6] Η διαδικασία τοποθέτησης του οπλισµού και της διάστρωσης της επόµενης στρώσης υλικού επίχωσης θα γίνεται µε τρόπο, ώστε τα χρησιµοποιούµενα µηχανήµατα για την τοποθέτηση του οπλισµού και τη διάστρωση της επόµενης στρώσης της επίχωσης, να µην κυκλοφορούν στον ήδη τοποθετηµένο οπλισµό, πριν διαστρωθεί η επόµενη στρώση επίχωσης.[6] Η τοποθέτηση των άκαµπτων στοιχείων της επικάλυψης θα προηγείται της διάστρωσης και συµπύκνωσης της επίχωσης µε διαφορά στάθµης τουλάχιστο 15 εκατοστά (δηλαδή τα στοιχεία της πρόσοψης θα είναι σε στάθµη τουλάχιστο 15 εκατοστά ψηλότερα από τη στάθµη της επίχωσης. Η κατώτερη στρώση των στοιχείων αυτών θα περιλαµβάνει και στοιχεία µε το ήµισυ του πλήρους ύψους τους, ώστε να συµπληρωθεί σωστά ο κάνναβος συµπλοκής των στοιχείων της επικάλυψης. [6] Είναι απαραίτητο τέλος η ειδική κατασκευή των τοίχων αντιστήριξης από οπλισµένη γη να γινεται από εξειδικευµένο συνεργείο, ώστε να εξασφαλίζεται η βέλτιστη συνάφεια δια τριβής των πλεγµάτων και του αδροµερούς υλικού επίχωσης, και να επιτυγχάνεται το καλύτερο κατασκευαστικό και αισθητικό αποτέλεσµα. [10] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 26 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.18 : Τοίχος οπλισµένης γης επενδυµένος µε εξαγωνικά πάνελ [Πηγή: ΕΟΑΕ] Φώτο 2.19 : Τοίχος οπλισµένης γης επενδυµένος µε εξαγωνικά πάνελ Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 27 -
2.3 Τοίχοι αντιστήριξης από οπλισµένο σκυρόδεµα 2.3.1 Γενικά Οι τοίχοι αντιστήριξης από οπλισµένο σκυρόδεµα χρησιµεύουν στο να διατηρούν τις πλευρικές πιέσεις των χωµάτων. Τυπικά οι τοίχοι αντιστήριξης προεξέχουν πάνω από µια βάση θεµελίου πέρα από το επίπεδο αναφοράς από τη µια µεριά και διατηρούν το υψηλότερο επίπεδο αναφοράς από την άλλη. [8] Σχήµα 2.8 : Τυπικός τοίχος αντιστήριξης Οι κυριότεροι τύποι τοίχων αντιστηρίξεως είναι : - Τοίχοι βαρύτητας - Προεξέχοντες τοίχοι αντιστήριξης - Τοίχοι αντιστήριξης µε πασσαλόπηγµα - Τοίχοι αντιστήριξης µε αγκύρωση Σχήµα 2.9 : Τύποι αντιστήριξης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 28 -
Τοίχοι Βαρύτητας Σχήµα 2.10 : Είδη τοίχων βαρύτητας Οι τοίχοι βαρύτητας εξαρτάται από το βάρος της µάζας τους (πέτρα, σκυρόδεµα ή άλλο βαρύ υλικό) το πόσο αντιστέκονται σε πιέσεις από πίσω και έχουν συχνά πλάτη µε ήπια κλίση για να βελτιώσουν τη σταθερότητα τους δίνοντας κλίση και στα συγκρατούµενα χώµατα. Οι κοντοί, εξωτερικού χώρου τοίχοι είναι συχνά κατασκευασµένοι από πέτρα ή από τµήµατα από σκυρόδεµα. Οι στεγνά κατασκευασµένοι τοίχοι βαρύτητας είναι αρκετά εύκαµπτοι και δεν απαιτούν άκαµπτο πέδιλο θεµελίου σε παγωµένες περιοχές Νωρίτερα τον 20 ο αιώνα οι ψηλότεροι τοίχοι αντιστήριξης ήταν συχνά τοίχοι βαρύτητας κατασκευασµένοι από µεγάλες µάζες σκυροδέµατος ή πέτρας. Στις µέρες µας οι ψηλότεροι τοίχοι αντιστήριξης κατασκευάζονται αυξανόµενα σαν σύνθετοι τοίχοι βαρύτητας, µε γεωσυνθετικά υλικά ή µε πρόσοψη από προκατασκευασµένα υλικά. [8] Προεξέχοντες τοίχοι αντιστήριξης Οι προεξέχοντες τοίχοι αντιστήριξης είναι συχνά κατασκευασµένοι από ένα εσωτερικό κορµό οπλισµένο µε χάλυβα, και έγχυτο σκυρόδεµα ή ασβεστοτσιµεντοκονίαµα. Το σχήµα τους είναι συχνά αντεστραµµένου ταυ. Οι προεξέχοντες αυτοί τοίχοι φορτίζουν (όπως µια δοκός) ένα µεγάλο κατασκευαστικά πέδιλο, µετατρέποντας τις οριζόντιες πιέσεις από το πίσω µέρος του τοίχου σε κατακόρυφες πιέσεις του εδάφους χαµηλά. Καµιά φορά οι προεξέχοντες τοίχοι στηρίζονται από µπροστά, ή έχουν κοινά όρια µε ένα Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 29 -
στήριγµα στο πίσω µέρος ώστε να βελτιώσουν την αντοχή τους έναντι υψηλών φορτίων. Σχήµα 2.11 : Στηριζόµενος τοίχος αντιστήριξης Οι στηριζόµενοι τοίχοι έχουν κοντά φτερά που σχηµατίζουν ορθή γωνία µε της κύρια ένταση του τοίχου. Αυτοί οι τοίχοι απαιτούν άκαµπτο πέδιλο θεµελίου κάτω από το βάθος παγετού. Οι τύποι αυτοί τοίχων χρησιµοποιούν πολύ λιγότερο υλικό από έναν παραδοσιακό τοίχο βαρύτητας. [8] Τοίχος αντιστήριξης µε πασσαλόπηγµα Φώτο 2.20 : Τοίχος αντιστήριξης από πασσαλοπηγµένη επιφάνεια Ο τοίχος από επιφάνεια πασσαλοπηγµένη συνήθως χρησιµοποιείται σε µαλακά εδάφη και σε στενό χώρο. Οι τοίχοι από πασσαλοπηγµένη επιφάνεια είναι κατασκευασµένοι από σίδερο, βινύλιο ή από σανίδες ξύλου οι οποίες καρφώνονται στο έδαφος. Για έναν γρήγορο υπολογισµό των υλικών Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 30 -
συνήθως αφήνουµε µήκος ίσο µε το 1/3 πάνω από το έδαφος και µήκος ίσο µε τα 2/3 κάτω από το έδαφος. Βέβαια αυτό µπορεί να αλλάξει ανάλογα µε το περιβάλλον. Οι ψηλότεροι τοίχοι χρειάζονται να αγκύρωση στο πίσω µέρος µέσα στο έδαφος. Η αγκύρωση είναι δεµένη µε τον τοίχο συνήθως µε καλώδια ή µε αντηρίδες. Οι αγκυρώσεις τοποθετούνται πίσω από το επίπεδο πιθανής αστοχίας του εδάφους. [8] Τοίχοι αντιστήριξης µε αγκύρωση Οι τοίχοι αντιστήριξης µε αγκύρωση µπορούν να κατασκευαστούν µε καθέναν από τους προαναφερθέντες τρόπους, περιλαµβάνει όµως επιπλέον ένταση χρησιµοποιώντας καλώδια ή άλλα µέσα αγκύρωσης σε βράχο ή έδαφος πίσω από τον τοίχο. Οδηγούµαστε συνήθως µέσα στο υλικό, τα αγκύρια προεκτείνονται στο τέλος του καλωδίου µε µηχανικά µέσα ή συχνά µε έγχυση σκυροδέµατος υπό πίεση το οποίο απλώνεται σχηµατίζοντας βολβούς µέσα στο έδαφος. Τεχνικά πολύπλοκη η µέθοδος αυτή είναι πολύ χρήσιµη σε περιπτώσεις που αναµένονται υψηλά φορτία ή εκεί που ο τοίχος πρέπει να ενισχυθεί, επειδή είναι πολύ αδύναµος. [8] 2.3.2 Κατασκευή τοίχου από οπλισµένο σκυρόδεµα Τα γεωϋλικά µε τα οποία κατασκευάζεται ένα επίχωµα θα πρέπει να πληρούν ορισµένες απαιτήσεις σχετικά µε τα φυσικά, µηχανικά και τα φυσικοχηµικά χαρακτηριστικά τους. Συγκεκριµένα, το υλικό επίχωσης πρέπει να είναι επίλεκτο υλικό κατηγορίας Ε4 ή Ε3 κατά ΟΣΜΕΟ (κατά USCS οι ακόλουθες κατηγορίες γεωϋλικών θεωρούνται κατάλληλες: GW, GP, GM, SP, SW, SM, SC) εφόσον: το λεπτόκοκκο κλάσµα (διερχόµενο από το κόσκινο Ν ο 200) είναι λιγότερο από 25%, η διάµετρος του µέγιστου κόκκου είναι µικρότερη των 80mm, το όριο υδαρότητας και ο δείκτης πλαστικότητας είναι µικρότεροι από 20 και 10 αντίστοιχα (WL 20 και PI 10), ο Καλιφορνιακός λόγος φέρουσας ικανότητας είναι CBR>10, ποσοστό οργανικών και διόγκωση πρακτικά µηδενικά. [4] Όσον αφορά στα φυσικοχηµικά χαρακτηριστικά του γεωϋλικού επίχωσης, σε κάθε περίπτωση οι τιµές του PH του θα πρέπει να κυµαίνονται Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 31 -
