Αλληλεπίδραση εδάφους - κατασκευής και συντελεστή τριβής

[argarab]

Έστω ότι έχω δύο μονολιθικές κολώνες, θεμελιωμένες σε σκληρό έδαφος. Για τη μία ο συντελεστής τριβής στην επιφάνεια του εδάφους είναι ίσος με 0,7 και για την άλλη ίσος με 0,007. Πως επηρεάζεται από τον διαφορετικό συντελεστή τριβής η απόκριση των κολώνων, σε μία σεισμική διέγερση, όσον αφορά την ταλάντωση και τις μετακινήσεις;

 

Αν μπορεί κάποιος να με παραπέμψει σε βιβλιογραφία θα του είμαι υπόχρεος. Ευχαριστώ εκ των προτέρων.

 

Παρατήρηση: Τα θέματα πρέπει να αναρτώνται στην σωστή θεματική κατηγορία.

Παρακαλώ διαβάστε τους Κανόνες Συμμετοχής του forum.

Ευχαριστώ, achille

[cv98019]

Καταλαβαίνεις ότι είναι τεράστιο το θέμα...μπορείς πάντως να βρεις πληροφορίες σε βιβλία όπως του Chopra: Dynamics of structures. Υποθέτω ότι το πρόβλημα αναλύεται σχεδόν σε όλα τα βιβλία περί δυναμικής των κατασκευών...

 

Εν ολίγοις και πολύ περιληπτικά:

 

-Έστω ότι έχεις μια κολώνα πάνω σε έδαφος με γωνία τριβής φ. Η αντοχή σε διάτμηση στη διεπιφάνεια δίνεται από τον τύπο: τmax=σ*tanφ

 

- Υπάρχει δηλαδή ένα άνω όριο στην τριβή που μπορεί να "περάσει" στην κολώνα. Αν η δύναμη που ασκείται στη διεπιφάνεια είναι μεγαλύτερη, τότε θα παρουσιαστεί ολίσθηση.

[argarab]

Η γωνία τριβής φ πως σχετίζεται με τον συντελεστή τριβής μ;

[cv98019]

μ=tanφ

 

Στον τύπο που σου έδωσα σ είναι η τάση που ασκείται κάθετα στο επίπεδο που εξετάζεις.

 

Χοντρικά πάντα μιλάμε. Για περισσότερες πληροφορίες πήρες κανά βιβλίο;

[argarab]

Δυστυχώς το βιβλίο του Chopra δεν μπόρεσα να το βρω (κλειστά όλα σήμερα). τα βιβλία εδαφομηχανικής που έχω (φοιτητής στο ΑΠΘ) μου έχουν δώσει την εντύπωση ότι γωνία τριβής είναι (περιφραστικά):

 

αν έχω έναν κύβο άμμου που τον στηρίζω πλευρικά, η γωνία τριβής είναι η γωνία που θα "σταθεί" η άμμος όταν αφαιρέσω τα πλευρικά στηρίγματα.

 

όσον αφορά για τις αναπτυσσόμενες τάσεις σ,τ φαντάζομαι ότι τα εννοείς όως τα έχω στο επισυναπτόμενο αρχείο.

 

Σ' ευχαριστώ πολύ για τη βοήθεια σου.

κολώνα.zip

[cv98019]

argarab αντιλαμβάνομαι ότι έχεις σχέση με την εδαφομηχανική όση έχω εγώ με τις μεταλλικές κατασκευές

 

Οπότε αδυνατώ να σου εξηγήσω τι είναι το φ...ελπίζω να με καταλαβαίνεις...είναι σαν να προσπαθεί κάποιος να μου εξηγήσει το σχεδιασμό μεταλλικών τεγίδων...

 

Οπότε αρκούμαι να πω ότι: Το φ γενικά στο δίνει ο γεωτεχνικός μηχανικός

 

Το σχήμα είναι ok...βέβαια η φορά των διανυσμάτων εξαρτάται από τα πρόσημα...τι θεωρείς θετικό και τι αρνητικό...

 

Έτσι όπως έχεις το σχήμα...ο σεισμός ασκεί στη διεπιφάνεια τάσεις τ1 και σ1...το κτίριο ταλαντώνεται και με τη σειρά του ασκεί στη διεπιφάνεια τάσεις τ2 και σ2...

 

Όλα αυτά είναι διανύσματα και είναι μεταβλητά με το χρόνο...

 

Οι "συνολικές" τάσεις στη διεπιφάνεια είναι σ και τ...

 

Αν μια χρονική στιγμή ισχύει τ>τmax=σ*tanφ, τότε θα υπάρχει ολίσθηση...

 

Ελπίζω να το κατάλαβες χοντρικά...

 

Υ.Γ. Ελπίζω τα βιβλία εδαφομηχανικής στο ΑΠΘ να μην αναφέρουν επί λέξη αυτό που έχεις γράψει...

[AlexisPap]

Μια που γίνεται αυτή η κουβέντα, συγχωρήστε με να ρωτήσω κάτι συναφές: Κάτω και γύρω από το πέδιλο αναπτύσσονται στο έδαφος ισχυρές διατμητικές τάσεις λόγω των κατακορύφων φορτίων. Όταν μπει και οριζόντια δράση, δεν είναι αναμενόμενο -προκειμένου περί συνεκτικών εδαφών- να ικανοποιηθεί το κριτήριο αστοχίας πρώτα στις περιοχές αυτές (δηλαδή στις περιοχές κοντά στην ιδεατή - υποθετική επιφάνεια αστοχίας της εδαφικής σφήνας κάτω από το πέδιλο);

Επομένως αντί να παρατηρήσουμε αστοχία στην διεπιφάνεια πέδιλο - έδαφος (ολίσθηση) θα δούμε διατμητική αστοχία του εδάφους σε κάποιο βάθος...

