ćwiczenie nr 1

BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
1
ĆWICZENIE NR 1
ID – p.6.
Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest poprawne wykonanie dwóch projektów:
projekt techniczno-roboczy przejścia podziemnego dla pieszych;
projektu wstępny wybranej budowli podziemnej w podłożu gruntowym.
obrona projektów, czyli wykazanie się znajomością zagadnień i norm dotyczących tematu pracy
projektowej oraz dodatkowo treści wykładów. Zaliczenie na podstawie ocen z projektów i stopnia
znajomości materiału.
Ćwiczenia będą stanowić uzupełnienie materiału podawanego na wykładach. Ich celem jest
poznanie podstaw projektowania typowych budowli podziemnych, spotykanych w infrastrukturze miast.
Założenie: doskonale znane są zagadnienia związane z mechaniką gruntów i fundamentowaniem,
także zasady mechaniki budowli i wiadomości z przedmiotu konstrukcje betonowe.
Będziemy korzystać z norm dotyczących obciążeń dróg i budowli mostowych, przez co poznamy
zagadnienia z tym związane.
Normy:
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”
Pierwszy projekt dotyczy przejścia podziemnego pod ulicą miejską. Projekt techniczno-roboczy.
Projektując plan sytuacyjny przejścia podziemnego staramy się aby:
• suma długości przejść podziemnych była możliwie mała,
• droga pieszych przy przekraczaniu skrzyżowania była możliwie krótka, prosta, bez zbędnych
załamań i wyraźnie widoczna bez specjalnych drogowskazów,
• układ przejścia powinien być dostosowany do przebiegu głównych potoków ruchu pieszego.
Podłużny układ przejścia podziemnego zależy od wielu czynników takich jak przebieg przeszkody
pod którą przejście ma przebiegać, wymagań eksploatacyjnych, wyboru optymalnych warunków
geologicznych i hydrogeologicznych posadowienia budowli, od zabezpieczenia przeciwwodnego itp.
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
2
W układzie podłużnym przejścia podziemne projektuje się w poziomie, maksymalne spadki dla
nich to 100‰. Kanały odwadniające muszą mieć co najmniej minimalne spadki wynoszące 2‰.
Układ przejścia powinien być dostosowany do przebiegu głównych potoków ruchu pieszego. Pod
skrzyżowaniami ulic stosuje się pierścieniowy lub gwiezdny układ przejść podziemnych.
W temacie do zaprojektowania mamy przejście na odcinku międzywęzłowym, tzn. pomiędzy
głównymi węzłami komunikacyjnymi. W tym przypadku projektuje się tunele proste lub
z dodatkowymi dojściami.
Długość tunelu zależy głównie od długości przeszkody. Szerokość jednego pasa jezdni przyjmuje
się najczęściej 3,5 m. Po bokach jezdni pozostawia się zwykle szerokość 70-125 cm.
Przekrój poprzeczny przejścia podziemnego podyktowany jest przede wszystkim warunkami
bezpieczeństwa bezpośrednich użytkowników budowli oraz względami funkcjonalnymi.
Wyjściowym punktem projektowania wewnętrznego obrysu budowli jest skrajnia budowlana.
Przyjmuje się szerokość pasa ruchu pieszego w granicach 75 cm, przy czym jeden kierunek nie
powinien mieć mniej niż trzy pasy, co oznacza, że minimalna szerokość przejścia podziemnego wynosi
4,5 m.
Mogą być przejścia jedno- lub dwu-nawowe. Przejścia, w których umieszcza się gabloty lub kioski,
muszą być poszerzone o 0,75÷1,00 m od strony tych urządzeń. Najczęściej stosowane są szerokości
tuneli dla pieszych: 6, 9 lub 12 m. Minimalna wysokość przejścia: 210 cm, najczęściej 230÷300 cm. Pod
skrzyżowaniami centralnych ulic buduje się przejścia podziemne według specjalnego programu jego
zagospodarowania. Często są to podziemne ciągi usługowo-handlowe połączone z różnymi
podziemnymi i naziemnymi systemami komunikacyjnymi.
Dla przejść podziemnych o długości ponad 30,0 m, szerokość przejść dwukierunkowych nie
powinna być mniejsza niż 6,0 m.