από 3 έως 9. Το σκυρόδεµα που χρησιµοποιείται είναι της κατηγορίας C20/25 κατάλληλο για κατασκευές βάθρων, πλακών πρόσβασης, τοίχων. [4] Οι σιδηροπλισµοί που χρησιµοποιούνται είναι της κατηγορίας St III (S 400) ή St IV (S 500).Οι τοίχοι αντιστήριξης από σκυρόδεµα µπόρεί να είναι κατασκευασµένοι µε αντηρίδες ή χωρίς αντηρίδες. Ως προς τον τρόπο κατασκευής ένας τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα δεν παρουσιάζει ιδιαίτερη δυσκολία. [4] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 32 -
3. ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΙ ΩΝ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΕΠΙΧΩΣΕΩΝ 3.1 ΤΕΧΝΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ 3.1.1 Τοίχοι από οπλισµένο σκυρόδεµα είναι τα εξής : Τα βασικότερα χαρακτηριστικά των τοίχων από οπλισµένο σκυρόδεµα Εφαρµόζονται για περιορισµένα ύψη επίχωσης (έως 10 µέτρα). Το έδαφος θεµελίωσης θα πρέπει να είναι χαµηλής συµπιεστότητας καθώς πρόκειται για δύσκαµπτη κατασκευή που δεν επιδέχεται µεγάλες διαφορικές καθιζήσεις. Οι επιφάνειες που προκύπτουν είναι συνήθως µειωµένης αισθητικής και δεν εναρµονίζονται µε το φυσικό περιβάλλον. Είναι τεχνική αντιστήριξης που εφαρµόζεται επί µακρόν και δεν χρειάζονται εξειδικευµένα συνεργεία και προµηθευτές και συγκεκριµένη τεχνογνωσία. Η συµπεριφορά τους, λόγω της µακροχρόνιας χρήσης τους, έχει παρατηρηθεί κατά τη διάρκεια ζωής ενός έργου οδοποιίας (άνω των 50 χρόνων) και έχει κριθεί ικανοποιητική. 3.1.2 Τοίχοι οπλισµένης γης εξής : Τα βασικότερα χαρακτηριστικά των τοίχων οπλισµένης γης είναι τα Το συνολικό ύψος αυτών µπορεί να ξεπεράσει τα 30 µέτρα µε την παρεµβολή οριζόντιων βαθµίδων (συνηθως ανά 10 µέτρα). Βρίσκει εφαρµογή και σε περιπτώσεις εδαφών θεµελίωσης µέσης και υψηλής συµπιεστότητας καθώς πρόκειται για εύκαµπτη κατασκευή µε µεγάλες ανοχές στις παραµορφώσεις λόγω καθιζήσεων. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 33 -
Λόγω της χρήσης µεταλλικού οπλισµού που κινδυνεύει από διάβρωση απαιτείται η προµήθεια υλικού επίχωσης µε υψηλές προδιαγραφές φυσικοχηµικών ιδιοτήτων. Το αισθητικό αποτέλεσµα της όψης τους είναι υψηλό καθώς αποτελείται από πάνελ συγκεκριµένου σχήµατος που δηµιουργούν µια ενιαία επιφάνεια µε επαναλαµβανόµενο µοτίβο. Λόγω της χρήσης τυποποιηµένων στοιχείων και εξαρτηµάτων η κατασκευή τους είναι ταχεία. Οι προµηθευτές των συστηµάτων οπλισµένης γης είναι περιορισµένοι και πρέπει να παρέχουν µαζί µε τα υλικά και συγκεκριµένες οδηγίες κατασκευής στα συνεργεία του αναδόχου. Είναι κατασκευή που εφαρµόζεται της τελευταίες δεκαετίες και η συµπεριφορά της δεν έχει δοκιµαστεί καθ όλη την προβλεπόµενη διάρκεια ζωής της. 3.1.3 Οπλισµένα επιχώµατα µε απότοµη κλίση. Τα βασικότερα χαρακτηριστικά των οπλισµένων επιχωµάτων είναι τα εξής : Το συνολικό ύψος αυτών µπορεί να ξεπεράσει τα 30 µέτρα µε την παρεµβολή ή µη οριζόντιων βαθµίδων. Βρίσκει εφαρµογή και σε περιπτώσεις εδαφών θεµελίωσης µέσης και υψηλής συµπιεστότητας καθώς πρόκειται για εύκαµπτη κατασκευή µε µεγάλες ανοχές στις παραµορφώσεις λόγω καθιζήσεων. εν έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις υλικού επίχωσης από άποψη φυσικοχηµικών ιδιοτήτων, δεν απαιτεί ιδιαίτερο εξοπλισµό και τεχνογνωσία. Η όψη τους, η οποία διαµορφώνεται συνήθως από συρµατοκιβώτια, εντάσσεται αρµονικότερα στο περιβάλλον ιδιαίτερα στην περίπτωση ορεινού ανάγλυφου. Είναι κατασκευή που εφαρµόζεται της τελευταίες δεκαετίες και δεν υπάρχει εµπειρία από τη συµπεριφορά της στο χρόνο από άποψη παραµορφώσεων και λειτουργικότητας. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 34 -
3.1.4 Ιδιότητες γεωπλεγµάτων Από την αρχή της δεκαετίας του '80, η τεχνολογία των γεωπλεγµάτων έχει συµβάλλει στην επιτυχή και αποτελεσµατική κατασκευή τοιχίων από οπλισµένη γη. Η σύγχρονη σχεδιαστική µεθοδολογία συνδυάζει για την κατασκευή κάθε τοιχίου από οπλισµένη γη, εργαστηριακές δοκιµές για την αντοχή σύνδεσης διάφορων τύπων γεωπλεγµάτων. Τα γεωπλέγµατα κατασκευάζονται από υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (HDPE), από χαλύβδινους οπλισµούς γαλβανισµένους, ή από υψηλής αντοχής πολυεστερικές ίνες. Οι βασικές ιδιότητες των γεωπλεγµάτων περιλαµβάνουν: Υψηλή εφελκυστική αντοχή Μακροπρόθεσµη αντοχή στον ερπυσµό Εύκολη συναρµολόγηση Μη διασπάσιµα Μεγάλη διαθεσιµότητα. [7] 3.1.5 Πλεονεκτήµατα χρήσης γεωπλεγµάτων Τα πλεονεκτήµατα των κατασκευών που έχουν ενισχυθεί µε γεωπλέγµατα περιλαµβάνουν: Η οικονοµική κατασκευή χάρη στη χρήση ενός ευρύτερου φάσµατος εδαφών για την κατασκευή του οπλισµένου επιχώµατος, ελαχιστοποιεί την ανάγκη για µεταφορά επίλεκτων υλικών πλήρωσης. Γρήγορη κατασκευή τοιχίων χωρίς την αναµονή σύνθετων κατασκευαστικών σχεδίων, τη διαµόρφωση και τοποθέτηση χάλυβα και τον χρόνο ωρίµανσης του σκυροδέµατος. Το τοιχίο και το επίχωµα πλήρωσης κατασκευάζονται ταυτόχρονα. Ελαχιστοποιούν την ανάγκη για βαθιές εκσκαφές και θεµελιώσεις, εξαιτίας την ευκαµψίας που διαθέτουν έναντι των άκαµπτων δοµικών στοιχείων. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 35 -
Παρέχουν υψηλή και µακροπρόθεσµη αντοχή στα διαβρωτικά αποτελέσµατα του νερού, των µικροοργανισµών και των αλκαλικών ή όξινων εδαφών. [7] 3.1.6 Πλεονεκτήµατα χρήσης συρµατοκιβωτίων αναφερθούν: Σαν πλεονεκτήµατα της χρήσης των συρµατοκιβωτίων µπορούν να 1. Απαιτούνται ελάχιστα έργα προπαρασκευής του εδάφους και απουσία έργων απαγωγής υδάτων. 2. Η επιτόπια συναρµολόγηση και η τοποθέτηση µπορεί να γίνει ακόµα και από µη εξειδικευµένο συνεργείο. 3. Απαιτείται ελάχιστη συντήρηση. 4. Έχουν µεγάλη ανθεκτικότητα και παρέχουν οικονοµία. 5. Είναι αποτελεσµατικά όσον αφορά την απορρόφηση των δυνάµεων από τη συγκράτηση του εδάφους και τις υδροστατικές πιέσεις. 6. Έχουν φιλική κατασκευή και ενσωµατώνονται αισθητικά µε το περιβάλλον. 7. Η εναπόθεση χώµατος στα κενά αυξάνει την αποτελεσµατικότητα των συρµατοκιβωτίων και διατηρεί τη φυσική εµφάνιση του τοπίου µέσω της δηµιουργίας βλάστησης µε την πάροδο των ετών. [11] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 36 -
