dr inż. Leon Maro Rzecoznawca budowlany Specjalista II stopnia w projektowaniu konstrukcji budowlanych



Podobne dokumenty
mr1 Klasa betonu Klasa stali Otulina [cm] 4.00 Średnica prętów zbrojeniowych ściany φ 1 [mm] 12.0 Średnica prętów zbrojeniowych podstawy φ 2

Wykonawstwo robót fundamentowych związanych z posadowieniem fundamentów i konstrukcji drogowych z głębiej zalegającą w podłożu warstwą słabą.

Tok postępowania przy projektowaniu fundamentu bezpośredniego obciążonego mimośrodowo wg wytycznych PN-EN Eurokod 7

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

Projektowanie ściany kątowej

Analiza gabionów Dane wejściowe

ZADANIE PROJEKTOWE NR 3. Projekt muru oporowego

Analiza ściany żelbetowej Dane wejściowe

Wytrzymałość gruntów organicznych ściśliwych i podmokłych.

Obliczenia ściany oporowej Dane wejściowe

Uwagi dotyczące mechanizmu zniszczenia Grunty zagęszczone zapadają się gwałtownie po dobrze zdefiniowanych powierzchniach poślizgu według ogólnego

Podłoże warstwowe z przypowierzchniową warstwą słabonośną.

ZADANIA. PYTANIA I ZADANIA v ZADANIA za 2pkt.

Klasa betonu Klasa stali Otulina [cm] 3.00 Średnica prętów zbrojeniowych ściany φ 1. [mm] 12.0 Średnica prętów zbrojeniowych podstawy φ 2

Analiza ściany oporowej

Metody wzmacniania wgłębnego podłoży gruntowych.

Konstrukcje oporowe - nowoczesne rozwiązania.

Parcie i odpór gruntu. oddziaływanie gruntu na konstrukcje oporowe

Pracownia specjalistyczna z Geoinżynierii. Studia stacjonarne II stopnia semestr I

Osiadanie fundamentu bezpośredniego

, u. sposób wyznaczania: x r = m. x n, Zgodnie z [1] stosuje się następujące metody ustalania parametrów geotechnicznych:

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

Zasady wymiarowania nasypów ze zbrojeniem w podstawie.

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

Projektowanie geometrii fundamentu bezpośredniego

Kolokwium z mechaniki gruntów

Usługi Projektowo-Budowlane tel/fax (42) dr inż. Leon Maro tel. kom Łódź, ul. Brukowa 139

Stateczność dna wykopu fundamentowego

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

NOŚNOŚĆ PALI POJEDYNCZYCH

Załącznik D (EC 7) Przykład analitycznej metody obliczania oporu podłoża

Wybrane zagadnienia projektowania fundamentu bezpośredniego według PN-B03020:1981

Obliczanie potrzebnego zbrojenia w podstawie nasypów.

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

Analiza konstrukcji ściany Dane wejściowe

WYKONANIA PODBUDOWY POD DROGĘ

GEOTECHNICZNE WARUNKI POSADOWIENIA do projektu budowy sali sportowej przy Zespole Szkół nr 2 przy ul. Pułaskiego 7 w Otwocku

Problematyka posadowień w budownictwie.

DANE OGÓLNE PROJEKTU

Warszawa, 22 luty 2016 r.

Projektowanie nie kotwionej (wspornikowej) obudowy wykopu

Obliczenia ściany kątowej Dane wejściowe

Projekt ciężkiego muru oporowego

Nośność pali fundamentowych wg PN-83/B-02482

PROJEKT GEOTECHNICZNY

(r) (n) C u. γ (n) kn/ m 3 [ ] kpa. 1 Pπ 0.34 mw ,5 14,85 11,8 23,13 12,6 4,32

NOŚNOŚĆ PALI POJEDYNCZYCH

Zarys geotechniki. Zenon Wiłun. Spis treści: Przedmowa/10 Do Czytelnika/12

Lp Opis obciążenia Obc. char. kn/m 2 f

Wymiarowanie sztywnych ław i stóp fundamentowych

Seminarium SITK RP Oddz. Opole, Pokrzywna 2013

Zadanie 2. Zadanie 4: Zadanie 5:

OPINIA GEOTECHNICZNA

Egzamin z MGIF, I termin, 2006 Imię i nazwisko

Pale fundamentowe wprowadzenie

Ćwiczenie nr 2: Posadowienie na palach wg PN-83 / B-02482

PROJEKT ARCHITEKTONICZNO-BUDOWALNY GEOTECHNICZNE WARUNKI POSADOWIENIA

WYCIĄG Z OBLICZEŃ STATYCZNO - WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH

ZADANIE PROJEKTOWE NR 3. Projekt muru oporowego

Grupy nośności vs obliczanie nośności podłoża.

