Segmentowe mury oporowe. Zasady projektowania.

Transkrypt

1 Segmentowe mury oporowe. Zasady projektowania. Opracował: Piotr Jermołowicz tel p.jermolowicz@wp.pl Szczecin, 12 kwietnia 2011 r. Koszalin, 13 kwietnia 2011 r.

2 1.! Wstęp. Ściany oporowe według PN-83/B to budowle utrzymujące w stanie statecznym uskok naziomu gruntów rodzimych lub nasypowych albo innych materiałów rozdrobnionych, które można scharakteryzować parametrami geotechnicznymi!, Ø, c, oraz E 0 i v. Wszelkiego rodzaju konstrukcje oporowe przeznaczone są do przejmowania i przekazywania w podłoże bocznego parcia gruntu. Obecnie kierunkiem rozwoju konstrukcji oporowych jest dążenie do rozwiązań wymagających możliwie małego zużycia materiałów: drewna, stali i betonu poprzez: " dokładniejsze poznawanie i racjonalniejsze wykorzystywanie zjawisk występujących w gruncie, w szczególności parcia i odporu gruntu, " doskonalenie ukształtowania konstrukcji, " włączanie gruntu do współpracy z konstrukcjami przenoszącymi siły boczne, " stosowanie środków zmniejszających boczne parcie gruntu, " budowę ścian szczelinowych, " kotwy gruntowe i " stosowanie gruntu zbrojonego ze wszelkiego rodzaju okładzinami. Rys. 1. Przykłady konstrukcji oporowych.

3 2.! Podstawowe określenia. Projektowanie konstrukcji oporowej składa się z następujących czynności : 1." Uzyskanie danych niezbędnych do opracowania projektu. 2." Wybranie rodzaju i przyjęcie wstępnych wymiarów konstrukcji. 3." Obliczenie parcia gruntu i innych obciążeń konstrukcji. 4." Sprawdzenie stateczności konstrukcji. 5." Analiza stateczności fundamentu. 6." Zaprojektowanie elementów konstrukcyjnych. 7." Rozwiązanie drenażu zasypki. 8." Oszacowanie osiadań i innych przemieszczeń konstrukcji. Rys.2. Elementy projektowania geotechnicznego wg. EC 7. Danymi niezbędnymi do projektu są: " założenia konstrukcyjne i użytkowe oraz " szczegółowe informacje o warunkach gruntowych, wodnych i terenowych w miejscu zamierzonej budowy. Założenia powinny określić warunki użytkowania konstrukcji oporowej, w tym obciążenie zewnętrzne.

4 Rys. 3. Schemat sił działających na konstrukcję oporową. 1-ciężar konstrukcji, 2-obciążenie naziomu, 3- parcie gruntu (czynne lub geostatyczne), 4-odpór gruntu (parcie bierne lub geostatyczne), 5-tarcie między gruntem, a powierzchnią konstrukcji, 6-skladowa normalna oddziaływania podłoża, 7-składowa styczna oddziaływania podłoża (opór na stopnie fundamentu) Głównym obciążeniem konstrukcji oporowej jest boczny nacisk gruntu tj. jego parcie i odpór. Wartość, rozkład i kierunek bocznego nacisku gruntu zależą od: " cech gruntu (kąta tarcia wewnętrznego Ø, spójności c, ciężaru objętościowego!), " wysokości i kształtu konstrukcji, " współczynnika tarcia gruntu o konstrukcję oraz " wartości i kierunku działania obciążeń zewnętrznych, " a także w dużym stopniu, od podatności konstrukcji oporowej. Dlatego przy projektowaniu podstawowe znaczenie ma określenie odkształceń i przemieszczeń konstrukcji oporowej. W przypadku konstrukcji nieodkształcalnej i nieulegającej przemieszczeniom podparty przez nią grunt wywiera na konstrukcję nacisk boczny nazywany parciem spoczynkowym lub geostatycznym. Gdy konstrukcja oporowa odkształca się lub przemieszcza w kierunku działania parcia, to już przy przesunięciu wynoszącym ułamek procentu wysokości konstrukcji nacisk boczny gruntu maleje w porównaniu do parcia spoczynkowego. Minimalna wartość bocznego nacisku gruntu jest nazywana parciem czynnym. przesunięcie powodujące wystąpienie parcia czynnego może być wywołane nawet przez nieznaczne odkształcenie podłoża fundamentu konstrukcji. Zwykle przyjmuje się, że parcie czynne występuje przy przesunięciu wynoszącym 0,5 % wysokości konstrukcji. Gdy natomiast jej przesunięcie jest mniejsze niż wywołujące parcie czynne, wtedy wartość bocznego nacisku gruntu jest większa niż parcie czynne, a mniejsza niż parcie spoczynkowe. Ten nacisk gruntu nazwano parciem czynnym zwiększonym lub pośrednim. W przypadku przesuwania się konstrukcji w kierunku gruntu jego opór jest większy niż parcie spoczynkowe. Opór ten nazwano odporem gruntu. Przy zwiększaniu przesunięcia konstrukcji w kierunku gruntu opór rośnie do wartości granicznej nazwanej parciem biernym. badania modelowe wskazują, że ten rodzaj parcia występuje przy przesunięciu od 2 do 10 % wysokości konstrukcji. Ruch gruntu towarzyszący parciu czynnemu ma zasięg znacznie mniejszy niż przy odporze.

5 Tak więc projektowanie geotechniczne i wytrzymałościowe ścian oporowych jest bardzo złożone ze względu na problemy związane z oceną parametrów geotechnicznych do projektowania i modeli obliczeniowych. Grunt jest zarazem elementem nośnym jak, i obciążeniem konstrukcji (które ponadto zależy od przemieszczeń konstrukcji). W obliczeniach dotyczących stanów granicznych wyróżnia się parcia charakterystyczne i obliczeniowe. Parcia charakterystyczne wyznacza się w oparciu o charakterystyczne wartości parametrów geotechnicznych. Parcia obliczeniowe wyznacza się z uwzględnieniem cząstkowych współczynników bezpieczeństwa. 3.! Badania podłoża. Rozpoznanie właściwości fizyko-mechanicznych gruntów zalegających w podłożu. Zgodnie z Rozporządzeniem MSWiA nr 839 w sprawie ustalenia geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych ściany oporowe ( z wyjątkiem tych, gdzie uskok terenu jest mniejszy od 2 m) zaliczane są do Drugiej Kategorii Geotechnicznej obiektów budowlanych. Wynikają z tego określone wymagania dotyczące ilościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy. Szczegółowe zalecenia dotyczące metod określania parametrów geotechnicznych oraz zakres i metody obliczeń można znaleźć w normie. Badania podłoża powinny być wykonane 2 3 etapowo: etap 0 wstępne w fazie studiów do wyboru lokalizacji trasy lub budowli i oceny wykonalności ( w tej fazie często można uniknąć sytuowania obiektów na słabych gruntach lub ograniczyć ich wpływ), etap I podstawowe do uzyskania decyzji lokalizacyjnej albo do projektu budowlanego - służą one do zaprojektowania konstrukcji oraz do wstępnego wyboru metod budowy, etap II uzupełniające lub kontrolne w fazie projektowania lub budowy obiektu, uściślające zakres terenowy lub przedmiotowy badań, m.in. właściwości słabych warstw pod kątem ich wzmocnienia oraz gruntów przydatnych do użycia jako materiału do robót ziemnych. Ogólnie zakres badań powinien umożliwiać określenie na ich podstawie warstw geotechnicznych z dokładnością odpowiadającą wymaganiom obliczeń nośności i stateczności budowli. Podłoże powinno być rozpoznane do głębokości strefy aktywnej oddziaływania budowli i zakończyć się w warstwie gruntów nośnych. Cechy podłoża należy ustalić na podstawie wierceń lub wykopów badawczych, sondowań i innych badań polowych, badań makroskopowych oraz szczegółowych badań laboratoryjnych. W każdym przypadku należy zwrócić uwagę na : " budowę geologiczną i właściwości geotechniczne podłoża, a szczególnie miąższość i rodzaj warstw słabych oraz poziom stropu podłoża nośnego, " niejednorodności budowy podłoża i występowanie lokalnych gniazd lub soczewek słabych gruntów, " rodzaj i uziarnienie gruntów, parametry geotechniczne, szczególnie słabych warstw wymagających wzmocnienia lub ulepszenia,

