Υπολογισμός τοίχου αντιστήριξης

[AlexisPap]

Αυτό δεν το κατάλαβα... ήξερα για αστράγγιστη συνοχή (επί το ορθότερο: συνοχή υπό αστράγγιστες συνθήκες), όχι για αστράγγιστη φόρτιση...

[jackson]

cv η αστράγγιστη φόρτιση είναι η φόρτιση κορεσμένης αργίλου με αντοχή Su=50kPa?

[cv98019]

Πάμε να ξεκαθαρίσουμε κάποια πράγματα...αν και είναι πιθανό να τα μπλέξω χειρότερα. Τα παρακάτω αντικατοπτρίζουν τις απόψεις του γράφοντος και αφορούν "συνήθη" εδάφη που έχουν "συνήθη" συμπεριφορά...

 

1. Η μεγαλύτερη διαφορά στη συμπεριφορά μιας άμμου και μιας αργίλου προέρχεται από τη μεγάλη διαφορά στη διαπερατότητα των δύο υλικών (η άργιλος έχει μικρή διαπερατότητα).

 

2. Σύμφωνα με τη θεμελιώδη αρχή της εδαφομηχανικής (Terzaghi-1936), η τάση σ σε ένα σημείο του εδάφους πλήρως κορεσμένο με νερό, αποτελείται από δύο συνιστώσες...u είναι η πίεση του νερού των πόρων και σ΄ είναι η λεγόμενη ενεργός τάση, η οποία αφορά τον εδαφικό σκελετό. Η εξίσωση που έδωσε ο Terzaghi είναι σ΄= σ - u. Επιπλέον διατύπωσε την άποψη ότι "all measurable effects of a change of stress, such as compression, distortion and a change of shearing resistance, are exclusively due to changes in effective stress". Εν ολίγοις, η αύξηση της τάσης σε ένα σημείο δεν έχει ιδιαίτερη σημασία...η αύξηση της ενεργής τάσης είναι σημαντική.

 

3. Όταν λέμε ότι ένα υλικό συμπεριφέρεται αστράγγιστα, σημαίνει ότι, για μια δεδομένη φόρτιση, το υλικό έχει σχετικά μικρή διαπερατότητα και το νερό δεν προλαβαίνει να κινηθεί δια μέσου του εδάφους. Αντίθετα όταν μιλάμε για πλήρως στραγγιζόμενες συνθήκες, εννοούμε ότι για μια δεδομένη φόρτιση, το υλικό έχει σχετικά μεγάλη διαπερατότητα και προλαβαίνει να "στραγγίξει" πλήρως. Προφανώς για ενδιάμεσες καταστάσεις, μιλάμε για συνθήκες μερικής στράγγισης.

 

4. Σαν χοντρικό παράδειγμα ας πάρουμε το εξής...Έστω ότι κατασκευάζουμε ένα επίχωμα...ύψος 10m, χρόνος κατασκευής 5 ημέρες. Αν το υπέδαφος είναι άμμος, τότε καθόλη τη διάρκεια κατασκευής και μετά από αυτήν, οι συνθήκες είναι στραγγιζόμενες. Αν όμως είναι άργιλος, τότε το νερό δεν θα προλάβει να στραγγίξει...θέλει κάποιους μήνες, χρόνια, δεκαετίες ίσως. Άρα μόλις κατασκευάσουμε το επίχωμα μιλάμε για αστράγγιστες συνθήκες φόρτισης.

 

5. Στο παράδειγμα, επιβάλλουμε μια τάση Δσ στο έδαφος λόγω του επιχώματος. Στην περίπτωση της αργίλου, αυτή η τάση μεταφέρεται στην αρχή στο νερό...αυξάνει δηλαδή η πίεση των πόρων κατά το ίδιο μέγεθος...Δu=Δσ, ενώ οι ενεργές τάσεις δεν αλλάζουν. Με το χρόνο, καθώς στραγγίζει το νερό, η μεταβολή μεταφέρεται στον εδαφικό σκελετό. Αυξάνονται δηλαδή οι ενεργές τάσεις και γίνεται ισόποση αποτόνωση της πίεσης του νερού των πόρων...στερεοποίηση δηλαδή.