Projekt głębokości wbicia ścianki szczelnej stalowej i doboru profilu stalowego typu U dla uzyskanego maksymalnego momentu zginającego

Zagadnienia konstrukcyjne przy budowie

Jaki eurokod zastępuje daną normę

gruntów Ściśliwość Wytrzymałość na ścinanie

WYŻSZA SZKOŁA EKOLOGII I ZARZĄDZANIA Warszawa, ul. Olszewska 12 BUDOWNICTWO OGÓLNE. plansze dydaktyczne. Część VII

EKSPERTYZA BUDOWLANA BUDYNKU MIESZKALNEGO-Wrocław ul. Szczytnicka 29

Nasyp budowlany i makroniwelacja.

Analiza fundamentu na mikropalach

Q r POZ.9. ŁAWY FUNDAMENTOWE

1. ZADANIA Z CECH FIZYCZNYCH GRUNTÓW

OBLICZENIA STATYCZNE

Rozmieszczanie i głębokość punktów badawczych

WYŻSZA SZKOŁA EKOLOGII I ZARZĄDZANIA Wydział Architektury Warszawa, ul. Wawelska 14 BUDOWNICTWO OGÓLNE. plansze dydaktyczne.

Analiza obudowy wykopu z pięcioma poziomami kotwienia

FUNDAMENTY ZASADY KSZTAŁTOWANIA I ZBROJENIA FUNDAMENTY

3. Zestawienie obciążeń, podstawowe wyniki obliczeń

D STUDNIE CHŁONNE

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Raport obliczeń ścianki szczelnej

SPIS TREŚCI. PODSTAWOWE DEFINICJE I POJĘCIA 9 (opracowała: J. Bzówka) 1. WPROWADZENIE 41

Bogdan Przybyła. Katedra Mechaniki Budowli i Inżynierii Miejskiej Politechniki Wrocławskiej

EKSPERTYZA TECHNICZNA-KONSTRUKCYJNA stanu konstrukcji i elementów budynku

PROJEKT GEOTECHNICZNY

Parasejsmiczne obciążenia vs. stateczność obiektów.

Drgania drogowe vs. nośność i stateczność konstrukcji.

OFERTA DZIAŁU GEOSYNTETYKÓW

Analiza obudowy wykopu z jednym poziomem kotwienia

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

Moduł. Ścianka szczelna

Obliczanie i dobieranie ścianek szczelnych.

Analiza stateczności zbocza

Zabezpieczenia skarp przed sufozją.

Wykorzystanie wzoru na osiadanie płyty statycznej do określenia naprężenia pod podstawą kolumny betonowej

NOŚNOŚĆ PALI POJEDYNCZYCH

PROJEKT GEOTECHNICZNY

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

CZ. III - OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D WYKONANIE PROFILOWANIA I ZAGĘSZCZENIA PODŁOŻA

Spis treści. Wprowadzenie... Podstawowe oznaczenia Ustalenia ogólne... 1 XIII XV

Transkrypt:

LEMAR Usługi Projektowo-Budowlane tel/fax (42) 659-12-24 dr inż. Leon Maro tel. kom. 601-42-32-88 91-341 Łódź, ul. Brukowa 139 e-mail: leon@maro.net.pl NIP 947-121-34-15 REGON 472201247 dr inż. Leon Maro Rzecoznawca budowlany Specjalista II stopnia w projektowaniu konstrukcji budowlanych PROJEKTOWANIE WZMOCNIENIA GRUNTÓW GEOKRATĄ TABOSSystem I GEOSYNTETYKAMI PŁASKIMI WG. POLSKICH NORM I WYTYCZNYCH PROJEKTOWANIA (podstawy obliczeń) Łódź, 2006 r.