6 " prognozowane zmiany właściwości gruntów w wyniku ich wzmocnienia, " warunki hydrologiczne: poziomy wód gruntowych, nawierconych i ustabilizowanych, kierunek ich przepływu, prognoza zmian stanów wód, " właściwości chemiczne, zanieczyszczenia gruntu i wód gruntowych oraz ich agresywność, " przeszkody w podłożu mogące utrudnić roboty. Zbadanie warunków gruntowych powinien zapewnić inwestor. Pełne wyniki badań powinny być dostępne dla projektanta i wykonawcy przed sfinalizowaniem warunków kontraktu. Jednak regułą jest, że dane te są dalece niewystarczające tak do projektu, jak i do przygotowania inwestycji. Tab.1. Przykład niekompletnego zestawienia właściwości fizyko-mechanicznych gruntów. Główny cel badań Zalecane rodzaje badań układ i rodzaj słabych warstw -wiercenia, pobranie i badania próbek, uziarnienia itp.; orientacyjnie : sondowania, zwł. statyczne CPT warunki wodne - wiercenia, pomiary w piezometrach, sonda CPT-U rodzaj gruntu, uziarnienie - badania próbek gruntu, uziarnienia, części organiczne ściśliwość słabego podłoża - presjometr, próbne obciążenie płytą 0,5 1 m 2, wielkowymiarowe 4 10 m 2, M, M 0 wytrzymałość na ścinanie - ścinanie obrotowe VT, sonda CPT, presjometr, Ø, C stan zagęszczenia - sondy statyczne CPT, dynamiczne SD przepuszczalność gruntu - pomiar współczynnika frakcji k 10, próbne pompowania czas konsolidacji - współczynnik filtracji k 10, współczynnik konsolidacji, - próbne obciążenie wytrzymałość i trwałość - próbne mieszania (laboratoryjne, terenowe), badania mieszanek próbek, sondowania kolumn, próbne obciążenia - sondy CPT, SD, presjometr Tab. 2. Zalecane metody badań podłoża i określenia parametrów gruntu

7 Eurokod 7-1 wprowadza podział dokumentacji badań podłoża na raport badań ( zawierający fakty: wyniki badań, opis stosowanych procedur) sporządzony w ramach dokumentacji geologiczno-inżynierskiej lub geotechnicznej, oraz część interpretacyjną z wnioskami realizacyjnymi ( ocenę geotechnicznych warunków posadowienia lub projekt geologiczno konstrukcyjny) wykonywaną przez inżyniera-geotechnika lub konstruktora. Ta druga część podaje charakterystyczne parametry warstw podłoża. Eurokod określa je ogólnie jako ostrożne oszacowanie wartości wpływających na wystąpienie rozpatrywanego stanu granicznego. Wartość wprowadzona nie jest więc wartością średnią lub wyznaczoną z określonym prawdopodobieństwem metodami analizy statycznej, lecz wartością ekspercką. Wybór wartości jest elementem sztuki budowlanej ; zależy on w dużym stopniu od doświadczenia i wiedzy projektanta. Tak wyznaczone parametry służą do określenia wartości obliczeniowych do projektowania budowli. Procedura wyznaczania parametrów według Eurokodu 7-1 wprowadza ogólnie większe zapasy bezpieczeństwa niż obecne normy. Eurokod 7-2 zawiera m.in. dane do interpretacji wyników różnych badań (polowych, laboratoryjnych) i przykładowe sposoby wyznaczania parametrów potrzebnych do projektowania. Wymagają one kalibrowania korelacji w warunkach polskich, Tych wszystkich norm trzeba się będzie wkrótce nauczyć! 4.! Nowoczesne konstrukcje oporowe. Konstrukcje oporowe stanowią niezbędny element każdego projektu w dziedzinie drogownictwa. Stosowane są nie tylko w przyczółkach mostów i skrzydłach przyczółków, ale również do stabilizacji skarp oraz w celu ograniczania zajęcia pasa drogowego przez nasypy. Przez wiele lat konstrukcje oporowe wykonywano właściwie wyłącznie z betonu zbrojonego, w postaci ścian masywnych lub wspornikowych, które są w zasadzie sztywnymi konstrukcjami i nie są w stanie wytrzymać bardzo nierównomiernego osiadania, chyba że zostaną posadowione na głębokich fundamentach. Wraz ze wzrostem wysokości masywu gruntowego, który ma zostać utrzymany przez ścianę oraz w trudnych warunkach gruntowych gwałtownie rośnie koszt budowy ścian oporowych z betonu zbrojonego. Ściany oporowe z gruntem zbrojonym oraz skarpy z gruntu zbrojonego to niedrogie konstrukcje oporowe, które znoszą osiadanie o wiele lepiej niż ściany z betonu zbrojonego. Kładąc w gruncie rozciągliwe elementy zbrojeniowe (materiały wzmacniające), możemy znacznie zwiększyć wytrzymałość gruntu, dzięki czemu pionowe lico układu grunt/zbrojenie jest zasadniczo samonośne. Zastosowanie oblicowania, aby zapobiec wydostawaniu się gruntu spomiędzy elementów zbrojeniowych umożliwia bezpieczną budowę bardzo stromych skarp i pionowych ścian. W pewnych przypadkach materiały wzmacniające mogą również wytrzymać zginanie wskutek działania naprężeń ścinających, zwiększając dodatkowo stateczność systemu. Pionierem współczesnych metod zbrojenia gruntów do budowy ścian oporowych był francuski architekt i inżynier Henri Vidal na początku lat 60 XX w. Jego badania doprowadziły do wynalazku i rozwoju systemu Reinforced Earth, w którym do zbrojenia stosuje się taśmy stalowe. Obecnie większość patentów dotyczących budowli lub elementów systemów z gruntem zbrojonym już wygasła, dzięki czemu dostępnych jest wiele systemów lub elementów, które

