BETONY

2. Zasady wymiarowania i zbrojenia ścian i den w zbiornikach cylindrycznych

Projektowanie

• Beton B20-B40

• Stal AI-AIII + stal sprężająca

• Mały stosunek W/C (0,45)

• Szczelny stos okruchowy betonu

• Aby zwiększyć szczelność zbiornika jego powierzchnię wewn. pokrywa się zaprawą cem. wodoszczelną tzw. wypalaną lub poprzez natryskiwanie specjalnego betonu (torkretowanie).

Warunki konstrukcyjne

• Zalecana min. klasa betonu dla dna B20 i dla ścian B25

• Złącza prętów poziomych należy przeprowadzić w sposób mijankowy, co 8 pręt w przekroju, lub uciąglić je w poprzez spawanie (pręt zakrzywiony dąży do wyprostowania)

• Dł. zakotwienia l_d≥50d

• Małe średnice prętów

• Haki powodują większe rozwarcie rys

• Pręty pionowe w zbiornikach otwartych, co 100-200mm w strefie max momentów (brzegowych), w pozostałej strefie nie więcej, niż co 300mm

Wymiarowanie zbiorników

• W płaszczyźnie pionowej na mimośrodowe ściskanie (N,M)

• W płaszczyźnie poziomej tj. równoleżnikowej

mimośrodowe ściskanie- zbiornik pusty i obciążony gruntem

mimośrodowe rozciąganie - zbiornik pełny i odkopany (Tr, M)

Warunek stateczności powłoki

ν=¹/₆
δ-grubość ściany zbiornika R- promień

Przy mimośrodowym rozciąganiu wymiarujemy na Tr' na 1m wysokości ściany

METODYKA OBLICZEŃ

• W płaszczyźnie pionowej na mimośrodowe ściskanie (N,M)

• W płaszczyźnie poziomej tj. równoleżnikowej

• mimośrodowe ściskanie- zbiornik pusty i obciążony gruntem

• mimośrodowe rozciąganie - zbiornik pełny i odkopany(Tr
  

Mimośrodowe rozciąganie - zbiornik pełny i odkopany (Tr,M)

mimośrodowe ściskanie- zbiornik pusty i obciążony gruntem

y=H-x

każdy zbiornik charakteryzuje jego sztywność

ϕ=m*x m-charakterystyka sztywności

Tr'-siły równoleżnikowe z uwzględnieniem sztywnego połączenia

wsp. dla belek na sprężystym podłożu

Przy zamocowaniu sztywnym

max. moment na poziomie dna jest równy

Przy częściowo sprężystym

Q_tar=f*N f - wsp. tarcia (dla żelbet o żelbet f=0.5)

Tr'=Tr-2*R*m*Q_tar*η₁

Płytę dna należy wymiarować z uwzględnieniem względnej sztywności podłoża w stosunku do płyty z wykorzystaniem modelu sprężystego np. modelu Winklera, modelu półprzestrzeni sprężystej, modelu warstwy sprężystej, lub podłoża liniowo-sprężystego.

Zbrojenie min. ściany zbiornika

F_a,min=0.004 F_b F_b=δ*h₁ h₁-szerokość pasma np. pasma=1m

Warunek na zarysowanie- warunek szczelności pasma

R_bzk- wytrzymałóść betonu na rozciąganie

Za szczelny zbiornik wg PN jest to zbiornik, w którym dobowy ubytek wody ze zbiornika nie przekracza 3dm³/m²/24h zwilżonej powierzchni.

Nieszczelność prowadzi do zjawiska sufozji, w skutek czego następuje wypłukiwanie gruntu spod zbiornika→nierównomierne osiadanie→zarysowanie i pękanie→awaria lub katastrofa.

Zbiorniki naziemne powinny być otoczone wałem (nasypem ziemnym) zabezpieczającym otoczenie przed awarią lub katastrofą

Innym problemem jest aby nie dopuścić przy wysokim stanie wód gruntowych do wypływania zbiornika zagłębionego w gruncie. Prowadzi to do skonstruowania w dnie zbiornika specjalnych korków.