1 1. WPROWADZENIE Posadowienie obiektów inżynierskich (dróg, nasypów itp.) na gruntach słabonośnych, określanych najczęściej w dokumentacjach geotechnicznych jako grunty niebudowlane, wiąże się z reguły z koniecznością wymiany tych warstw (jeśli znajdują się blisko powierzchni terenu i ich miąższość nie jest zbyt duża) lub ze stosowaniem skomplikowanych i kosztownych systemów posadowienia pośredniego na niżej położonych warstwach nośnych o korzystniejszych parametrach geotechnicznych. Szybki rozwój technologii zbrojenia gruntów, przyspieszony wprowadzeniem na rynek geosyntetyków, otworzył przed inżynierami nowe możliwości, z których zaledwie część jest obecnie wykorzystana. Jednym z obszarów zastosowań geosyntetyków, w tym w szczególności geokraty przestrzennej, ale także geosiatek płaskich, geotkanin i geowłóknin, jest powierzchniowe wzmocnienie słabonośnego podłoża gruntowego, przy czym szczególnie korzystne wyniki daje łączne stosowanie geokraty z geosyntetykami płaskimi, tak ze względów wytrzymałościowych, jak filtracyjnych i separacyjnych. Nie bez znaczenia jest przy tym, że powierzchniowe wzmacnianie słabonośnego podłoża przy zastosowaniu geosyntetyków jest technologią skuteczną w bardzo niekorzystnych warunkach geotechnicznych, relatywnie tanią i łatwą w realizacji nawet w trudnych warunkach terenowych, przy użyciu prostych urządzeń technicznych. Istotne znaczenie ma również to, że: - zarówno geokrata, jak i pozostałe geosyntetyki, zgodnie z badaniami i posiadanymi atestami, są neutralne dla środowiska, a równocześnie są odporne na szkodliwe wpływy czynników chemicznych i biologicznych; - powierzchniowe wzmocnienie podłoża przy użyciu geokraty prowadzi do znacznego zmniejszenia i wyrównania naprężeń pionowych w gruncie w wyniku ich rozproszenia przez sztywno sprężystą płytę z geokraty, a w konsekwencji przyczynia się do zmniejszenia osiadań oraz zabezpiecza posadowioną na niej konstrukcję przed nierównomiernym osiadaniem podłoża, natomiast przewidywany czas osiadania jest relatywnie taki sam jak w przypadku innych technologii. Pod tym względem geokrata zdecydowanie przewyższa inne geosyntetyki. - na tak przygotowanym i wzmocnionym podłożu można niezwłocznie wykonywać przewidziane projektem konstrukcje.

2 Dobór geosyntetyków winien być każdorazowo uzasadniony przez projektanta obliczeniowo w zależności od rodzaju i wielkości obciążeń, parametrów geotechnicznych poszczególnych warstw podłoża oraz przyjętego rodzaju geosyntetyków. Są to obliczenia żmudne i skomplikowane, a przy tym z reguły należy je wykonać kilkakrotnie dla dokonania wyboru najbardziej racjonalnego rozwiązania z punktu widzenia technicznego i ekonomicznego, dlatego do ich wykonania korzysta się z programów komputerowych. Tu jednak projektanci, którzy ustawowo są w całości odpowiedzialni za swoje projekty, natrafiają na istotne przeszkody, z których najistotniejsze to: - programy oferowane przez firmy zagraniczne z oczywistych względów najczęściej nie uwzględniają wymagań polskich norm i wytycznych projektowania, - autorzy tych programów z reguły nie ujawniają stosowanych metod obliczeń, uniemożliwiając tym samym projektantom sprawdzenie poprawności wyników obliczeń i zmuszając ich do brania na siebie odpowiedzialności za projekt na słowo honoru, - najczęściej programy oferowane przez firmy zagraniczne ograniczają się w wynikach obliczeń do podania charakterystyki wybranych produktów tych firm i utrudniają lub wręcz uniemożliwiają projektantowi dobranie innych geosyntetyków o porównywalnych parametrach. Z uwagi na powyższe został opracowany pakiet programów pozwalający projektantom ominąć w/w przeszkody. W skład pakietu, którego założenia obliczeniowe zostaną zaprezentowane w dalszej części, wchodzą następujące programy obliczeniowe: GAMMA KT Wzmocnienie geokratą TABOSSystem (i geotkaniną) uwarstwionego podłoża obciążonego budowlami płaskimi GAMMA ST Wzmocnienie geotkanina lub geosiatką uwarstwionego podłoża obciążonego budowlami płaskimi GAMMA MS Ściany oporowe pionowe i pochyłe z gruntu zbrojonego geotkaniną lub geosiatką. GAMMA ZS Powierzchniowe zabezpieczenie skarp geokratą TABOSSystem Programy te, opracowane w jednolitej formule merytorycznej, operatorskiej i wizualnej, pozwalają: - łatwo i szybko ustalić, czy podłoże gruntowe wymaga wszmocnienia i w razie konieczności zaprojektować racjonalny sposób powierzchniowego wzmocnienia przy użyciu geosyntetyków w określonych warunkach miejscowych,

