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FUNDAMENTALS OF DEEP EXCAVATIONS

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Referencia: Código 09583


DESCRIPCIÓN:

Noviembre de 2021  - Chang-Yu Ou  -  Refª 9583

CONTENIDO:

Chang-Yu Ou

Noviembre de 2021       Páginas: 486

Código 9583      ISBN/EAN: 9780367426088

Book Description

Excavation is an important segment of foundation engineering (e.g., in the construction of the foundations or basements of high-rise buildings, underground oil tanks, or subways). However, the excavation knowledge introduced in most books on foundation engineering is too simple to handle actual excavation analysis and design. Moreover, with economic development and urbanization, excavations go deeper and are larger in scale. These conditions require elaborate analysis, design methods and construction technologies.

This book is aimed at both theoretical explication and practical application. From basic to advanced, this book attempts to achieve theoretical rigor and consistency. Each chapter is followed by a problem set so that the book can be readily taught at senior undergraduate and graduate levels. The solution to the problems at the end of the chapters can be found on the website (http://www.ct.ntust.edu.tw/ou/). On the other hand, the analysis methods introduced in the book can be used in actual analysis and design as they contain the most up-to-date knowledge. Therefore, this book is suitable for teachers who teach foundation engineering and/or deep excavation courses and engineers who are engaged in excavation analysis and design.