3.2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ 3.2.1 ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Για τη εκτίµηση του κόστους αντιστήριξης επιχώσεων χρησιµοποιούνται στοιχεία από εγκεκριµένες µελέτες τέτοιων έργων κατά µήκος της Εγνατίας οδού. Συγκεκριµένα, χρησιµοποιούνται 24 µελέτες τοίχων αντιστήριξης από οπλισµένο σκυρόδεµα, 9 µελέτες τοίχων οπλισµένης γης και 54 µελέτες οπλισµένων επιχωµάτων από τις οποίες 11 αφορούν πρανή µε απότοµη κλίση ( 70 ). Οι περισσότερες µελέτες των τοίχων οπλισµένου σκυροδέµατος που εξετάζονται ανήκουν στις πρότυπες µελέτες τοίχων αντιστήριξης που εκπονήθηκαν από την ΕΟΑΕ για διάφορα ύψη αντιστήριξης, για κλίση εδάφους πίσω από αυτόν µηδενική και για τάση εδάφους ίση µε 400 kpa. Από τις µελέτες αυτές καταγράφονται, για τη δυσµενέστερη διατοµή (διατοµή µε το µεγαλύτερο αντιστηριζόµενο ύψος) κατ αρχάς τα βασικά γεωµετρικά στοιχεία κάθε είδους αντιστήριξης όπως το αντιστηριζόµενο ύψος, η κλίση και το εύρος κατάληψης επί διατοµής. Ως εύρος κατάληψης ορίζεται το µέγιστο µήκος των οπλισµών στην περίπτωση των οπλισµένων επιχώσεων και ως το πλάτος του θεµελίου πίσω από την επιφάνεια όψης του τοίχους στην περίπτωση των τοίχων από οπλισµένο σκυρόδεµα. Τα βασικά γεωµετρικά στοιχεία φαίνονται σχηµατικά για κάθε είδος αντιστήριξης στη συνέχεια. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 37 -
επίχωµα Σχήµα 3.1 : επίχωµα ΥΠΟΜΝΗΜΑ 1. Σώµα επιχώµατος από επίλεκτα κοκκώδη θραυστά υλικά Ε1 - Ε4 2. Επένδυση παρειάς µε λιθοπληρωµένα συρµατοκιβώτια (Σχήµα 3.2) 3. Μονοαξονικά γεωπλέγµατα ανά Sv, Tult. 4. Όγκος επίχωσης οπλισµένου τµήµατος 5. Ύψος οπλισµένου επιχώµατος Η (m) 6. Εύρος κατάληψης οπλισµένου τµήµατος Β (m) 7. Γραµµή εδάφους Σχήµα 3.2 : Λεπτοµέρεια συρµατοκιβωτίου Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 38 -
Τοίχος οπλισµένης γης Σχήµα 3.3 : Τοίχος οπλισµένης γης ΥΠΟΜΝΗΜΑ 1. Σώµα επιχώµατος από επίλεκτα κοκκώδη θραυστά υλικά Ε1 - Ε4 2. Στοιχεία επένδυσης (συνήθως εξαγωνικά πανελς σκυροδέµατος) 3. Μονοαξονικά γεωπλέγµατα ανά Sv, Tult. 4. Όγκος επίχωσης οπλισµένου τµήµατος 5. Ύψος οπλισµένης γης Η (m) 6. Εύρος κατάληψης οπλισµένου τµήµατος Β (m) 7. Γραµµή εδάφους Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 39 -
Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα Σχήµα 3.4 : Τοίχος αντιστήριξης από οπλισµένο σκυρόδεµα ΥΠΟΜΝΗΜΑ 1. Σώµα επιχώµατος από επίλεκτα κοκκώδη θραυστά υλικά Ε1 - Ε4 2. Όγκος επίχωσης 3. Ύψος αντιστήριξης Η (m) 4. Εύρος κατάληψης Β (m) 5. Γραµµή εδάφους Από κάθε µελέτη καταγράφονται επίσης η ποιότητα του υλικού επίχωσης, το είδος των στοιχείων όψης, το είδος των στοιχείων όπλισης της επίχωσης καθώς και όλων των ποσοτήτων (ανά µέτρο µήκους αντιστήριξης) υλικών και εργασιών που συνθέτουν το κόστος της κατασκευής. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 40 -
Στη συνέχεια από τις ποσότητες αυτές προκύπτει το κόστος κατασκευής ανά µέτρο µήκους αντιστήριξης µε βάση τις τιµές του Υπουργείου για τα Έργα Οδοποιίας (ισχύον Τιµολόγιο από 13/10/2009 για έργα προϋπολογισµού µικρότερα του 1,5 Μ - επισυνάπτεται στο παράρτηµα Γ). Στο τιµολόγιο χρησιµοποιήθηκε, για τον υπολογισµό των τιµών δανείων και άλλων υλικών, απόσταση µεταφοράς ίση µε 5 χιλιόµετρα. Σηµειώνεται ότι στο κόστος αυτό περιλαµβάνονται υλικά και εργασίες που αφορούν στα καθ αυτά στοιχεία αντιστήριξης χωρίς να συνυπολογίζονται αποστραγγιστικές στρώσεις, εκσκαφές, οδοστρωσία, στηθαία ασφαλείας κτλ. που σε κάθε περίπτωση απαιτούνται οποιοδήποτε είδος αντιστήριξης και εάν επιλέγεται. Το συνολικό κόστος αναλύεται σε επιµέρους κόστη για κάθε είδος αντιστήριξης τα οποία συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα: Είδος αντιστήριξης Επιµέρους κόστη επίχωσης Σκυροδέµατος Τοίχος οπλισµένου Σιδηρών οπλισµών σκυροδέµατος ανείων υλικών επίχωσης Κατασκευή επίχωσης Συστήµατος οπλισµένης γης (πάνελ-µεταλλικά στοιχεία όπλισης) Τοίχος οπλισµένης γης ανείων υλικών επίχωσης Κατασκευή οπλισµένης επίχωσης Στοιχείων όψης* Γεωπλεγµάτων διαφόρων αντοχών επίχωµα ανείων υλικών επίχωσης Κατασκευή οπλισµένης επίχωσης *τα πλέον συνήθη στοιχεία όψης είναι τα συρµατοκιβώτια το κόστος των οποίων αναλύεται στο κόστος προµήθειας του συρµατοπλέγµατος, στο κόστος κατασκευής του κιβωτίου και στο κόστος πλήρωσης του µε λίθους συµπεριλαµβανοµένης και της προµήθειας αυτών. Τα προαναφερόµενα στοιχεία κάθε εξετασθείσας µελέτης περιλαµβάνονται στους ακόλουθους; πίνακες 1, 2 και 3 για την περίπτωση τοίχων οπλισµένου σκυροδέµατος, οπλισµένης γης και οπλισµένων Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 41 -
επιχωµάτων αντίστοιχα. Οι τοίχοι οπλισµένου σκυροδέµατος διαχωρίζονται σε τοίχους µε αντηρίδες και σε τοίχους χωρίς αντηρίδες. Τα οπλισµένα επιχώµατα διαχωρίζονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα µε το αν η κλίση πρανούς είναι µεγαλύτερη ή µικρότερη των 70 καθώς κάθε κατηγορία µελετάται ακολουθώντας διαφορετικό κανονιστικό πλαίσιο. Σκοπός είναι να διερευνηθεί αν η διαφορετική µελετητική προσέγγιση επηρεάζει τη διαστασιολόγηση και κατά συνέπεια το κόστος κατασκευής. 3.2.2 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Από τα στοιχεία των πινάκων 1, 2 και 3 παράγονται διαγράµµατα κόστους σε σχέση µε το ύψος και προσδιορίζεται, από τη γραµµή τάσης των σηµείων κάθε διαγράµµατος, προσεγγιστική σχέση εκτίµησης κόστους σε συνάρτηση µε το ύψος για κάθε είδος αντιστήριξης ( ιάγραµµα 1, 2, 3 και 4). Για τα οπλισµένα επιχώµατα προκύπτουν δύο διαγράµµατα: στο πρώτο ( ιάγραµµα 3) υπάρχει διαχωρισµός µεταξύ επιχωµάτων µε κλίση µεγαλύτερη και µικρότερη των 70 ενώ στο δεύτερο ( ιάγραµµα 4) υπάρχει ενιαία επεξεργασία όλων των περιπτώσεων. Σηµειώνεται ότι για λόγους σύγκρισης, λαµβάνονται υπόψη µόνο οι περιπτώσεις του Πίνακα 3 που έχουν ως στοιχεία όψης συρµατοκιβώτια. Επίσης, δε λαµβάνεται υπόψη η σκιασµένη σειρά καθώς αποτελεί κατασκευή µε ιδιαίτερες συνθήκες φόρτισης, το κόστος της οποίας προκύπτει σηµαντικά αυξηµένο. Για τη σύγκριση µεταξύ των διαφορετικών ειδών αντιστήριξης, παρουσιάζονται οι προκύπτουσες καµπύλες κόστους ( ιάγραµµα 5). Τέλος, για λόγους γρήγορης εκτίµησης κόστους, σκόπιµο είναι να υπάρχει µια τιµή κόστους ανά τετραγωνικό µέτρο επιφάνειας όψης ανεξαρτήτως ύψους. Για το λόγο αυτό, αποτυπώνεται στα διαγράµµατα 6, 7 και 8 το κόστος ανά τετραγωνικό µέτρο σε σχέση µε το ύψος από όπου προκύπτει µια µέση τιµή κόστους και το εύρος διακύµανσης αυτής για κάθε είδος αντιστήριξης. Οι σχέσεις των καµπυλών κόστους-ύψους καθώς και οι µέσες τιµές κόστους ανά τετραγωνικό µέτρο επιφάνειας όψης και τα εύρη διακύµανσής του συγκεντρώνονται για κάθε είδος αντιστήριξης στους πίνακες 4 και 5 αντίστοιχα. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 42 -