Dno zbiornika przegubowo połączone ze ścianą lub zdylatowane, przy założeniu niepodatliwego podłoża, zbroi się konstrukcyjnie dołem i górą siatką o oczkach 20-25 cm. o średnicy zbrojenia około 8 mm w układzie radialnym lub ortogonalnym

Rys. 10.10. Schematy zbrojenia dla zbiorników cylindrycznych; a), b) zbrojenie radialne, c) zbrojone

ortogonalne

Prócz ww. sposobów połączeń płyty dna z płaszczem zbiornika można spotkać się z dwoma innymi przypadkami tj. 1. Zbiornik z dnem płaskim podpartym na obwodzie.

2. Zbiornik z dnem oddzielonym dylatacją od ścian.

Zbiornik z dnem płaskim podpartym na obwodzie.

Metoda uproszczona - metoda Paszowskiego

Uproszczone metody obliczania zbiorników cylindrycznych

Przy zbiornikach cylindrycznych o małych średnicach, a zwłaszcza gdy H/D > l, można zbiornik obliczyć tylko na siły rozciągające Tr (N_ν) i sprawdzić na tę siłę szczelność betonu. Natomiast utwierdzenie ściany w dnie można uwzględnić przez zastosowanie dodatkowego pionowego zbrojenia, które będzie przenosiło ewentualne naprężenia, działające w pionowym przekroju zbiornika.

Wpływ monolitycznego połączenia ściany z dnem można też uwzględnić, stosując odpowiedni podział trójkątnego parcia hydrostatycznego na ścianę zbiornika według propozycji Paszowskiego.

Zadanie polega na tym, że przeciwprostokątną trójkąta parcia dzielimy na trzy równe odcicinki i punkty te łączymy z wierzchołkiem kąta prostego B. Wtedy trójkąt ABD obciąża ścianę cylindryczną, a wypadkowa trójkąta BCE na odpowiednim ramieniu określa moment M, utwardzenia ściany w dnie.

Dla zbiorników o dużych średnicach, przekrytych stropami bezbelkowymi, oraz przy monolitycznie połączonej ścianie z dnem i stropem można również w sposób przybliżony wyznaczyć momenty utwierdzenia ściany dołem i górą według wzorów podanych przez Kuryłłę

Moment utwierdzenia ściany górą

Moment utwierdzenia ściany dołem

gdzie γ- ciężar cieczy w kN/m³, h - grubość ściany w m, D - średnica wewn. zbiornika w m, H - wysokość ściany w m; M_g i, M_d, otrzymuje się w kN*m na 1m obwodu zbiornika.

Schemat podziału wykresu parcia hydrostatycznego na ścianę zbiornika według propozycji Paszowskiego

Gdy zbiornik nie posiada połączonej sztywno ze ścianą górnej płyty, wtedy wyrażenie na M_g służy tylko jako pomocnicza wartość do obliczenia M_d. Jak wynika ze struktury wzorów na M_g i M_d nie uwzględnia się w nich sztywności dna ani przekrycia

SPRĘŻANIE

Przy określaniu zbrojenia sprężającego zaleca się stosować wsp. obciążenia γ=1,1

Przykłady sprężenia

Sprężenie częściowe na 0,25 obwodu w sposób mijankowy

Zakotwienie kabli w pilastrach

Sprężenie można nawijać nawijarkami karuzelowymi lub realizować poprzez zmianę geometrii pręta

Uproszczona metoda obliczania zbiorników m. CRAMERA

Konstrukcję zbiornika rozpatruje się jako zespół wzajemnie prostopadłych płaskich układów ramowych. Dla ram pionowych przyjmuje się najczęściej (przy obicz. Sił w ścianach), nieskończoną sztywność rygla składającego się na dno zb. Dno zb. wówczas oblicza oddzielnie. Natomiast dla ścian, z warunku równości przemieszczeń obu układów ramowych pionowych i poziomych wyznacza się podział obciążenia na poszczególne ramy. W met. Cramera przyjmuje się ze miarodajne może być spełnienie warunku w jednym punkcie ściany. Upraszcza to obliczenia może jednak prowadzić do opisu odbiegającego w sposób istotny od rzeczywistej pracy konst. Dla parcia hydrostatycznego i swobodnej górnej krawędzi przyjmuje podział obciążeń:

Pasmo pionowe obciążone obciążeniem trójkątnym p_y. Ugięcie wspornika w_y ( x_o)

Po odpowiednich przekształceniach mamy z warunku:

w_y=w_xa 12,8hx_o⁴+a²K_ax_o=a²hK_a

w_y=w_xb 12,8hx_o⁴+b²K_bx_o=b²hK_b

Dla zbior. O podstawie kwadratowej równania są identyczne i przyjmują postać:

12,8hx_o⁴+a⁴x_o= ha⁴

Równania rozwiązuje się najczęściej drogą kolejnych podstawień wyznaczając x_o.

