dr inż. Ireneusz Dyka – pok. 6 [„Pentagon”]dr inż. Ireneusz Dyka – pok. 6 [„Pentagon”] http://wbl.uwm.edu.pl/prac/dyka/www/dyka.htm

e-mail: i.dyka@uwm.edu.pl

Katedra Geotechniki i Mechaniki Budowli

WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCHUniwersytet Warmińsko-MazurskiBudownictwo Budownictwo PodziemnePodziemne

Ćwiczenia projektowe Ćwiczenia projektowe

Literatura: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 Gałczyński S.: „Podstawy budownictwa podziemnego”. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001.Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001.

• Glinicki S. P.: „Podstawy budowli podziemnych”. Skrypt Politechniki Białostockiej, Białystok 1986.

• Glinicki S. P.: „Budowle podziemne”. Skrypt Politechniki Glinicki S. P.: „Budowle podziemne”. Skrypt Politechniki Białostockiej, Białystok 1994.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.

Normy:Normy:

PN-PN-SS-0-022032203::19971997 „ „Tunele komunikacyjne. Terminologia i Tunele komunikacyjne. Terminologia i klasyfikacjaklasyfikacja””

PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. ObciPN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążążenia”enia”

PN-88/B-02014 „ObciPN-88/B-02014 „Obciążążenia budowli. Obcienia budowli. Obciążążenie gruntem”enie gruntem”

PN-82/B-02001 „ObciPN-82/B-02001 „Obciążążenia budowli. Obcienia budowli. Obciążążenia staenia stałłe”e”

PN-82/B-02004 „ObciPN-82/B-02004 „Obciążążenia budowli. Obcienia budowli. Obciążążenia pojazdami”enia pojazdami”

PN-83/B-03010 „PN-83/B-03010 „ŚŚciany oporowe. Obliczenia statyczne i ciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”projektowanie”

PN-81/B-03020 „Grunty budowlane. Posadowienie bezpoPN-81/B-03020 „Grunty budowlane. Posadowienie bezpośśrednie rednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie”budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie”

PN-B-03264:2002 „Konstrukcje betonowe, PN-B-03264:2002 „Konstrukcje betonowe, żżelbetowe i sprelbetowe i sprężężone. one. Obliczenia statyczne i projektowanie”Obliczenia statyczne i projektowanie”

1. Opis techniczny: przedmiot i podstawa opracowania, 1. Opis techniczny: przedmiot i podstawa opracowania, założenia projektowe, lokalizacja obiektu, zakres założenia projektowe, lokalizacja obiektu, zakres projektu, konstrukcja budowli, materiały użyte, projektu, konstrukcja budowli, materiały użyte, charakterystyka geologiczno-inżynierska, etapy charakterystyka geologiczno-inżynierska, etapy wykonywania konstrukcji, informacje dodatkowe – wykonywania konstrukcji, informacje dodatkowe – wyposażenie, uwagi końcowe.wyposażenie, uwagi końcowe.

2. Obliczenia statyczne i wymiarowanie:2. Obliczenia statyczne i wymiarowanie:

2.1. Przyjęcie wymiarów geometrycznych przejścia2.1. Przyjęcie wymiarów geometrycznych przejścia

2.1.1. Długość przejścia podziemnego.2.1.1. Długość przejścia podziemnego.

2.1.2. Szerokość przejścia podziemnego.2.1.2. Szerokość przejścia podziemnego.

2.1.3. Wysokość przejścia podziemnego (w świetle)2.1.3. Wysokość przejścia podziemnego (w świetle)

2.2. Zebranie obciążeń.2.2. Zebranie obciążeń.

2.2.1. Zebranie obciążeń na płytę górną.2.2.1. Zebranie obciążeń na płytę górną.

2.2.1.1. Obciążenia stałe (konstrukcja 2.2.1.1. Obciążenia stałe (konstrukcja nawierzchni + warstwy nawierzchni + warstwy podłoża + konstrukcja).podłoża + konstrukcja).

2.2.1.2. Obciążenia zmienne (zastępcze 2.2.1.2. Obciążenia zmienne (zastępcze obciążenie taborem samochodowym).obciążenie taborem samochodowym).