3 - analizować naprężenia i dobierać najwłaściwszy w danych warunkach sposób wzmocnienia słabych gruntów uwarstwionych (do 10- ciu warstw), - badać wpływ poszczególnych czynników na wielkość i rozkład naprężeń w gruncie, - włączyć do współpracy tzw. grunty niebudowlane, eliminując tym samym konieczność ich kosztownej wymiany, - w razie potrzeby wybrać w prosty sposób zamienne geosyntetyki, spełniające wymogi projektanta lub wykonawcy, - projektować pionowe i pochyłe ściany oporowe z gruntu zbrojonego geosiatkami i geotkaninami oraz powierzchniowe zabezpieczenie skarp przed erozją. Autorzy programów: dr inż. Leon Maro i dr inż. Jacek Amanowicz 2. ZAŁOŻENIA DO PROJEKTOWANIA 2.1. ZALEŻNOŚĆ ODKSZTAŁCEŃ PODŁOŻA OD OBCIĄŻEŃ Istotnym zagadnieniem dla pracy budowli i nawierzchni drogowych są odkształcenia gruntu. Z. Wiłun [1] podzielił proces osiadań na trzy fazy: - w fazie I obciążenie zewnętrzne jest niewiększe niż obciążenie krytyczne (q qprop). W tej fazie przyrost osiadań jest prawie wprost proporcjonalny do przyrostu obciążenia gruntu. - w fazie II obciążenie zewnętrzne jest niewiększe niż obciążenie graniczne (q qf ). W tej fazie przyrost osiadań przebiega wg. krzywej wykładniczej i następuje podnoszenie się terenu obok budowli. - w fazie III obciążenie zewnętrzne przekracza obciążenie graniczne. W tej fazie osiadanie wzrasta bez dalszego przyrostu obciążeń wskutek wypierania gruntu spod budowli. Towarzyszy temu deformacja podłoża gruntowego i posadowionej na nim budowli. Dla prawidłowej pracy budowli wskazane jest aby naprężenia w podłożu nie przekraczały granicy proporcjonalności, czyli obciążenia krytycznego qprop, co pozwoli na zminimalizowanie wielkości osiadań gruntu, a wymagane jest aby naprężenia nie przekraczały granicy nośności, czyli obciążenia granicznego qf.

4 2.2. OBCIĄŻENIA PODŁOŻA Przyjęto, że podłoże może być obciążone nasypem, ciężarem własnym konstrukcji budowli oraz następującymi obciążeniami użytkowymi: 1) drogą dowolnej klasy wg. [2] lub drogą o indywidualnie ustalonym dopuszczalnym nacisku osi pojazdu (kn); Zgodnie z obowiązującymi przepisami o ruchu drogowym [2] przyjęto, że w zależności od klasy drogi dopuszczalny nacisk wynosi 80 115 kn/oś. Na tej podstawie, przez analogię do normy PN-85/S-10030 [4], program określa charakterystyczne obciążenie użytkowe równomierne na 1 m² drogi wg. wzoru qk = [4 / (3,30 4,80)] Kos [kn/m²] ( 1 ) gdzie: współczynniki liczbowe określają ilość osi i obliczeniowe gabaryty pojazdu wg. normy PN-85/S-10030 [4] Kos obciążenie normatywne na oś [kn] 2) torowiskiem wg. [3]; Projektant, w zależności od rodzaju torowiska, deklaruje charakterystyczne obciążenie użytkowe równomierne na 1 m² torowiska (z uwzględnieniem współczynnika dynamicznego), obliczone wg zasady analogicznej do p. 1). 3) parkingiem; Charakterystyczne obciążenia użytkowe parkingów można przyjąć wg. p. 1) lub określić indywidualnie w kn/m². 4) placem składowym lub podłogą w hali; Charakterystyczne obciążenia użytkowe określa się indywidualnie w zależności od przeznaczenia obiektu w kn/m². 2.3. WSPÓŁCZYNNIKI KOREKCYJNE PRZYJĘTE DO OBLICZE 2.3.1. Współczynnik obciążeń γf W danych do programu należy wszystkie obciążenia podawać w wielkościach charakterystycznych (normowych). Programowo są one