Table of Contents

1 Introduction to the analysis and design of excavations

1.1 Geological investigation and soil tests

1.2 Conditions of the adjacent properties

1.3 Confirmation of the conditions of an excavation site

1.4 Design criteria

1.5 Collecting case histories of the nearby excavations

1.6 Auxiliary methods

1.7 Excavation analyses

1.8 Layout of the strutting system

1.9 Monitoring system

1.10 Protection of neighboring properties

2 Engineering properties of soils and geotechnical analysis

2.1 Introduction

2.2 Engineering properties

2.3 Principle of effective stress

2.4 Failure of soils

2.5 Characteristics of drained shear strength of soils

2.6 Characteristics of undrained shear strength of saturated cohesive soils

2.7 Undrained shear strength of unsaturated cohesive soils

2.8 Deformation characteristics of soils

2.9 Geotechnical analysis method

2.10 Stress paths in excavations

Problems

3 Excavation methods and lateral supporting systems

3.1 Introduction

3.2 Excavation methods

3.3 Retaining walls

3.4 Strutting systems

3.5 Selection of a retaining strut system

3.6 Construction of the TNEC project

Problems

4 Lateral earth pressure

4.1 Introduction

4.2 Lateral earth pressure at rest

4.3 Rankine’s earth pressure theory

4.4 Coulomb’s earth pressure theory

4.5 General discussion of various earth pressure theories

4.6 Earth pressure for design

Problems

5 Stability analysis

5.1 Introduction

5.2 Types of factors of safety

5.3 Base shear failure

5.4 Free earth support method and fixed earth support method

5.5 Base shear failure of strutted walls

5.6 General discussion of analysis methods of base shear failure

5.7 Case study of base shear failure

5.8 Base shear failure of cantilever walls

5.9 Upheaval failure

5.10 Sand boiling

5.11 Case study of sand boiling

Problems

6 Stress and deformation analysis: simplified method

6.1 Introduction

6.2 Analysis of settlement induced by the construction of diaphragm walls

6.3 Characteristics of wall movement induced by excavation

6.4 Characteristics of ground movement induced by excavation

6.5 Characteristics of excavation bottom movement induced by excavation

6.6 Time-dependent movement

6.7 Analysis of wall movements induced by excavation

6.8 Analysis of surface settlements induced by excavation

6.9 Three-dimensional excavation behavior

6.10 Stress analysis

Problems

7 Stress and deformation analysis: beam on elastic foundation method

7.1 Introduction

7.2 Basic principles

7.3 Formulation

7.4 Simulation of construction sequence

7.5 Estimation of coefficient of subgrade reaction

7.6 Estimation of coefficient of the at-rest earth pressure

7.7 Estimation of structural parameters

7.8 Direct analysis and back analysis

7.9 Computation of ground surface settlement

7.10 Limitations of beam on elastic foundation method

Problems

8 Stress and deformation analysis: finite element method

8.1 Introduction

8.2 Framework and principles

8.3 Effective stress analysis and total stress analysis

8.4 Commonly used soil models and related parameters

8.5 Determination of soil parameters

8.6 Determination of initial stresses

8.7 Structural material models and related parameters

8.8 Mesh generation

8.9 Plane strain analysis and 3D analysis

8.10 Finite element stability analysis

8.11 FEA procedure

Problems

9 Dewatering in excavations

9.1 Introduction

9.2 Goals of dewatering

9.3 Methods of dewatering

9.4 Well theory

9.5 Pumping tests

9.6 Dewatering plan for an excavation

9.7 Dewatering and ground settlement

Problems

10 Design of retaining structural components

10.1 Introduction

10.2 Design methods and factors of safety

10.3 Retaining walls

10.4 Structural components in braced excavations

10.5 Strut systems

10.6 Structural components in anchored excavations

10.7 Anchor systems

10.8 Tests of anchors

Problem

11 Excavation and protection of adjacent buildings

11.1 Introduction

11.2 Allowable settlement of buildings

11.3 Assessment of building safety and design of protection measures

11.4 Adjustment of construction sequence

11.5 Strengthening the strut-retaining system

11.6 Soil improvement

11.7 Cross walls

11.8 Buttress walls

11.9 Micro piles

11.10 Underpinning

11.11 Construction defects and remedial measures

11.12 Building rectification methods

Problems

12 Monitoring systems

12.1 Introduction

12.2 Elements of a monitoring system

12.3 Principles of strain gauges

12.4 Measurement of movement and tilt

12.5 Measurement of stress and force

12.6 Measurement of water pressure and groundwater level

12.7 Other measurement objects

12.8 Plan of monitoring systems

12.9 Application of monitoring systems

Problems

Appendix A: Conversion factors

Appendix B: Soil properties at the TNEC excavation site

Appendix C: Definition of plane strain

Descripción del libro

La excavación es un segmento importante de la ingeniería de cimientos (por ejemplo, en la construcción de cimientos o sótanos de edificios de gran altura, tanques de petróleo subterráneos o subterráneos). Sin embargo, el conocimiento de excavación introducido en la mayoría de los libros sobre ingeniería de cimientos es demasiado simple para manejar el análisis y el diseño de excavaciones reales. Además, con el desarrollo económico y la urbanización, las excavaciones son más profundas y de mayor escala. Estas condiciones requieren un análisis elaborado, métodos de diseño y tecnologías de construcción.

Este libro tiene como objetivo la explicación teórica y la aplicación práctica. Desde lo básico hasta lo avanzado, este libro intenta lograr rigor y consistencia teóricos. A cada capítulo le sigue un conjunto de problemas para que el libro pueda enseñarse fácilmente en los niveles de pregrado y posgrado. La solución a los problemas al final de los capítulos se puede encontrar en el sitio web (http://www.ct.ntust.edu.tw/ou/). Por otro lado, los métodos de análisis presentados en el libro se pueden utilizar en el análisis y el diseño reales, ya que contienen los conocimientos más actualizados. Por lo tanto, este libro es adecuado para profesores que imparten cursos de ingeniería de cimientos y / o excavación profunda e ingenieros que se dedican al análisis y diseño de excavaciones.