2.2.2. Zebranie obciążeń na ściany.2.2.2. Zebranie obciążeń na ściany.

2.2.2.1 Obliczenie parcia spoczynkowego q2.2.2.1 Obliczenie parcia spoczynkowego qhh

2.2.2.2. Obliczenie parcia spoczynkowego od 2.2.2.2. Obliczenie parcia spoczynkowego od obciążenia naziomu taborem pobciążenia naziomu taborem phh..

2.3. Przyjęcie schematu statycznego (określenie podpór 2.3. Przyjęcie schematu statycznego (określenie podpór sprężystych).sprężystych).

2.4. Obliczanie sił wewnętrznych2.4. Obliczanie sił wewnętrznych

2.5. Wymiarowanie elementów konstrukcyjnych – 2.5. Wymiarowanie elementów konstrukcyjnych – żelbet.żelbet.

2.6. Fundamenty – nośność podłoża.2.6. Fundamenty – nośność podłoża.

Obciążenia budowli podziemnychObciążenia budowli podziemnych

• obciobciążążenie staenie stałłe lub zmienne w cae lub zmienne w całłoośści dci dłługotrwaugotrwałłe, e, spowodowane cispowodowane ciężężarem nawierzchni, ciarem nawierzchni, ciężężarem gruntu, ciarem gruntu, ciężężarem arem wwłłasnym budowli oraz parciem i wyporem wody gruntowej;asnym budowli oraz parciem i wyporem wody gruntowej;

• obciobciążążenie zmienne, wynikajenie zmienne, wynikająące z obcice z obciążążenia naziomu oraz enia naziomu oraz obciobciążążeeńń technologicznych (u technologicznych (użżytkowych) budowliytkowych) budowli

IIss - wska - wskaźźnik zagnik zagęęszczenia gruntu zasypowego: szczenia gruntu zasypowego:

Ds I,,I 16508550

Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym

– wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”.

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”.

Klasa obciążenia Obciążenie q [kN/m2]

Obciążenie K [kN]

Nacisk na oś P [kN]

A 4,00 800 200

B 3,00 600 150

C 2,00 400 100

D 1,60 320 80

E 1,20 240 60

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×z

– wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”:

Obciążenia Obciążenia K K należy stosować ze współczynnikiem należy stosować ze współczynnikiem dynamicznym.dynamicznym.Obciążenia Obciążenia q q należy stosować bez współczynnika dynamicznego.należy stosować bez współczynnika dynamicznego.Wartość współczynnika dynamicznego dla obciążeń taborem Wartość współczynnika dynamicznego dla obciążeń taborem samochodowym określa się wg PN-85/S-10030.samochodowym określa się wg PN-85/S-10030.

Dla zagłębieniaDla zagłębienia zzgg < 0,5 m  < 0,5 m  =  =  = 1,35 – 0,005 = 1,35 – 0,005LL ≤ 1,325. ≤ 1,325.Dla 0,5 m ≤ Dla 0,5 m ≤ zzgg ≤ 1,0 m  ≤ 1,0 m Dla elementów o rozpiDla elementów o rozpięętotośści L ≥ 4,80 m obcici L ≥ 4,80 m obciążążenie K moenie K możże bye byćć

zastzastąąpione przez obcipione przez obciążążenie równomiernie rozenie równomiernie rozłłoożżone na done na dłługougośści 4,80 m.ci 4,80 m.

5,0)0,1)(1(

1

gz

z

- 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.

Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym

wg PN-88/B-02014 „Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem”:

hhnn – grubo – grubośćść nawierzchni, [m];nawierzchni, [m];

ppnn – obci – obciążążenie enie naziomu w poziomie naziomu w poziomie nawierzchni, [kN/mnawierzchni, [kN/m22];];

pptt – obci – obciążążenie enie naziomu w poziomie naziomu w poziomie terenu, [kN/mterenu, [kN/m22];];

ppzz – obci – obciążążenie enie naziomu równomiernie naziomu równomiernie rozrozłłoożżone w gruncie one w gruncie na gna głęłębokobokośści z, ci z, [kN/m[kN/m22];];

z – zagz – zagłęłębienie bienie mierzone od spodu mierzone od spodu nawierzchni, [m];nawierzchni, [m];

Obciążenie zmienne (pv)- obciążenie taborem samochodowym

wg PN-88/B-02014 „Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem”:n = 1,6  - dla n = 1,6  - dla żżwirów i pospówirów i pospółłek,ek,

n = 1,4  - dla piasków grubych i n = 1,4  - dla piasków grubych i śśrednich,rednich,

n = 1,2  - dla piasków drobnych i n = 1,2  - dla piasków drobnych i pylastych,pylastych,

n = 1,1  - dla gruntów man = 1,1  - dla gruntów małło spoistych,o spoistych,

n = 1,0  - dla gruntów n = 1,0  - dla gruntów śśrednio rednio spoistych.spoistych.

))(( znbznabapptt

tttkzk )2)(2( znhbznha

K

nnnn

Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pvk płyty górnej budowli, wynikające z obciążenia naziomu: pvk = pzk(z = zg) + q.

WartoWartośćść obci obciążążenia nie moenia nie możże bye byćć mniejsza ni mniejsza niżż 5 kN/m 5 kN/m22!!

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.

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 Parcie i odpór gruntu jest oddziaływaniem, którego wartość zależy od przemieszczeń i odkształcalności konstrukcji oporowej.przemieszczeń i odkształcalności konstrukcji oporowej.

WWspóspółłczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010czynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010

„„ŚŚciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”ciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia

- dla gruntów rodzimych – wzór (12):- dla gruntów rodzimych – wzór (12):

KK00 =  = 11 ·  · 22 ·  · 33 (1 – sin (1 – sin(n)(n))(1 + 0,5tg)(1 + 0,5tg))

  - dla gruntów zasypowych – wzór (13):- dla gruntów zasypowych – wzór (13):

KK00 =  = [0,5 - [0,5 - 44 + (0,1 + 2 + (0,1 + 244) · (5) · (5IIss – 4,15) – 4,15)55] · (1 + 0,5tg] · (1 + 0,5tg))

gdzie:gdzie:

(n)(n) - warto - wartośćść charakterystyczna k charakterystyczna kąąta tarcia wewnta tarcia wewnęętrznego gruntu,trznego gruntu,

- kąt nachylenia naziomu do poziomu,- kąt nachylenia naziomu do poziomu,

11  - wsp  - współółczynnik uwzglczynnik uwzglęędniajdniająący wpcy wpłływ spójnoyw spójnośści gruntuci gruntu

22  - wsp  - współółczynnik uwzglczynnik uwzglęędniajdniająący genezcy genezęę gruntów spoistych gruntów spoistych

33  - wsp  - współółczynnik reologiczny dla gruntów spoistychczynnik reologiczny dla gruntów spoistych

44  - wsp  - współółczynnik zaleczynnik zależżny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8,ny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8,

55  - wsp  - współółczynnik uwzglczynnik uwzglęędniajdniająący technologicy technologięę uk ukłładania i zagadania i zagęęszczania zasypu, wg. szczania zasypu, wg. tabl. 9tabl. 9

WWspóspółłczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010czynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010

„„ŚŚciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”ciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia

  - dla gruntów zasypowych – wzór (13):- dla gruntów zasypowych – wzór (13):

KK00 =  = [0,5 - [0,5 - 44 + (0,1 + 2 + (0,1 + 244) · (5) · (5IIss – 4,15) – 4,15)55] · (1 + 0,5tg] · (1 + 0,5tg))

44  - wsp  - współółczynnik zaleczynnik zależżny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8,ny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8,

WWspóspółłczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010czynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010

„„ŚŚciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”ciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

Obciążenie poziome (gv)- parcie gruntu na ściany przejścia

  - dla gruntów zasypowych – wzór (13):- dla gruntów zasypowych – wzór (13):

KK00 =  = [0,5 - [0,5 - 44 + (0,1 + 2 + (0,1 + 244) · (5) · (5IIss – 4,15) – 4,15)55] · (1 + 0,5tg] · (1 + 0,5tg))

