Budownictwo Podziemne Ćwiczenia projektowe

1. Katedra Geotechnikii Mechaniki Budowli WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Budownictwo PodziemneĆwiczenia projektowe dr inż. Ireneusz Dyka – pok. 6 [„Pentagon”]http://wbl.uwm.edu.pl/prac/dyka/www/dyka.htme-mail: i.dyka@uwm.edu.pl

2. Literatura: • Błaszczyk W., Stamatello M.: „Budowa miejskich sieci kanalizacyjnych”. Arkady, W-wa 1976. • Barecki M.: „Mechanika budowli podziemnych. Skrypt Politechniki Śląskiej, Gliwice 1980. • Bartoszewski J., Lessear S.: „Tunele i przejścia podziemne w miastach”. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, W-wa 1971. • Dawydow S. S.: „Obliczanie i projektowanie konstrukcji podziemnych”. Wydawnictwo MON, W‑wa 1954. • Dembicki E., ... - praca zbiorowa: „Fundamenty”. Arkady, W-wa 1976. • Gałczyński S.: „Budowle podziemne. Zarys projektowania i wykonawstwo”. Skrypt Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1979. • Gałczyński S.: „Podstawy budownictwa podziemnego”. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001. • Glinicki S. P.: „Podstawy budowli podziemnych”. Skrypt Politechniki Białostockiej, Białystok 1986. • Glinicki S. P.: „Budowle podziemne”. Skrypt Politechniki Białostockiej, Białystok 1994. • Kuczyński J.: „Miejskie budowle sanitarne i podziemne”. PWN, W-wa 1980. • Lessear S.: „Miejskie tunele, przejścia podziemne i kolektory”. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, W-wa 1979. • Stamatello M.: „Tunele i miejskie budowle podziemne”. Arkady, W-wa 1970. • Kisiel I.: „Mechanika skał i gruntów”. PWN, W-wa 1982.

3. Normy: PN-S-02203:1997 „Tunele komunikacyjne. Terminologia i klasyfikacja” PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia” PN-88/B-02014 „Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem” PN-82/B-02001 „Obciążenia budowli. Obciążenia stałe” PN-82/B-02004 „Obciążenia budowli. Obciążenia pojazdami” PN-83/B-03010 „Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie” PN-81/B-03020 „Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie” PN-B-03264:2002 „Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie”

4. 1. Opis techniczny: przedmiot i podstawa opracowania, założenia projektowe, lokalizacja obiektu, zakres projektu, konstrukcja budowli, materiały użyte, charakterystyka geologiczno-inżynierska, etapy wykonywania konstrukcji, informacje dodatkowe – wyposażenie, uwagi końcowe. 2. Obliczenia statyczne i wymiarowanie: 2.1. Przyjęcie wymiarów geometrycznych przejścia 2.1.1. Długość przejścia podziemnego. 2.1.2. Szerokość przejścia podziemnego. 2.1.3. Wysokość przejścia podziemnego (w świetle)

5. 2.2. Zebranie obciążeń. 2.2.1. Zebranie obciążeń na płytę górną. 2.2.1.1. Obciążenia stałe (konstrukcja nawierzchni + warstwy podłoża + konstrukcja). 2.2.1.2. Obciążenia zmienne (zastępcze obciążenie taborem samochodowym). 2.2.2. Zebranie obciążeń na ściany. 2.2.2.1 Obliczenie parcia spoczynkowego qh 2.2.2.2. Obliczenie parcia spoczynkowego od obciążenia naziomu taborem ph. 2.3. Przyjęcie schematu statycznego (określenie podpór sprężystych). 2.4. Obliczanie sił wewnętrznych 2.5. Wymiarowanie elementów konstrukcyjnych – żelbet. 2.6. Fundamenty – nośność podłoża.