8 wykonawca może zakupić i wybudować samodzielnie. Niewygasłe patenty dotyczą głównie metod łączenia zbrojenia z licem konstrukcji. Konstrukcje oporowe z gruntu zbrojonego geosyntetykami to konstrukcje, w których naprężenia rozciągające przejmowane są przez odpowiednio dobrane i rozmieszczone wkładki polimerowe.!"#$%&'($')*+#,-.'!"#$%&'($' Rys. 4. Konstrukcja oporowa z gruntu zbrojonego. Oblicowanie w konstrukcjach ścian oporowych w zależności od charakteru pracy dzieli się na systemy : " aktywne, tj. gdy lico ściany oporowej jest elementem bloku z gruntu zbrojonego, " bierne, tj. gdy lico pełni funkcję estetyczną i jest traktowane jako element wykończeniowy zamkniętych konstrukcji gruntu zbrojonego. a)" b)!"#$%&" '()*+,-"(.-#/" Rys.5. Konstrukcja oporowa z oblicowaniem (segmentowy mur oporowy) a)" system aktywny, b) system bierny Pomimo upływu ponad 25 lat od pierwszych zastosowań gruntu zbrojonego brak jest jakichkolwiek polskich wytycznych pozwalających projektantowi na swobodne projektowanie konstrukcji z gruntu zbrojonego geosyntetykami. Norma PN-83/B Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie", będąca najbardziej

9 rozpowszechnionym dokumentem odniesienia, właściwie nie uwzględnia możliwości zastosowań geosyntetyków. Załącznik 5 wspomnianej normy wprowadza wprawdzie pojęcie ścian oporowych z gruntu zbrojonego, w praktyce jednak zawęża obszar zastosowań do zbrojenia stalą. W efekcie projektant chcący dokonać obliczeń zgodnie z ww. normą dla zbrojenia geosyntetykami nie znajduje kompletu wartości będących podstawą obliczeń. Sytuacja opisana powyżej wynika przede wszystkim z faktu gwałtownego rozwoju tej dziedziny, lecz, co trzeba podkreślić, Polska nie jest tu przypadkiem odosobnionym. W większości krajów europejskich nie opracowano lokalnych, krajowych wytycznych projektowania. Większość konstrukcji jest projektowana w oparciu o jedną z dwóch odmiennych w założeniach metod, mających jednak wiele cech wspólnych. Praktycznie w Europie wykorzystuje się dwie metody projektowe: "metodę brytyjską w oparciu o BS 8006 [1], "metodę niemiecką opracowaną przez Niemiecki Instytut Techniki Budowlanej (Deutsches Insitut fur Bautechnik), uwzględniającą normy DIN 1054 i DIN Obie metody projektowania rozgraniczają analizę stateczności układu na dwie części, tj. analizę stateczności zewnętrznej oraz analizę stateczności wewnętrznej. W ramach analizy stateczności zewnętrznej należy sprawdzić 4 podstawowe warunki : "stateczność na przesunięcie, "stateczność na zawalenie, "nośność podłoża pod konstrukcją, "stateczność ogólną. Wynikiem analizy stateczności zewnętrznej jest określenie wymaganej minimalnej długości zbrojenia konstrukcji. Ostatnie z wymienionych, sprawdzenie stateczności ogólnej, jest wymagane szczególnie w przypadku występowania niekorzystnego układu geologicznego. Dla analizy stateczności ogólnej należy zastosować jedną z tradycyjnych metod, uwzględniając potencjalne powierzchnie poślizgu o kształcie cylindrycznym lub łamanym. Sprawdzenie stateczności zewnętrznej prowadzone jest więc w analogiczny sposób jak w przypadku projektowania tradycyjnych konstrukcji oporowych. Rys. 6. Warunki sprawdzane w analizie stateczności wewnętrznej.

10 Przy analizowaniu stateczności wewnętrznej należy sprawdzić, czy w trakcie całego projektowanego czasu eksploatacji konstrukcji nie dojdzie do: "wyciągnięcia zbrojenia z konstrukcji (ang. pull-out). "zerwania zbrojenia w wyniku wystąpienia siły niszczącej T większej od jego wytrzymałości. Rys.7. Stan graniczny utraty stateczności. Analizę układu sił niszczących i utrzymujących przeprowadza się dla poszczególnych klinów odłamu. Wytrzymałość zbrojenia w każdym przypadku i w każdej warstwie musi być większa od najbardziej niekorzystnego układu sil rozciągających pochodzących od obciążeń stałych i zmiennych. Co istotne, warunek ten powinien być również spełniony w całym okresie eksploatacji konstrukcji oporowej i przy uwzględnieniu wpływu wszystkich czynników zmniejszających parametry wytrzymałościowe zbrojenia w czasie. Wynikiem końcowym obliczeń stateczności wewnętrznej jest ilości warstw zbrojenia, jego rozstawu oraz. określenie jego minimalnej wytrzymałości projektowej. 4.1.Wartość charakterystyczna wytrzymałości długotrwałej zbrojenia F K. Wartość charakterystyczną wytrzymałości długotrwałej wyznacza się z zależności [1] : F 0 F K = A. 1 A. 2 A. 3 A 4 gdzie : A 1 współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości na skutek pełzania w projektowym okresie użytkowania konstrukcji, A 2 - współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek uszkodzeń w transporcie i przy wbudowaniu, A 3 - współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek połączeń,

11 A 4 - współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek działania czynników środowiskowych. Współczynniki A 1 A 4 mogą być określane według następujących zaleceń znajdujących się w [ 1 ], [ 7], [ 11 ] " A 1 ( wpływ pełzania ) : - dla PE, PP - 5,0 - dla PA, PES, AR - 2,5 " A 2 ( wpływ uszkodzenia podczas transportu, przy zabudowywaniu i przy zagęszczaniu): - grunt drobnoziarnisty 1,4 - grunt gruboziarnisty 1,7 - grunt drobnoziarnisty z domieszką kruszywa łamanego 2,0 " A 3 ( wpływ połączeń zbrojenia i przyłączeń do innych elementów budowlanych ) : - na podstawie badań przez porównanie z wytrzymałością krótkotrwałą na rozciąganie, - przy braku połączeń A 3 = 1,0 " A 4 ( wpływ środowiska ) - dla zwykłych warunków A 4 = 1,0 Produkt Instalacyjny współczynnik redukcyjny 3 < ph 5 5 < ph < 8 8 ph < 9 1 Geotkaniny 2,0 1,6 2,0 2 Geosiatki powlekane 1,3 1,15 1,3 Tab.3. Zalecane współczynniki redukcyjne wytrzymałości geosyntetyków. Geosyntetyk Typ 1 zasypka: max. ziarno 100 mm d 50 ok. 30 mm Typ 2 zasypka: max. ziarno 20 mm d 50 ok. 0,7 mm Typ 3 zasypka: max. ziarno 20mm 0,1mm< d 50 <0,5 mm 1 HDPE geosiatka jednokierunkowa 1,20 1,45 1,10 1,20 1,05 1,15 2 PP geosiatka dwukierunkowa 1,20 1,45 1,10 1,20 1,05-1,15 3 PVCotulina PET geosiatka 1,30 1,85 1,10 1,30 1,05 1,20 4 Acryl otulina PET geosiatka 1,30 2,05 1,20 1,40 1,15 1,30 5 Geotkanina (PP i PET ) 1,40 2,20 1,10 1,40 1,05 1,20 6 Geowłóknina ( PP i PET ) 1,40 2,50 1,10 1,40 1,05 1,20 7 Geotkanina tasiemkowa 1,60 3,00 1,10 2,00 1,10 1,75 Tab.4. Zalecane współczynniki redukcyjne wytrzymałości geosyntetyków.

