Μετακινήσεις σε έδαφος και κτίρια από την κατασκευή διαφραγματικών τοίχων
Authors: Τομπουλίδου Σοφία 
Published: May 2022

Η έντονη οικιστική δόμηση και οι ανακατασκευές κτιρίων μέσα σε ήδη διαμορφωμένο αστικό ιστό χαρακτηρίζει την ανάπτυξη των πόλεων τις τελευταίες δεκαετίες και οδηγεί συχνά στην ανάγκη επεμβάσεων που επηρεάζουν, αναπόφευκτα, και τις υπάρχουσες κατασκευές. Οι επεμβάσεις αυτές, σε συνδυασμό με τις αυξανόμενες απαιτήσεις των κτιρίων για εγκαταστάσεις και θέσεις στάθμευσης, απαιτούν όλο και πιο συχνά την εκτέλεση υπόγειων εκσκαφών σε πυκνά δομημένο αστικό περιβάλλον. Ωστόσο, παρόλο που είναι ήδη γνωστό ότι η κατασκευή ενός έργου αντιστήριξης επηρεάζει το εντατικό πεδίο του υπεδάφους και μπορεί να οδηγήσει σε μετακινήσεις του παρακείμενου εδάφους και των υφιστάμενων κατασκευών, η κοινή σχεδιαστική λογική εξακολουθεί να μη συμπεριλαμβάνει το στάδιο αυτό στη σχεδιαστική διαδικασία, θεωρώντας τους εν λόγω τοίχους «wished in place». Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως αντικείμενο την εκτίμηση των μετακινήσεων που αναπτύσσονται στο έδαφος ή/και σε υφιστάμενα κτίρια κατά την κατασκευή διαφραγματικών τοίχων σε κοκκώδη/αμμώδη και συνεκτικά/αργιλικά υλικά διαφόρων μηχανικών χαρακτηριστικών, καθώς και της διατμητικής καταπόνησης που υφίστανται. Στο θεωρητικό μέρος, περιγράφονται, αρχικά, οι διάφοροι χρησιμοποιούμενοι τύποι αντιστήριξης και τα κριτήρια επιλογής τους, αναλύεται εκτενώς η διαδικασία κατασκευής διαφραγματικών τοίχων, ενώ γίνεται αναφορά και στο υλικό «μπεντονίτης» το οποίο χρησιμοποιείται υποστηρικτικά κατά τη διάνοιξη των πανέλων. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται συνοπτικά το λογισμικό αριθμητικής ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκε στις αναλύσεις της παρούσας διατριβής, εισαγωγικά στοιχεία για τις τάσεις και τις παραμορφώσεις του εδάφους που αυτό υιοθετεί, καθώς και τα βασικά χαρακτηριστικά των καταστατικών μοντέλων που επιλέγονται για την προσομοίωση της μηχανικής συμπεριφοράς του εκάστοτε εδαφικού προσομοιώματος. Ακολουθεί μία σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση προγενέστερης έρευνας που πραγματοποιήθηκε έως σήμερα από διάφορους ερευνητές και κατόπιν παρουσιάζεται η τεχνική που ακολουθήθηκε στις αναλύσεις. Τελευταίο βήμα αποτελεί η διαδικασία επαλήθευσης (verification) και επικύρωσης (validation) του χρησιμοποιούμενου μοντέλου ανάλυσης ως προς την κατασκευή μεμονωμένου πανέλου διαφραγματικού τοίχου, διαδικασία απαραίτητη καθώς καθιστά το μοντέλο αξιόπιστο ή μη για εφαρμογή σε σχετικές μελέτες. Το πρακτικό μέρος της διδακτορικής διατριβής περιλαμβάνει τριδιάστατες (3D) αναλύσεις της κατασκευής είτε μεμονωμένου πανέλου είτε τμήματος πολλαπλών πανέλων διαφραγματικού τοίχου υπό συνθήκες ελεύθερου πεδίου (free field) ή κοντά σε υφιστάμενο κτίριο. Επιπλέον, εξετάζεται η επιρροή που ασκούν στις αναπτυσσόμενες μετακινήσεις παράμετροι όπως: τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του πανέλου (μήκος, πλάτος, ύψος), η πυκνότητα του εναιωρήματος μπεντονίτη και το επιλεγέν κρίσιμο ύψος σκυροδέτησης. Όσον αφορά το κτίριο εξετάζονται χαρακτηριστικά όπως: η απόσταση κτιρίου - πανέλου, το εμβαδόν και το φορτίο του κτιρίου, η δυσκαμψία της θεμελίωσης, καθώς και η περίπτωση παρουσίας τεχνητής χαλάρωσης σε εδαφικό όγκο μεταξύ κτιρίου και υπό κατασκευή πανέλου. Κατά τη διερεύνηση τμήματος διαφραγματικού τοίχου εξετάζεται, επιπλέον, και η επιρροή της κατασκευαστικής αλληλουχίας των πανέλων, εναλλάξ ή σε σειρά. Τέλος, με χρήση διδιάστατου (2D) -αυτή τη φορά- λογισμικού, διερευνάται κατά πόσο η διεξαγωγή απλουστευμένων αναλύσεων με χρήση αξονοσυμμετρίας (axisymmetry) μπορεί να οδηγήσει σε ασφαλή προκαταρκτικά συμπεράσματα για τα εύρη τιμών των μετακινήσεων κατά την κατασκευή μεμονωμένου πανέλου διαφραγματικού τοίχου σε ελεύθερο πεδίο (free field) έναντι των σύνθετων τριδιάστατων προσομοιώσεων. Υπολογίζονται οι αναπτυσσόμενες μετακινήσεις, συγκρίνονται με τις αντίστοιχες των τριδιάστατων αναλύσεων και εξάγονται τα σχετικά συμπεράσματα.