5 mnożone przez współczynnik obciążeń γf aby otrzymać obciążenia obliczeniowe. Na podstawie analizy wartości tych współczynników w normach [4], [5], [6], [7] i [8] przyjęto w programie dla wszystkich obciążeń jedną wartość współczynnika obciążeń γf = 1,20. 2.3.2. Współczynniki korekcyjne nośności granicznej podłoża m Dla zachowania pełnego bezpieczeństwa budowli przyjęto w programie dla obliczenia nośności krytycznej podłoża wg. Z. Wiłuna [1] następujące wartości współczynników, przez które należy pomnożyć nośność graniczną podłoża qf: m1 = 0,90 dla wzorów z załącznika 1 do normy PN-81/B-03020 [9] m2 = 1,0 lub 0,9 w zależności od metody A lub B i C określania parametrów geotechnicznych gruntu według normy [9] m3 = 0,90 współczynnik materiałowy według normy [9] 2.3.3. Materiałowe współczynniki pewności γm Do obliczeń nośności geosiatek i geotkanin należy przyjąć wartości współczynników materiałowych γm. Wartości tych współczynników nie są znormalizowane i w różnych publikacjach proponuje się różne ich wartości. Decyzja w tej sprawie należy do projektanta. W programach sugeruje się następujące graniczne wartości tych współczynników: Wsp. pewności z uwagi na: γm geosiatka geotkanina uszkodzenie przy wbudowaniu γm1 = 1,30 1,70 1,50 2,00 pełzanie materiału γm2 = 1,50 3,00 2,00 4,00 degradacja chemiczna i biologiczna γm3 = 1,50 2,00 1,50 3,00 W obliczeniach przyjmuje się globalny współczynnik pewności będący sumą w/w współczynników (γm = γm1 + γm2 + γm3). 3. WZMOCNIENIE GEOKRATĄ Tabossystem, GEOSIATKĄ LUB GEOTKANINĄ UWARSTWIONEGO PODŁOŻA OBCIĄŻONEGO BUDOWLAMI PŁASKIMI. 3.1. OBLICZANIE NOŚNOŚCI PODŁOŻA Graniczne obciążenie podłoża w poziomie posadowienia budowli oblicza się w programie wg. zmodyfikowanego wzoru Terzaghiego [1]. Pozwala to uwzględnić decydujący dla prawidłowej pracy budowli wpływ

6 najsłabszej warstwy podłoża również w przypadku, gdy nie występuje ona bezpośrednio pod spodem budowli, przy uwzględnieniu rozkładu naprężeń w warstwie gruntu nośnego ponad warstwą gruntu słabego. Przyjmując, że L» B wzór zapisano w postaci: qf = [ c NC + ςd (D + z) ND ςd z + ςg B NB ] / η [kn/m²] ( 2 ) gdzie: c kohezja słabszej warstwy [kn/m²] L = długość obliczeniowa podstawy budowli [m] B = 3,00 m szerokość obliczeniowa podstawy budowli [m] ςd gęstość objętościowa gruntu obok podstawy budowli i powyżej badanej warstwy [kn/m³] D głębokość posadowienia budowli [m] z odległość spodu budowli od stropu badanej warstwy [m] ςg gęstość objętościowa gruntu w badanej warstwie [kn/m³] ND, NC, NB współcz. nośności wg. [9] dla Φ badanej warstwy η współczynnik rozkładu naprężeń jak w ośrodku jednorodnym zależny od z:b oraz dla L:B = Krytyczne obciążenie podłoża określa wzór: qprop = qf m1 m2 m3 [kn/m²] ( 3 ) Naprężenia obliczeniowe w badanej warstwie określa wzór: σobl =( qn + qk + Hn ςn + ςd z) γf [kn/m²] ( 4 ) gdzie: qn charakterystyczne obciążenia zewnętrzne [kn/m²] qk charaktrystycznyciężar własny budowli (np. drogi) [kn/m²] Hn wysokość nasypu [m] ςn gęstość objętościowa gruntu nasypu [kn/m³] ςd gęstość objętościowa gruntu nad badaną warstwą [kn/m³] z zagłębienie środka badanej warstwy od spodu budowli [m]

