eurokody – normy dotyczące projektowania konstrukcji

Eurokody stanowią zestaw norm europejskich, które doty-czą projektowania obiektów i konstrukcji budowlanych. Opra-cowano dziesięć Eurokodów, które ponumerowano od EN 1990 do EN 1999, dzielących się na części i składających się ze specjalistycznych norm i specyfikacji technicznych.

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015 r. w sprawie ogłoszenia jed-nolitego tekstu rozporządzenia Ministra infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.u. 2015 poz. 1422), Euroko-dy mogą być stosowane do projektowania konstrukcji, jeżeli obejmują wszystkie niezbędne aspekty związane z zaprojek-towaniem konstrukcji (stanowią kompletny zestaw norm umożliwiający projektowanie). Projektowanie każdego ro-dzaju konstrukcji zawsze wymaga stosowania PN-EN 1990 i PN-EN 1991. Siódmy Eurokod to tzw. Eurokod 7 – Projek-towanie geotechniczne (rys. 6).

2.2.1. Eurokod 7 – Projektowanie geotechniczne Eurokod 7 – Projektowanie geotechniczne to Polska Nor-ma przeznaczona do stosowania na potrzeby zagadnień

geo-technicznych dotyczących projektowania obiektów budow-lanych. Eurokod 7 składa się z dwóch części – dwóch norm:

– PN-EN 1997-1 – Eurokod 7 – Projektowanie geotechnicz-ne − Część 1: Zasady ogólgeotechnicz-ne.

– PN-EN 1997-2 – Eurokod 7 – Projektowanie geotechnicz-ne − Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego.

Część 1 normy PN-EN 1997-1 jest podstawą projektowa-nia geotechnicznego budynków i budowli inżynierskich.

Część 2 normy PN-EN 1997-2 jest stosowana łącznie z czę-ścią 1 i zawiera wymagania uzupełniające do części pierwszej, które dotyczą:

– planowania badań;

– opracowywania dokumentacji badań podłoża gruntowego (GiR);

– wymagań do badań laboratoryjnych i polowych;

– interpretacji i oceny wyników badań;

– wyprowadzenia wartości parametrów i współczynników geotechnicznych.

Dodatkowo normę PN-EN 1997-2 stosuje się łącznie z zawartymi w niej odwołaniami do norm uzupełniających oraz specyfikacji technicznych (rys. 7).

Merytoryczna poprawność i jakość realizacji zaleceń Eu-rokodu 7 wymaga spełnienia następujących założeń:

– dane wymagane do projektowania są gromadzone, reje-strowane i interpretowane przez osoby z odpowiednimi kwalifikacjami;

– obiekty budowlane są projektowane przez osoby z odpo-wiednimi kwalifikacjami i doświadczeniem;

– istnieje stała współpraca miedzy osobami odpowiedzial-nymi za zbieranie danych, projektowanie i wykonawstwo.

W procesie projektowania geotechnicznego istotna jest współpraca dwóch grup zawodowych: geologów inżynier-skich i inżynierów budownictwa. Model współpracy geologa inżynierskiego i inżyniera budownictwa przedstawia rysunek 8 (Hencher, 2012).

Hencher (2012) wyróżnił dwa etapy projektowania geo-technicznego: etap geologiczny i etap geotechniczny. W eta-pie geologicznym dokumentator – geolog inżynierski odpo-wiada za zbudowanie modelu geologicznego. Model

Rys. 6. Układ Eurokodów

Rys. 7. Normy uzupełniające oraz specyfikacje techniczne do PN-EN 1997-2 (Bond, Harris, 2008)

INŻYNIER BUDOWNICTWA

Rys. 8. Model współpracy geologów inżynierskich z inżynierami budownictwa w procesie projektowania geotechnicznego (Hencher, 2012)