Dla zbiorników o parametrach geometr. b≤2a można (zwiększając zapas bespiecz.) przyjmować:

A: przy obliczaniu momentów m._x przyjmować dla poszczególnych ścian rozkład obciążenia na podstawie wylicz. X_o^a i X_o^b

B: przy obli. Ram poziomych przyjmować rozkład dla

X_o^a < X_o^b

Moment m._y oblicza się z:

W tablicach zestawiono wzory, do oblicz. momentów węzłowych i przęsłowych.

Dokładność tej metody jest największa przy zbiornikach o podstawie kwadratowej i wysokich (h>1,5a) .

PYT. 4 KONSTRUOWANIE ZBROJENIA W ŚCIANACH I DNACH ZBIORNIKÓW CYLINDRYCZNYCH.

Zbrojenie ścian zbiornika cylindrycznego.

Ściany pionowe zbiorników cylindrycznych pracują w płaszczyznach południkowych(pionowych) na siły ściskające południkowe działające osiowo lub na mimośrodach, określonych wartościami południkowych momentów zginających.

W płaszczyznach równoleżnikowych wobec małych wartości momentów równoleżnikowych przekroje wymiaruje się na osiowe siły ściskające - w przypadku działania obciążenia od zewnętrz powłoki(np. parcie gruntu), albo na osiowe siły rozciągające - w przypadku działania obciążenia od środka powłoki.

Ściany pionowe zbiorników cylindrycznych zbroi się pierścieniowymi prętami poziomymi i prętami pionowymi, które przenoszą momenty zginające oraz spełniają rolę prętów montażowych.

Zbrojenie pierścieniowe w ścianach rozmieszcza się zgodnie z przebiegiem rozciągających sił równoleżnikowych. W tym celu dzielimy wysokość zbiornika na pasy poziome(np. szerokości 1m) i obliczamy zbrojenie dla poszczególnych pasów na maksymalną wartość siły rozciągającej. Dla ścian cylindrycznych zamocowanych w dnie zbiornika, w pasach dolnych(przy dnie) otrzymujemy coraz mniejsze przekroje zbrojenia.

Średnice wkładek zbrojenia pierścieniowego przyjmuje się w dość szerokich granicach - zazwyczaj od 8 do 22mm. Złącza tych prętów należy wykonywać mijankowo, w każdej z płaszczyzn pionowych nie gęściej niż co 8-my pręt. Długość złączy na zakład powinna być obliczona zgodnie z Polską Normą żelbetową. Przy użyciu prętów okrągłych można stosować złącza z hakami i wtedy długość zakładu można zredukować o 25%, haki jednak powodują powstawanie rys.

Pręty pionowe przejmują momenty zginające. Powinny być obliczone na ściskanie mimośrodowe. Siłą ściskającą jest tu siła południkowa ściany. Pręty te mają zazwyczaj średnicę mniejszą niż pręty pierścieniowe. Umieszcza się je co 10 - 20 cm po wewnętrznej stronie ściany na długości zasięgu momentu brzegowego. Powyżej zasięgu momentu zginającego część zbrojenia pionowego przepuszcza się wyżej na całą wysokość zbiornika traktując je jako pręty montażowe.

Przy mniejszych grubościach ścian zbrojenie pierścieniowe i pionowe przyjmuje się jednostronnie, natomiast przy grubościach > 15 cm zaleca się zbrojenie dwustronne m.in. dla przejęcia sił skurczowych i termicznych.

Zbrojenie dna zbiornika cylindrycznego.

Żelbetowe dna wypukłe zbiorników cylindrycznych pracują na rozciąganie w przekrojach tak równoleżnikowych jak i południkowych i dlatego należy przyjmować taką ich długość, aby były zachowane warunki szczelności. W przekrojach cała wartość siły rozciągającej przenoszą wkładki zbrojeniowe.

W żelbetowych dnach wklęsłych zbiorników cylindrycznych siły południkowe i równoleżnikowe są przeważnie ściskające i przy niewielkiej grubości dna może nastąpić jego wyboczenie.

Dlatego też grubości ich projektować należy w oparciu o stosunek grubości do promienia. Ze względu na duże na ogół obciążenie od parcia cieczy zaleca się przyjmować zbrojenie o średnicy nie mniejszej niż 8 mm.