Kryterium łączne.
Koncepcja budowy budowli podziemnej musi być poprzedzona wielostronnymi studiami. W
przypadku przejść podziemnych dla pieszych należy oprzeć się na kryterium wstępnym i łącznym.
Kryterium wstępne przejść pod jezdniami arterii miejskich ma zastosowanie w następujących
przypadkach:
♦
wyczerpania przepustowości jednego z wlotów dla ruchu kołowego, bądź przejść dla pieszych w
poziomie jezdni;
♦
przekroczenia średniej rocznej liczby wypadków z pieszymi z okresu 3 lat;
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
♦
3
konieczności zapewnienia integralności funkcjonalnej układów ściśle ze sobą współpracujących,
rozdzielanych silnym ruchem kołowym (mieszkania – usługi);
♦
jako rozwiązanie alternatywne, zamiast sygnalizacji świetlnej.
Budowę przejścia podziemnego uważa się za uzasadnioną, jeżeli efekt ekonomiczny równoważy
poniesione nakłady i koszty eksploatacji w okresie do 5 lat. W celu oceny stopnia potrzeby budowy
przejścia podziemnego w miejscach określonych według kryterium wstępnego należy przeprowadzić
analizę według kryterium cząstkowych, które składają się na kryterium łączne.
Kryterium łączne wyrażone jest liczbą punktów, którą oblicza się ze wzoru: SŁ = SR + SU + SE
gdzie:
SR – liczba punktów kryterium ruchowego;
SU – liczba punktów kryterium urbanistycznego;
SE – liczba punktów kryterium ekonomicznego.
Wg pracy: „Kryteria i wytyczne projektowania przejść dla pieszych”, wydanej przez Instytut
Kształtowania Środowiska. Czynniki:....
Ruch pieszy charakteryzują trzy wielkości:
♦
szybkość ruchu: v [m/s];
♦
gęstość ruchu [l.przech./m2];
♦
natężenie ruchu N [l.przech./h]
W zależności od tych wielkości prowadzi się analizy wg różnych wytycznych związanych z
inżynierią ruchu drogowego i urbanistyką.
Szerokość użyteczną przejścia podziemnego oblicza się ze wzoru: B =
Np
Pi K
[m]
gdzie:
Pi – natężenie krytyczne ruchu pieszego na żądanym poziomie swobody ruchu pieszego [osoby/h],
K – współczynniki uwzględniający ruch dwukierunkowy, = 0,8;
NP – przewidywane lub pomierzone natężenie ruchu pieszych w godzinie szczytu [osoby/h],
4 poziomy swobody ruchu pieszego:
1 – warunki zapewniają swobodę ruchu, możliwość wyprzedzania i mijania; warunki te są możliwe przy
średniej prędkości ruchu v = 1,6 m/s;
2 – warunki nie dające pełnej swobody ruchu, trudniejsze wyprzedzanie i mijanie; średnia prędkość
ruchu v = 1,3 m/s;
3 – ruch musi odbywać się w kolumnie, gęstość ruchu wzrasta; średnia prędkość ruchu v = 0,7-1,0 m/s;
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
4
4 – zatłoczenie przejścia, przy którym prędkość ruchu spada do v = 0,4 m/s.
Przykładowe wartości Pi na 1 m szerokości przejścia są następujące:
poziom 1 – 2800 osób/h
poziom 2 – 4680 osób/h
poziom 3 – 5030 osób/h
poziom 4 – 5760 osób/h
Obliczoną szerokość użyteczną zaokrągla się w górę. Dodatkowo powiększa się tę szerokość o:
♦
1,0 m - ze względu na niewykorzystanie przez pieszych pasów 0,5 m przy ścianach tunelu;
♦
1,5 m – jeśli wejścia i witryny pomieszczeń znajdują się po jednej stronie tunelu;
♦
2,0 m – jeśli wejścia i witryny pomieszczeń znajdują się po obu stronach tunelu;
Schody prowadzące do przejść podziemnych muszą mieć tę samą szerokość co przejście. Ich
stopnie projektuje się zgodnie z ogólnymi zasadami, czyli o szerokości ok. 35 cm i wysokości 18 cm.