12 5.! Systemy licowania. Estetyka poszczególnych systemów ścian z gruntu zbrojonego zależy od zastosowanego systemu licowania, który stanowi jedyną widoczną część gotowej budowli. Elementy licowania mogą mieć najróżniejsze faktury i barwy. Ponadto oblicowanie chroni zasypkę przed osuwaniem się i erozją, a w pewnych przypadkach stanowi również drogę odpływu wody. Tolerancja osiadania zależy od typu oblicowania. Do najważniejszych rodzajów należą: "Segmentowe prefabrykowane płyty betonowe mają grubość co najmniej 140 mm i mogą mieć kształt krzyża, kwadratu, prostokąta, rombu lub sześciokąta. Konieczne jest zbrojenie chroniące przez zmianami temperatury i rozciąganiem, zależy ono jednak od wielkości płyty. Płyty stykające się ze sobą w pionie są zazwyczaj łączone kołkami. Rys.9. Klasyczny grunt zbrojony ze ścianą czołową z elementów betonowych. " Bloczki segmentowe wykonywane w technologii dry cast. Są to stosunkowo niewielkie bloczki betonowe, projektowane i produkowane specjalnie do zastosowania w budowie ścian oporowych. Masa tych bloczków wynosi zazwyczaj od 15 do 50 kg. W drogownictwie stosuje się rutynowo bloczki o masie od 35 do 50 kg. Wysokość bloczków oferowanych przez różnych producentów wynosi zazwyczaj od 100 do 200 mm. Ich długość na odsłoniętym odcinku wynosi od 200 do 450 mm. Szerokość nominalna (wymiar prostopadły do lica ściany) mieści się zazwyczaj pomiędzy 200 a 600 mm. Mogą to być bloczki pełne lub pustaki. Pustki na całej wysokości bloczka wypełnia się podczas budowy kruszywem. Zazwyczaj kładzie się je na sucho (tzn. bez zaprawy), w cegiełkę. Bloczki stykające się ze sobą w pionie mogą być połączone kołkami, zamkami lub wpustami.

13 Rys.10. Schematy wybranych bloczków z elementami połączeniowymi.

14 Rys.11. Przykłady betonowych bloczków do budowy segmentowych ścian oporowych. [ 7 ] 6.! Podstawowe kryteria projektowe. Na etapie projektu wstępnego, inżynier powinien zastanowić się nad każdym z zagadnień przedstawionych w tym rozdziale oraz ustalić odpowiednie elementy i kryteria eksploatacyjne. Na ten proces składają się następujące etapy: "rozważenie wszystkich możliwych alternatyw, " wybór systemu (ściana oporowa z gruntu zbrojonego lub skarpa z gruntu zbrojonego), " rozważenie możliwości oblicowania,

15 " opracowanie kryteriów eksploatacyjnych (obciążenia, projektowane wysokości, głębokość posadowienia, tolerancje osiadania, nośność podłoża, wpływ na sąsiednie obiekty itp.), " uwzględnienie wpływu warunków otoczenia na korozję/degradację zbrojenia. Kryteria eksploatacyjne - zalecane minimalne współczynniki bezpieczeństwa dla poszczególnych form zniszczenia wyglądają następująco: Stateczność zewnętrzna Poślizg : F.S. 1,5 (ściany); 1,3 (skarpy) Mimośród e, u podstawy : L/6 w gruncie, L/4 w skale Nośność : F.S. 2,5 Stateczność po głębokiej linii zniszczenia : F.S. 1,3 Stateczność złożona : F.S. 1,3 Stateczność dla warunków sejsmicznych : F.S. 75% statycznego F.S. (wszystkie formy zniszczeń) Stateczność wewnętrzna Wytrzymałość na wyrywanie : F.S. 1,5 (ściany i skarpy) Stateczność wewnętrzna skarp : F.S. 1,3 Dopuszczalna wytrzymałość na rozciąganie dla zbrojenia w postaci taśm stalowych : 0,55 F y dla zbrojenia z krat stalowych : 0,48 F y (połączonych z bloczkami lub płytami betonowymi) dla zbrojenia geosyntetycznego: T a patrz projektowany okres eksploatacji (poniżej). Dzięki elastyczności ścian oporowych z gruntu zbrojonego wywrócenie konstrukcji będzie mało prawdopodobne. Jednak kryteria wywrócenia (maksymalny dopuszczalny mimośród) pomagają kontrolować odkształcenia poprzeczne ograniczając przechył konstrukcji, dlatego powinny być zawsze spełnione. +,&-('./01,$/2 +',-./0$-01$2&-(3# :!"#$% &'"()($*!"#$% &'"()($*!"#$% &'"()($* Rys.12. Najczęściej stosowane schematy obliczeniowe dla ścian pionowych.

16 234$56,-$,&-)#$"%7 20"1.,"(/-0,0/1.,"(/-0,0/1.,"(/-0,0/1!"#$"%&'"()*"+$,-$)!"#$"%&'"()*"+$,-$)!"#$"%&'"()*"+$,-$) Rys.13. Najczęściej stosowane schematy obliczeniowe dla ścian pochyłych. Przebieg obliczeń konstrukcji segmentowych murów oporowych można przedstawić według poniższego schematu: Określić geometrię ściany i właściwości gruntu Dobrać kryteria eksploatacyjne Wstępne określenie wymiarów Ocenić statyczną stateczność zewnętrzną Poślizg Wywrócenie (mimośrodow ość) Nośność Ogólna stateczność skarpy Osiadanie / odkształc. poziome Określenie długości zbrojenia Ocena stateczności sejsmicznej

17 Warunki kształtowania zbrojenia w ścianach oporowych według normy BS 8006 [ 1] i Instrukcji... ITB 429/2007 [8 ] Rys. 14. Minimalne zalecane wartości przyjmowane dla zbrojenia w ścianach oporowych.[1], [8] Tab.5. Minimalne zalecane głębokości posadowienia konstrukcji oporowych.[ 1], [8]

18 Rys.15. Schematy stosowanych połączeń zbrojenia z konstrukcją osłonową sztywną i odkształcalną.[8] Rys.16. Warunki kształtowania warstwy fundamentowej [8] a-dla konstrukcji osłonowej elastycznej, b- dla konstrukcji osłonowej odkształcalnej, c dla konstrukcji osłonowej sztywnej. h f 0,5 m h f h z - dla gruntów wysadzinowych 0,2 m a 0,7 m a grubość warstwy fundamentowej

