Διαστασιολόγηση φρεατοπασσάλων σε ρευστοποιήσιμα εδάφη σύμφωνα με τον ευρωκώδικα 8

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής ανήκει στο επιστημονικό πεδίο της σεισμικής αλληλεπίδρασης εδάφους-θεμελίωσης-κατασκευής σε ρευστοποιήσιμα εδάφη. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζει το κατά πόσο είναι εφικτή η χρήση φρεατοπασσάλων για θεμελίωση κτιρίων σε εδαφικά προφίλ που περιέχουν ρευστοποιήσιμο στρώμα άμμου ακολουθώντας τις σχετικές διατάξεις του Ευρωκώδικα 8 – Μέρος 5 (EC8-5) και χρησιμοποιώντας συμβατικές υπολογιστικές μεθόδους ανάλυσης. Για το σκοπό αυτό καταστρώθηκαν υπολογιστικά μοντέλα κτιρίων θεμελιωμένων σε πασσάλους στο πρόγραμμα SAP 2000, όπου το έδαφος αναπαρίσταται από γραμμικώς ελαστικά ελατήρια Winkler συνδεδεμένα στους κόμβους των διακριτοποιημένων πασσάλων. Tα εδαφικά προφίλ που εξετάστηκαν περιείχαν ρευστοποιήσιμο στρώμα άμμου σε επαφή με μη ρευστοποιήσιμα στρώματα αργίλου. Σύμφωνα με τη συντηρητική διάταξη του EC8-5, η δυσκαμψία των ελατηρίων που αντιστοιχούν σε ρευστοποιημένο στρώμα, τέθηκε ίση με το μηδέν. Αφού καταστρώθηκαν τα υπολογιστικά μοντέλα, εκτελέστηκαν σειρές παραμετρικών αναλύσεων με τη φασματική μέθοδο για τον υπολογισμό των εντατικών μεγεθών στους πασσάλους και εν συνεχεία έγινε διαστασιολόγηση του οπλισμού τους σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 2. Στις παραμετρικές αναλύσεις εξετάστηκε η επίδραση των εξής παραμέτρων: πάχος ρευστοποιημένου στρώματος, διάμετρος πασσάλου, σεισμική επιτάχυνση σχεδιασμού, το ύψος του κτιρίου, το μήκος του πασσάλου, το πάχος του πρώτου και τελευταίου αργιλικού στρώματος, καθώς και ο αριθμός των πασσάλων σε κάτοψη. Στη διαστασιολόγηση των οπλισμών των πασσάλων λήφθηκε υπόψη και το ενδεχόμενο αστοχίας του πασσάλου σε λυγισμό κατά την ρευστοποίηση. Σκοπός της παρούσας μελέτης, ήταν ο εντοπισμός των περιπτώσεων όπου είναι αδύνατη η όπλιση των φρεατοπασσάλων με βάση τη συντηρητική θεώρηση μηδενικής δυσκαμψίας ελατηρίων εδάφους που αντιστοιχούν στο ρευστοποιημένο στρώμα και τη χρήση της φασματικής μεθόδου ανάλυσης σε υπολογιστικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται από τους μηχανικούς στην πράξη για τον σχεδιασμό τυπικών κτιριακών κατασκευών. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων έδειξαν ότι στις περισσότερες των περιπτώσεων όπου παρεμβάλλεται αργιλικό στρώμα μεταξύ του κτιρίου και του ρευστοποιήσιμου στρώματος, ήταν εφικτή η όπλιση των φρεατοπασσάλων χωρίς υπέρβαση των συνιστώμενων ορίων. Σε αυτή την περίπτωση, τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι η έδραση ενός κτιρίου σε πασσάλους χωρίς προηγούμενη βελτίωση του ρευστοποιήσιμου εδάφους αποτελεί μια δόκιμη λύση. Αντίθετα, σε περιπτώσεις όπου το κτίριο θεμελιώνεται απευθείας σε ρευστοποιήσιμο στρώμα, είναι εξαιρετικά δύσκολη η επαρκής όπλιση των πασσάλων, ανεξαρτήτου πάχους στρώματος άμμου.