ΠΙΝΑΚΑΣ 1: ΤΟΙΧΟΙ ΑΠΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ Ποσότητες ανά µέτρο µήκους Κόστος κατασκευής ( ανά µέτρο µήκους) α/α Κωδικός Μελέτης ΕΟΑΕ 1 5842-47 2 5842-419 3 1.1220 4 S-190a-T1 5 S-190a-T1,5 6 S-190a-T2 7 S-190a-T2,5 8 S-190a-T3 9 S-190a-T3,5 10 S-190a-T4 11 S-190a-T4,5 12 S-190a-T5 13 S-190a-T5,5 14 S-190a-T6 15 S-190a-T6,5 16 S-190a-T7 17 S-190a-T7,5 18 S-190a-T8 19 S-215-T7α 20 S-216-Τ7,5α 21 S-217-Τ8α 22 S-218-Τ8,5α 23 S-219-Τ9α 24 S-220-Τ9,5α 25 S-221- Τ10α Είδος αντιστήριξης Ύψος Κλίση Εύρος κατάληψης επίχωσης Σκυρόδεµα Σίδερα Με αντηρίδες Όγκος Βάρος Όγκος Ποιότητα υλικού Γωνία τριβής φ Συνοχή c (m) (m) (m3) (kgr) (m3) ( ) (kpa) ( ανά µέτρο µήκους) Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 3,2 κατακόρυφος 1,2 ΌΧΙ 2,28 126,1 3,36 A1a,A1b (E4,E3 36 o 0 311 160 9 4 484 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 5 κατακόρυφος 1,7 ΌΧΙ 6,2 448,03 8 A1a,A1b (E4,E3 36 o 0 847 569 21 9 1.445 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 10,75 κατακόρυφος 5 ΌΧΙ 16,29 1118,19 56,16 35 o 0 2.225 1.420 145 61 3.851 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 1 κατακόρυφος 0,5 ΌΧΙ 0,54 49,68 0,35 30 o 0 74 63 1 0 138 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 1,5 κατακόρυφος 0,8 ΌΧΙ 0,78 64,78 0,96 30 o 0 107 82 2 1 192 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 2 κατακόρυφος 0,8 ΌΧΙ 1,29 83,01 1,36 30 o 0 176 105 4 1 287 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 2,5 κατακόρυφος 1 ΌΧΙ 1,54 96,13 2,21 30 o 0 210 122 6 2 341 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 3 κατακόρυφος 1,3 ΌΧΙ 1,84 121,67 3,51 30 o 0 251 155 9 4 419 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 3,5 κατακόρυφος 1,45 ΌΧΙ 2,33 144,01 4,81 30 o 0 318 183 12 5 519 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 4 κατακόρυφος 1,75 ΌΧΙ 2,79 165,76 6,57 30 o 0 381 211 17 7 616 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 4,5 κατακόρυφος 2,05 ΌΧΙ 3,38 263,71 8,91 30 o 0 462 335 23 10 829 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 5 κατακόρυφος 2,45 ΌΧΙ 3,96 316,17 11,7 30 o 0 541 402 30 13 985 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 5,5 κατακόρυφος 2,8 ΌΧΙ 4,38 408,13 14,75 30 o 0 598 518 38 16 1.171 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 6 κατακόρυφος 2,95 ΌΧΙ 5,44 437,66 16,95 30 o 0 743 556 44 18 1.361 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 6,5 κατακόρυφος 3,3 ΌΧΙ 5,93 537,01 20,72 30 o 0 810 682 54 22 1.568 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 7 κατακόρυφος 3,5 ΌΧΙ 6,75 615,8 23,84 30 o 0 922 782 62 26 1.792 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 7,5 κατακόρυφος 3,7 ΌΧΙ 8,13 662,85 27,12 30 o 0 1.111 842 70 29 2.052 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 8 κατακόρυφος 3,8 ΌΧΙ 9,3 854,9 29,86 30 o 0 1.270 1.086 77 32 2.466 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 7 κατακόρυφος 3,75 NAI 8,68 2000,89 22,75 30 o 0 1.186 2.541 59 25 3.810 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 7,5 κατακόρυφος 4,15 NAI 9,76 2291,64 27,71 30 o 0 1.333 2.910 72 30 4.345 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 8 κατακόρυφος 4,5 NAI 11,46 2924,93 31,94 30 o 0 1.565 3.715 83 34 5.397 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 8,5 κατακόρυφος 4,75 NAI 14,07 3263,02 35,71 30 o 0 1.922 4.144 92 39 6.197 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 9 κατακόρυφος 4,8 NAI 15,7 3562,84 38,14 30 o 0 2.145 4.525 99 41 6.809 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 9,5 κατακόρυφος 5,05 NAI 18,81 3975,53 42,25 30 o 0 2.569 5.049 109 46 7.773 Τοίχος αντιστήριξης από σκυρόδεµα 10 κατακόρυφος 5,3 NAI 21,09 4319,43 46,58 30 o 0 2.881 5.486 121 50 8.538 Επίχωση Κόστος προµήθειας σκυροδέµατος Κόστος προµήθειας σιδηρών οπλισµών Κόστος δανείωνεπιχωµάτων Κόστος κατασκευής επιχώµατος Συνολικό κόστος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 43 -
Καµπύλη κόστους-ύψους τοίχων αντιστήριξης οπλισµένου σκυροδέµατος 10000,00 9000,00 8000,00 7000,00 6000,00 y = 43 x 2.3 5000,00 4000,00 3000,00 2000,00 y = 100 x 1.46 χωρίς αντηρίδες µε αντηρίδες Κόστος ανά τρέχον µέτρο ( /µ.µ.) 1000,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 Ύψος τοίχου (µ) ιάγραµµα 1 : Καµπύλη κόστους-ύψους τοίχων αντιστήριξης από οπλισµένο σκυρόδεµα Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 44 -
ΠΙΝΑΚΑΣ 2: ΤΟΙΧΟΙ ΟΠΛΙΣΜΕΝΗΣ ΓΗΣ α/α Κωδικός µελέτης ΕΟΑΕ Ύψος Κλίση Εύρος κατάληψης οπλισµένου τµήµατος Στοιχεία όψης Όγκος Ποιότητα υλικού Γωνία τριβής φ Συνοχή c (kpa) (m) (m) (m 2 ) (m 3 ) ( ) (kpa) 1 5.1193 19,5 Κατακόρυφη 13 2 7500-56 9 Κατακόρυφη 6 3 5920-113 9 Κατακόρυφη 10 4 1.196α 9 Κατακόρυφη 6,5 5 5920-104 10,3 Κατακόρυφη 7,2 6 7.875 16,75 Κατακόρυφη 12 7 5.1897 14,5 Κατακόρυφη 10 8 6022-207 19,7 Κατακόρυφη 12 Επιφάνεια όψης οπλισµένης γης Ποσότητες ανά µέτρο µήκους Κόστος κατασκευής ( ανά µέτρο µήκους) Επίχωση οπλισµένου τµήµατος Κόστος συστήµατος ολπισµένης γης Κόστος δανείωνυλικών επίχωσης Κόστος κατασκευής οπλισµένης επίχωσης ( ανά µέτρο µήκους) εξαγωνικά πάνελς (1χ1) 19,5 253,5 E3,E4 35 o 0 3.937 657 352 4.946 πάνελς σκυροδέµατος 9 54 A1a,A1b 36 o 0 1.525 140 75 1.740 τοίχος οπλ. σκυροδέµατος 9 90 Ε4 36 ο 2 1.525 282 125 1.932 εξαγωνικά πάνελς (2χ1,8) 9 50,3 min Φ38 ο 38 ο 0 1.525 130 70 1.725 εξαγωνικά πάνελς (0,50χ5) 10,3 69,12 E3,E4 35 ο 5 1.784 179 96 2.059 τετραγωνικά πάνελς (1,5χ1,5) Β35 16,75 201 Ε2 35 ο 5 3.272 521 279 4.071 τετραγωνικά πάνελς (1,5χ1,5) Β35 14,5 145 38 ο 0 2.727 376 202 3.304 πάνελς σκυροδέµατος 19,7 200,8 A1a,A1b 37 ο 4 3.985 520 279 4.785 Συνολικό κόστος 9 CO2-427 14,5 5 0 12 blocks σκυροδέµατος 14,5 144 E1 τουλ. 28 ο 10 2.727 373 200 3.300 Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 45 -
Καµπύλη κόστους-ύψους τοίχων οπλισµένης γης 6.000 5.000 4.000 3.000 y = 103 x 1.29 2.000 1.000 Κόστος ανά τρέχον µέτρο ( /µ.µ.) 0 0 5 10 15 20 25 Ύψος τοίχου (µ) ιάγραµµα 2 : Καµπύλη κόστους-ύψους τοίχου οπλισµένης γης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 46 -