Tabla de contenido

1 Introducción al análisis y diseño de excavaciones

1.1 Investigación geológica y pruebas de suelo

1.2 Condiciones de las propiedades adyacentes

1.3 Confirmación de las condiciones de un sitio de excavación

1.4 Criterios de diseño

1.5 Recopilación de historias de casos de las excavaciones cercanas

1.6 Métodos auxiliares

1.7 Análisis de excavación

1.8 Disposición del sistema de puntal

1.9 Sistema de monitoreo

1.10 Protección de propiedades vecinas

2 Propiedades de ingeniería de suelos y análisis geotécnico.

2.1 Introducción

2.2 Propiedades de ingeniería

2.3 Principio del estrés efectivo

2.4 Fallo de suelos

2.5 Características de la resistencia al cizallamiento drenado de los suelos

2.6 Características de la resistencia al corte no drenado de suelos cohesivos saturados

2.7 Resistencia al cizallamiento sin drenaje de suelos cohesivos insaturados

2.8 Características de deformación de los suelos

2.9 Método de análisis geotécnico

2.10 Trayectorias de tensión en excavaciones

Problemas

3 Métodos de excavación y sistemas de soporte lateral.

3.1 Introducción

3.2 Métodos de excavación

3.3 Muros de contención

3.4 Sistemas de puntal

3.5 Selección de un sistema de puntal de retención

3.6 Construcción del proyecto TNEC

Problemas

4 Presión de tierra lateral

4.1 Introducción

4.2 Presión lateral del suelo en reposo

4.3 Teoría de la presión de la tierra de Rankine

4.4 Teoría de la presión de la tierra de Coulomb

4.5 Discusión general de varias teorías de la presión de la tierra

4.6 Presión de la tierra para el diseño

Problemas

5 Análisis de estabilidad

5.1 Introducción

5.2 Tipos de factores de seguridad

5.3 Fallo por cizallamiento de la base

5.4 Método de soporte de tierra libre y método de soporte de tierra fijo

5.5 Fallo por cortante en la base de muros con puntal

5.6 Discusión general de los métodos de análisis de la falla por cortante en la base

5.7 Estudio de caso de falla por cortante en la base

5.8 Fallo por cortante en la base de los muros en voladizo

5.9 Fallo convulso

5.10 Arena hirviendo

5.11 Estudio de caso de ebullición de arena

Problemas

6 Análisis de tensiones y deformaciones: método simplificado

6.1 Introducción

6.2 Análisis de asentamiento inducido por la construcción de muros diafragma

6.3 Características del movimiento de la pared inducido por la excavación

6.4 Características del movimiento del suelo inducido por excavación

6.5 Características del movimiento del fondo de la excavación inducido por la excavación

6.6 Movimiento dependiente del tiempo

6.7 Análisis de los movimientos de la pared inducidos por la excavación

6.8 Análisis de asentamientos superficiales inducidos por excavación

6.9 Comportamiento de excavación tridimensional

6.10 Análisis de estrés

Problemas

7 Análisis de tensiones y deformaciones: método de viga sobre cimentación elástica

7.1 Introducción

7.2 Principios básicos

7.3 Formulación

7.4 Simulación de secuencia de construcción

7.5 Estimación del coeficiente de reacción de la subrasante

7.6 Estimación del coeficiente de presión del suelo en reposo

7.7 Estimación de parámetros estructurales

7.8 Análisis directo y análisis posterior

7.9 Cálculo del asentamiento de la superficie del suelo

7.10 Limitaciones de la viga en el método de cimentación elástica

Problemas

8 Análisis de tensiones y deformaciones: método de elementos finitos

8.1 Introducción

8.2 Marco y principios

8.3 Análisis de tensión efectivo y análisis de tensión total

8.4 Modelos de suelo de uso común y parámetros relacionados

8.5 Determinación de los parámetros del suelo

8.6 Determinación de tensiones iniciales

8.7 Modelos de materiales estructurales y parámetros relacionados

8.8 Generación de mallas

8.9 Análisis de deformaciones planas y análisis 3D

8.10 Análisis de estabilidad de elementos finitos

8.11 procedimiento FEA

Problemas

9 Deshidratación en excavaciones

9.1 Introducción

9.2 Objetivos de la deshidratación

9.3 Métodos de deshidratación

9.4 Teoría del pozo

9.5 Pruebas de bombeo

9.6 Plan de deshidratación para una excavación

9.7 Deshidratación y asentamiento del suelo

Problemas

10 Diseño de elementos estructurales de retención

10.1 Introducción

10.2 Métodos de diseño y factores de seguridad

10.3 Muros de contención

10.4 Componentes estructurales en excavaciones arriostradas

10.5 Sistemas de puntales

10.6 Componentes estructurales en excavaciones ancladas

10.7 Sistemas de anclaje

10.8 Pruebas de anclajes

Problema

11 Excavación y protección de edificios adyacentes

11.1 Introducción

11.2 Asentamiento admisible de edificios

11.3 Evaluación de la seguridad de los edificios y diseño de medidas de protección

11.4 Ajuste de la secuencia de construcción

11.5 Fortalecimiento del sistema de retención de puntales

11.6 Mejora del suelo

11.7 Muros transversales

11.8 Paredes de contrafuerte

11.9 Micro pilotes

11.10 Apuntalamiento

11.11 Defectos de construcción y medidas correctoras

11.12 Métodos de rectificación de edificios

Problemas

12 Sistemas de monitorización

12.1 Introducción

12.2 Elementos de un sistema de seguimiento

12.3 Principios de las galgas extensométricas

12.4 Medición de movimiento e inclinación

12.5 Medición de tensión y fuerza

12.6 Medición de la presión del agua y el nivel del agua subterránea

12.7 Otros objetos de medición

12.8 Plan de sistemas de seguimiento

12.9 Aplicación de sistemas de monitoreo

Problemas

Apéndice A: Factores de conversión

Apéndice B: Propiedades del suelo en el sitio de excavación TNEC

Apéndice C: Definición de deformación plana

Más detalles

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