Jeśli różnica poziomów nie przekracza 3,5 m, schody mogą być monotonnym ciągiem biegowym. Gdy
różnica jest większa wykonuje się spoczniki w odstępach co 1,5-2,5 m. Dla różnicy poziomów
przekraczających 5-7 m zaleca się stosowanie schodów ruchomych, zwłaszcza dla kierunku pod górę.
W ciągach komunikacyjnych obok schodów muszą być wydzielone urządzenia umożliwiające przejazd
wózków inwalidzkich i dziecięcych.
Klasa drogi, Przekrój jezdny ulicy.
Po określeniu schematu statycznego przystępujemy do zebrania obciążeń.
Według PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia” do obiektów mostowych zalicza się także
przepusty, przejazdy i przejścia pod torami kolejowymi lub jezdniami drogowymi oraz płytkie tunele
pod szlakami komunikacyjnymi, a więc także i przejścia podziemne dla pieszych.
Według tej normy obciążenia są to działania fizyczne na obiekt mostowy wywołujące w nim siły
wewnętrzne, odkształcenia i przemieszczenia.
Wyróżnia się:
♦
obciążenia podstawowe – obciążenia stałe lub zmienne, których przeniesienie jest głównym celem
projektowanego obiektu lub jego części (P),
♦
obciążenia dodatkowe – obciążenia zmienne występujące jednocześnie z obciążeniami
podstawowymi w określonych warunkach środowiska, eksploatacji i budowy, których przeniesienie
nie jest głównym celem obiektu lub jego części (D),
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
♦
5
obciążenia wyjątkowe – obciążenia zmienne przekraczające wartości normowe dla obiektu lub jego
części, występujące w warunkach nietypowych lub awaryjnych (W).
Obiekty mostowe projektuje się na kombinacje obciążeń:
♦
układ podstawowy P – obciążenia podstawowe,
♦
układ dodatkowy PD – obciążenia podstawowe i niektóre dodatkowe, które mogą wystąpić
równocześnie,
♦
układ wyjątkowy PW – obciążenia podstawowe i jedno z wyjątkowych oraz te z dodatkowych,
które występują lub mogą wystąpić równocześnie z obciążeniem wyjątkowym.
Nasze przejście podziemne będziemy projektować dla układu podstawowego. Do obciążeń
podstawowych będziemy zaliczać:
♦
obciążenia stałe: ciężary własne, parcie gruntu i wody, oraz inne np. wartości sił sprężających;
♦
obciążenia zmienne: obciążenia taborem z uwzględnieniem wpływów dynamicznych, parcie
gruntu przy naziomie obciążonym i obciążenia tłumem pieszych, a także inne obciążenia
długotrwałe jak obciążenia związane z procesami reologicznymi, obciążenia wywołane
osiadaniem podłoża.
Obciążenia dodatkowe i wyjątkowe – zajrzeć do normy.
W zależności od rodzaju układu obciążenia, ustala się odpowiednie współczynniki obciążenia,
tabl. 1. Ciężary poszczególnych materiałów wg tabl. 2
Obciążenia na płytę górną
Pierwszą warstwą stanowiącą obciążenie stałe jest nawierzchnia drogowa.
Nawierzchnia – warstwa lub zespół warstw służących do przejmowania i rozkładania obciążeń od
ruchu na podłoże i zapewniających dogodne warunki dla ruchu.
Aby przyjąć grubości poszczególnych warstw nawierzchni można posłużyć się „Katalogiem
typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych” wydany przez Instytut Badawczy Dróg i
Mostów w 1997 r. jako załącznik do Zarządzenia Nr 6 Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych.
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
6
IBDiM w roku 2001 wydał również „Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych” jako
załącznik do Zarządzenia Nr 12 Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych.
Można w ten sposób dobrać odpowiedni rodzaj nawierzchni w zależności od kategorii ruchu
drogowego.
Kategoria ruchu jest to określenie obciążenia drogi ruchem samochodowym wyrażone w osiach
obliczeniowych na obliczeniowy pas ruchu na dobę.
Oś obliczeniowa jest to zastępcza oś pojedyncza o kołach pojedynczych i o obciążeniu 100 kN.