7 Nośność podłoża uznaje się za wystarczającą, gdy spełniona jest nierówność: σobl qprop ( 5 ) Wtedy podłoże nie wymaga wzmocnienia. W przeciwnym razie: a) można wymienić słabonośną warstwę gruntu do głębokości hwym, na której naprężenia obliczeniowe są równe obciążeniom krytycznym hwym = z + D [m] ( 6 ) przy czym potrzebną wartość ( z ) wyznacza się z równości, w której obie strony są funkcjami względem ( z ): σobl = qprop ( 7 ) b) można podłoże wzmocnić powierzchniowo przy pomocy geokraty, geosiatki, geotkaniny lub geokraty wspomaganej geotkaniną, uwzględniając w bilansie sił parcie wywołane obciążeniem podłoża przez budowlę i odpór podłoża otaczającego budowlę 3.2. WZMOCNIENIE PODŁOŻA GEOKRATĄ TABOSSystem Nośność podłoża w tym przypadku sprawdza się przez zbilansowanie sił czynnych działających na podłoże, to jest parcia wywołanego obciążeniem podłoża przez budowlę z uwzględnieniem redukcji naprężeń pionowych pod budowlą w wyniku działania geokraty z jednej strony oraz reakcji podłoża, to jest odporu podłoża pod budowlą z drugiej strony. W przypadku wzmocnienia podłoża przy pomocy geokraty zaleca się (szczególnie w przypadku podłoża z gruntów spoistych) ułożenie pod geokratą warstwy filtracyjno separacyjnej z kruszywa mineralnego (piasku lub pospółki) zbrojonego od spodu geowłókniną lub geotkaniną. Tego zbrojenia nie uwzględnia się w bilansie sił przyjmując, że spełnia ono wyłącznie rolę filtracyjno separacyjną. Powyższy bilans jest opisany następującymi wzorami:

8 a) siły parcia Charakterystyczną (normową) wielkość sił parcia określa wzór: qc = qn + qk + Hn ςn + ςd z σzr [kn/m²] (8) gdzie: σzr redukcja naprężeń pionowych przez geokratę - pozostałe oznaczenia jak w pkt. 3.1. b) redukcja naprężeń pionowych przez geokratę wg. [10] jest obliczana przy następujących założeniach i danych wyjściowych: Kąt tarcia wewnętrznego pomiędzy materiałem wypełniającym geokratę a ścianą geokraty δ = r Φw (9) przy czym względny kąt tarcia określa się w funkcji ( r ) kąta tarcia wewnętrznego materiału wypełniającego teokratę ( Φw ). Według [10] przyjęto następujące wartości względnego kąta tarcia: Ziarnisty materiał wypełniający geokratę r Φw Piasek drobnoziarnisty 0,88 36 Piasek gruboziarnisty 0,86 39 Tłuczeń 0,72 42 Współczynnik odporu wypełnienia geokraty Kw + tg² (45º - Φw / 2) (10) Naprężenia poziome w geokracie σw = Kw (qn + qk + Hn ςn) [kn/m²] (11) Redukcja naprężeń pionowych bezpośrednio powyżej środka obciążonego podłoża w efekcie przeniesienia ich na ściany komórek

9 σzr = 2 σw tg δ hgk / Dgk [kn/m²] (12) gdzie: hgk wysokość geokraty (m) Dgk efektywna średnica komórki geokraty (m) c) odpór gruntu Odpór gruntu w badanej warstwie podłoża określa się według wzoru (2). Wzmocnienie podłoża przy zastosowaniu geokraty uznaje się za wystarczające, gdy spełniona jest nierówność: qc γf qf m1 m2 m3 [kn/m²] (13) Zadaniem projektanta jest takie dobranie wysokości geokraty, ułożonej pod budowlą w jednej lub dwóch warstwach, aby zredukowane naprężenia pionowe w podłożu nie przekraczały obciążenia krytycznego, czyli aby nierówność (13) była spełniona. 3.3. WZMOCNIENIE PODŁOŻA GEOTKANINĄ LUB GEOSIATKĄ Pod obiektami o mniejszym znaczeniu (drogi tymczasowe, place składowe itp.) można stosować wzmocnienie podłoża geotkaniną lub geosiatką, należy jednak pamiętać, że wiąże się to z możliwością większych osiadań podłoża i niewielkich deformacji nawierzchni. W tym przypadku stateczność budowli i nośność podłoża sprawdza się przez zbilansowanie sił czynnych działających na podłoże, to jest parcia wywołanego obciążeniem podłoża przez budowlę z jednej strony oraz reakcji podłoża, to jest odporu podłoża otaczającego budowlę, siły rozciągającej w materacu z geowłókniny oraz siły wynikającej ze spójności gruntu z drugiej strony [11]. Powyższy bilans jest opisany następującymi wzorami: a) siły parcia Kan = tg² (45º - Φ(r)n / 2) (14) Ka = tg² (45º - Φ(r)g / 2) (15)