19 Typowe zestawienie sił i geometrii do celów analizy stateczności jednowarstwowych ścian oporowych z segmentowych bloczków stosowane w większości dostępnych programów inżynierskich (opis programów w p.7): δ współczynnik parcia czynnego δ i = 2/3 Ø i ɷ < δ i δ i kąt tarcia międzyfazowego ɷ - kąt wychylenia lica od pionu W przypadku, gdy ściana jest pionowa i nie występuje nachylenie skarpy naziomu (tj. β = 0 i ω = 0) i pomijamy tarcie międzyfazowe (tj. δ i = 0), współczynnik parcia czynnego gruntu uprości się do postaci: Łączną poziomą siłę parcia czynnego gruntu P a oblicza się całkując wyrażenie oznaczające parcie gruntu względem wysokości ściany H. W rezultacie otrzymujemy: gdzie P s wynika z ciężaru własnego gruntu i wyraża się wzorem:

20 a P q wynika z równomiernego obciążenia naziomu rozciągającego się nad powierzchnią zasypki, wyrażonego wzorem: Zakłada się, że otrzymane siły P s i P q działają w odległości Y s i Y q nad przednią dolną krawędzią najniżej położonego bloczka segmentowego: Pomija się odpór gruntu przed ścianą oporową. Przykład obliczeniowy 1. Zaprojektować segmentowy mur oporowy o wys. 7 m zbrojony geosiatką jednokierunkową, w którym odległości pomiędzy warstwami zbrojenia wynoszą 1 m, ponieważ lico ściany jest wykonane z betonu prefabrykowanego o strukturze odpowiadającej właśnie takim wymiarom. Wskaźnik pokrycia wynosi 0,8 (tj. geosiatki nie pokrywają całej powierzchni gruntu na każdym poziomie, są między nimi niewielkie odstępy). Stosunek długości zbrojonej ściany do jej wysokości powinien wynosić co najmniej 0,7 (tj. L 4,9 m). Dodatkowe informacje potrzebne do rozwiązania zadania, w tym dane dotyczące gruntu i geosiatki, są przedstawione na poniższym rysunku. (a) Stateczność zewnętrzna Nośność = 600 kn/m 2 F 0 = 160kN/m A 1 A.2 A 3 = 4,0 F K =4 0 kn/m F S = 1,4 F r = 28,6 kn/m C i = 0,75

21 Poślizg Przewrócenie Nośność (b) Stateczność wewnętrzna Odległości Długość zakotwienia Wytrzymałośćmiejsca połączenia Rys.17.Elementy projektowania ścian zbrojonych geosyntetykami. [11] Rozwiązanie: (a)!obliczamy stateczność zewnętrzną, co jest pokazane na kolejnym rysunku. Przyjmujemy L=4,9 m. Współczynnik parcia czynnego gruntu zasypki za strefą zbrojenia wynosi: K ab = tan 2 (45 φ b /2) = tan 2 (45 30/2) = 0,33 A zatem P 1 = 0,5 x γ b x H 2 x K ab = 0,5 x 17 x (7) 2 x 0,33 = 137 kn/m P 2 = qk ab x H = 15 x 0,33 x 7 = 34,7 kn/m

22 Parcie gruntu Parcie naziomu Odpór podłoża (rozkład Meyerhofa) Suma sił wynosi P = ,7 = 172 kn/m. 1. Najpierw obliczamy stateczność na poślizg F = siła utrzymująca = W x µ = γ r x H x L x tan δ (dla ostrożności pomijamy naziom) = 18 x 7 x 4,9 x tan 25 = 288 kn/m FS S = współczynnik bezpieczeństwa dla poślizgu = F/P = 288/172 = 1,67 > 1,5, co jest dopuszczalne 2.! Stateczność na przewrócenie rzadko bywa problemem. Tego rodzaju ściany zbrojone mechanicznie nie przewracają się, ponieważ nie dochodzi w nich do ugięcia ze względu na ich nieodłączną sprężystość. Poniższe obliczenia ilustrują zachowawczy aspekt tego mechanizmu. M s = moment stabilizujący = W x L/2 = (18 x 7 x 4,9) x (4,9/2) = 1513 kn/m M ov = moment przewracający = P1 x 7/3 + P2 x 7/2 = (137 x 7/3) + (34,7 x 7/2) = 441 kn/m FS ov = współczynnik bezpieczeństwa dla przewrócenia = 1513/441 = 3,43 > 2,0, co jest dopuszczalne 3.! Na koniec obliczamy naprężenia działające na podłoże budowlane e = mimośród = M ov /(W + q x L) = 441/(18 x 7 x 4, x 4,9) = 0,64 m Mimośród nie może się znajdować poza środkową jedną trzecią podstawy fundamentowej, to jest: e < L/6 = 4,9/6 = 0,82 0,64 < 0,82

23 Pod podstawą fundamentową nie ma zatem naprężenia Ponadto długość czynna (rozkład Meyerhofa) wynosi: = L 2 x e = 4,9 2 x 0,64 = 3,62 m Co daje opór podłoża = [(18 x 7) + 15] x (4,9/3,62) = 191 kpa FS b = współczynnik bezpieczeństwa względem utraty nośności = 600/191 = 3,14 > 2,0, co jest dopuszczalne (b)!obliczamy stateczność wewnętrzną jak na poniższym rysunku. Parcie gruntu Parcie naziomu σ h = σ hs + σ hq = γzkar + qk ar K ar = tan 2 (45 φ r /2) = 0,31 σ h = (18 x z x 0,31) + (15 x 0,31) = 5,58 z + 4,65 1.! Dla odległości między warstwami geosiatki w pionie F r = s v σ h /C r (gdzie C r to wskaźnik pokrycia) 28,6 = s v (5,58 z + 4,65)/0,8 s v 22,9 = 5,58z + 4,65 Maksymalna głębokość dla sv = 1 m 22,9 1,0= z= 3,27m 5,58z + 4,65 Maksymalna głębokość dla s v = 0,5 m 22,9 0,5= z= 7,37m 5,58z + 4,65