 

Παιδιά θα κάνω διαδοχικές δημοσιεύσεις...δεν γίνεται...

 

jackson, σύμφωνα με τα παραπάνω, αν φορτίσεις την άργιλο με αργό ρυθμό...γιατί να έχεις αστράγγιστες συνθήκες;;;

[AlexisPap]

Απ' ότι βλέπω το ίδιο πράγμα εννοούμε, με τον ίδιο τρόπο. (δεν το λέω για να σε αποθαρρύνω, συνέχισε τις σχετικές δημοσιεύσεις).

 

Απλά είχα την εντύπωση ότι ο τοίχος για τον οποίον μιλούσαμε συγκρατούσε στερεοποιημένες γαίες.

Προφανώς εσύ θεωρείς ότι συγκρατεί χαλαρές γαίες ή επίχωμα...

 

Διότι στις στερεοποιημένες γαίες η έλευση του κόρου απλά προσθέτει υδροστατική πίεση και άνωση (άρα μείωση της τριβής). Αν θυμάμαι καλά δεν μειώνει την συνοχή...

[jackson]

 

4...Aν όμως είναι άργιλος, τότε το νερό δεν θα προλάβει να στραγγίξει...θέλει κάποιους μήνες, χρόνια, δεκαετίες ίσως. Άρα μόλις κατασκευάσουμε το επίχωμα μιλάμε για αστράγγιστες συνθήκες φόρτισης.

 

jackson, σύμφωνα με τα παραπάνω, αν φορτίσεις την άργιλο με αργό ρυθμό...γιατί να έχεις αστράγγιστες συνθήκες;;;

 

Μα νομίζω απάντησες στο 4....

[cv98019]

Για πάμε και λίγο στην αντοχή...

 

6. Το 1773, ο Coulomb, ασχολήθηκε με ένα υλικό το οποίο είχε συνοχή και τριβή. Αν και δεν διατύπωσε την εξίσωση, το κριτήριο αστοχίας στο οποίο αναφέρθηκε μπορεί να γραφτεί ως: τ = c + σ tanφ. Το 1882, ο Mohr διαπίστωσε ότι οι παράμετροι c και φ δεν έχουν μονοσήμαντη τιμή, μιας και εξαρτώνται από το σ...η διατμητική αντοχή ενός εδαφικού υλικού δηλαδή δεν είναι γραμμικά μεταβαλλόμενη με την ορθή τάση...τα c και φ είναι μεταβλητά και εξαρτώνται από το επίπεδο των ορθών τάσεων στο οποίο αναφερόμαστε...

 

7. Με την αρχή του Terzaghi, το κριτήριο γίνεται

Για στραγγιζόμενες συνθήκες: τ = c΄ + σ΄ tanφ΄

Για αστράγγιστες συνθήκες: τ = su

όπου:

c΄ η ενεργός συνοχή

φ΄ η ενεργός γωνία διατμητικής αντοχής

su η αστράγγιστη διατμητική αντοχή

 

8. Παρατηρήσεις στο 7:

- Σε ένα μη-γραμμικό κριτήριο τύπου Mohr-Coulomb, υπάρχουν πολλά ζεύγη c΄, φ΄, ανάλογα με την τάση στην οποία αναφερόμαστε.

- Το φ΄, είναι καλύτερα να μην αναφέρεται σαν γωνία τριβής...ο όρος είναι παραπλανητικός, μιας και η τιμή του φ΄ εξαρτάται από πολλούς άλλους παράγοντες πέρα από την τριβή μεταξύ των κόκκων του εδάφους.

- Όσον αφορά την αστράγγιστη διατμητική αντοχή, δεν μπορούμε με τίποτα να μιλάμε για συνοχή...ο όρος είναι αδόκιμος...χρησιμοποιείται πάντως από τους αμερικάνους.

- Η αστράγγιστη διατμητική αντοχή είναι η αντοχή του εδάφους υπό αστράγγιστη φόρτιση...πράγματι...έλα όμως που εξαρτάται από τη διεύθυνση των τάσεων, την διαδρομή τους, το ρυθμό μεταβολής τους, τον όγκο του υλικού κτλ. Και αυτά οδήγησαν κάποιους, υπερβάλλοντας, να πουν ότι ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΕΙ ο όρος αστράγγιστη διατμητική αντοχή...