10 σc = qn + qk [kn/m²] (16) Ea = Kan [(ςn Hn²) / 2 + σc Hn] + Ka [(ςg Ds²) / 2 + (ςn Hn + σc) Ds] - 2 c(r)g Ds Ka [kn/m] (17) gdzie: Φ(r)n obliczeniowy kąt tarcia wewnętrznego gruntu nasypu Φ(r)g obliczeniowy kąt tarcia wewnętrznego gruntu podłoża c(r)g obliczeniowa spójność gruntu podłoża [kn/m²] Ds miąższość badanej warstwy podłoża [m] b) odpór gruntu Kp = tg² (45º + Φ(r)g / 2) (18) Ep = Kp ςg Ds² / 2 + 2 c(r)g Ds Kp [kn/m] (19) Bilans sił, przeprowadzony w oparciu o powyższe wzory, pozwala wyznaczyć siłę rozciągającą, którą musi przenieść materac z brojony geosiatką lub geotkaniną, z wzoru: Zw = Ea γf c(r)g B Ep [kn/m] (20) Zadaniem projektanta jest takie dobranie rodzaju i ilości warstw geosiatki lub geotkaniny, aby ich łączna wytrzymałość na rozciąganie (Σ Rr ) deklarowana przez producenta spełniała warunek: Σ Rr Zw (γm1 + γm2 + γm3) [kn/m] (21) 3.4. JEDNOCZESNE WZMOCNIENIE PODŁOŻA GEOKRATĄ Tabossystem I GEOTKANINĄ

11 W przypadku wzmocnienia podłoża geokratą i geotkaniną warstwę filtracyjno separacyjną zastępuje się jedno- lub wielowarstwowym materacem z kruszywa mineralnego (piasku lub pospółki) zbrojonego w każdej warstwie geotkaniną o wytrzymałości wynikającej z obliczeń. W tym przypadku obliczenia wzmocnienia podłoża wykonuje się według zasad opisanych w pkt. 4.1 i 4.2. Zadaniem projektanta jest takie dobranie parametrów geokraty i geotkaniny, aby były spełnione opisane wyżej warunki nośności podłoża i stateczności budowli. Z reguły nie zajmuje to więcej czasu niż kilka do kilkunastu minut, ponieważ programy umożliwiają wprowadzanie zmieniających się wartości poszczególnych czynników (podczas, gdy reszta danych pozostaje nienaruszona) i analizowanie wpływu tych zmian na ostateczny wynik obliczeń. 4. KONSTRUKCJA ŚCIAN OPOROWYCH Z GRUNTU ZBROJONEGO GEOTKANINĄ LUB GEOSIATKĄ. 4.1. ZAŁOŻENIA DO PROJEKTOWANIA Zasady obliczania ścian oporowych z gruntu zbrojonego geotkaninami lub geosiatkami opracowano wg normy PN-83/B-03010 [12] w oparciu o publikację [13]. Obciążenia ściany, współczynniki korekcyjne obciążeń, nośności granicznej podłoża oraz współczynniki pewności dla zbrojenia przyjmuje się wp p. 2.2 i 2.3. 4.2. OBLICZANIE KONSTRUKCJI ŚCIANY OPOROWEJ 4.2.1. Obliczanie sił w zbrojeniu ściany (w geotkaninie lub geosiatce) Obliczenia są wykonywane dla każdej sekcji ściany różniącej się parametrami geometrycznymi zadeklarowanymi przez projektanta. Pozwala to ekonomicznie dobrać rodzaj i wielkość zbrojenia stosownie do sił występujących w danej sekcji. Maksymalne obliczeniowe siły rozciągające w zbrojeniu w sekcji są określane wzorem Tr max = r σ3(z) (γm1 + γm2 + γm3) [kn/m] (22 ) gdzie: r rozstaw warstw zbrojenia (geotkaniny)