W przypadku posadowionej na gruncie odkształcalnym płaskiej płyty dennej oddzielonej dylatacją od ścian bocznych bądź od ich fundamentu stosuje się zbrojenie jedynie ze względów skurczowych i termicznych. Można tu stosować pojedynczą siatkę z krzyżujących się prętów np. φ6 co 15 cm bądź siatkę podwójną(górą i dołem) φ8 co 30 cm. W tym przypadku grubość tej płyty nie może być mniejsza od 8 cm.

W przypadku płaskiego dna monolitycznego grubość płyty ograniczona jest tu głównie ekonomicznym stopniem zbrojenia. Przy grubych płytach często przyjmuje się zbrojenie tak górą jak i dołem.

BETONY

10. Zasady kształtowania konstrukcji żelbetowych żelbetowych tunelach wieloprzewodowych.

1. Tunele płytkie, ( czyli przede wszystkim wieloprzewodowe) mają najczęściej w przekroju poprzecznym kształt prostokątny. Mogą mieć też łukowe sklepienie górne albo górne i dolne.

2. Tunel wieloprzewodowy służy do ułożenia sieci uzbrojenia miejskiego. Może być nieprzełazowy lub przełazowy.

3. Obudowy nieprzełazowe powstały głównie dla potrzeb sieci kablowej i ciepłownictwa. Ze względów eksploatacyjnych są to rozwiązania wydłużające bezawaryjny okres pracy sieci, gdyż chronią przewody przed obciążeniami statycznymi od gruntu, dynamicznymi od taboru komunikacyjnego oraz przed agresywnym działaniem środowiska gruntowo wodnego. W przypadku awarii sieci naprawa przewodów wymaga rozkopywania tunelu.

4. Tunele przełazowe powstawały początkowo w wyniku adaptacji kolektorów kanalizacyjnych. Podstawowymi zaletami tuneli przełazowych jest pozostawienie dużej niezainwestowanej przestrzeni pod powierzchnią terenu, dzięki skupieni prawie wszystkich sieci we wspólnej obudowie oraz stworzenie możliwości stałej kontroli i wymiany przewodów bez wykonywania wykopów.

5. Lokalizacje tuneli wieloprzewodowych osiedlu należy rozpatrywać w kontekście globalnego wyposażenia osiedla.

6. Możliwe warianty lokalizacji tunelu wieloprzewodowego pasie jezdni: a) pod chodnikiem, b) w pasie rozdziału, c) pod jezdnią.

7. Zasady układania sieci w tunelach wieloprzewodowych: przewody ciężkie mogące zalewać inne umieszcza się na dole a kable na górze. Ważne jest również zabezpieczenie rur przed skutkiem nadmiernych osiadań i korozji oraz dobór odpowiednich materiałów konstrukcyjnych grubości ścianek. Przewody gazowe powinny być umieszczone pod stropem najwyższych partii przekroju poprzecznego tunelu za wyjątkiem przypadku, gdy ciężar objętościowy gazu jest większy od ciężaru objętościowego powietrza. Kable telekomunikacyjne i elektromagnetyczne są zazwyczaj umieszczane w środkowej części tunelu.

8. Prawidłowy dobór przekroju poprzecznego tunelu jest ważny z uwagi na wysokości kosztu inwestycyjnego. Należy zawsze dążyć do optymalnego wykorzystania tunelu, tzn. do minimalizacji powierzchni niewykorzystanych. Najmniejszym współczynnikiem powierzchni niewykorzystanej charakteryzują się przekroje prostokątne. Racjonalne zagospodarowanie przekrojów o innych kształtach (szczególnie kołowych) jest utrudnione, w związku, z czym niewykorzystana część kubatury tunelu pozostaje niewykorzystana.

9. Wielkość powierzchni przekroju tunelu zależy od jego kształtu, ilości i rodzaju sieci, ich średnic oraz sposobu rozmieszczenia.