[cv98019]

Alex το μπλέκεις το θέμα...έχει ενδιαφέρον βέβαια...

 

1. Το ότι ικανοποιείται το κριτήριο αστοχίας σε μερικά σημεία του εδάφους, δεν σημαίνει ότι έχουμε και γενικευμένη αστοχία. Αν σε έναν υπερστατικό φορέα για παράδειγμα έχεις μια πλαστική άρθρωση ο φορέας δεν καταρρέει.

 

2. Για να έχεις γενικευμένη αστοχία πρέπει να πλαστικοποιηθεί μια αρκετά μεγάλη περιοχή...ικανή να σχηματίσει "μηχανισμό αστοχίας"

 

3. Ακόμα όμως και αν σχηματιστεί αυτός ο μηχανισμός, θα παρουσιαστεί μια κάποια μετακίνηση...ok...αλλά όταν η σεισμική διέγερση αλλάξει φορά, σημεία που έχουν πλαστικοποιηθεί, μπορεί κάλλιστα να επιστρέψουν στην ελαστική περιοχή...μπορεί μάλιστα να σχηματιστεί και "πλαστική" μετακίνηση με αντίθετη φορά...κτλ κτλ και καταλήγουμε στο: "performance based design"

 

4. Στην περίπτωση της διεπιφάνειας μπορεί να γίνει περίπλοκο το θέμα. Για παράδειγμα, θα έχεις ένα μοντέλο που περιλαμβάνει και την ανύψωση της κατασκευής από το έδαφος ή η κατασκευή θα είναι "κολλημένη" κατά την κατακόρυφη διεύθυνση; Στην πρώτη περίπτωση πρέπει για παράδειγμα να εξεταστεί και η ανατροπή...

 

Με τις ανωτέρω σκέψεις:

 

- Δεν είναι σίγουρο τι είδους αστοχία θα έχεις...πάει ανά περίπτωση

 

- Ακόμα κι αν έχεις μετακίνηση, γιατί αυτό να θεωρείται αστοχία; Αν η παραμένουσα μετακίνηση μετά το σεισμό είναι μικρή, γιατί να θεωρείται αστοχία; Κι αυτή είναι πιστεύω η βάση για το performance based design, το οποίο, αν έχω ενημερωθεί σωστά, εφαρμόστηκε πρώτα από τον Newmark, το 1965 αν θυμάμαι καλά, στον αντισεισμικό σχεδιασμό των πρανών...

[AlexisPap]

- Ακόμα κι αν έχεις μετακίνηση, γιατί αυτό να θεωρείται αστοχία;

 

Αυτό πάλι είναι άλλο θέμα... Κατ' αντίστοιχο τρόπο, να ρωτήσω, μπορεί μία οικοδομή να ανατραπεί ως στερεό σώμα (διότι τέτοιος είναι ο σχετικός έλεγχος) επί ενός "ελαστικού - ημιάπειρου" εδάφους; Έχουμε ανατροπές χωρίς ρευστοποίηση ή άλλη εδαφική αστοχία;

 

Περισσότερο όμως με απασχολεί ποια είναι η ουσία του ελέγχου ολίσθησης, εφόσον υπάρχει και η περίπτωση το ίδιο το έδαφος να είναι ανίκανο να μεταφέρει την (υπολογιζόμενη) τέμνουσα βάσης.

Μήπως ο έλεγχος ολίσθησης είναι άνευ ουσίας; Και τι έγινε αν μία οικοδομή "ολισθήσει" μερικά εκατοστά; Το πολύ - πολύ να παραβιάσει το "Δ" και να χρειαστεί "εξαίρεση από την κατεδάφιση".

[argarab]

cv 98019 καλά κατάλαβες ότι δεν έχω και πολύ σχέση με εδαφομηχανική (ακόμη φοιτητής είμαι)

 

τον ορισμό που έδωσα για τη γωνία τριβής είναι όπως τον κατάλαβα εγώ περιφραστικά (δεν υπάρχει σε κάποιο βιβλίο)

 

για το ερώτημα όμως που έθεσε ο Alexis Pap ένα βιβλίο γράφει:

 

'Όταν οι διατμητικές τάσεις κατά μήκος μιας επιφάνειας γίνουν ίσες με την διατμητική αντοχή του εδάφους τότε το έδαφος αστοχεί και η επιφάνεια αυτή χαρακτηρίζεται ως επιφάνεια αστοχίας. Η αστοχία δεν οφείλεται σε θραύση (θρυμματισμό) των κόκκων του εδάφους, το υλικό των οποίων έχει πολύ μεγαλύτερη αντοχή, αλλά σε διατμητικού χαρακτήρα ολίσθηση μεταξύ των κόκκων.

Η διατμητική αντοχή του εδάφους τf είναι η μέγιστη διατμητική τάση που μπορεί το έδαφος να παραλάβει χωρίς αστοχία υπό την επίδραση ορθής τάσης σ

Η διατμητική αντοχή του εδάφους τf έχει 2 συνιστώσες που συνεισφέρουν :

• τον μηχανισμό της συνοχής ©

• τον μηχανισμό της τριβής (φ)

και εκφράζεται ως εξής : τf=c+σtanφ

(δες και επισυναπτόμενα)

pict. 1.zip