Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών...

13
2013 Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Εδαφομηχανικής και Θεμελιώσεων Χρήστος Αναγνωστόπουλος, Καθ. Αναστάσιος Αναστασιάδης, Επικ. Δημήτρης Πιτιλάκης, Λεκτ. Κατερίνα Παπαβασιλείου, Πολ. Μηχ [ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΩΝ ΜΕ ΤΟΝ EC8] TΕΥΧΟΣ 2 Σημειώσεις για το μάθημα ΤΓ1100 – Θεμελιώσεις, Αντιστηρίξεις και Γεωτεχνικά Έργα

description

Διδακτικές ΣημειώσειςΤμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ.Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8 (Τεύχος 2)

Transcript of Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών...

Page 1: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

2013 Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο

Θεσσαλονίκης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Εδαφομηχανικής και Θεμελιώσεων

Χρήστος Αναγνωστόπουλος, Καθ. Αναστάσιος Αναστασιάδης, Επικ. Δημήτρης Πιτιλάκης, Λεκτ. Κατερίνα Παπαβασιλείου, Πολ. Μηχ

[ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

ΤΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΩΝ

ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΩΝ ΜΕ ΤΟΝ EC8]

TΕΥΧΟΣ 2 Σημειώσεις για το μάθημα ΤΓ1100 – Θεμελιώσεις, Αντιστηρίξεις και Γεωτεχνικά Έργα

Page 2: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

2

Page 3: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

3

Περιεχόμενα 1 ΦΟΡΤΙΑ .................................................................................................... 4

2 ΣΧΟΛΙΑ .................................................................................................... 4

3 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΔΑΦΟΥΣ ........................................................................ 5

4 ΕΛΕΓΧΟΙ .................................................................................................. 6

4.1 Έλεγχος Φέρουσας Ικανότητας .......................................................... 6

4.1.1 Έλεγχος Φ.Ι. με χρήση της επιφάνειας διαρροής ......................... 6

4.1.2 Υπολογισμός ΦΙ επιφανειακών θεμελιώσεων κατά ΕΑΚ .............. 9

4.2 Έλεγχος σε ολίσθηση ....................................................................... 12

4.3 Έλεγχος σε ανατροπή....................................................................... 13

4.4 Έλεγχοι κάμψης, διάτμησης και διάτρησης ....................................... 13

4.5 Συνδετήριες δοκοί (Αρθρο 5.4.1.2 του EC8 - part 5) ......................... 13

Page 4: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

4

ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΩΝ

ΜΕ ΤΟΝ EC8

1 ΦΟΡΤΙΑ Για την εκτίμηση των φορτίων γίνονται οι επιλύσεις σε δύο βήματα :

Επίλυση με τα στατικά φορτία του σεισμικού συνδυασμού EF,G (G+ψ2.Q G+0.3Q) . Επίλυση με τα σεισμικά φορτία του σεισμικού συνδυασμού EF,Ε (οριζόντια φορτία προσομοίωσης σεισμικής δύναμης).

Τα φορτία στις βάσεις των υποστυλωμάτων (κεφαλή πεδίλων) προκύπτουν από την επαλληλία :

EF,RdGF,dF, EΩγEE Άρθρο 4.4.2.6.4 του EC8

όπου

Rdγ = ο συντελεστής υπεραντοχής, ίσος προς 1.2 εάν q>3 και 1.0 εάν q3

qM

M

E

Ed

Rd

di

di . Λαμβάνεται η ελάχιστη τιμή του Ω για τις δύο διευθύνσεις

RdM : Ροπή αντοχής διατομής

EdM : Ροπή σεισμικής επίλυσης διατομής

Πρέπει : qΩγR

Για πάνω από ένα υποστύλωμα στο θεμέλιο μπορεί να ληφθεί κοινό Rdγ

=1.40 και Ω=1.0 (άρθρο 4.4.2.6.8 του EC8), είτε να θεωρηθεί το Ω του

στοιχείου με τη μεγαλύτερη τέμνουσα δύναμη και η αντίστοιχη τιμή του Rdγ

2 ΣΧΟΛΙΑ Είναι προφανές ότι ο έλεγχος της θεμελίωσης γίνεται με τα ικανοτικά φορτία, ουσιαστικά δηλαδή με τα “μέγιστα” που είναι δυνατόν να αναπτυχθούν στη βάση του κατακόρυφου φέροντος στοιχείου (π.χ. στύλου), και όχι με αυτά που βγάζει η ανάλυση.