24 Następnie na podstawie obliczonych powyżej maksymalnych odległości pomiędzy warstwami zbrojenia oraz rodzaju i wymiarów paneli oblicowania można opracować rozkład geosiatki. Warstwy uzbrojenia przy trzech górnych panelach muszą być oddalone od siebie o 1 m, a przy pozostałych czterech panelach o 0,5 m. Na poniższym rysunku szczegóły te są przedstawione po lewej stronie. Zakłada się symetrię połączeń geosiatki z panelami, co oznacza, że na żaden z paneli nie działa mimośród obciążenia. W przypadku górnych paneli tworzących lico ściany, gdzie odległości między warstwami zbrojenia muszą wynosić 1 m, potrzebne są krótkie odcinki geosiatki. Należy również zauważyć, że w przypadku przekrojów w miejscu bezpośrednio sąsiadującym ze zilustrowanym przekrojem projektowym, górny i dolny panel będzie miał połowę wysokości, ale należy zachować takie same odległości między warstwami zbrojenia (zob. po prawej stronie poniższego rysunku). 2.! Aby uzyskać całkowitą długość, uwzględniamy długość kotwienia oraz długość w strefie biernej wg Rankine a ( odległość pomiędzy licem ściany a płaszczyzną zniszczenia). Długość kotwienia w strefie czynnej: s v x σ h x FS pullout = 2 x L e x C i x σ v tanφ x C r s v (5,58 z + 4,65)1,5 = 2L e (0,75)(18z)(tan 32)(0,8) Długość w strefie biernej wg Rankine a: L L R = (H z) tan (45 φ/2) = (7 z) tan (45 32/2) L R = 3,88 0,554 z sv(5,58z + 4,65)1,5 Le = (2)(0,75)(18z)(tan32)(0,8) e (0,62z+ 0,516) s = z v

25 Przykład obliczeniowy 2. K a = tg 2 ( 45- Ø/2 ) = współczynnik parcia czynnego σ hs = K a. γ. z σ hq = K a. q L = L E + L R S. v σ. h F s L E = 2( c a + γ. z. tg δ ) L R = ( H-z) tg( 45- ø/2 ) L o = ½ L E F K = σ h. S v. F S σ h = K a. γ. z + K a. q - całkowite parcie gruntu na ścianę Współczynniki redukcyjne = 4,0 F o = F K. 4 W przypadku oblicowania ściany czołowej bloczkami betonowymi obliczeniu podlegają wkładki geosyntetyczne jako cięgna utrzymujące pionową konstrukcję ściany. Rozmieszczenie pionowe wkładek zbrojących powinno uwzględnić moduł wysokości bloczka oraz możliwości zagęszczenia grubości warstw gruntu. Ilość wkładek w przekroju poprzecznym wynika z przyjętej wytrzymałości na zerwanie poszczególnych geosyntetyków.

26 Rys. 18. Konstrukcja segmentowego muru oporowego [18] Rys.19. Wyniki obliczeń i analiz na podstawie programu komputerowego. [18]

27 6.2. Metody łączenia bloczków segmentowych. BLOCZKI Z WBUDOWANYM POŁĄCZENIEM MECHANICZNYM (BETONOWYM) BLOCZKI O PŁASKIEJ POWIERZCHNI STYKU #$%#&'" ()*&+#&" #+&*(," Rys.20. Przykłady łączenia bloczków segmentowych.[7] 6.3. Systemy projektowe drenażu segmentowych ścian oporowych. Materiały drenażowe to zazwyczaj różnoziarniste kruszywa (np. grube piaski i żwiry). W wielu przypadkach wypełnienie drenażowe oddziela się od zasypki geotekstyliami i wprowadza się rurę drenażową, która odprowadza zebraną wodę z budowli. Prawidłowo zaprojektowany system drenażu pełni następujące funkcje: Zapobiega narastaniu ciśnienia hydrostatycznego w masywie gruntu rodzimego oraz w podłożu gruntowym w pobliżu stóp ściany. Zapobiega wypłukiwaniu gruntu rodzimego przez lico ściany. Zapewnia sztywny fundament, który podtrzymuje kolumnę bloczków segmentowych i stanowi powierzchnię roboczą podczas budowy.

28 !"#$%&'()*+#,!"#$%&'()*+#, -'+#."/(0()!4&)$3'&5+&+#)() 1)2,3/)!4&)$3'&5+&+#)()!4&)$3'&5+&+#)()!"#$%&'()*+#, -'+#."/(0()!4&)$3'&5+&+#)() 1)2,3/) Rys.21. Podstawowe schematy odwodnienia w konstrukcjach z segmentowych bloczków. [11]!"#$%&'()(*!"#'#+,#-./ 01234"#/'*()(* 5)0/6*7.8(*!"#'#+,#-./ 01234"#/'*()(* 5)0/6*7.8(* 9*:.,'* Rys.22. Podstawowe schematy odwodnienia z zastosowaniem geokompozytów. [7] Materiały do wypełnienia drenażowego należy dobierać w taki sposób, aby zapewnić: " wystarczającą wodoprzepuszczalność i powierzchnię przekroju, by odprowadzić oczekiwaną wielkość przepływu. " filtrowanie gruntów drobnoziarnistych, tak aby nie dopuścić do zatkania kruszywa drenażowego w przypadku, gdy nie zastosowano filtra geotekstylnego. Wydatek drenu wykonanego z kruszywa można oszacować z wzoru Darcy'ego: Q = kia gdzie Q to wydatek (m 3 /s), k to wodoprzepuszczalność kruszywa (m/s); i to gradient hydrauliczny (m/m), a A to minimalna powierzchnia przekroju (m 2 ) drenu prostopadła do kierunku przepływu. Projektowany wydatek nie zostanie osiągnięty, jeżeli drobno uziarniony grunt z otoczenia zacznie się mieszać z materiałem drenażowym. Do projektowania systemów drenażu naturalnego (z kruszyw) zaleca się stosowanie następujących kryteriów filtracji Terzaghi ego :

29 D15 kruszywa < 5 D gruntu 85 D15 kruszywa 4< < 20 D gruntu 15 D50 kruszywa < 25 D gruntu 50 Dla ochrony naturalnego materiału drenażowego (kruszywa) przed zatykaniem stosuje się filtry geotekstylne. Aby wybrać odpowiedni materiał geotekstylny, zaleca się zastosowanie następujących kryteriów, opracowanych w oparciu o bieżącą, konwencjonalną praktykę budowlaną: AOS AOS geotekstyliów D gruntu 85 geotekstyliów D gruntu 15 k 10 geotekstyliów < 3 > 3 ( k ) gruntu Wartość AOS oznacza charakterystyczną wielkość porów proponowanego materiału geotekstylnego ustaloną na podstawie metody badawczej. Wielkość k geotekstyliów to wodoprzepuszczalność normalna geotekstyliów. Ponadto niedopuszczalne jest zatykanie samych geotekstyliów drobnym materiałem niesionym przez wodę przedostającą się do kruszywa. Można to sprawdzić badając współczynnik przepuszczalności hydraulicznej lub stosunek gradientów dla gruntów właściwych dla miejsca budowy. Z praktyki zaleca się jednak, aby charakterystyczna wielkość porów dla geotkanin przekraczała 4%, a porowatość geowłóknin przekraczała 30% Fundament Zarówno w przypadku ścian oporowych konwencjonalnych, jak i ścian z gruntem zbrojonym, zaleca się wykonanie fundamentu z zagęszczonego kruszywa (rys.16). Fundament ten umożliwia rozłożenie ciężaru kładzionych na sucho bloczków betonowych na większym obszarze podłoża, ograniczając w ten sposób powstawanie nadmiernych naprężeń w podłożu gruntowym. Zagęszczony fundament stanowi sztywną lecz giętką warstwę, umożliwiającą rozłożenie naprężeń i złagodzenie naprężeń spowodowanych nierównomiernym osiadaniem, ograniczającą koncentrację naprężeń w przypadku wyższych ścian, a także pękanie i odpryskiwanie bloczków. Fundament pełni również funkcję drenażową i stanowi obszar roboczy podczas budowy.