12 σ3(z) pozioma składowa siły rozciągającej w zbrojeniu wg PN- 83/B-03010 Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie [12] Długość zbrojenia określa się z uwagi na poślizg geotkaniny w gruncie wzorem h Tr max mk 2 µ Σσ1 L1 [kn/m] ( 23 ) i = 1 gdzie: mk współczynnik korekcyjny równy 0,75 wg. [12] µ współczynnik tarcia geotkaniny o grunt. Na podstawie badań amerykańskich przyjęto wg [13] µ = tg (0,7 ø (n)u) σ1 pionowe składowe obciążenia od obciążeń o ograniczonym zasięgu oddziaływania wg. [12] L1 obliczeniowa długość zbrojenia (geotkaniny) w strefie oporu ø (n)u kąt tarcia wewnętrznego gruntu w konstrukcji Minimalną długość zakładu górnego geotkaniny przyjęto wg. [13] dla połowy wartości parcia gruntu wewnątrz konstrukcji ściany L0 = [ (1,3 1,5) r σ 3(z) ] / (4 ςz zg µ) 1,0 m (24 ) gdzie: ςz - gęstość objętościowa gruntu gruntu wewnątrz konstrukcji ściany [kn/m³] zg zagłębienie rozpatrywanego poziomu poniżej wysokości obliczeniowej ściany [m] 4.2.2. Obliczanie stateczności ściany na przesunięcie poziome Stateczność ściany ze względu na możliwość poziomego przesunięcia w podstawie konstrukcji ściany oblicza się wg PN-83/B- 03010 p. 4.2.5 [12] sprawdzając warunek Qtr 0,9 Qtf ( 25 ) gdzie: Qtr obliczeniowa wartość składowej poziomej w

13 płaszczyźnie ścięcia Qtf suma rzutów na płaszczyznę ścięcia wszystkich sił obliczeniowych przeciwdziałających przesunięciu ściany. Zadaniem projektanta jest takie dobranie parametrów geometrycznych ściany oporowej, aby dla spełnienia w/w warunków można było zastosować wybraną wcześniej (będącą do dyspozycji) geotkaninę lub tak dobrać parametry wytrzymałościowe geotkaniny, aby przeniosła siły wynikające z przyjętych wcześniej (narzuconych miejscowymi warunkami) parametrów geometrycznych ściany oporowej. Program umożliwia łatwą i szybką realizację obu wariantów obliczeń. 4.2.3. Obliczanie posadowienia ściany Graniczne obciążenie podłoża w poziomie posadowienia ściany oblicza się w programie wg. zasad podanych w p. 3.1. W przypadku konieczności posadowienia ściany oporowej na słabym podłożu program umożliwia wzmocnienie tego podłoża przy pomocy geokraty TABOSSystem oraz geotkaniny wg zasad podanych w p. 3.2. i p. 3.3. 5. UWAGI KOŃCOWE Komputerowy system obliczeniowy GAMMA może być przydatnym narzędziem projektanta z uwagi na to, że: - pozwala łatwo i szybko ustalić, czy podłoże gruntowe wymaga wzmocnienia; - pozwala włączyć do współpracy tzw, grunty niebudowlane, eliminując tym samym konieczność ich kosztownej wymiany; - pozwala łatwo i szybko zaprojektować racjonalny sposób powierzchniowego wzmocnienia podłoża przy użyciu geosyntetyków w określonych warunkach miejscowych; - pozwala w razie potrzeby wybrać w prosty sposób zamienne geosyntetyki, spełniające wymogi projektanta lub wykonawcy; - pozwala łatwo i szybko zaprojektować racjonalne konstrukcje ścian oporowych z gruntu zbrojonego geosyntetykami płaskimi i posadowienie tych ścian na słabych gruntach. PIŚMIENNICTWO [ 1 ] Z. Wiłun Zarys geotechniki. Wyd. 4. WKŁ. Warszawa 2000 [ 2 ] Rozporządzenie Min. Transportu i G.M. z dnia 2.03.1999 r. (Dz.U. Nr 43, poz. 430)

14 [ 3 ] Rozporządzenie Min. Transportu i G.M. z dnia10.09.1998 r. (Dz.U. Nr 151, poz. 987) [ 4 ] PN-85/S-10030 Obiekty mostowe. Obciążenia [ 5 ] PN-82/B-02000 Obciążenia budowli. Zasady ustalania wartości [ 6 ] PN-82/B-02001 Obciążenia budowli. Obciążenia stałe [ 7 ] PN-82/B-02003 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne i technologiczne. Podstawowe obciążenia technologiczne i montażowe [ 8 ] PN-82/B-02004 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne [ 9 ] PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie [10] W. Pelc Zastosowanie teokraty TABOSS w budownictwie. (niepublikowane) [11] J. Wójtowicz Geosyntetyki w konstrukcji posadowienia nasypów na słabym podłożu na przykładzie południowego obejścia Krakowa. NOVITA S.A. Materiały konferencyjne. Zielona Góra 1999 [12] PN-83/B-03010 Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie [13] D. Garlikowski, H. Orzeszyna, A. Pawłowski Obliczenia murów z gruntów zbrojonych geosyntetykami. IX Konf. N-Tech. Szkoła metod projektowania obiektów inżynierskich z zastosowaniem geosyntetyków. Ustroń 2003