10. Minimalna wymiary tunelu wieloprzewodowego przełazowego:

1. wewnętrzna wysokość (w świetle) tunelu przełazowego wynosi 1.80 m

2. szerokość korytarza obsługi powinna wynosić minimum 0.8 m i nie mniej niż średnica największego przewodu powiększona o 0.2 m

11. W projektowaniu tunelu należy uwzględnić:

1. zapewnienie odpływu wód awaryjnych (powstałych przypadku wycieków z sieci) i gruntowych

2. minimalna grubość przykrycia gruntem wynosi 0.5 m (zabezpieczenie przed wpływami nadmiernych obciążeń dynamicznych i przemarzaniem),

• znane są jednak przypadki umieszczania tuneli bezpośrednio pod chodnikiem (Londyn), wydaje się więc, że grubość pokrycia powinna być ustalona w zależności od przebiegu tras tuneli i asortymentu umieszczonych w nim sieci, a nie narzucona przez przepisy

1. pochylenie dna tunelu podłużne nie mniej niż 2%, poprzeczne 1 - 2 %

2. głębokość posadowienia innych budowli

• Zalecane w wytycznych stopniowanie szerokości tunelu, co 3M = 0.3 m (gdzie M = 0.1 m stanowi multimoduł wymiarów konstrukcji) odnosić należy do konstrukcji prefabrykowanych. Zasada ta nie dotyczy tuneli monolitycznych, a wymiary mogą tu wynikać z wymiarów stosowanego deskowania (przy deskowaniach typowych).

• Wiadomości dotyczące nie tylko tuneli wieloprzewodowych (Stamatello):

• W konstrukcjach podziemnych nie zaleca się stosować przegubów. Stal w przegubach - aby zapewnić ich prace zgodnie z schematem statycznym - posiada zbyt cienką otulinę betonową, aby woda gruntowa nie mogła przenikać aż do prętów uzbrojenia i powodować w ten sposób korozje. Nawet najstaranniejsze bowiem wykonanie izolacji nie może zapewnić absolutnej szczelności, szczególnie w nieznacznej grubości konstrukcji w miejscu przegubu.

• Trudne warunki betonowych budowli podziemnych otoczonych gruntem o różnych właściwościach chemicznych, często z zawartością czynników agresywnych dla betonu i zwykle zanurzonej w wodzie gruntowej - wymagają, aby ściany budowli miały wystarczającą grubość, gdyż wtedy są odporniejsze na działanie czynników korodujących. Trudności związane z izolowaniem ich ścian zewnętrznych powodują, że nawet przy obecności dobrej izolacji wystarczająca grubość obudowy jest podstawowym czynnikiem ich szczelności. Znane powszechnie zjawisko samouszczelnienia się betonu na skutek wydzielania się z roztworu pewnych związków wapnia lub żelaza i przechodzenia ze związków rozpuszczalnych w związki nierozpuszczalne - zachodzi też tylko wtedy, kiedy ściana budowli ma dostateczną grubość.

• Z powyższych względów nie należy projektować ścian budowli podziemnych zanurzonych w wodzie gruntowej o grubości mniejszej niż 25 lub w niektórych okolicznościach nawet 30 cm, przy tych grubościach bowiem rozpoczyna działać samouszczelnienia betonu.

• Ponadto konstrukcja obudowy o większej grubości zezwala na zmniejszenie w niej ilości stali uzbrojenia co jest korzystne. Przy projektowaniu składu betonu zaleca się zwrócenie szczególnej uwagi na jego szczelność. Przy podanych wyżej minimalnych grubościach elementów konstrukcji rzadko kiedy zachodzi potrzeba stosowania marek betonu większych od 170.

• Szczelność betonu można powiększyć przez stosowanie domieszek uszczelniających, należy jednak liczyć się z okolicznością, że domieszki stosowane w większej ilości mogą wpłynąć niekorzystnie na wytrzymałość betonu.

• W razie natrafienia na wodę gruntową o większej agresywności a szczególnie przy wodach kwaśnych o pH ≤ 6, należy stosować cementy specjalne, odporne na agresję.

11. Zasady zestawienia obciążeń i obliczeń konstrukcji tuneli wieloprzewodowych.

• TUNELE O PRZEKROJU PROSTOKĄTNYM

Obciążenia

1. stałe

• obciążenie gruntem nad tunelem,

• obciążenie ciężarem własnym,

• obciążenie wyposażeniem stałym nad tunelem (nawierzchnia, chodnik itp.),

• 
  obciążenie wyposażeniem własnym tunelu (przewody).

W przypadku gdy występuje zwg na niezmiennym poziomie uważa się za obciążenie stałe. W innym

przypadku za zmienne.

Wartości obciążeń wynikających z obciążenia naziomu należy przyjmować wg PN-82/B-02001 i PN-85/S-10030.


