Ωθήσεις γαιών σε αντηριδωτούς τοίχους

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εστιάζει στο πως επηρεάζουν οι πλευρικές ωθήσεις γαιών έναν αντηριδωτό τοίχο αντιστήριξης που βρίσκεται σε αμμώδες έδαφος. Γίνεται σύγκριση διαφόρων διαγραμμάτων περιβαλλουσών ωθήσεων γαιών , που έχουν προταθεί με την πάροδο των χρόνων από διάφορους ερευνητές , όπως οι Terzaghi – Peck , Tschebotarioff, Sabatini και Twine-Roscoe. Στην παρούσα εργασία, διερευνήθηκαν μεθοδολογίες επίλυσης των βαθιών εκσκαφών και ειδικότερα συγκρίθηκαν εμπειρικές μέθοδοι στατικής επίλυσης με αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων. Στο Κεφάλαιο 1 έγινε μια θεωρητική έρευνα στην οποία βασίστηκαν οι υπολογισμοί του προβλήματος και στο Κεφάλαιο 2 έγιναν αναλυτικές αναφορές στις ωθήσεις γαιών και τον υπολογισμό τους κατά τους Rankine και Coulomb. Στο Κεφάλαιο 3 έγινε εκτενέστερη αναφορά σε θεωρίες ερευνητών για το πως επηρεάζουν οι ωθήσεις γαιών έναν αντηριδωτό τοίχο, οι οποίες είναι βασισμένες σε περιβάλλουσες διαγραμμάτων των ωθήσεων σε συνεκτικά και μη συνεκτικά εδαφικά υλικά. Στη συνέχεια στο Κεφάλαιο 4 έγινε στατική επίλυση του προβλήματος με βάση τις ημι-εμπειρικές μεθόδους (ισοστατικών δοκών και κατανομής του φορτίου) που αναλύθηκαν στο Κεφάλαιο 3, μεταβάλλοντας κάθε φορά την γωνία εσωτερικής τριβής φ’ της άμμου και στο Κεφάλαιο 5 έγινε η ίδια επίλυση με πεπερασμένα στοιχεία, με την βοήθεια του λογισμικού Phase2 8.0. Επιλέχθηκαν δυο τύποι αντηρίδας, Α και Β, που διέφεραν στο μέτρο ελαστικότητας μεταξύ τους. Ο κάνναβος πεπερασμένων στοιχείων από ορθογωνικά στοιχεία σχεδιάστηκε έτσι ώστε να είναι 10 μέτρα το βάθος και 50 μέτρα το πλάτος για τις ενεργητικές ωθήσεις ενώ 100 μέτρα το πλάτος για τις παθητικές ωθήσεις, να επαρκούν, για να μην υπάρχει επίδραση των συνοριακών συνθηκών. Σκοπός ήταν να γίνει σύγκριση μεταξύ των εμπειρικών μεθόδων με την αριθμητική επίλυση και να βρεθούν οι αξονικές δυνάμεις σε κάθε αντηρίδα για τις διάφορες περιπτώσεις. Γενικά υπάρχουν διαφορές στις τιμές των αξονικών δυνάμεων σε κάθε αντηρίδα, μεταξύ της μεθόδου των ισοστατικών φορέων και της μεθόδου κατανομής του φορτίου με τις αναλύσεις των πεπερασμένων στοιχείων. Πιο συγκεκριμένα, για την αντηρίδα A σε όλες τις αναλύσεις, το εκτιμώμενο φορτίο της με εφαρμογή περιβαλλουσών ωθήσεων είναι κατά 63.42 έως 78.32% μεγαλύτερο σε σχέση με το υπολογισμένο φορτίο από τις αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων. Αντίστοιχα, στις δύο βαθύτερες το εκτιμώμενο φορτίο της πρώτης αντηρίδας με εφαρμογή περιβαλλουσών ωθήσεων είναι κατά 14.95 έως 53.11% μικρότερο σε σχέση με το υπολογισμένο φορτίο από τις αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων. Δηλαδή, η απόκλιση είναι μεγάλη στα μικρά βάθη και συνεπώς οι μέθοδοι περιβαλλουσών ωθήσεων γαιών είναι κατάλληλες μόνο για προκαταρκτικές αναλύσεις, για την αρχική επιλογή της διατομής της αντηρίδας.