Fundamentowanie Budowli Hydrotechnicznych


Fundamentowanie Budowli Hydrotechnicznych

Semestr VII

Zagadnienia.

  1. Projektowanie geotechniczne

- model deterministyczny i probabilistyczny

- model deterministyczny - oparty o wartości średnie

0x01 graphic

Fs=Qp/Qa=nośnośc/obc char. (param. 1,8-2,5)

0x01 graphic

-probabilist.-

Obliczane jest prawdopodobieństwo zniszczenia oraz wskaźnik niezawodności - β

Wartość p (z<0) z matematycznego punktu widzenia nie mogą być dokładnie obliczone bez zdefiniowania typu rozkładu zmiennych losowych X. dokładne rozwiązanie , w sensie matematycznym uzyskuje się za pomocą wielowymiarowego całkowania lub metod symulacyjnych Monte Carlo.

- kategorie geotechniczne

Kategoria I

Obejmuje proste konstrukcje w niewielkich obiektach budowlanych i prostych warunkach gruntowych, dla których wystarcza

jakościowe określenie właściwości gruntów.

Badania kategorii I można stosować jedynie przy wstępnie rozpoznanych warunkach gruntowych, niewielkich obiektach i gdy

zagrożenie życia i mienia jest małe.

Stosowanie kategorii I jest możliwe tylko w przypadkach zwykłych konstrukcji, gdy występują proste warunki gruntowe, przy

czym uwzględniać należy doświadczenia uzyskane z obserwacji sąsiednich budowli.

Przykłady konstrukcji, które mogą być zaliczone do kategorii I:

- jedno- lub dwukondygnacyjne budynki o prostej konstrukcji i budynki rolnicze przy maksymalnym obciążeniu obliczeniowym

na słup równym 250 kN, a na ściany 100 kN/m, na fundamentach bezpośrednich, palowych lub na studniach,

- ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów, gdy różnica poziomów nie przekracza 2 m,

- płytkie wykopy powyżej zwierciadła wody i niewielkie nasypy do wysokości 3 m.

Kategoria II

Obejmuje konstrukcje i fundamenty nie podlegające szczególnemu zagrożeniu, w prostych lub złożonych warunkach gruntowych

przy mało skomplikowanych przypadkach obciążenia. Konstrukcje te są przeważnie projektowane i wykonywane z zastosowaniem

powszechnie stosowanych metod.

Przykłady konstrukcji, które mogą być zaliczone do kategorii II:

- powszechnie spotykane konstrukcje posadowione bezpośrednio, a także na fundamentach płytowych lub palowych,

- ściany oporowe wyższe niż w kategorii I lub inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt lub wodę,

- przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża,

- nasypy i budowle ziemne, poza kategorią I,

- nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej konstrukcji,

- kotwy gruntowe i inne konstrukcje kotwiące,

- tunele w twardych niespękanych skałach, nie wymagające pełnej szczelności lub spełnienia innych specjalnych warunków.

Kategoria III

Obejmuje obiekty bardzo duże czy rzadko występujące, wrażliwe na osiadania, konstrukcje w skomplikowanych warunkach

gruntowych lub konstrukcje obarczone nadzwyczajnym ryzykiem nawet w prostych lub złożonych warunkach, obiekty na

obszarach działania czynnych procesów geologicznych, czynnych szkód górniczych, konstrukcje zagra żające środowisku.

Konstrukcje, które mogą być zaliczone do kategorii III, nawet w przypadku prostych warunków gruntowych, to:

- budowle o szczególnie dużych obciążeniach, budynki wysokie,

- budynki z wielokondygnacjowymi podziemiami,

- zapory i inne konstrukcje działające w warunkach dużych różnic ciśnienia wody,

- przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu ruchu,

- duże mosty, wiadukty, estakady,

- fundamenty maszyn o znacznym obciążeniu dynamicznym,

- skomplikowane konstrukcje nabrzeżne,

- obiekty zakładów stosujących niebezpieczne substancje chemiczne,

- głębokie wykopy wykonywane w pobliżu budowli,

- konstrukcje osłonowe reaktorów jądrowych itp.,

- tunele w skałach miękkich i spękanych obciążone wodami naporowymi lub wymagające szczelności

- projektowanie geotechniczne

- oddziaływania w budownictwie hydrotechnicznym

§ 107. Obciążenia stałe budowli morskich obejmują:

1) ciężar własny stałych elementów konstrukcji,

2) ciężar własny gruntu w konstrukcjach narzutowych albo ciężar własny gruntu stałych zasypów na elementach konstrukcji,

3) parcie gruntu w stanie rodzimym i zasypów działających stale na konstrukcję,

4) obciążenia stałe od budowli użytkowych, przekazywane bezpośrednio na konstrukcje budowli morskich albo mające wpływ na ich stateczność,

5) siłę wstępnego sprężenia elementów konstrukcyjnych, przyjmowaną zgodnie z Polskimi Normami.