Parcie gruntu oblicza się wg PN-83/B-03010 (jak 1-szy i drugi proj. z fundamentów).

Jak widać z rysunku, obciążenie przewodami redukuje się do siły skupionej (kolor żółty) a następnie przenosi się do miejsca zamocowania (kolor czerwony) + moment (kolor czerwony). Czysta statyka.

2. zmienne

• tłumem,

• pojazdem,

przez co rozumie się: samochód, tramwaj, pociąg, matkę z wózkiem , itp.

• śniegiem,

• i inne jeśli komuś przychodzą jakieś do głowy.

na rysunkach poniżej pokazane jest jak uzyskać największy moment zginający w płycie górnej i siłę tnącą




Wartości obciążeń zmienny naziomu należy przyjmować wg PN-82/B-02003, PN-82/B-02004 i PN-85/S-10030.

Zawsze należy ustawić tak obciążenia aby działały jak najniekorzystniej na budowlę.

Tunel wymiaruje się na fazę montażu i eksploatacji. W fazie montażu tunel jest najczęściej odkopany z przewodami wewnątrz więc nie istnieje obciążenie naziomu nad tunelem i gruntem nad tunelem jak i obciążenie zmienne. W fazie eksploatacji działają obciążenie stałe i zmienne. Tunele wieloprzewodowe, ze względu na mały rozstaw ścian, modeluje się na podłożu nie odkształcalnym. Jednak to Ty będziesz projektantem więc twój wybór.

Współczynnik dynamiczny  zmienia się dla tuneli na których jest grunt o wysokości <=0,5m., od 0,5-1,0m. A powyżej 1,0m. fi =1,0

Współczynniki obciążenia.

Współczynniki obciążenia gf<1,0 stosuje się w przypadku, gdy zmniejszenie obciążenia daje niekorzystny układ obciążeń, w praktyce bardzo rzadko.

Obciążenia naziomu.

Obciążenie naziomu zależy od sposobu użytkowania terenu. W obliczeniach statycznych budowli należy przyjmować następująco:

1. dla terenów ogólnie dostępnych, miejskich i rolniczych - zgodnie z planem zagospodarowania terenu, lecz nie mniej niż pojedynczym samochodem ciężarowym z ciężkim ładunkiem wg PN-82/B-02004 tab.2,lp.5 i nie mniej niż 5kN/m^2

2. dla terenów składowisk otwartych i magazynów - zgodnie z technologią transportu i składowania wg PN-82/B-02001, PN-82/B-02004 i PN-85/S-10030, lecz nie mniej niż wg poz a),

3. dla terenów zamkniętych zakładów przemysłowych - zgodnie z planem zagospodarowania zakładu, odpowiednio do technologii produkcji, transportu i składowania, lecz nie mniej niż wg poz a),

4. dla dróg, linii tramwajowych i kolejowych - wg PN-85/S-10030, lecz nie mniej niż wg poz a),

Dla zainteresowanych, dodatkowe informacje na temat obciążenia można znaleźć w PN-88/B-02014. UWAGA jest to norma obowiązkowa.

Tunele sprawdzamy na SGN i SGU. Projektując np. ścianę należy ją zwymiarować na Mmax i odpowiadające mu siły tnące i osiowe (V,N), i analogicznie dla Vmax i Nmax. Nie należy wymiarować przekroju na Mmax, Vmax, Nmax jeśli nie występują w tym samym rozważanym przekroju.

Należy pamiętać że liczy się wg przyjętego schematu statycznego.

• TUNELE O PRZEKROJU KOŁOWYM

Należy uwzględniać następujące obciążenia

• ciężar własny tunelu,

• ciężar przewodów,

• pionowe obciążenie gruntem,

• obciążenie użytkowe naziomu,

• poziome parcie gruntu z uwzględnieniem obc. naziomu.

Ciężar własny:

g = γ_b · δ

γ_b - ciężar objętościowy betonu

δ - grubość ścianki w rozpatrywanym przekroju

Ciężar przewodów:

Sumaryczny ciężar wszystkich przewodów należy podzielić przez obwód przekroju i potraktować jak obciążenie równomiernie rozłożone.