55  - wsp  - współółczynnik uwzglczynnik uwzglęędniajdniająący technologicy technologięę uk ukłładania i zagadania i zagęęszczania zasypu, wg. szczania zasypu, wg. tabl. 9tabl. 9

Schematy statyczneSchematy statyczne

Obliczenia statyczne tuneliObliczenia statyczne tuneliPodpora 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: RR =  = AA00··CC··uu,,gdzie:A0 - powierzchnia podstawy podpory (powierzchnia, która wywiera odpór)C - współczynnik Winklera [kN/m3],u – przemieszczenie,R - obciążenie podpory, reakcja.

Model podłoża sprężystego jednoparametrowego Winklera-Zimmermanna

),(),( yxCwyxq

gdzie:gdzie:

q(x,y) – obciążenie modelu podłoża,q(x,y) – obciążenie modelu podłoża,

w(x,y) – przemieszczenie pionowe w(x,y) – przemieszczenie pionowe

płaszczyzny posadowienia,płaszczyzny posadowienia,

C – współczynnik podatności podłoża.C – współczynnik podatności podłoża.

Współczynnik podatności podłoża

- wg Fłorina- wg Fłorinagdzie:gdzie:

qqśrśr – średni nacisk przekazywany przez fundament na – średni nacisk przekazywany przez fundament na

podłoże,podłoże,

ssśrśr – średnie osiadanie fundamentu. – średnie osiadanie fundamentu.

- wg Gorbunow-Posadowa- wg Gorbunow-Posadowa

gdzie:gdzie:

EE00 – moduł odkształcenia warstwy ściśliwej, – moduł odkształcenia warstwy ściśliwej,

νν00 – współczynnik Poissona gruntu ściśliwego, – współczynnik Poissona gruntu ściśliwego,b – szerokość fundamentu,b – szerokość fundamentu,

αα – współczynnik, który zależy od długości – współczynnik, który zależy od długości fundamentu fundamentu ll, szerokości , szerokości 2b2b oraz miąższości oraz miąższości warstwy ściśliwej warstwy ściśliwej HH..

Wg Wiłuna: Wg Wiłuna: gdzie:gdzie:ss - osiadanie rozpatrywanego punktu znajdującego się na powierzchni - osiadanie rozpatrywanego punktu znajdującego się na powierzchni

półprzestrzeni sprężystej;półprzestrzeni sprężystej;BB - szerokość obciążonego obszaru lub jego średnica; - szerokość obciążonego obszaru lub jego średnica; - współczynnik wpływu.- współczynnik wpływu.

BE

sqC śr

)1( 20

Fundament wiotkiFundament

sztywny

Kształt podstawy

fundamentu

osiadanie środka

powierzchni obciążonej

osiadanie punktu

narożnego

wartość średnia

osiadania

osiadanie fundamentu

Koło 1,00 0,64 0,85 0,79

Kwadrat 1,12 0,56 0,95 0,88

ProstokątL/B=1,5

1,36 0,68 1,15 1,08

L/B=2 1,53 0,77 1,30 1,22

L/B=3 1,78 0,89 1,53 1,44

L/B=4 1,96 0,98 1,70 1,61

L/B=5 2,10 1,05 1,83 1,72

L/B=10 2,53 1,27 2,25 2,12

L/B=20 2,95 1,48 2,64 ---

L/B=100 4,00 2,00 3,69 ---

Obliczenia statyczneObliczenia statyczne

BE

sqC śr

)1( 20

315122301

270002 ,,),(

Materiał rodzimy podłoża gruntowego: Pg, IL = 0,22Geneza B E0

(n) = 27,0 MPa;  = 0,30L/B = 22/2 = 11   = 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·A = 914,7·1,0·0,5 = 457,35 kN/m

Klasa drogiKlasa drogi Dziennik Ustaw nr 43, poz. 430

Klasa drogiKlasa drogi Dziennik Ustaw nr 43, poz. 430

Kategoria ruchu - KRKategoria 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.

Kategoria ruchu - KRKategoria 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.