§ 108. 1. Obciążenia zmienne budowli morskich obejmują:

1) w całości długotrwałe, do których należą:

a) ciężar własny tych części konstrukcji budowli morskich, których położenie nie może ulec zmianie podczas użytkowania,

b) ciężar własny urządzeń zainstalowanych na stałe na konstrukcji budowli morskiej,

c) ciężar własny i parcie ciał stałych, cieczy i gazów wypełniających stałe urządzenia zainstalowane na konstrukcji,

d) parcie hydrostatyczne wody działające stale na konstrukcję budowli morskiej;

2) w części długotrwałe, do których należą:

a) ciężar wody o zmiennym poziomie zwierciadła,

b) siły wywołane nierównym osiadaniem podłoża, któremu nie towarzyszą zmiany struktury gruntu,

c) siły wynikające ze skurczu, pełzania lub relaksacji elementów konstrukcyjnych budowli morskiej,

d) obciążenia od dźwignic samojezdnych oraz stacjonarnych,

e) obciążenia od składowania ładunków i materiałów na naziomie terenu w pobliżu budowli morskich,

f) parcie gruntu, wynikające z działania innych obciążeń zmiennych w części długotrwałych,

g) obciążenia od dźwignic szynowych, o których mowa w § 101 pkt 1;

3) w całości krótkotrwałe, do których należą:

a) oddziaływanie falowania morskiego,

b) oddziaływanie prądów morskich,

c) oddziaływanie lodu,

d) oddziaływanie jednostek pływających dobijających, odchodzących oraz przycumowanych do budowli,

e) oddziaływanie jednostek pływających podczas ich budowy, wodowania i prób,

f) obciążenie śniegiem,

g) obciążenie wiatrem,

h) obciążenie termiczne pochodzenia klimatycznego,

i) obciążenie parciem gruntu, wynikające z działania innych obciążeń zmiennych w całości krótkotrwałych,

j) obciążenia próbne,

k) obciążenia tłumem ludzi,

l) obciążenia od dźwignic szynowych, o których mowa w § 101 pkt 2.

§ 109. 1. Obciążenia wyjątkowe budowli morskich obejmują:

1) uderzenie budowli przez jednostki pływające, podczas ich żeglugi,

2) uderzenie pojazdami,

3) obciążenie sejsmiczne,

4) obciążenie spowodowane wybuchem,

5) działanie pożaru,

6) obciążenie spowodowane awarią urządzeń technologicznych,

7) obciążenie od urządzeń transportowych, stosowanych do przemieszczania elementów konstrukcyjnych lub urządzeń technologicznych rozpatrywanej konstrukcji budowli morskiej,

8) obciążenie sztormowych zakotwień urządzeń dźwignicowych,

9) uderzenie dźwignic oraz innych urządzeń technicznych w odboje lub inne urządzenia ograniczające,

10) obciążenie spowodowane wezbraniami sztormowymi wywołującymi powódź,

11) obciążenie wiatrem przekraczającym wartości ustalone dla danego rejonu kraju, określone w Polskiej Normie,

12) obciążenia od dźwignic szynowych, o których mowa w § 101 pkt 3.

- wpływ wody na budowle hydrotechniczne

Wyparcie hydrostatyczne:

0x01 graphic

Zjawisko może wystąpić, gdy grunt znajdujący się powyżej warstwy wodonośnej jest utworem

nieprzepuszczalnym

Równanie równowagi elementu objętości gruntu w dnie wykopu: G>Pw

gdzie: G - ciężar bryły gruntu o jednostkowej powierzchni oraz miąższości m [kN], Pw - parcie wody

na dolną powierzchnię bryły gruntu o jednostkowej powierzchni [kN]

Upłynnienie gruntu:

Zjawisko może wystąpić, gdy grunt leżący powyżej warstwy wodonośnej stanowią utwory słabo

przepuszczalne (szczególnie drobne piaski i piaski pylaste). Ponieważ do wykopu, przez jego dno

napływa woda, musi być ona odpompowywana, co wywołuje pionowy przepływ wody (w kierunku ku

górze) w warstwie gruntu poniżej dna wykopu.

Równanie równowagi elementu objętości gruntu w dnie wykopu: G>Ps

gdzie: G' - ciężar bryły gruntu o jednostkowej powierzchni oraz miąższości m z uwzględnieniem

wyporu wody [kN], Ps - siła ciśnienia spływowego działająca na tę bryłę gruntu [kN]

  1. Posadowienie fundamentów na podłożu sprężystym

- modele podłoża

Analogowe

    1. Model Winklera (klasyczny i uogólniony)

    2. Modele 2-parametrowe

    3. Inne modele analogowe

Masywu gruntowego

    1. Modele klasyczne (analityczne)