Schemat obciążenia:

Pionowe parcie gruntu:

p = γ ⁽ⁿ⁾ · H

γ - ciężar objętościowy gruntu

H - zagłębienie w gruncie do poziomu klucza

Obciążenie użytkowe naziomu:

q_n - obciążenie równomiernie rozłożone, którego wartość jest przyjmowana

Schemat obciążenia:




Poziome parcie gruntu:

min p_H = γ_f1 · 0,9 · γ⁽ⁿ⁾ · z · K_a

γ_f1 - współczynnik obciążenia, od 0,7 do 1,35

γ⁽ⁿ⁾ - najmniejszy z możliwych ciężarów objętościowych

K_a = współczynnik parcia czynnego gruntu

max p_H = γ_f1 · 1,1 · γ⁽ⁿ⁾ · z · K_o

γ⁽ⁿ⁾ - największy z możliwych ciężarów objętościowych

K_o = współczynnik parcia spoczynkowego gruntu


Schemat obciążenia:

Wartości sił przekrojowych oblicza się dla odpowiedniego schematu w przekroju 0 - kluczu, 1 i 2, a następnie sumuje tworząc kombinacje obciążeń. Do obliczenia tych sił wykorzystuje się tablice ze współczynnikami, które pozwalają na znalezienie wartości minimalnej i maksymalnej w danym przekroju.

16. Krótka charakterystyka materiałów konstrukcyjnych stosowanych w żelbetowym budownictwie podziemnym.

Beton:

• Beton zwykły, charakteryzujący się gęstością objętościową powyżej 1800 kg/m³, wykonany z cementu, wody, kruszywa mineralnego o frakcjach piaskowych i grubszych oraz ewentualnie dodatków mineralnych (udział przekraczający 5% masy cementu) i domieszek chemicznych (udział do 5% masy cementu) ;

• Beton lekki kruszywowy, charakteryzujący się gęstością objętościową w stanie suchym nie większą niż 2000 kg/m³, wykonany z cementu, kruszywa lekkiego mineralnego (i sztucznego, pochodzenia mineralnego), wody oraz dodatków mineralnych przekraczający

i domieszek chemicznych ;

• Autoklawizowany beton komórkowy, charakteryzujący się gęstością objętościową w stanie suchym do 750 kg/m³, o strukturze porowatej, powstającej na skutek wytwarzania się pęcherzyków gazu w mieszance zarobowej, tj. mieszaninie spoiwa (wapna, cementu), kruszywa (piasku kwarcowego, popiołów lotnych), wody, środka pianotwórczego (np. proszku aluminiowego) oraz środka powierzchniowo czynnego i ewentualnie innych dodatków; beton ten jest otrzymywany w wyniku reakcji fizykochemicznych miedzy spoiwem a kruszywem w warunkach obróbki cieplnej w parze wodnej nasyconej o ciśnieniu co najmniej 1 MPa ;

Najczęściej w budownictwie podziemnym stosuje się beton zwykły.

Tab.1 Dopuszczalne najmniejsze ilości cementu portlandzkiego i największe wartości w/c.

Beton zwykły	Najmniejsza dopuszczalna ilość cementu w kg na 1 m^3 mieszanki betonowej do wykonania betonu		Największa dopuszczalna wartość w/c
		Zbrojonego		niezbrojonego
Osłonięty przed bezpośrednim działaniem czynników atmosferycznych (np. otynkowany)	220	190	0,75
Narażony bezpośrednio na działanie czynników atmosferycznych	270	250	0,60
Narażony na stały dostęp wody przed zamarznięciem	270	270	0,55

Największa ilość cementu nie powinna przekraczać:

• w betonach klasy poniżej B35 - 450 kg/m³ ;

• w betonach pozostałych klas - 550 kg/m³ .

Ważnymi właściwościami betonu zwykłego są:

• odporność na działanie mrozu, oznaczana stopniem mrozoodporności ( od F25 do F300)

Wskaźnik N	Stopień mrozoodporności
Do 25	F25
26 - 50	F50
51 - 75	F75
76 - 100	F100
101 - 150	F150
151 - 200	F200
Ponad 200	F300

• stopień wodoszczelności ustala się w zależności od wskaźnika ciśnienia i warunków wodnych.

Wskaźnik ciśnienia	Stopień wodoszczelności betonu przy jednostronnym parciu wody
		Stałym	Okresowym
0,5 - 5	W2	W2
6 - 10	W4	W2
11 - 15	W6	W4
16 - 20	W8	W6
21 - 40	W10	W8
Ponad 40	W12	W10

Podstawową właściwością wytrzymałościową betonu zwykłego jest jego wytrzymałość na ściskanie. Wytrzymałość na rozciąganie, docisk itp. są rozpatrywane jako funkcje tej wytrzymałości.