30 6.5. Zagęszczanie gruntów za konstrukcją segmentową. W przypadku gruntów niespoistych, tj. składających się głównie ze żwirów i piasków, najbardziej skuteczną metodą jest zagęszczanie wibracyjne. Zagęszczarki wibracyjne to walce i płyty stalowe, które oscylują z wysoką częstotliwością, ubijając kolejne warstwy gruntu. Rozkład uziarnienia i kształt cząstek mają ogromny wpływ na możliwą do uzyskania gęstość gruntu. Do zagęszczania gruntów spoistych, tj. pyłów i glin, a także mieszanek piasków i pyłów lub piasków i glin najlepiej nadają się urządzenia typu statycznego, wykorzystujące walce okołkowane lub ogumione. Dla dobrego zagęszczenia gruntu spoistego jest potrzebna odpowiednia wilgotność (optymalna) gruntu podczas budowy. Podczas pracy tych maszyn należy uważać, aby ograniczyć do minimum lub wyeliminować ewentualne uszkodzenia zbrojenia geosyntetycznego. Ciężki sprzęt nie może podjeżdżać do lica ściany na odległość mniejszą niż 1,5 m. Bezpośrednio przy ścianie należy stosować płyty zagęszczające Osiadanie. Ściana masywna wywiera zazwyczaj nacisk na podłoże gruntowe przekraczający warunki sprzed posadowienia budowli i prowadzący do osiadania materiału podłoża. W przypadku gruntów niespoistych (tj. żwirów i piasków), osiadanie jest zazwyczaj niewielkie i występuje głównie podczas budowy. Natomiast nasycone grunty spoiste mogą ulegać sporym odkształceniom w miarę upływu czasu. Dla większości rutynowo wykonywanych budowli, wystarczy oszacować możliwość osiadania w oparciu o konwencjonalną teorię jednowymiarowej konsolidacji omawianą w większości podręczników do geotechniki. Obliczenie osiadania całkowitego i nierównomiernego ze względu na obciążenie gruntu fundamentami jest złożonym problemem i wymaga szczegółowej wiedzy o właściwościach konsolidacyjnych gruntu na placu budowy. Przy budowie ścian oporowych z bloczków metodą bezzaprawową, na sucho, na fundamencie z kruszywa, otrzymuje się elastyczną konstrukcję masywną, która wytrzymuje duże osiadanie całkowite i umiarkowane osiadanie nierównomierne. W przypadku większości standardowych bloczków segmentowych (powierzchnia lica poniżej 0,18 m 2 ), dopuszczalne jest osiadanie nierównomierne na poziomie do 1%. W sytuacji, gdy można się spodziewać sporego osiadania i/lub osiadania nierównomiernego przekraczającego 1%, należy przedsięwziąć w projekcie szczególne środki ostrożności i wzmocnić podłoże pod fundamentem.

31 !"#$%,-./-0+*'+!&'()(*'+ Rys.23. Schemat osiadania konstrukcji. [1], [7] Niekorzystne warunki podłoża na projektowanej rzędnej posadowienia ściany można poprawić stosując następujące metody: " wymiana gruntu, " zwiększyć szerokość i grubość fundamentu z kruszywa, " wzmocnić zagęszczony fundament z kruszywa geosyntetykiem (np. poduszka ), " zmniejszyć naprężenie podłoża dzieląc ścianę na odcinki, " wstępnie obciążyć teren przed budową ściany, " wstępnie obciążyć ścianę przed położeniem nawierzchni lub budową obiektu nad ścianą, " zastosować inne technologie wzmocnienia gruntów: zagęszczanie wibracyjne, kolumny żwirowo- kamienne, zagęszczanie dynamiczne itp Poślizg wzdłuż podstawy. Schemat poślizgu niszczącego tradycyjną jednowarstwową ścianę z bloczków został przedstawiony poniżej.!"#$%&'()*($+,-#(-.$!-/0(#1,-.()2#3 40-*#56.( Rys.24. Schemat poślizgu pomiędzy bloczkami. [1], [7]

32 Odporność na poślizg wzdłuż podstawy obliczamy w następujący sposób: Ciężar bloczka segmentowego W W obliczamy ze wzoru : W u szerokość pojedynczego bloczka Parametry wytrzymałościowe gruntu c i Φ należy dobierać do rodzaju gruntu, na którym ściana zostanie posadowiona. Zazwyczaj jest to fundament z kruszywa. W przypadku niektórych projektów ściana może być posadowiona bezpośrednio na podłożu gruntowym. W obu przypadkach nominalną odporność na poślizg należy zmniejszyć o współczynnik redukcyjny ze względu na tarcie o bloczki segmentowe µ b nakładany na współczynnik tarcia gruntu znajdującego się pod spodem tanφ oraz c. Ten współczynnik uwzględnia zmniejszenie odporności na ścinanie ze względu na poślizg stosunkowo gładkiego bloczka względem gruntu, co zostało dowiedzione w testach na dużą skalę. W projekcie należy zastosować prawdziwe wyniki badań dla konkretnego typu gruntu i bloczka segmentowego. Jeżeli nie posiadamy konkretnych wyników badań, można przyjąć wartość µ b z tabeli 6. Współczynnik redukcyjny dla tarcia o bloczki segmentowe µ b Rodzaj gruntu Φ gruntu ( ) Współczynnik redukcyjny dla tarcia o bloczki segmentowe Żwiry ,7 Żwiry pylaste i piaski ,65 Żwiry gliniaste i piaski pylaste ,6 Pyły, piaski gliniaste ,55 Tab.6. Współczynniki redukcyjne. [7] 7.! Programy komputerowe. Programy komputerowe są aktualnie jednymi z najczęściej wykorzystywanych narzędzi przy projektowaniu zbrojonych geosyntetykami konstrukcji ziemnych między innymi murów oporowych i skarp ze znacznym kątem nachylenia dochodzącym do 90 posadawianych na gruntach słabonośnych z możliwością indywidualnego doboru konkretnych geosyntetyków o określonych parametrach wytrzymałościowych spełniających kryteria projektowe. Wykorzystując proste metody równowagi sił, za pomocą których program przeprowadza analizy stateczności: wewnętrznej, poprzecznej, ogólnej stateczności po głębokiej powierzchni cylindrycznej poślizgu oraz określa geometrię nasypu bądź skarpy zapewniającą