[cv98019]

Aς κάνουμε τώρα μια σύνθεση να γουστάρουμε

 

9. Έστω ότι έχουμε άργιλο...για το δεδομένο πρόβλημα, οι κατάληλες παράμετροι αντοχής είναι c΄=..., φ΄=... .

 

10. Έστω ότι μιλάμε για την κατασκευή ενός πρανούς με εκσκαφή...μιλάμε δηλαδή για μείωση της ολικής τάσης, μιας και βγάζουμε βάρος από το πρανές. Σε πρώτη φάση το έδαφος θα συμπεριφερθεί αστράγγιστα...η μείωση της ολικής τάσης θα μεταφερθεί ως μείωση της πίεσης των πόρων, ενώ οι ενεργές τάσεις παραμένουν ουσιαστικά σταθερές. Αν αφήσουμε το πρανές χωρίς υποστήριξη, με το χρόνο θα γίνει αποτόνωση της πίεσης των πόρων και άρα μείωση των ενεργών τάσεων. Μιας και τα c΄, φ΄ δεν αλλάζουν ιδιαίτερα στην πορεία, μείωση του σ΄ οδηγεί σε μείωση του τ...της αντοχής δηλαδή...Αυτός είναι ο λόγος που μπορούμε να κατασκευάσουμε ένα πρανές και να αστοχήσει μετά από χρόνια...

 

11. Έστω ότι μιλάμε για την κατασκευή ενός επιχώματος...μιλάμε δηλαδή για αύξηση της ολικής τάσης. Σε πρώτη φάση το έδαφος θα συμπεριφερθεί αστράγγιστα...η αύξηση της ολικής τάσης θα μεταφερθεί ως αύξηση της πίεσης των πόρων, ενώ οι ενεργές τάσεις παραμένουν ουσιαστικά σταθερές. Αν αφήσουμε το πρανές, με το χρόνο θα γίνει αποτόνωση της πίεσης των πόρων και άρα αύξηση των ενεργών τάσεων. Μιας και τα c΄, φ΄ δεν αλλάζουν ιδιαίτερα στην πορεία, αύξηση του σ΄ οδηγεί σε αύξηση του τ...της αντοχής δηλαδή...Αυτός είναι ο λόγος που αν μπορούμε να κατασκευάσουμε ένα επίχωμα ή ένα θεμέλιο, τότε δεν θα έχουμε πρόβλημα να αστοχήσει στο μέλλον. Αυτό βέβαια, χωρίς να εξετάσουμε τυχόν μεγάλες καθιζήσεις κτλ.

 

12. Στα 10 και 11, χρησιμοποιήθηκε το ίδιο έδαφος. Αν είχαμε αστοχία και ψάχναμε να βρούμε την αστράγγιστη διατμητική αντοχή μέσω back analysis ας πούμε...θα βρίσκαμε δύο πολύ διαφορετικούς αριθμούς...

[AlexisPap]

Προς στιγμήν ζαλίστηκα λίγο... ειδικά με το 10. Αλλά τα λες σωστά .

Πρέπει να συνηθίσουμε στην ιδέα ότι η φόρτιση μεταβάλει την πίεση των πόρων και την κλίση της γραμμής ενέργειας του νερού χωρίς να μεταβάλει την ελεύθερη επιφάνεια. Κάνε και μία περιγραφή του εδάφους για το οποίο μιλάμε... Είναι ιλύς, είναι άργιλος; Τι κοκομετρία πόρων έχει; Τι ταχύτητα διήθησης αναπτύσσεται στους πόρους; Ο κορεσμός προκύπτει λόγω ΥΟ ή μπορεί να είναι κορεσμένο λόγω τριχοειδούς ανύψωσης (που σημαίνει ότι μπορεί να βρίσκουμε σκληρή άργιλο χωρίς ΥΟ κατά την εκσκαφή αλλά να έχουμε πρόβλημα στράγγισης);

Επίσης, αναφερόμαστε σε μη στερεοποιημένα εδάφη αποκλειστικά; Σε υπερστερεοποιημένα μπορεί να δημιουργηθεί ζήτημα αστράγγιστων συνθηκών;