Obliczeniowy pas ruchu jest to pojedynczy, najbardziej obciążony przez pojazdy ciężkie, pas
ruchu projektowanej jezdni.
Pojazd ciężki jest to pojazd samochodowy, którego ciężar całkowity jest większy niż 35 kN.
Klasyfikacja dróg według kategorii ruchu: KR1, KR2, KR3, KR4, KR5, KR6.
Odpowiada to podziałowi nawierzchni ze względu na obciążenie ruchem, wg PN-87/S-02201
„Drogi samochodowe. Nawierzchnie drogowe. Podział, nazwy, określenia”;
Wymienia się drogi przystosowane do ruchu:
♦
bardzo lekkiego,
♦
lekkiego,
♦
lekkośredniego,
♦
średniego,
♦
ciężkiego,
♦
bardzo ciężkiego.
Podział nawierzchni ze względu na odkształcalność:
♦
podatne,
♦
półsztywne,
♦
sztywne.
Konstrukcja nawierzchni:
warstwa ścieralna – wierzchnia warstwa nawierzchni poddana bezpośredniemu oddziaływaniu
ruchu i czynników atmosferycznych,
warstwa wiążąca – warstwa między warstwą ścieralną a podbudową zapewniająca lepsze rozłożenie
naprężeń w nawierzchni i przekazywanie ich na podbudowę
podbudowa – dolna część nawierzchni służąca do przenoszenia obciążeń od ruchu na podłoże.
Podbudowa może składać się z:
podbudowa zasadnicza – górna część spełniająca funkcje nośne w konstrukcji nawierzchni,
podbudowa pomocnicza – dolna część spełniająca, poza funkcjami nośnymi, funkcje zabezpieczenia
nawierzchni przed działaniem wody, mrozu, przenikania cząstek podłoża itp.
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
7
Warstwa zasypki: pospółka zagęszczona
Płyta dociskowa – 6 cm.
Izolacja przeciwwilgociowa (zabezpiecza przed dopływem wody, zawilgoceniem i korozją) np.
2×papa + 3×smoła. = 1 cm.
Płyta stropowa.
Tynk – 3 cm.
Obciążenie budowli wynikające z obciążenia naziomu określamy zgodnie z PN-88/B-02014
„Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem”. Normę tę 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.
hn – grubość nawierzchni, [m];
pn – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w poziomie nawierzchni, [kN/m2];
pt – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w poziomie terenu, [kN/m2];
pz – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w gruncie na głębokości z, [kN/m2];
z – zagłębienie mierzone od spodu nawierzchni, [m];
Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pn równomiernie rozłożone w polu prostokątnym an×bn
w poziomie nawierzchni wyznacza się wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”.
Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pz równomiernie rozłożone w gruncie na głębokości z w
polu prostokątnym az×bz wyznacza się wg wzoru:
p z = pt
at ⋅ bt
gdzie wartości n przyjmuje się następująco:
( a t + n ⋅ z )(bt + n ⋅ z )
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,
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
8
n = 1,0 - dla gruntów średnio spoistych.
Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pv płyty górnej budowli, wynikające z obciążenia
naziomu należy przyjmować równe obciążeniu zastępczemu pz określonemu wg powyższego wzoru dla
z = zg (zg - zagłębienie wierzchu płyty górnej budowli). Wartość obciążenia nie może być mniejsza niż
5 kN/m2.
Przy wymiarowaniu płyty górnej budowli zagłębionej w gruncie mniej niż 1,0 m, należy
uwzględnić dynamiczne działanie obciążenia naziomu.
Jednostkowe charakterystyczne obciążenie dynamiczne pvd na głębokości zg należy obliczyć wg
wzoru: pvd = pv×βz.
Wartość współczynnika dynamicznego dla obciążeń taborem samochodowym określa się wg PN85/S-10030. Dla zagłębienia zg < 0,5 m β = ϕ = 1,35 – 0,005L ≤ 1,325.
Dla 0,5 m ≤ zg ≤ 1,0 m β z = 1 +
(1 − z g )(ϕ − 1,0)
0,5
Nie należy stosować współczynników dynamicznych do obciążeń podpór masywnych
i fundamentów, do obciążeń naziomu przy wyznaczaniu parcia gruntu, do obciążenia tłumem pieszych,
do sił hamowania lub przyspieszenia i sił odśrodkowych.
Wartość obciążenia naziomu od taboru samochodowego zależy od klasy obciążenia.
Klasa obciążenia taborem samochodowym – wg PN-85/S-10030 „Obiekty mostowe. Obciążenia”.
Obiekty mostowe w ciągu dróg samochodowych należy projektować na jedną z klas obciążeń: A, B, C,
D lub E. O wyborze klasy obciążenia decyduje administracja, w gestii której znajduje się obiekt.
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. Wartości podane
są w tabl. 3 PN-85/S-10030.
Klasa
obciążenia
A
B
C
D
E
Obciążenie Obciążenie Nacisk na oś
q [kN/m2]
K [kN]
P [kN]
4,00
800
200
3,00
600
150
2,00
400
100
1,60
320
80
1,20
240
60
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.
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
9
Dla elementów o rozpiętości L ≥ 4,80 m obciążenie K może być zastąpione przez obciążenie
równomiernie rozłożone na długości 4,80 m.
Obciążenie K należy stosować ze współczynnikiem dynamicznym, natomiast obciążenia q
należy stosować bez współczynnika dynamicznego.
Parcie gruntu
Podczas określonych ruchów ścian oporowych mamy do czynienia z parciem czynnym lub
biernym, stanowiącym graniczna wartość oddziaływania gruntu na konstrukcję. Gdy ściana nie
odkształca się i nie przesuwa, oddziaływanie ośrodka gruntowego na konstrukcję ma wartość parcia
spoczynkowego. W obliczeniach poziomego obciążenia na ściany stosujemy współczynnik parcia
spoczynkowego.
Jednostkowe charakterystyczne obciążenie poziome ścian:
♦
dla ścian znajdujących się powyżej PPW: gh = (gn + γ·z)K0;
♦
dla ścian lub części ścian znajdujących się poniżej PPW: g’h = (gn + γ·zw)K0 + (γ’·K0 + γw)hz;
K0 – współczynnik parcia spoczynkowego gruntu wg PN-83/B-03010 „Ściany oporowe. Obliczenia
statyczne i projektowanie”
gn – obciążenie naziomu.
Wg teorii sprężystości: K 0 =
ν
1 −ν
dla ośrodka rozdrobnionego: K 0 = 1 − sin φ '
Zgodnie z PN-83/B-03010 poz.3.6.4 K0 ustala się w zależności od rodzaju gruntu według wzorów
(12) i (13):
- dla gruntów rodzimych – wzór (12):
K0 = ξ1 · ξ2 · ξ3 (1 – sinφ(n))(1 + 0,5tgε)
- dla gruntów zasypowych – wzór (13):
K0 = [0,5 - ξ4 + (0,1 + 2ξ4) · (5Is – 4,15)ξ5] · (1 + 0,5tgε)
gdzie:
φ(n) - wartość charakterystyczna kąta tarcia wewnętrznego gruntu,
ε - kąt nachylenia naziomu do poziomu,
ξ1 - współczynnik uwzględniający wpływ spójności gruntu
ξ2 - współczynnik uwzględniający genezę gruntów spoistych
ξ3 - współczynnik reologiczny dla gruntów spoistych
ξ4 - współczynnik zależny od rodzaju gruntu zasypowego, wg tabl. 8,
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
10
ξ5 - współczynnik uwzględniający technologię układania i zagęszczania zasypu, wg. tabl. 9
Is - wskaźnik zagęszczenia gruntu zasypowego, wg Pisarczyka: I s = 0 ,855 + 0 ,165 ⋅ I D
Jednostkowe charakterystyczne obciążenie poziome ścian tunelu wynikające z równomiernego
rozłożonego obciążenia naziomu oblicza się wg wzoru: ph = pz•K0.
p z = pt
at ⋅ bt
gdzie wartości n przyjmuje się następująco:
( a t + n ⋅ z )(bt + n ⋅ z )
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.
Zastępcze obciążenie taborem samochodowym należy przyjmować jako obciążenie K.
pt =
K
(a n + 2hn )(bn + 2hn )
Schematy statyczne przejść podziemnych
Model podłoża przyjmuje się według Winklera. Dla tego modelu jest określona wartość
współczynnika podatności podłoża – C [kN/m3].
Wg Fłorina: C =
qśr
,
s śr
gdzie:
qśr – średni nacisk przekazywany przez fundament na podłoże,
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
11
sśr – średnie osiadanie fundamentów obliczone z uwzględnieniem rzeczywistej budowy i modułu
ściśliwości M0 warstw podłoża gruntowego.
Wg Wiłuna: C =
qśr
E0
,
=
s
(1 − ν 2 )ωB
gdzie:
s
- osiadanie rozpatrywanego punktu znajdującego się na powierzchni półprzestrzeni sprężystej;
B
- szerokość obciążonego obszaru lub jego średnica;
ν
- współczynnik Poisson’a;
ω
- współczynnik wpływu;
E0 - moduł odkształcenia ogólnego półprzestrzeni sprężystej.
Wartość współczynnika wpływu ω zależy od kształtu obciążonej powierzchni i sztywności
fundamentu oraz miejsca położenia rozpatrywanego punktu względem obciążonego obszaru (Wiłun,
1987). Wielkość ta dotyczy osiadań fundamentu bezpośredniego dla nieskończonej, jednorodnej
warstwy gruntowej.
Tablica 2.2.1. Współczynnik wpływu ω [Wiłun, 1987]
Fundament wiotki
Kształt
podstawy
fundamentu
Koło
Kwadrat
Prostokąt
L/B=1,5
L/B=2
L/B=3
L/B=4
L/B=5
L/B=10
L/B=20
L/B=100
osiadanie środka osiadanie punktu
powierzchni
narożnego
obciążonej
1,00
0,64
1,12
0,56
1,36
1,53
1,78
1,96
2,10
2,53
2,95
4,00
0,68
0,77
0,89
0,98
1,05
1,27
1,48
2,00
wartość średnia
osiadania
Fundament
sztywny
osiadanie
fundamentu
0,85
0,95
0,79
0,88
1,15
1,30
1,53
1,70
1,83
2,25
2,64
3,69
1,08
1,22
1,44
1,61
1,72
2,12
-----
Wyposażenie przejść podziemnych.
Elementy wyposażenia obejmują: systemy wentylacji, oświetlenia, odwodnienia, izolacji
przeciwwilgociowych, ogrzewania, konstrukcji nawierzchni, elementy ochrony budowli.
Oświetlenie
W celu zapewnienia bezpieczeństwa oraz dla walorów użytkowych należy zapewnić im stałe jasne
oświetlenie w granicach co najmniej 60 lx. W holach przejść w centralnych punktach miasta, gdzie
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
12
mogą znajdować się punkty usługowe, kawiarenki, sklepiki, witryny wystawowe i reklamowe itp.
natężenie światła musi spełniać dodatkowe efekty estetyczne i może tu dochodzić do 500 lx.
Rozmieszczenie źródeł światła powinno zapewnić maksymalną jego równomierność, bez ostrych
cieni i kontrastów, a przede wszystkim wykluczyć możliwość oślepiania przechodniów. Każde źródło
musi być bardzo dobrze zabezpieczone technicznie, aby nie mogło stać się łatwym celem wandalizmu.
Norma PN-71/E-02034 „Oświetlenie elektryczne terenów budowy: przemysłowych, kolejowych i
portowych oraz dworców i środków transportu publicznego” podaje najmniejsze średnie natężenia
oświetlenia Eśr,min oraz najmniejsze wartości równomierności oświetlenia δmin:
Rodzaj pomieszczenia
Eśr,min [lx]
δmin
Schody i korytarze na dworcach miejskich
Hale dworcowe i przejścia główne
Tunele i schody peronowe
Tunele bagażowe
Tunele kolejowe – oświetlenie normalne
Tunele kolejowe – oświetlenie do remontów i przeglądów
70
150
50
30
2
10
0,4
0,4
0,4
0,3
0,2
-
Ilości światła oblicza się wychodząc z całkowitego zapotrzebowania na wartość strumienia
świetlnego:
Φc =
E śr ⋅ s ⋅ k
η
określony w lumenach [lm] gdzie:
Eśr – wymagana średnia wartość natężenia oświetlenia [lx];
s
– powierzchnia oświetlenia [m2];
k
- współczynnik zapasu;
η
- sprawność oświetlenia.
Sprawność oświetlenia dla danego typu oprawy oświetleniowej wyznacza się w zależności od
współczynnika odbicia sufitu i ścian oraz od współczynnika dla pomieszczenia, wyznaczonego ze
wzoru: w =
0,2 ⋅ l + 0,8 ⋅ b
, gdzie l, b, h – długość, szerokość i wysokość pomieszczenia w metrach.
h
Nawierzchnie
W tunelach wykonuje się nawierzchnie typu ciężkiego, aby zmniejszyć do minimum liczbę ich
napraw i remontów. Nawierzchni te powinny charakteryzować się:
a) wytrzymałością aby nie trzeba było ich często wymieniać;
b) nieścieralnością, aby nie powodowały zapylenia;
c) brakiem śliskości, np. dla przejść podziemnych dla pieszych;
d) dobrym wyposażeniem w urządzenia odwadniające, które odprowadzą wodę niezależnie od
przyczyn jej dopływu.
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
13
W tunelach drogowych i przejściach podziemnych stosuje się nawierzchnie o minimalnej grubości,
aby pozostał jak największy przekrój obudowy tunelu, szczególnie gdy pod jezdnią są usytuowane
kanały wentylacyjne.
Na konstrukcji nośnej lub na podłożu układa się różne typy nawierzchni, np.:
a) podkład betonowy 20 cm i warstwa asfaltobetonu 3-4 cm;
b) podkład betonowy 10 cm i nieścieralna płyta betonowa 15-17 cm;
c) podkład betonowy 10 cm i płytki żeliwne o wymiarach 30×30 cm.
W przejściach podziemnych nawierzchnie odgrywają szczególną rolę dla bezpieczeństwa
przechodniów. Nie mogą być śliskie, zwłaszcza w okresie opadów i w warunkach możliwości tworzenia
się gołoledzi. Częstym wykończeniem nawierzchni są płytki z kamienia naturalnego, ale z odpowiednio
przygotowaną powierzchnią licową, eliminującą możliwość poślizgu. Stosuje się także podgrzewanie
nawierzchni, ocieplanie lub osłony przed opadami.
Odwodnienie
Zabezpieczenie budowli przed działaniem wód sprowadza się do rozwiązania dwóch zagadnień:
-
ujęcia wody i odprowadzenia jej poza granicę wpływu na obiekt podziemny;
-
wykonania izolacji przeciwwodnej lub szczelnej obudowy.
Przejścia
podziemne
powinny być
zabezpieczone
przed
dopływem
wody z
opadów
atmosferycznych na przyległym terenie. W związku z tym schody na dojściach powinny być tak
skonstruowane, aby pierwszy stopień był ułożony kilka cm wyżej od poziomu chodnika, a sam chodnik
powinien mieć pochylenie około 1% od schodów do ścieku ulicznego.
W
przypadku
przejścia
podziemnego
odwodnienie
sprowadza
się
do
wykonania
jednokierunkowych lub dwukierunkowych spadków umożliwiających spływ wody do kratek i wpustów.
Na całej powierzchni przejścia należy rozmieścić kratki ściekowe, podłoga powinna być gładka i
ułożona ze spadkiem co najmniej 0,5% do kratek. Odpływy z kratek ściekowych powinny być
podłączone do kanalizacji miejskiej. Jeżeli podłączenie grawitacyjne nie jest możliwe, należy
zaprojektować przepompownie.
Elementy ochrony budowli podziemnych
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.
Ćwiczenia
BUDOWNICTWO PODZIEMNE – ćwiczenia, dr inż. Ireneusz Dyka
Kierunek studiów: Budownictwo
Rok IV, sem. VIII
2.1.2. Szerokość przejścia podziemnego.
2.1.3. Wysokość przejścia podziemnego (w świetle)
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.
3. Rysunki.
Ćwiczenia
14