ΠΙΝΑΚΑΣ 3: ΟΠΛΙΣΜΕΝΑ ΕΠΙΧΩΜΑΤΑ Ποσότητες ανά µέτρο µήκους Κόστος κατασκευής ( ανά µέτρο µήκους) α/α Κωδικός Μελέτη ΕΟΑΕ Είδος αντιστ. Ύψος Κλίση Εύρος κατάληψης οπλισµένου τµήµατος Στοιχεία όψης ιαστάσεις τεµαχίου Συρµατοκιβώτια Πλέγµατα (ονοµαστικής αντοχής σε kn/m) (m2 ανά µέτρο µήκους) Επίχωση οπλισµένου τµήµατος Κόστος προµήθειας γεωπλεγµάτων Κόστος επιχωµάτων Με "ουρά" Επιφάνεια Βάρος Όγκος λίθων 400 kn/m 300 kn/m 200 kn/m 160 kn/m 150 kn/m 120 kn/m 110 kn/m 100 kn/m 90 kn/m 80 kn/m 60 kn/m 55 kn/m 45 kn/m 35 kn/m 30 kn/m 20 kn/m Αποστάσεις γεωπλεγµάτων Όγκος Ποιότητα υλικού Γωνία τριβής φ Συνοχή c 400 kn/m (m) 300 kn/m (m) 200 kn/m (m) 160 kn/m (m) 150 kn/m (m) 120 kn/m (m) 110 kn/m (m) 100 kn/m (m) 90 kn/m (m) 80 kn/m (m) 60 kn/m (m) 55 kn/m (m) 45 kn/m (m) 35 kn/m (m) 30 kn/m (m) 20 kn/m (m) Συνολικό κόστος γεωπλεγµάτων Κόστος δανείωνεπιχωµάτων Κόστος κατασκευής οπλισµένου επιχώµατος Κόστος προµήθειας συρµατοκιβωτίων Κόστος προµήθειας φατνών συρµατοπλέγµατος Κόστος κατασκευής φατνών Κόστος πλήρωσης φατνών Συνολικό κόστος (m) (κ):(ο) (m) (m) (m 2 ) (Kg) (m 3 ) (m 2 ανά µέτρο µήκους) (m) (m 3 ) ( ) (kpa) (ευρώ ανά µέτρο µήκους) (ευρώ ανά µέτρο µήκους) 1 5931-143 επίχωµα 9 3:1 9 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 63 126 9 32,5 39 46 0,5 50,25 E4 36 o 0 0 0 0 0 0 347,75 0 0 0 333,06 346,38 0 0 0 0 0 1.027 157 70 348 156 200 1.957 2 5 1582 επίχωµα 15 5:1 12 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 105 210 15 84 144 132 0,5 168 E2 τουλ. 36 o 0 0 0 0 0 0 898,8 0 1398,24 0 1127,28 0 0 0 0 0 0 3.424 435 234 580 259 333 5.265 3 5.1868 επίχωµα 9,5 5:1 7 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 NAI 142,5 285 9,5 109 0,5 51 E4,E3 35 o 1 0 0 0 1384,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.384 132 71 787 352 211 2.937 4 1.1159Α επίχωµα 13 2,75:1 14 Συρµατοκιβώτια 0,5x0,5x1 NAI 169 338 6,5 103,5 232 0,5 168,5 E4,E3 37 o 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 883,89 1746,96 0 0 0 0 0 2.631 436 234 933 417 144 4.796 5 1.1096A επίχωµα 31 2,75:1 28 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 NAI 191 382 31 736 208 92 0,5 620 E4,E3 34 o 0 0 0 10819,2 0 2641,6 0 984,4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 14.445 1.606 862 1.054 472 688 19.127 6 5.1905 επίχωµα 8,5 5:1 6 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 NAI 127,5 255 8,5 94 0,5 41 E4,E3 35 o 1 0 0 0 1193,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.194 106 57 704 315 189 2.564 7 4.1235 επίχωµα 16 3:1 11 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 112 224 16 96 108 105 0,5 133 E4,E3,E2 36 o 0 0 0 0 1219,2 0 1155,6 0 0 0 896,7 0 0 0 0 0 0 3.272 344 185 618 277 355 5.051 8 5.1500 επίχωµα 11 5:1 17 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 77 154 11 396 196 126 0,5 187 ΝΕΠ 3 37 o 0 8395,2 0 2881,2 0 0 0 0 1223,46 0 0 0 0 0 0 0 0 12.500 484 260 425 190 244 14.104 9 5.1516 επίχωµα 8 5:1 5 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 56 112 8 89,5 0,5 37 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 957,65 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 958 96 51 309 138 178 1.730 10 5.1538 επίχωµα 8 5:1 9 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 56 112 8 52 68 0,5 54,5 E4 36 o 0 0 0 0 0 0 556,4 0 0 0 580,72 0 0 0 0 0 0 1.137 171 76 309 138 178 2.009 11 10.487 επίχωµα 20 3:1 13 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 NAI 180 360 20 247 39 39 0,5~1 234 E4,E3 35 o 0 0 4816,5 573,3 0 0 0 0 378,69 0 0 0 0 0 0 0 0 5.768 606 325 994 445 444 8.582 12 7.1036A επίχωµα 16 3:1 12 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 NAI 144 288 16 180 124 0,5 146 E4,E3 35 o 3 0 0 0 0 2286 0 0 1204,04 0 0 0 0 0 0 0 0 3.490 378 203 795 356 355 5.577 1 5.1302 επίχωµα 23 2:1 18 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 161 322 23 429 150 115 0,5 322 E4,E3,E2 36 o 0 0 0 0 5448,3 0 1605 0 0 0 982,1 0 0 0 0 0 0 8.035 834 448 889 398 511 11.114 2 5931-142 επίχωµα 8,5 2:1 8,7 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 59,5 119 8,5 32,5 39 45,1 0,5 52 E4 36 o 0 0 0 0 0 0 347,75 0 0 0 333,06 339,603 0 0 0 0 0 1.020 163 72 328 147 189 1.920 3 3 1220 επίχωµα 17 2:1 12 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 NAI 153 306 17 156 94 100 1 179 E2 τουλ. 36 o 0 0 0 0 0 0 1669,2 0 0 0 802,76 753 0 0 0 0 0 3.225 464 249 845 378 377 5.537 4 5.1193 επίχωµα 25 1,5:1 20 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 175 350 25 285 310 180 0,5 375 E4,E3,E2 36 o 0 0 0 0 3619,5 0 3317 0 0 0 1537,2 0 0 0 0 0 0 8.474 971 521 966 432 555 11.919 5 5.1406 επίχωµα 29 2:1 17 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 203 406 29 288 360 378 0,5 493 E4,E3,E2 36 o 0 0 0 0 3657,6 0 3852 0 0 0 3228,12 0 0 0 0 0 0 10.738 1.277 685 1.121 501 644 14.966 6 5.1575 επίχωµα 25,5 2:1 19,5 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 178,5 357 25,5 311,5 180 135 38,5 0,5 394 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 3956,05 0 1926 0 0 0 1152,9 289,905 0 0 0 0 0 7.325 1.020 548 985 441 566 10.885 7 7500-49 επίχωµα 12 2:1 9,2 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 NAI 156 312 12 90 32 54 0,5 77,2 E4,E3 30 o 0 0 0 0 0 0 963 0 0 0 273,28 406,62 0 0 0 0 0 1.643 200 107 861 385 266 3.463 8 4.1216 επίχωµα 15,5 2:1 9,8 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 108,5 217 15,5 99 42 100,8 0,5 103,85 A1a,A2b 36 o 0 0 0 0 1257,3 0 449,4 0 0 0 860,832 0 0 0 0 0 0 2.568 269 144 599 268 344 4.192 9 7500-56 επίχωµα 25 2,3:1 16,5 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 NAI 325 650 25 510 270 0,5 358,5 τουλ.ε3,ε4 36 o 3 0 0 0 6477 0 0 0 0 0 2305,8 0 0 0 0 0 0 8.783 929 498 1.794 803 555 13.361 Σιδηρόπλεγµα 10 571-74 επίχωµα 14 2:1 10,5 Φ8/8, Γεώπλεγµα 133,5 49,5 68 0,6 115,5 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 1428,45 0 0 0 422,73 512,04 0 0 0 0 0 2.363 299 161 0 0 0 2.823 Σιδηρόπλεγµα Φ15/15 11 5842-47 επίχωµα 14,5 1,1:1 14,5 Γεώπλεγµα 79,5 127,5 0,6 126,88 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 598,635 0 960,075 0 0 0 1.559 329 176 0 0 0 2.064 Επένδυση µε 12 1.1123b επίχωµα 17,5 1:1 15 φυτική γη 84 130 1 201,8 E4,E3 37 o 3 0 0 0 0 0 0 898,8 0 0 0 0 978,9 0 0 0 0 1.878 523 281 0 0 0 2.681 Επένδυση µε 13 5842-41α επίχωµα 16 1,54:1 11 φυτική γη 63 1,9 95,5 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 474,39 0 0 0 474 247 133 0 0 0 854 Οριζόντιες 14 5842-62 επίχωµα 6,3 1,1:1 5 γεωκυψέλες 45 0,6 26 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 338,85 0 0 0 339 67 36 0 0 0 442 15 9.439A επίχωµα 13 2:1 12 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 NAI 169 338 13 84 144 0,5 111 