6. Obciążenia budowli podziemnych • obciążenie stałe lub zmienne w całości długotrwałe, spowodowane ciężarem nawierzchni, ciężarem gruntu, ciężarem własnym budowli oraz parciem i wyporem wody gruntowej; • obciążenie zmienne, wynikające z obciążenia naziomu oraz obciążeń technologicznych (użytkowych) budowli

7. Is - wskaźnik zagęszczenia gruntu zasypowego:

10. Schemat obciążenia naziomu od obciążeń zmiennych, ruchomych czyli taborem samochodowym składa się z obciążenia równomiernie rozłożonego q oraz obciążenia K w postaci sił skupionych nałożonych na obciążenie q w miejscu najniekorzystniejszym dla obliczanej wielkości. Obciążenie K składa się z ośmiu nacisków kół ustawionych w czterech osiach o rozstawie 1,2 m przy rozstawie osi 2,7 m. Na obiekcie może znajdować się jedno obciążenie K. Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym – wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”.

11. Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym – wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”.

12. Obciążenia K należy stosować ze współczynnikiem dynamicznym. Obciążenia q należy stosować bez współczynnika dynamicznego. Wartość współczynnika dynamicznego dla obciążeń taborem samochodowym określa się wg PN-85/S-10030. Dla zagłębieniazg < 0,5 m b = j = 1,35 – 0,005L ≤ 1,325. Dla 0,5 m ≤ zg ≤ 1,0 m  Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym • wg PN-88/B-02014 „Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem”: Przy wymiarowaniu płyty górnej budowli zagłębionej w gruncie mniej niż 1,0 m, należy uwzględnić dynamiczne działanie obciążenia naziomu. pvd = pv×bz – wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”: Dla elementów o rozpiętości L ≥ 4,80 m obciążenie K może być zastąpione przez obciążenie równomiernie rozłożone na długości 4,80 m.

13. Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym wg PN-88/B-02014 „Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem”: hn – grubość nawierzchni, [m]; pn – obciążenie naziomu w poziomie nawierzchni, [kN/m2]; pt – obciążenie naziomu w poziomie terenu, [kN/m2]; pz – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w gruncie na głębokości z, [kN/m2]; z – zagłębienie mierzone od spodu nawierzchni, [m]; - stosuje się do budowli całkowicie lub częściowo zagłębionych w gruncie, małoodkształcalnych i nie mających możliwości poziomych przesunięć, wykonywanych w wykopach otwartych, z pominięciem efektu przesklepienia gruntu nad stropem budowli.

14. Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym wg PN-88/B-02014 „Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem”: n = 1,6  - dla żwirów i pospółek, n = 1,4  - dla piasków grubych i średnich, n = 1,2  - dla piasków drobnych i pylastych, n = 1,1  - dla gruntów mało spoistych, n = 1,0  - dla gruntów średnio spoistych. Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pvk płyty górnej budowli, wynikające z obciążenia naziomu: pvk = pzk(z = zg) + q. Wartość obciążenia nie może być mniejsza niż 5 kN/m2!

15. Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”: Parcie i odpór gruntu jest oddziaływaniem, którego wartość zależy od przemieszczeń i odkształcalności konstrukcji oporowej. 3.3.1. Graniczne wartości przemieszczeń. Graniczne wartości przemieszczeń budowli oporowych i ich elementów dla poszczególnych rodzajów parcia gruntu należy określać wg PN-83/B-03010.

16. Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia - dla gruntów rodzimych – wzór (12): K0 = x1 · x2 · x3 (1 – sinf(n))(1 + 0,5tge)  - dla gruntów zasypowych – wzór (13): K0 = [0,5 - x4 + (0,1 + 2x4) · (5Is – 4,15)x5] · (1 + 0,5tge) gdzie: f(n) - wartość charakterystyczna kąta tarcia wewnętrznego gruntu, e - kąt nachylenia naziomu do poziomu, x1  - współczynnik uwzględniający wpływ spójności gruntu x2  - współczynnik uwzględniający genezę gruntów spoistych x3  - współczynnik reologiczny dla gruntów spoistych x4  - współczynnik zależny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8, x5  - współczynnik uwzględniający technologię układania i zagęszczania zasypu, wg. tabl. 9 Współczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010 „Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

17. Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia  - dla gruntów zasypowych – wzór (13): K0 = [0,5 - x4 + (0,1 + 2x4) · (5Is – 4,15)x5] · (1 + 0,5tge) x4  - współczynnik zależny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8, Współczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010 „Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

18. Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia  - dla gruntów zasypowych – wzór (13): K0 = [0,5 - x4 + (0,1 + 2x4) · (5Is – 4,15)x5] · (1 + 0,5tge) x5  - współczynnik uwzględniający technologię układania i zagęszczania zasypu, wg. tabl. 9 Współczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010 „Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

19. Schematy statyczne

20. Obliczenia statyczne tuneli Podpora I rodzaju - podpora obciążona siłą osiową i przemieszczana równomiernie jako stempel sztywny Reakcję górotworu określa się z liniowej teorii podatności podłoża według Winklera. Odpór równoważący obciążenie podpory: R = A0·C·u, gdzie: A0 - powierzchnia podstawy podpory (powierzchnia, która wywiera odpór) C - współczynnik Winklera [kN/m3], u – przemieszczenie, R - obciążenie podpory, reakcja.

21. Model podłoża sprężystego jednoparametrowego Winklera-Zimmermanna gdzie: q(x,y) – obciążenie modelu podłoża, w(x,y) – przemieszczenie pionowe płaszczyzny posadowienia, C – współczynnik podatności podłoża.

22. Współczynnik podatności podłoża gdzie: qśr – średni nacisk przekazywany przez fundament na podłoże, sśr – średnie osiadanie fundamentu. - wg Fłorina - wg Gorbunow-Posadowa gdzie: E0 – moduł odkształcenia warstwy ściśliwej, ν0 – współczynnik Poissona gruntu ściśliwego, b – szerokość fundamentu, α – współczynnik, który zależy od długości fundamentu l, szerokości 2b oraz miąższości warstwy ściśliwej H.

23. Wg Wiłuna: gdzie: s - osiadanie rozpatrywanego punktu znajdującego się na powierzchni półprzestrzeni sprężystej; B - szerokość obciążonego obszaru lub jego średnica; w - współczynnik wpływu.

24. Obliczenia statyczne Materiał rodzimy podłoża gruntowego: Pg, IL = 0,22 Geneza B E0(n) = 27,0 MPa; n=0,30 L/B = 22/2 = 11 w=2,12 = = 914,7 [kN/m3] Podział ławy fundamentowej o szerokości 2 m na 4 0,5-metrowe odcinki, pod którymi występują sprężyny o k = C·DA = 914,7·1,0·0,5 = 457,35 kN/m

25. Klasa drogi Dziennik Ustaw nr 43, poz. 430

27. Klasa drogi Dziennik Ustaw nr 43, poz. 430

28. Kategoria ruchu - KR Kategoria ruchu - określenie obciążenia drogi ruchem samochodowym wyrażone w osiach obliczeniowych na obliczeniowy pas ruchu na dobę. Oś obliczeniowa - zastępcza oś pojedyncza o kołach pojedynczych i o obciążeniu 100 kN. Obliczeniowy pas ruchu - pojedynczy, najbardziej obciążony przez pojazdy ciężkie, pas ruchu projektowanej jezdni. Pojazd ciężki - pojazd samochodowy, którego ciężar całkowity jest większy niż 35 kN. Klasyfikacja dróg według kategorii ruchu: KR1, KR2, KR3, KR4, KR5, KR6.

29. Kategoria ruchu - KR Nawierzchnia – warstwa lub zespół warstw służących do przejmowania i rozkładania obciążeń od ruchu na podłoże i zapewniających dogodne warunki dla ruchu. „Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych” wydany przez IBDiM w 1997 r. jako załącznik do Zarządzenia Nr 6 Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych. „Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych” wydany przez IBDiM w 2001 r. jako załącznik do Zarządzenia Nr 12 Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych.