Budownict PODZIEMNEJ

Wykonał : Łukasz Wojciechowski 102058

Sprawdził : mgr inż. Krzysztof Ałykow

1. Opis techniczny.

1. Podstawa opracowania.

Podstawą opracowania jest temat ćwiczenia projektowego z przedmiotu „Budownictwo podziemne” , wydany przez prowadzącego mgr inż. Krzysztofa Ałykowa. Kartka z tematem podpisanym przez prowadzącego została dołączona na początku niniejszej pracy.

2. Warunki gruntowo - wodne.

Po przeprowadzeniu badań geotechnicznych stwierdzono następujący układ warstw dla najwyższego punktu na przekroju podłużnym :

• Żwir piaszczysty o
  i głębokości zalegania od 0,0m do 2,5m

• Żwir o
  i głębokości zalegania od 2,5 do 9,6m

• Glina piaszczysta
  i głębokości zalegania od 9,6m do 13,2m

• Piasek drobny
  i głębokości zalegania od 13,2m

W podłożu nie wykryto wody gruntowej, więc nie istnieje potrzeba obniżania zwierciadła wody. Woda opadowa będzie zbierana specjalnym systemem rowków w wykopie do studzieniek zbiorczych a stamtąd zostanie odpompowana na zewnątrz wykopu. Rowki należy wypełnić tłuczniem lub żwirem.

1. Przeznaczenie obiektu.

Wraz z prognozowanym wzrostem zaludnienia w rejonie bliższego i dalszego ciążenia (1,6%_o) zaistnieje potrzeba zwiększenia przewozów pasażerskich jak i towarowych. Przepustowość istniejących linii o znaczeniu miejscowym w chwili obecnej w została w pełni wykorzystana. Projektowany tunel zaczyna się w 12km nowobudowanej linii kolejowej. Jest on trzecim z kolei obiektem inzynierskim pod względem finansowym. Linia kolejowa w skład której wchodzi projektowany tunel ma być wyłącznie obsługiwana przez trakcję elektryczną. Dopuszcza się awaryjnie przejazd przez tunel lokomotyw spalinowych.

2. Stan istniejący.

W chwili obecnej planowany tunel przebiega pod nieużytkami, które są własnością osób prywatnych. Obiekt zostanie zrealizowany w wykopie szeokoprzestrzennym.

3. Opis ogólny konstrukcji.

Konstrukcja tunelu jest typu prostokątnego ramowego. Grubości elementów konstrukcyjnych wynoszą odpowiednio - płyta stropowa 90cm, płyta denna 90cm, ściany 80cm. Przy doborze skrajni kierowano się kategorią linii i rodzajem trakcji. Na planowanej linii przewiduje się ruch w przeważającej części prowadzony trakcją elektryczną. Jest to linia kategorii „0” (magistralna). Zdecydowano się na skrajnię dla budowli ciężkich dla normalnego zawieszenia przewodu jezdnego. Rozstaw torów 4,3m spełnia wymagania dla linii magistralnych o międzytorzu nie zabudowanym (wymagane minimalnie 4,2m).

Tunel nie posiada łuków, jest odcinkiem prostym o stałym nachyleniu 3%_o (minimalne zalecane 2%_o). Dobrany spadek nie powoduje zjawiska tzw. przeciągu (szkodliwy dla zdrowia ludzkiego przepływ powietrza). Zadany spadek spełnia dwie podstawowe funkcje. Pierwszą z nich jest odwodnienie, drugą ewentualne usuwanie spalin grożącym zatruciem organizmów żywych lub korozją budowli lub jej wyposażenia. Ze względu na długośc tunelu (730m) przyjęto spadek jednostronny. Odwodnienie w środku tunelu jest zrealizowane przez kanał o przekroju 25x31cm biegnący środkiem tunelu pod podsypką. Od góry kanał jest przykryty zdejmowalną pokrywą betonową, która po zdjęciu na czas remontu torowiska pozwala na oczyszczenie z zanieczyszczeń powstałych przez lata eksploatacji.

Przy zbrojeniu betonu użyto dwóch średnic zbrojenia 24mm (zbrojenie główne konstrukcyjne) 8mm (zbrojenie rozdzielcze, elementy dystansowe). Użyta stal AIII jest żebrowana i nie wymaga kotwienia zbrojenia w betonie przez zaginanie końców. Do „przytrzymania” zbrojenia w fazie montażu przed betonowaniem użyto trzech rodzaji podkładek dystansowych. Przy zbrojeniu płyty stropowej i dennej użyto ramki dystansowej wykonanej z pręta 8mm (dokładny schemat znajduje się na rysunku nr 3) oraz z podparcia liniowego w postaci elementów z zaprawy cementowej (współczynnik sprężystości, odkształcalność termiczna, przyczepność do betonu nie odbiegają zasadniczo od cech samego betonu). Przy zbrojeniu ścian obudowy tunelu należy użyć podkładek dystansowych z tworzywa sztucznego. Ramkę dystansową należy koniecznie zabezpieczyć przed korozją. Podkładki dystansowe liniowe należy rozmieścić w ilości 4szt/m² . Zbrojenie konstrukcyjne zostało zrealizowane przez pręty #12 w ilość trzch sztuk na metr bieżący. Ze względu na znaczne wysokości konstrukcynje elementów zbrojonych zastosowano dwa poziomy zbrojenia konstrukcyjnego. Zbrojenie konstrukcyjne tak samo jak zbrojenie główne zostało połączone zbrojeniem rozdzielczym tzn. 8mm co 30cm. Dokładne zestawienie zbrojenia znajduje się na końcu niniejszego opracowania.

Na izolację przeciwwodną tunelu zastosowano powłokę z wkładek powlekanych lepikiem o grubości 1cm..

Celem poprawy bezpieczeństwa dla pracujących wewnątrz ludzi tunel wyposażono w nisze bezpieczeństwa o wymiarach 0,6x2,0x1,0m. Niesze zostaną rozmieszczone co 25m na przemian w ścianach tunelu.

Ze względu na możliwe agresywne działanie środowiska gruntowego przyjęto otulinę 50mm.

W tunelu ułożono nawierchnię kolejową typu ciężkiego, ze względu na intensywność przewozów kolejowych.

4. Zakres opracowania.

Wymagany zakres opracowania znajduje się w temacie ćwiczenia projektowego.

5. Literatura.

• Stefan Gałczyński „Podstawy budownictwa podziemnego” Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2001r.

• PN-81/B-03020 „Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli.”

• PN-B-03200:1999. „Konstrukcje betonowe żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie”

• PN-ISO-3766:1994. „Rysunek konstrukcyjny budowlany. Symboliczne przedstawienie zbrojenia betonu.”

• PN-ISO-4066:1994.”Rysunek konstrukcyjny budowlany. Wykaz prętów do zbrojenia betonu.”

• M. Kamiński, J.Pędziwiatr, D.Styś „Konstrukcje betonowe. Projektowanie belek, słupów i płyt żelbetowych.” Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. Wrocław 2000r.

• Praca zbiorowa pod redakcją J.Sysaka „Drogi kolejowe” PWN Warszawa 1982r.

• O. Puła, Cz. Rybak, W. Sarniak „Fundamentowanie. Projektowanie posadowień.” Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne Wrocław 1999r.

• J. Kuczyński, Cezary Madryjas „Miejskie budowle podziemne” Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej. Kielce 1990

3. Obliczenia statyczne.

1. Dane wyjściowe.

Głębokość posadowienia obiektu - 13,8m (odległość mierzona od niwelety główki szyny do poziomu terenu w najwyższym punkcie)

Długość obiektu 730m

Typ tunelu : Kolejowy, dwa kierunku ruchu, jeden pas ruchu w każdym kierunku.

Założono równomierne o
bciążenie stropu gruntem.

Grunt znajdujący się nad konstrukcją :

Dla ŻΠ :

Dla Ż

Ciężar gruntu wraz z obciążeniem naziomu przez ciągnik.

Ciężar własny konstrukcji :

Beton ochronny

Izolacja przeciwwodna

Beton wyrównawczy

Żelbet

- obciążenie stropu

Obliczenie parć na ściany boczne :

Wyznaczenie charakterystyki sprężynek.

odczytano z tabelki

dla Po odczytano z normy

Ostatecznie sztywność :

1. Przyjęcie metody wykonania obiektu (typ obudowy).

Ze względu na warunki gruntowe (brak wody gruntowej) oraz płytkie posadowienie 17m p.p.t. zdecydowano na realizację obudowy prostokątnej. Obiekt zostanie wykonany metodą odkrywkową.

2. Dobór schematu statycznego.

Do obliczeń przyjęto schemat ramowy sztywny.

3. Zebranie obciążeń.

Płyta górna została obciążona ciężarami gruntów, nie występuje znaczące obciążenie naziomu.

Dokładny schemat obciążeń i wyników obliczeń został dołączony do projektu.

4. Obliczenia statyczne.

Obliczenia przeprowadzono za pomocą programu RM-WIN, wyniki zostały dołączone w postaci wydruku.

5. Wymiarowanie konstrukcji.

Wymiarowanie wszystkich elementów przeprowadzono metodą SG.

a) PŁYTA STROPOWA

Przyjęto otulinę 50mm, zbrojenie prętami 24mm, beton B30, stal A-III,

- Wysokość użyteczna przekroju

- Moment przęsłowy
, moment w licu podpory

- Wyznaczenie zbrojenia na momenty w środku przęsła.

Dla
, b= 1,0m (przyjęto obliczenie zbrojenia na jeden metr długości tunelu).

Dla
odczytano

Po podstwieniu
, ponieważ minimalny stopień zbrojenia dla stali AIII i betonu B30 wynosi 0,85% zbrojenie zostanie wyliczone ze wzoru

Ostatecznie płyta stropowa zostanie zazbrojona wkładkami z prętów podłużnych
i z prętów poprzecznych
zbrojenia rozdzielczego.

Długość zakotwienia :

• podstawowa długość zakotwienia
  

• 
  gdzie :

współczynnik efektywności zakotwienia przyjmowany dla prętów prostych

- pole zbrojenia obliczonego

- pole zbrojenia zastosowanego

Ostatecznie przyjęto długość zakotwienia
, na tej długości znajdują się dodatkowo dwa pręty zbrojenia rozdzielczego.

- Wyznaczenie zbrojenia na momenty podporowe

Przy zbrojeniu na momenty przęsłowe zdecydowano się na zbrojenie wkładkami z prętów.

Dla
odczytano

W tym przypadku, jak i w poprzednim minimalny stopień zbrojenia wynosi:
.

Ze względu na trudności mogące wystąpić na etapie wykonawczym zdecydowano się przezbroić obliczany przekrój. Przyjęto
przez co odstęp między prętami wynosi 5cm. Przezbrojenie nie jest większe niż 20%.

- Zbrojenie na ścinanie

Do obliczeń przyjęto siłę tnącą w odległości d od lica podpory.

- należy obliczyć zbrojenie na ścinanie

Pierwszy odcinek
;

Przyjęto kąt pochylenia prętów odgiętych
.

- przyjęto 4 pręty odgięte

Długość zakotwienia

Pozostałe pręty zostały „przeciągnięte” za miejsce zerowania się momentów o długość zakotwienia.

• Długość zakotwienia wkładek z prętów w ścianie bocznej.

• Skos występujący w płycie stropowej został został zazbrojony prętami
  co 30cm.

b) ŚCIANY

Dla ścian występuje moment jednego znaku i ma wartość maksymalną w licu
, wartość minimalna
.

Dla
odczytano

Po podstwieniu
,

W związku z narzuconym warunkiem minimalnie 1% zbrojenia zdecydowano się na zazbrojenie wkładkami z prętów takimi samymi jak płytę stropową na moment przęsłowy. Pręty te zostaną odpowiednio zakotwione.

Na ścinanie :

- nie ma potrzeby zbrojenia na ścinanie

c) PŁYTA DENNA

Maksymalny moment podporowy
, maksymalny moment w przęśle
.

Moment podporowy zostanie zazbrojony jak płyta stropowa, zbrojenie zostanie „przeciągnięte” za miejsce zerowania się momentu o długość zakotwienia.

Moment przęsłowy zostanie zazbrojony także wkładkami z prętów ze zwróceniem uwagi na długość zakotwienia. Nie ma potrzeby zazbrojenia na siły tnące, gdyż :

1

10

---