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 898,8 0 0 0 1229,76 0 0 0 0 0 0 2.129 287 154 933 417 289 4.209 Γεωσυνθετικό πλέγµα τύπου 16 3.1267 επίχωµα 28 1:1 30 ENKAMAT 1800 0,5 844 E1-E4 36 o 0 0 0 0 0 0 19260 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19.260 2.186 1.173 0 0 0 22.619 Πλέγµα τύπου Γιούτα Επένδυση 17 4.979 επίχωµα 15 4:5 38 µε φυτική γη 274,5 182,2 0,6 532 E4,E3 35 o 0 0 0 0 3486,15 0 0 0 0 0 0 1371,97 0 0 0 0 0 4.858 1.378 739 0 0 0 6.975 18 3 1221 επίχωµα 17 2,5:1 10 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 NAI 255 510 17 144 48 16 0,5 109 E4,E3 35 o 0 0 0 0 1828,8 0 0 513,6 0 0 0 0 120,48 0 0 0 0 2.463 282 152 1.408 630 377 5.312 19 5.1170 επίχωµα 19,5 2:1 15 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 136,5 273 19,5 197 104 171 0,5 214,5 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 2501,9 0 1112,8 0 0 0 1460,34 0 0 0 0 0 0 5.075 556 298 753 337 433 7.452 Πλέγµα τύπου Γιούτα Επένδυση 20 3.1173 επίχωµα 19,5 2:3 22 µε φυτική γη 66 72 64 40 53 1 263 E4 36 o 0 0 0 0 0 838,2 0 770,4 0 0 546,56 0 301,2 0 337,61 0 0 2.794 823 366 0 0 0 3.983 Επένδυση µε 21 19.193 επίχωµα 10 2:1 8 φυτική γη 56 90 0,5 51 A1a,A1b (E3) 37 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 478,24 0 677,7 0 0 0 0 1.156 132 71 0 0 0 1.359 Υπόστρωµα GEOMAT για φύτευση µε 22 2.564α επίχωµα 26 1:1,2 18 υδροσπορά 126 144 353 64 0,8 442 τουλ.e1 33 o 5 0 0 0 1600,2 0 1540,8 0 0 3427,63 0 0 0 0 0 407,68 0 6.976 1.145 614 0 0 0 8.735 23 7500-6 επίχωµα 29,5 1,7:1 15 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 OXI 147,5 295 29,5 309 465 0,5 382,5 A1a,A1b 30 o 20 0 0 0 3924,3 0 4975,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8.900 991 532 814 364 655 12.256 24 1.1071 επίχωµα 26 2:1 19 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 182 364 26 845,5 0,5 378 E4,E3 36 o 0 0 0 12428,85 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12.429 979 525 1.005 450 577 15.965 25 5.1500 επίχωµα 12 1,5:1 14 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 84 168 12 0,5 156 ΝΕΠ 2 36 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 404 217 464 207 266 1.558 Γεωκυψέλες 20cm πληρωµένες µε φυτική γη και 26 14.533α επίχωµα 32 1,4:1 13 φύτευση 123 3 416 A1a,A1b 37 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 926,19 0 0 0 0 0 926 1.077 578 0 0 0 2.582 27 7500-141 επίχωµα 25 2:1 18 Συρµατοκιβώτια 0,5x2x2 NAI 400 800 50 472 112 96 80 0,5 325 E4,E3 35 o 0 0 0 0 5994,4 0 1198,4 0 0 0 819,84 602,4 0 0 0 0 0 8.615 842 452 2.208 988 1.110 14.215 28 7500-153 επίχωµα 12 2:1 8 Συρµατοκιβώτια 0,5x2x2 NAI 192 384 24 144 48 0,5 70 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1229,76 361,44 0 0 0 0 0 1.591 181 97 1.060 474 533 3.937 29 7500-139 επίχωµα 9 2:1 6 Συρµατοκιβώτια 0,5x2x2 NAI 144 288 18 108 0,5 34 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 813,24 0 0 0 0 0 813 88 47 795 356 400 2.499 30 7500-145 επίχωµα 22,5 2:1 16 Συρµατοκιβώτια 0,5x2x2 NAI 360 720 45 272 112 96 120 0,5 250 E4,E3 35 o 0 0 0 0 3454,4 0 1198,4 0 0 0 819,84 903,6 0 0 0 0 0 6.376 648 348 1.987 889 999 11.247 31 7500-143 επίχωµα 7 2:1 4 Συρµατοκιβώτια 0,5x2x2 NAI 112 224 14 68 0,5 19 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 512,04 0 0 0 0 0 512 49 26 618 277 311 1.793 32 7500-140 επίχωµα 14 2:1 8 Συρµατοκιβώτια 0,5x2x2 NAI 224 448 28 80 64 64 0,5 73 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 856 0 0 0 546,56 481,92 0 0 0 0 0 1.884 189 101 1.236 553 622 4.586 33 4.1031 επίχωµα 15,5 2:1 9,7 Συρµατοκιβώτια 0,5x1x2 OXI 108,5 217 15,5 98,8 42 100,8 0,5 105 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 1254,76 0 449,4 0 0 0 860,832 0 0 0 0 0 0 2.565 272 146 599 268 344 4.194 Γεωσυνθετικό πλέγµα και 34 4.838 επίχωµα 23 1,2:1 18,5 γεωδίχτυ 0 51 51 330,6 54 0,5 322 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 647,7 0 545,7 0 0 0 2823,32 0 0 0 0 343,98 0 4.361 834 448 0 0 0 5.642 Σιδηρόπλεγµα Φ8/8, Γεώπλεγµα, 35 2.581 επίχωµα 14 1,5:1 8 Υπόστρωµα 0 164 0,6 96 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1592,44 0 0 0 0 0 0 0 1.592 249 133 0 0 0 1.975 Πλέγµα τύπου Γιούτα Επένδυση 36 3.900α επίχωµα 28 2:3 15 µε φυτική γη 535 0,5~1 306 E4 35 o 2 0 0 0 0 0 0 5724,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5.725 958 425 0 0 0 7.108 Πλέγµα τύπου Γιούτα Επένδυση 37 3.1107α επίχωµα 20 4:3 18 µε φυτική γη 417 721 0,4 580 E4,E3 35 o 0 0 0 6129,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4592,77 10.723 1.502 806 0 0 0 13.031 Υπόστρωµα GEOMAT για φύτευση µε 38 2.627 επίχωµα 26 1:1 18 υδροσπορά 126 198 351,5 52 0,8 442 E2 35 o 5 0 0 0 1600,2 0 2118,6 0 0 0 3001,81 0 0 0 0 331,24 0 7.052 1.145 614 0 0 0 8.811 Αµµοχαλικώδες υλικό επιχώµατος 39 5842-57 επίχωµα 8,3 2.5:1 14 (περ.4,8 m 2 ) 239,5 0,4 87,2 A1a,A1b 36 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1803,44 0 0 0 0 0 1.803 226 121 0 0 0 2.150 Πλέγµα τύπου Γιούτα Επένδυση 40 1.1220 επίχωµα 10 1:1 10 µε φυτική γη 100 1 100 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 753 0 0 0 0 753 259 139 0 0 0 1.151 41 1.1220 επίχωµα 9 2:1 10 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 OXI 45 90 9 40 67 1 90 E4,E3 35 o 0 0 0 0 0 0 0 428 0 0 0 0 504,51 0 0 0 0 933 233 125 248 111 200 1.850 42 CO2-257 επίχωµα 7 1:1 10 Συρµατοκιβώτια 1x1x2 NAI 45,5 91 7 18 28 1 42 E4,E3 36 o 1 0 0 264,6 0 0 0 0 0 0 0 0 210,84 0 0 0 0 475 109 58 251 112 155 1.162 ΜΕ ΗΠΙΟΤΕΡΗ ΚΛΙΣΗ ΤΩΝ 70 ΜΕ ΑΠΟΤΟΜΗ ΚΛΙΣΗ ( 70 ) Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 47 -
Καµπύλη κόστους-ύψους οπλισµένων επιχωµάτων 25.000 20.000 Κόστος ανά τρέχον µέτρο ( /µ.µ.) 15.000 10.000 5.000 κλίση 70 κλίση < 70 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Ύψος πρανούς (µ) Καµπύλη κόστους-ύψους οπλισµένων επιχωµάτων 25.000 20.000 Κόστος ανά τρέχον µέτρο ( /µ.µ.) 15.000 10.000 5.000 y = 49 x 1.71 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Ύψος πρανούς (µ) ιάγραµµα 3, 4 : Καµπύλες κόστους-ύψους οπλισµένων επιχωµάτων Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 48 -
Σύγκριση κόστους ειδών αντιστήριξης επίχωσης 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 οπλισµένα επιχώµατα Τοίχοι οπλισµένης γης Τοίχοι από σκυρόδεµα (χωρίς αντηρίδες) Τοίχοι από σκυρόδεµα (µε αντηρίδες) Κόστος ανά τρέχον µέτρο ( /µ.µ.) 3000 2000 1000 0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 Αντιστηριζόµενο ύψος επίχωσης (µ) ιάγραµµα 5 : Σύγκριση κόστους ειδών αντιστήριξης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 49 -