33 wymagany długotrwały współczynnik bezpieczeństwa obliczany według metody Bishop'a. Do prawidłowego przeprowadzenia wyżej wymienionych analiz potrzebne jest dokładne określenie parametrów technicznych projektowanej konstrukcji ziemnej: -" wysokość - H, -" nachylenie - i" oraz beta", -" szerokość naziomów A i B, -" obciążenia Q 1,Q 2, Q 3. Rys. 25. Parametry określające geometrię projektowanej konstrukcji wsporczej. [18 ] Ważne jest również precyzyjne określenie właściwości fizyko - mechanicznych gruntu podłoża jak i materiału nasypowego poprzez podanie wartości kąta tarcia wewnętrznego ( ф ), kohezji ( c ), i ciężaru objętościowego ( γ ). Przy wysokim poziomie lustra wody gruntowej dodatkowo określane są parametry ciśnienia wody porowej lub współrzędne geometryczne położenia krzywej depresji (XY). W przypadku występowania szkód górniczych lub ruchów sejsmicznych podawane są również współczynniki sejsmiczne: poziomy (Kh ) i pionowy (Kv). Projektant ma możliwość doboru długości ułożenia poszczególnych warstw zbrojenia dla danej konstrukcji ziemnej. Długość geosyntetyków może być: -" jednakowa ( stała ) dla wszystkich warstw, -" z liniową interpolacją pomiędzy podstawą a szczytem konstrukcji lub -" analizowana indywidualnie dla każdej warstwy zbrojenia. Ponadto projektant określa projektową wytrzymałość geosyntetyków w kn/m, maksymalną i minimalną dopuszczalną odległość między warstwami oraz wysokość ułożenia najniższej warstwy. Przyjęcie wymaganych wartości współczynników bezpieczeństwa pozwala ustalić obliczeniowe obciążenie dopuszczalne wyrażające wpływ uszkodzeń mechanicznych i środowiska na projektowane zbrojenie konstrukcji ziemnej. Są to między innymi współczynniki: - materiałowy ze względu na pełzanie, - uszkodzeń spowodowanych robotami w trakcie instalacji, - wpływu środowiska, - oddziaływania chemicznego i bakteriologicznego, - ogólny współczynnik bezpieczeństwa. Po wpisaniu wszystkich wymaganych parametrów technicznych program komputerowy przeprowadza analizy stateczności wewnętrznej, poprzecznej oraz ogólnej stateczności po głębokiej powierzchni cylindrycznej poślizgu w wyniku, których otrzymujemy

34 przedstawione bardzo czytelnie w formie rysunku przekroju poprzecznego rozmieszczenie warstw zbrojenia z geosyntetyków dla projektowanej konstrukcji nasypu bądź skarpy. Szczegółowo opisywana jest każda warstwa zbrojenia z podaniem: kolejnego numeru warstwy, jej długości i wysokości ułożenia oraz wymaganych i osiąganych parametrów wytrzymałościowych materiału tekstylnego, rodzaju przeprowadzonej analizy i aktualnego współczynnika bezpieczeństwa. Wszelkie nieprawidłowości dotyczące parametrów wytrzymałościowych zaproponowanych geosyntetyków są sygnalizowane kolorem czerwonym i pulsowaniem obrazu na monitorze. Program umożliwia zmianę danych w każdym momencie pracy w celu dostosowania ich do aktualnych warunków. Wyniki końcowe poszczególnych analiz stateczności zebrane są w formie tabel. Żmudne obliczenia poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania można przyspieszyć posługując się programami komputerowymi, m.in.: MSEW, Slope/W, Plaxis, SEEP/W, SIGMA/W i TEMP/W. Wybór konkretnego programu zależy od rozpatrywanego problemu technicznego i wymaga dobrej znajomości tematu od projektanta. 8.! Podsumowanie. Przedstawione zagadnienia pokazują szerokie możliwości zastosowania segmentowych murów oporowych i geosyntetyków w budownictwie m.in. przy budowie i zabezpieczaniu nabrzeży, brzegów rzek, stromych skarp, murów oporowych, przy umacnianiu koryt rzecznych i przyczółków oraz skrzydeł mostów i wiaduktów. Pomimo swojej różnorodności materiały i technologie opisane wyżej charakteryzują się kilkoma wspólnymi cechami do których zaliczyć można : " łatwość i szybkość wykonania, " trwałość i bezawaryjność eksploatacji konstrukcji, " brak konieczności tworzenia wielkich placów budów przy założeniu jednak, że bloczki i geosyntetyki zostaną prawidłowo zwymiarowane i będą odpowiednio dobrane do istniejących, czy też prognozowanych warunków obciążenia i długotrwałej eksploatacji. Przedstawione w opracowaniu zagadnienia mogą wspomóc pracę projektantów w budownictwie ziemnym zwłaszcza drogowym i kolejowym, wykorzystujących różnego rodzaju materiały syntetyczne celem zwiększania wytrzymałości gruntów. Problematyka projektowania i budowy wszelkich konstrukcji wsporczych wymaga stosowania bardzo dobrych jakościowo materiałów jak również przygotowania merytorycznego projektantów i wykonawców robót.

35 Literatura. 1." BS 8006:1995 Code of practise for strengthned/reinforced soil and oter fills 2." PN-EN 13251:2000 Geotekstylia i wyroby pokrewne. Właściwości wymagane przy stosowaniu w robotach ziemnych, fundamentowych i konstrukcjach oporowych 3." PN-ES-02205:1998Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania 4." PN-81/B Posadowienia bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie 5." PN-83/B Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie 6." Colbond Workshop: Design Concepts of Reinforced Walls, Slopes and Embankments. W-wa " Elias V. [i in.] : Mechanically stabilized earth walls and reinforced soil slopes. FHWA-NHI " ITB. Instrukcje, wytyczne, poradniki Nr 429/ " Jermołowicz P.: Geosyntetyki w drogownictwie. BTE 1997, nr 2. s "Koerner R.M.,Welsh J.:Construction and geotechnical engineering using synthetic fabrics. J.Wiley and Sons, New York Koerner R.M. Designing with geosynthetics, (Fifth edition) Prentice Hall Materiały z XVI z Konferencji: Warsztat pracy projektanta konstrukcji. Ustroń Materiały z konferencji Naukowo-Technicznej: Geosyntetyki i tworzywa sztuczne w geotechnice i budownictwie inżynieryjnym. Częstochowa Materiały z Seminarium IBDIM i PZWFS ; Wzmacnianie podłoża gruntowego i fundamentów budowli. W-wa "Materiały z Seminarium IGS: Geosyntetyki podstawą współczesnej geoinżynierii W- wa "Materiały z Seminarium IBDiM i PSG : Skarpy drogowe. W-wa "Pisarczyk S.: Geoinżynieria. Metody modyfikacji podłoża gruntowego P.W "Podręczniki do projektowania dla programów Sigma W, ReSSa, Plaxis v.7,0, Slope W, MSEW, Slide v "Poradnik wzmocnienia podłoża gruntowego dróg kolejowych. Pod red. Z.Biedrowskiego. Poznań "Rolla S.: Geotekstylia w budownictwie drogowym WKŁ "Rozporządzenie Min.Transp.i Gosp. Morskiej w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 43/1999 ) 22."Rozporządzenie MSWiA w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz.U. Nr 126/1998 ) 23."Wesolowski A. [i in.]: Geosyntetyki w konstrukcjach inżynierskich. Wyd. SGGW. W-wa "Wiłun Z.: Zarys Geotechniki. WKŁ "Wytyczne wzmacniania podłoża gruntowego w budownictwie drogowym. IBDiM, W-wa 2002