Page 5: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

5

3 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΔΑΦΟΥΣ Πρέπει να γίνεται επιλογή τιμών που να λαμβάνει υπόψη τον ανακυκλικό χαρακτήρα της φόρτισης και την πιθανή μείωση των παραμέτρων μηχανικής αντοχής. Εφόσον δεν υπάρχουν εργαστηριακά αποτελέσματα από ειδικές δοκιμές, προτιμώνται αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών CU (consolidated undrained). Ο συντελεστής ασφαλείας των παραμέτρων μηχανικής αντοχής του εδάφους

για σεισμική φόρτιση είναι, σύμφωνα με το Εθνικό Προσάρτημα, γΜ = 1.0 .

Προτείνεται όμως, προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι αβεβαιότητες στον υπολογισμό της αντοχής του εδάφους, να χρησιμοποιούνται οι τιμές που

προτείνει ο EC8 στο βασικό του κείμενο ( 1.40γ1.25,γ1.25,γ cuc'' ) .

Page 6: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

6

4 ΕΛΕΓΧΟΙ Γίνεται έλεγχος φέρουσας ικανότητας (Φ.Ι.), ολίσθησης και ανατροπής

4.1 Έλεγχος Φέρουσας Ικανότητας

Ο EC8 δίνει έναν ενδεικτικό τρόπο υπολογισμού της φέρουσας ικανότητας επιφανειακής θεμελίωσης ο οποίος όμως ισχύει μόνο για λωρίδα (εξίσωση οριακής επιφάνειας διαρροής Pecker) . Για τις υπόλοιπες περιπτώσεις, αλλά ακόμα και γι’ αυτήν μπορούν να εφαρμοστούν διάφορες κατάλληλες μέθοδοι. Προτείνεται η χρήση των εξισώσεων που προτείνονται από τον ΕΑΚ ή τον EC7, που δίνουν παρόμοια αποτελέσματα.

4.1.1 Έλεγχος Φ.Ι. με χρήση της επιφάνειας διαρροής

Γίνεται με βάση τη σχέση του παραρτήματος F του EC8.

Γενική σχέση :

01

NFm1N

MγFf1

NFm1N

VβFe1dk'kC

CC'

bk'ka

CC MMTT

όπου

,totmax

EdRd

N

NγN

τα ανηγμένα φορτία ΝEd, VEd, MEd

LNN maxmax,tot

όπου B, L το πλάτος και το μήκος του θεμελίου

max,tot

EdRd

N

VγV

max,tot

EdRd

NB

MγM

Page 7: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

7

Για αστράγγιστες συνθήκες :

c5.14N

s

max c : η αστράγγιστη διατμητική αντοχή uc

sγ : ο συντελεστής για την uc (=1.40)

c

BSaρF

g

ρ : η πυκνότητα του υλικού

ga : η σεισμική επιτάχυνση σχεδιασμού gRIg aγa

Iγ : ο συντελεστής σπουδαιότητας

gRa : η επιτάχυνση αναφοράς

S : συντελεστής εδάφους (Άρθρο 3.2.2.2 EC2) Πρέπει να ισχύουν

1N0

1V

Για στραγγισμένες συνθήκες :

γ

2vmax NB

g

a1gρ

2

1N

όπου

va : κατακόρυφη εδαφική επιτάχυνση Sa0.5 g

d

'tanπd2

γ 'tan1e2

'45tan2N d

γ

'tantan' k1

d , 1.25γ

d

g

'tang

aF

Πρέπει να ισχύει

k'Fm1N0

Page 8: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

8

Οι συντελεστές a, b, c, d, e, f, m, k, k’, cT, cM, c’M, β, γ, γRd είναι παράμετροι που εξαρτώνται από το είδος του εδάφους και λαμβάνονται από τους παρακάτω πίνακες. Πίνακας 1. Τιμές παραμέτρων γενικής σχέσης με βάση το είδος του εδάφους

ΣΥΝΕΚΤΙΚΑ ΕΔΑΦΗ ΜΗ-ΣΥΝΕΚΤΙΚΑ ΕΔΑΦΗ

a 0.70 0.92

b 1.29 1.25

c 2.14 0.92

d 1.81 1.25

e 0.21 0.41

f 0.44 0.32

m 0.21 0.96

k 1.22 1.00

k’ 1.00 0.39

cT 2.00 1.14

cM 2.00 1.01

c’M 1.00 1.01

β 2.57 2.90

γ 1.85 2.80

Πίνακας 2. Τιμές συντελεστή γRd

Μέσης πυκνότητας-πυκνή άμμος

Χαλαρή ξηρή άμμος

Χαλαρή κορεσμένη

άμμος

Μη ευαίσθητη άργιλος

Ευαίσθητη άργιλος

1.00 1.15 1.50 1.00 1.15

Page 9: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

9

4.1.2 Έλεγχος Φ.Ι. με χρήση του ΕΑΚ

Για αστράγγιστες συνθήκες :

qiκc5.14A'