Κόστος ανά εµβαδόν επιφάνειας όψης τοίχων οπλισµένου σκυροδέµατος 900 800 700 600 500 400 300 χωρίς αντηρίδες µε αντηρίδες Κόστος ανά εµβαδόν όψης ( / m 2 ) 200 100 0 0 2 4 6 8 10 12 Ύψος τοίχου (µ) ιάγραµµα 6 : Κόστος ανά εµβαδό επιφάνειας όψης τοίχων οπλισµένου σκυροδέµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 50 -
Κόστος ανά εµβαδόν επιφάνειας όψης τοίχων οπλισµένης γης 300 250 200 150 100 50 Κόστος ανά εµβαδόν όψης ( / m 2 ) 0 0 5 10 15 20 25 Ύψος τοίχου (µ) ιάγραµµα 7 : Κόστος ανά εµβαδό επιφάνειας όψης τοίχων οπλισµένης γης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 51 -
Κόστος ανά εµβαδόν επιφάνειας όψης πρανών οπλισµένων επιχωµάτων 700 600 500 400 300 200 Κόστος ανά εµβαδόν όψης ( / m 2 ) 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Ύψος πρανούς (µ) ιάγραµµα 8 : Κόστος ανά εµβαδό επιφάνειας όψης πρανών οπλισµένων επιχωµάτων Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 52 -
ΠΙΝΑΚΑΣ 4: ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΚΟΣΤΟΥΣ ΣΕ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΜΕ ΤΟ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΖΟΜΕΝΟ ΥΨΟΣ Είδος αντιστήριξης επίχωσης Καµπύλη κόστους ύψους ανά τρέχον µέτρο* Κ = 100 Η 1.46 (χωρίς Τοίχος οπλισµένου αντηρίδες) σκυροδέµατος Κ = 43 Η 2.3 (µε αντηρίδες) Τοίχος οπλισµένης γης Κ = 103 Η 1.29 επίχωµα Κ = 49 Η 1.71 *K = κόστος σε ευρώ, H = αντιστηριζόµενο ύψος σε m ΠΙΝΑΚΑΣ 5: ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΑΝΑ ΕΜΒΑ ΟΝ ΟΨΗΣ Είδος αντιστήριξης επίχωσης Τοίχος οπλισµένου σκυροδέµατος Τοίχος οπλισµένης γης επίχωµα Μέση τιµή κόστους ανά τετραγωνικό µέτρο επιφάνειας όψης Μέση τιµή ~ 200 /m 2 Εύρος κατανοµής 120 300 /m ~ 680 /m 2 540 850 /m 2 ~ 220 /m 2 190 250 /m 2 ~ 340 /m 2 110 610 /m 2 2 Από τους παραπάνω πίνακες και διαγράµµατα προκύπτουν τα εξής συµπεράσµατα: Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 53 -
Το κόστος κατασκευής µιας αντιστήριξης επίχωσης είναι εκθετική γενικά συνάρτηση του αντιστηριζόµενου ύψους µε έντονη µεταβολή στις περιπτώσεις των τοίχων από οπλισµένο σκυρόδεµα και των οπλισµένων επιχωµάτων και µε µικρότερη στην περίπτωση των τοίχων οπλισµένης γης. Οι τοίχοι αντιστήριξης από σκυρόδεµα είναι γενικά δαπανηρότερη λύση σε σχέση µε τις άλλες δυο µορφές αντιστήριξης, η δε χρήση τους περιορίζεται γενικά για ύψος κάτω των 10 µέτρων. Χρησιµοποιώντας τις προκύπτουσες καµπύλες κόστους του Πίνακα 4, για ύψη µέχρι 10 µέτρα, προκύπτει ότι οι τοίχοι από οπλισµένο σκυρόδεµα είναι κατά µέσο όρο 30% δαπανηρότεροι από τους τοίχους οπλισµένης γής και 35% δαπανηρότεροι από τα οπλισµένα επιχώµατα. Οι τοίχοι σκυροδέµατος µε αντηρίδες είναι κατά πολύ δαπανηρότεροι και γενικά λόγω και των κατασκευαστικών τους δυσκολιών δεν προτιµούνται. Τα οπλισµένα επιχώµατα µε κλίση πρανούς µεγαλύτερη από 70 είναι δαπανηρότερα από τα αντίστοιχα µε κλίση µικρότερη από 70 χωρίς όµως ιδιαίτερη διαφορά (της τάξης του 10%). Για το λόγο αυτό, προτείνεται ενιαία καµπύλη κόστους ανεξάρτητα από την κλίση του πρανούς. Τα οπλισµένα επιχώµατα είναι δαπανηρότερες κατασκευές από τους τοίχους οπλισµένης γης για αντιστηριζόµενα ύψη άνω των 6 µέτρων., η δε διαφορά µεγαλώνει όσο µεγαλώνει το ύψος. Για ύψη 30 µέτρων η δαπάνη ανά µέτρο µήκους οπλισµένου επιχώµατος είναι σχεδόν διπλάσια από ένα τοίχο οπλισµένης γης. Τα οπλισµένα επιχώµατα είναι οικονοµικότερα των τοίχων οπλισµένης για αντιστηριζόµενα ύψη µέχρι 6 µέτρα. Από τον πίνακα 3, συγκρίνοντας το κόστος των γεωπλεγµάτων σε σχέση µε το συνολικό κόστος προκύπτει ότι αυτό αποτελεί ένα σηµαντικό ποσοστό του (άνω του 50%). Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 54 -
3.2.3 ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ Τα υπολογισθέντα κόστη ισχύουν για διατοµή πλάτους ενός µέτρου και ύψους Η. Για τον υπολογισµό του κόστους ενός τρισδιάστατου έργου µήκους L θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η µεταβολή του ύψους κατά µήκος του, η οποία ποικίλει ανάλογα µε την τοπογραφία της περιοχής. Η εφαρµογή εποµένως των καµπυλών κόστους θα γίνεται µετά από διακριτοποίηση του συνολικού µήκους του έργου σε τµήµατα χαρακτηριστικών διατοµών µε συγκεκριµένο ύψος. Επιπρόσθετα επισηµαίνεται ότι τα υπολογισθέντα κόστη προκύπτουν από τις τιµές του επίσηµου τιµολογίου του Υπουργείου και δεν αντικατοπτρίζουν πάντα τις τιµές αγοράς. Ενδεχοµένως να υπάρχει κάποια υπερτιµολόγηση ή υποτιµολόγηση άρθρων των γεωπλεγµάτων ή της οπλισµένης γης ή άλλων υλικών. Τυχόν µελλοντική αναθεώρηση του επίσηµου τιµολογίου στις τιµές κάποιων άρθρων, ώστε να οµοιοµορφοποιήσει τα περιθώρια κέρδους κάθε άρθρου, ενδεχοµένως να διαφοροποήσει τα παραπάνω συµπεράσµατα. Ενδεικτικά και υποθετικά αναφέρεται ότι µείωση της τιµής των γεωπλεγµάτων κατά 30% (τα οποία συµµετέχουν σηµαντικά στο κόστος κατασκευής) κάνει οικονοµικά ελκυστικότερη τη λύση των οπλισµένων επιχωµάτων, για ύψη αντιστήριξης έως 10 µέτρα, σε σχέση µε τους τοίχους οπλισµένης γης. Τέλος αναφέρεται ότι η επιλογή του κατάλληλου είδους αντιστήριξης δε θα πρέπει να λαµβάνει υπόψη µόνο το κόστος αλλά και άλλα τεχνικά κριτήρια όπως διαθέσιµα υλικά επίχωσης λίθων στην περιοχή και ποιότητα αυτών, αποστάσεις µεταφοράς υλικών, οργάνωση αναδόχου κτλ. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 55 -
4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οι τοίχοι από οπλισµένη γη, µεταξύ των πλεονεκτηµάτων τους έναντι των αντίστοιχων κατασκευών από σκυρόδεµα, είναι τεχνικά κατασκευάσιµοι για ύψη άνω των 25 m και, λόγω της δυνατότητάς τους να απορροφούν παραµορφώσεις, διαθέτουν µεγαλύτερη αντοχή σε σεισµικές δράσεις. Η πρόσφατη εµπειρία έδειξε ότι πρανή και τοίχοι από οπλισµένη γη είχαν συµπεριφερθεί ικανοποιητικά κατά τη διάρκεια σεισµών. Είναι ενδιαφέρον ότι πολλά τεχνικά έργα αυτής της κατηγορίας δεν είχαν ιδιαίτερο αντισεισµικό σχεδιασµό. Οι ζηµιές που έχουν καταγραφεί εντοπίζονται σε καθιζήσεις στη στέψη, διόγκωση της όψης, αποκόλληση πετασµάτων και δευτερεύουσας σηµασίας ρηγµατώσεις στην επίχωση. Γενικά, οι κατασκευές από οπλισµένη γη έχουν την τάση να παραµορφώνονται ενώ δεν έχει παρατηρηθεί µέχρι σήµερα κάποια ολική ή καταστροφική αστοχία. Οι τοίχοι από οπλισµένο σκυρόδεµα εφαρµόζονται για περιορισµένα ύψη επίχωσης (έως 10 