[cv98019]

13. Τα ανωτέρω αφορούν κυρίως αργίλους, μιας και για συνήθεις καταστάσεις φόρτισης, τα χονδρόκοκκα εδάφη συμπεριφέρονται γενικά υπό στραγγιζόμενες συνθήκες. Μια εξαίρεση αποτελεί ο σεισμός...κατά τη διάρκεια σεισμικής δόνησης, η φόρτιση είναι πολύ γρήγορη, ακόμα και μια άμμος δεν προλαβαίνει να στραγγίξει...με αποτέλεσμα την ανάπτυξη υπερπίεσης πόρων...όταν η πίεση των πόρων αυξηθεί αρκετά έτσι ώστε να μηδενιστεί η αντοχή = ρευστοποίηση.

 

14. Υπερστερεοποιημένο είναι ένα έδαφος το οποίο έχει υποστεί στο παρελθόν κατακόρυφη τάση μεγαλύτερη από αυτή που έχει σήμερα. Γιατί να ισχύει κάτι διαφορετικό;

 

15. Όπως έγραψα, η θεμελιώδης αρχή του Τerzaghi, ισχύει για πλήρως κορεσμένα εδάφη...κάτω από τον Υ.Ο. Επίσης ισχύει για τελείως ξηρά εδάφη...αν τα βρει κανείς. Ακόμη και σε αυτές τις περιπτώσεις, υπάρχουν κάποια προβλήματα τα οποία δεν λύνονται βάση αυτής της αρχής. Για παράδειγμα ο ερπυσμός...ξέρουμε ότι το έδαφος μπορεί να συνεχίσει να παραμορφώνεται με σταθερή ενεργό τάση...δεκαετίες μετά την στερεοποίηση...άρα η αρχή δεν ισχύει ;!

 

16. Πάντα υπάρχει θέμα με τη στάθμη του Υ.Ο. Έστω ότι κάνεις μια γεώτρηση και βάζεις πιεζόμετρα...όταν το πιεζόμετρο δείχνει θετικές πιέσεις πόρων είσαι κάτω από τη στάθμη του Υ.Ο....όταν δείχνει αρνητικές είσαι πάνω από αυτήν. Η στάθμη του Υ.Ο. ορίζεται ως η νοητή γραμμή που ενώνει τα σημεία με μηδενική πίεση του νερού των πόρων. Σε ένα έδαφος μεγάλης διαπερατότητας τη βρίσκεις εύκολα και δεν χρειάζεσαι πιεζόμετρα...σε μια άργιλο είναι πολύ δύσκολο να τη βρεις...μόνο με πιεζόμετρα και παρακολούθηση για μέρες ίσως και μήνες.

 

17. Το νερό ανεβαίνει διαμέσου των πόρων, πάνω από τη στάθμη του Υ.Ο. λόγω τριχοειδών φαινομένων. Δημιουργεί έτσι μια μερικώς κορεσμένη ζώνη...πλήρως κορεσμένη δεν μπορεί να είναι. Αν κάποιος μετρήσει τις πιέσεις των πόρων σε αυτή τη ζώνη, προκύπτουν πάντα αρνητικές...και πράγματι δεν μπορεί να είναι κάτι άλλο. Αρνητικό u όμως, αν το βάλει κανείς στη σχέση του Τerzaghi, σημαίνει μεγάλο σ΄, μεγάλη διατμητική αντοχή...

 

18. Αναφερόμαστε σε αυτή την αντοχή ως ψευδοσυνοχή...τα τριχοειδή φαινόμενα δηλαδή προκαλούν ένα δέσιμο του εδάφους που μοιάζει με συνοχή...δυστυχώς αυτό το δέσιμο θα χαθεί αν το έδαφος στεγνώσει πλήρως ή αν βρέξει για παράδειγμα...

[omorfh]

Καλημέρα..

Θέλω να κατασκευάσω έναν τοίχο αντιστήριξης σε έδαφος βραχώδες για να μην πέφτουν τα χώματα απο την βροχή τον χειμώνα.Ο τοίχος θα έχει ύψος 2,5μ και μήκος 2μ.Μπορεί κάποιος να μου πει τί οπλισμό θα βάλω και τί θεμελίωση να κάνω??