Rccu

Nd

όπου

L

B0.21κc

: συντελεστής σχήματος

u

Bc

cLB

V11

2

1i : συντελεστής λοξότητας

N

Me L

B : εκκεντρότητα κατά Β

N

Me B

L : εκκεντρότητα κατά L

L'B'A' : ενεργό εμβαδόν

Για ταυτόχρονη δράση δύο τεμνουσών υπολογίζεται η γωνία τους B

L

V

Vtan

και στη συνέχεια ο συντελεστής i υπολογίζεται από τη σχέση :

90i

901ii LB

Page 10: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

10

Για στραγγισμένες συνθήκες :

γγγκqqqcccNd iκNγB

2

1iκNq'iκNc

A'

R

όπου

2

'45taneN 2tanπ

q

tan

1NN

q

c

tan1N2N qγ

c

q

cN

N

L

B1κ

tan

L

B1κq

L

B0.31κ γ

'tan

c'A'N

V1i L

q

qγ ii Για φορτίο VL κατά την L

1N

1Nii

q

qq

c

Page 11: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

11

3

Bq

'tan

c'A'N

V0.71i

3

'tan

c'A'N

V1i

Για φορτίο VB κατά την B

1N

1Nii

q

qq

c

Για ταυτόχρονη δράση δύο τεμνουσών υπολογίζεται η γωνία τους B

L

V

Vtan

και στη συνέχεια ο συντελεστής i υπολογίζεται από τη σχέση :

90i

901ii LB

Page 12: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

12

4.2 Έλεγχος σε ολίσθηση

Σχήμα 1. Έλεγχος σε ολίσθηση

Πρέπει dp,dd RRH

όπου Ηd : το σύνολο των οριζόντιων φορτίων σχεδιασμού Rd : η αντίσταση στη διεπιφάνεια πεδίλου-εδάφους Rp,d : η «ευεργετική» παθητική ώθηση μπροστά από το πέδιλο

Σύμφωνα με τον EC8, Μέρος 5, Άρθρο 5.4.1 μπορεί να ληφθεί υπόψη εάν πληρούνται κάποιες προϋποθέσεις (π.χ. εάν γίνει συμπύκνωση κλπ).Σύμφωνα επίσης με το άρθρο 5.3.2.3 του ίδιου Κανονισμού η τιμη αυτή δεν μπορεί να υπερβαίνει το 30% της μέγιστης παθητικής ώθησης.

Ο υπολογισμός γίνεται όπως και για τα στατικά φορτία, με τη διαφορά ότι: α) (προφανώς) χρησιμοποιούνται τα αποτελέσματα των επιλύσεων για σεισμική φόρτιση χωρίς πρόσθετους συντελεστές και β) (το κυριότερο) ο συντελεστής ασφαλείας γRH έναντι ολίσθησης είναι ίσος προς 1.0 και όχι 1.10 που είναι για στατικά φορτία.

Page 13: Τεύχος 02 - Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον Ευρωκώδικα 8

ΤΓ1100 – Αντισεισμικός σχεδιασμός των επιφανειακών θεμελιώσεων με τον EC8 – Τεύχος 2

2013

13

4.3 Έλεγχος σε ανατροπή

Γίνεται όπως και για τα στατικά φορτία, με τη διαφορά ότι χρησιμοποιούνται (προφανώς) τα φορτία που υπολογίζονται κατά τη σεισμική επίλυση χωρίς πρόσθετους συντελεστές ασφαλείας (π.χ. 1.35 και 1.50).

Σχήμα 2. Έλεγχος σε ανατροπή

4.4 Έλεγχοι κάμψης, διάτμησης και διάτρησης

Ελέγχεται, χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα των επιλύσεων για σεισμική φόρτιση, η επάρκεια των διατομών και οπλισμών που προέκυψαν από τον έλεγχο των στατικών φορτίων.

4.5 Συνδετήριες δοκοί (Αρθρο 5.4.1.2 του EC8 - part 5)

Από τον EC8 προβλέπεται η υποχρεωτική σύνδεση των μεμονωμένων θεμελίων εκτός από τις περιοχές εδάφους κατηγορίας Α (γενικά) και Β (για περιοχές μικρής σεισμικότητας). Οι δοκοί σύνδεσης πρέπει να βρίσκονται 1.0m το πολύ επάνω από τη στάθμη θεμελίωσης και πρέπει να γίνεται έλεγχος ικανότητας παραλαβής αξονικού φορτίου. Σύμφωνα με το Άρθρο 5.8.2 του EC8 οι ελάχιστες διαστάσεις της συνδετήριας δοκού προτείνεται να είναι 0.25/0.40 για κτήρια μέχρι τρεις ορόφους και 0.25/0.50 για κτήρια με περισσότερους από τρεις ορόφους. Στο ίδιο άρθρο προτείνεται ο ελάχιστος οπλισμός επάνω και κάτω στη δοκό να είναι 4‰ .