µέτρα). Η συµπεριφορά τους, λόγω της µακροχρόνιας χρήσης τους έχει κριθεί ικανοποιητική, οι επιφάνειες που προκύπτουν όµως είναι συνήθως µειωµένης αισθητικής και δεν εναρµονίζονται µε το φυσικό περιβάλλον. Όσον αφορά τα οπλισµένα επιχώµατα, το συνολικό ύψος αυτών µπορεί να ξεπεράσει τα 30 µέτρα µε την παρεµβολή ή µη οριζόντιων βαθµίδων. Η όψη τους, η οποία διαµορφώνεται συνήθως από συρµατοκιβώτια, εντάσσεται αρµονικότερα στο περιβάλλον ιδιαίτερα στην περίπτωση ορεινού ανάγλυφου. Επίσης αποτελούν ιδανική λύση όταν θέλουµε να χρησιµοποιήσουµε όγκους χωµατισµών που έχουν προκύψει από κάποιο άλλο έργο, όπως κάποιο όρυγµα. Σηµαντικό που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την µελέτη είναι οι µειωτικοί συντελεστές της αντοχής των οπλισµών τους (γεωπλέγµατα). Συγκεκριµένα στα οπλισµένα επιχώµατα υπάρχει µείωση της αντοχής των οπλισµών λόγω ερπυσµού, λόγω καταστροφών κατά την κατασκευή και λόγω περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Έτσι η αντοχή λειτουργίας είναι πάντα µικρότερη από την ονοµαστική. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 56 -
Γενικά τα οπλισµένα επιχώµατα είναι λύση αντιστήριξης επιχώσεων που έχει χρησιµοποιηθεί κατά κόρον σε µελέτες και κατασκευές της Εγνατία Οδός ΑΕ. Σε κάποιες περιπτώσεις µάλιστα προτιµήθηκε η λύση τους ακόµη και έναντι κατασκευής γεφυρών. Ο βασικότερος λόγος είναι ότι τα οπλισµένα επιχώµατα είναι πολύ πιο απλά στην κατασκευή απ ότι µια γέφυρα. Επιπλέον ο χρόνος µελέτης µιας γέφυρας είναι συνήθως πολύ µεγαλύτερος από το χρόνο µελέτης ενός οπλισµένου επιχώµατος. Εποµένως αν θέλουµε να δώσουµε γρήγορη λύση είναι προτιµότερα. Ακόµα υπερτερούν ως προς το κόστος συντήρησης αφού είναι σχεδόν µηδενικό συγκριτικά µε τις γέφυρες όπου το κόστος συντήρησης είναι υπολογίσιµο µέγεθος. Τα οπλισµένα επιχώµατα βέβαια µειονεκτούν ως προς την περιβαλλοντική επιβάρυνση, αφού αλλοιώνουν το ανάγλυφο της γης, εκτρέποντας ακόµη και ποτάµια, κάτι που µια γέφυρα δεν κάνει αφού µπορεί να περάσει πάνω από αυτά. Τα οπλισµένα επιχώµατα αποτελούν ιδανική λύση όταν έχουµε διαθέσιµους µεγάλους όγκους χωµατισµών οι οποίοι έχουν προέλθει από διαφόρων ειδών εκσκαφές. Ο ιδανικότερος τρόπος να χρησιµοποιηθούν αυτοί οι όγκοι είναι να κατασκευαστεί ένα οπλισµένο επίχωµα, αντί για την κατασκευή µιας γέφυρας. Τα οπλισµένα επιχώµατα είναι κατασκευές που εφαρµόζονται τις τελευταίες δεκαετίες και δεν υπάρχει εµπειρία από τη συµπεριφορά της στο χρόνο από άποψη παραµορφώσεων και λειτουργικότητας. Με δεδοµένο ότι δεν υπάρχει σαφές ενοποιηµένο κανονιστικό πλαίσιο για την ανάλυση της ευστάθειας των οπλισµένων επιχωµάτων που κατασκευάζονται µε πολυµερικά υλικά όπλισης, οι τρόποι υπολογισµού και κυρίως οι συντελεστές ασφαλείας που χρησιµοποιούνται στους ελέγχους των κατασκευών αυτών ποικίλουν. Είναι εποµένως απαραίτητο να παρακολουθείται η συµπεριφορά τους στο χρόνο ώστε να εξάγονται χρήσιµα συµπεράσµατα και να διορθωθούν ενδεχόµενες παραλήψεις ή αστοχίες προκύψουν, νωρίτερα από το στάδιο της µελέτης. Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 57 -
5. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ 5.1 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α Παρακάτω παραθέτονται φωτογραφίες έργων άντιστηρίξεων επιχώσεων της Εγνατία Οδός ΑΕ [Πηγή: ΕΟΑΕ] Όψη από συρµατοκιβώτια σε οπλισµένο επίχωµα Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 58 -
Τοίχος οπλισµένης γης [Πηγή: ΕΟΑΕ] Όψη οπλισµένου επιχώµατος [Πηγή: ΕΟΑΕ] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 59 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Γέµισµα και σφράγισµα συρµατοκιβωτίων [Πηγή: ΕΟΑΕ] Πλάγια όψη οπλισµένου επιχώµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 60 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Πλάγια όψη οπλισµένου επιχώµατος Πολυµερικοί οπλισµοί οπλισµένων επιχωµάτων [Πηγή: ΕΟΑΕ] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 61 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Όψη οπλισµένου επιχώµατος [Πηγή: ΕΟΑΕ] Χαλύβδινοι οπλισµοί σε τοίχο οπλισµένης γης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 62 -
Κατασκευή τοίχου οπλισµένης γης [Πηγή: ΕΟΑΕ] [Πηγή: ΕΟΑΕ] Όψη τοίχου οπλισµένης γης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 63 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Προκαταρκτικό στάδιο εκσκαφής Κατασκευή οπλισµένου επιχώµατος [Πηγή: ΕΟΑΕ] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 64 -
Γενική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας [Πηγή: ΕΟΑΕ] Γενική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας [Πηγή: ΕΟΑΕ] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 65 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Γενική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας Γενική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας [Πηγή: ΕΟΑΕ] Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 66 -
Όψη τοίχου οπλισµένης γης [Πηγή: ΕΟΑΕ] [Πηγή: ΕΟΑΕ] Όψη τοίχου οπλισµένης γης Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 67 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Υψηλό οπλισµένο επίχωµα σε έργο οδοποιίας [Πηγή: ΕΟΑΕ] Πανοραµική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 68 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Πανοραµική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας [Πηγή: ΕΟΑΕ] Πανοραµική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 69 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Πανοραµική άποψη τοίχων οπλισµένης γης σε έργο οδοποιίας [Πηγή: ΕΟΑΕ] Πανοραµική άποψη οπλισµένων επιχωµάτων σε έργο οδοποιίας Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 70 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] Συρµατοκιβώτια σε κατασκευή οπλισµένου επιχώµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 71 -
[Πηγή: ΕΟΑΕ] ιάστρωση εδαφικού υλικού σε κατασκευή οπλισµένου επιχώµατος Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 72 -
5.1 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β Παρακάτω αναφέρονται τα συστήµατα πρανών οπλισµένων επιχωµάτων κατά EN 14475-2006. [1] PARTIAL HEIGHT FACING PANELS FULL HEIGHT FACING PANELS Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 73 -
SLOPING PANELS PLANTER UNITS Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 74 -
SEGMENTAL CONCRETE BLOCKS KING POST SYSTEM Σπύρου ηµήτρης Πολ. Μηχ. ΑΠΘ - 75 -