Wytrzymałość betonu uzależniona jest od wielu czynników, przy czym do najważniejszych należą: uziarnienie i jakość kruszywa, ilość i jakość cementu, ilość i jakość wody, jak również technologia wykonania, sposób pielęgnacji, środowisko pracy i wiek betonu.

Wytrzymałość betonu zwiększa się wraz z jego wiekiem, przy czym największy przyrost następuje w pierwszych 7 dniach po uformowaniu elementu. Miarodajna w obliczeniach jest wytrzymałość 28-dniowa.

Żelbet jest tworzywem powstałym z połączenia betonu i stali zbrojeniowej. Materiały te współpracują dzięki siłom przyczepności. Stal przejmuje naprężenia rozciągające, natomiast beton głównie ściskające.

Do zbrojenia konstrukcji żelbetowych stosuje się pręty ze stali zbrojeniowej klas A-0, A-I , A-II, A-III i A-IIIN

oraz druty. Klasa i gatunek oraz średnice prętów i drutów stosowanego zbrojenia powinny być zgodne z projektem.

Zastosowanie poszczególnych gatunków i rodzajów stali zbrojeniowej:

• A-0 gatunku StOS-b : zbrojenie konstrukcyjne, rozdzielcze i strzemiona w konstrukcjach z betonu oraz jako zbrojenie nośne w elementach o małym stopniu zbrojenia i niskiej klasie betonu

• A-I gatunku St3SY-b i St3S-b : zbrojenie nośne w konstrukcjach pracujących pod obciążeniem wielokrotnie zmiennym i dynamicznym, w konstrukcjach narażonych na drgania sejsmiczne, na działanie ciśnienia gazów lub cieczy oraz w konstrukcjach pracujących w środowiskach agresywnych, pod warunkiem zabezpieczenia tych konstrukcji przed korozją. Ze stali klasy A-I gatunku St3SY-b należy wykonać uchwyty montażowe elementów prefabrykowanych.

• A-II gatunku 18G2-b : zbrojenie nośne w konstrukcjach pracujących pod obciążeniem wielokrotnie zmiennym i dynamicznym, w podwyższonej temperaturze, narażonych na drgania sejsmiczne, na działanie ciśnienia gazów lub cieczy, gwałtowne działanie ciśnienia powietrza (podmuch) oraz w konstrukcjach pracujących

w środowiskach agresywnych, pod warunkiem zabezpieczenia tych konstrukcji przed korozją.

• AII gatunku St50B : stosuje się jako nośne, nie należy ich jednak stosować w konstrukcjach poddanych działaniu obciążeń wielokrotnie zmiennych, nie nadają się do spawania łukowego i zgrzewania punktowego

• A-II gatunku 20G2Y-b : zbrojenie nośne w konstrukcjach żelbetowych, może pracować pod obciążeniem wielokrotnie zmiennym.

• A-III gatunku 34GS : podstawowy rodzaj zbrojenia nośnego konstrukcjach z betonu, może pracować w podwyższonej temperaturze

• A-IIIN gatunku 20G2VY-b : zbrojenie nośne podłużne w żelbetowych elementach zginanych o stopniu zbrojenia większym niż 0,25%, nie należy stosować w konstrukcjach poddanych obciążeniom wielokrotnie zmiennym lub dynamicznym, podwyższonej temperaturze oraz w środowiskach agresywnych

• Druty ze stali D-I gatunku St2S : zbrojenie rozdzielcze, strzemiona, zgrzewane w postaci siatek.

W elemencie żelbetowym pręty nośne zaleca się wykonać ze stali jednego gatunku. W szczególnych wypadkach dopuszcza się stosowanie w jednym przekroju prętów z różnych gatunków i klas stali, pod warunkiem uwzględnienia ich wytrzymałości i zakresu stosowania.

Do wykonania konstrukcji żelbetowych, należy stosować beton wg PN-88/B-06250 o klasach od B15 do B70, zachowując następujące zasady stosowania najniższych klas betonu dla poszczególnych rodzajów konstrukcji: - konstrukcje betonowe - min. B15

- konstrukcje żelbetowe:

- zbrojone stalą A-0 do A-III - min. B15

- zbrojone stalą A-IIIN - min. B20

- konstrukcje żelbetowe poddane obciążeniu wielokrotnie zmiennemu min.B30






















---