Eurokody – normy dotyczące projektowania konstrukcji 19

geologiczny jest opracowaniem autorskim, który jest sporzą-dzany na podstawie analizy materiałów archiwalnych, wizji i badań terenowych i laboratoryjnych oraz wiedzy profesjo-nalisty. Efektem pracy geologa inżynierskiego jest dokumen-tacja badań podłoża GiR. W etapie geotechnicznym inżynier budownictwa odpowiada za zbudowanie modelu geotechnicz-nego, obliczeniową parametryzację warstw podłoża, określe-nie racjonalnego sposobu posadowienia, obliczenia nośności, stateczności oraz projekt posadowienia fundamentów i projekt monitoringu. Efektem pracy inżyniera budownictwa jest kom-pletny projekt geotechniczny GDR wraz z oceną ryzyka. Po-dejście przedstawione przez Henchera (Hencher, 2012) (rys.

8) jest zgodne z założeniami Eurokodu 7 (rys. 9) i podziałem procesu projektowana geotechnicznego na etap geologiczny i etap geotechniczny, w których w efekcie powstaje odpo-wiednio dokumentacja badań podłoża (GiR) i projekt geo-techniczny (GDR). Model ten jest wdrażany w warunkach polskich (Majer i in., 2013).

Hencher (2012) podkreśla rolę geologa inżynierskiego w pro-cesie inwestycyjnym, który wg. niego, odpowiada za:

– wydzielanie warstw litologiczno-genetycznych dla danej lokalizacji i ich charakterystykę pod kątem historii naprę-żeń, parametrów fizycznych, odkształceniowych i wytrzy-małościowych;

– prognozę zmian i wpływów czynników geologicznych i antropogenicznych, które mogą się wydarzyć w okresie funkcjonowania konstrukcji (okresie trwałości) ok. 50–100 lat z uwzględnieniem czynników powodujących pogorsze-nie warunków gruntowych (pęczpogorsze-niepogorsze-nie, skurcz, osiadapogorsze-nie itp.), wystąpienia zagrożeń naturalnych (osuwiska, powo-dzie, podtopienia, wstrząsy parasejsmiczne itp.);

– identyfikację gruntów problematycznych (ściśliwych, o znacz-nej zmienności, podatnych na deformacje filtracyjne itp.);

– identyfikację mechanizmów wietrzenia i określenie stref zwietrzenia masywu skalnego;

– przygotowanie zakresu badań in situ i laboratoryjnych w celu określenia zjawisk typowych dla terenu projektowa-nej inwestycji;

– przygotowanie modeli geologicznych;

– oszacowanie ryzyka geologicznego (rozdział 7.6) po prze-prowadzeniu badań w celu oceny potencjalnych problemów wynikających z naturalnej zmienności ośrodka gruntowego;

– określenie przydantności gruntów jako materiału kon-strukcyjnego do wykorzystania przy realizacji inwestycji oraz ocena dostępności kruszyw;

– prognozę trudności związanych z realizacją inwestycji, w sytuacji kiedy na budowie wystąpią nieprzewidziane trudne warunki gruntowo-wodne.

udział geologa inżynierskiego i inżyniera budownictwa w projektowaniu geotechnicznym zależy od: znaczenia i ran-gi projektu budowlanego (kategorii geotechnicznej), ich do-świadczenia i wiedzy oraz zakresu kompetencji profesjona-listów. W procesie inwestycyjnym, inżynier budownictwa wraz z geologiem inżynierskim powinni współpracować na bieżąco w każdym etapie realizacji inwestycji. Od etapu stu-dium po eksploatację i monitoring obiektu. Podobne podejście do modelu współpracy geologa inżynierskiego i inżyniera

budownictwa jest znane z innych krajów, prezentują je m.in.:

anonymous (1999); High, leroueil (2003); Knill (2003);

Sullivan (2010) i in.

2.2.2. Etapy badań podłoża gruntowego wg Eurokodu 7 Eurokod 7 podaje zasady i reguły stosowane w rozpozna-niu i badarozpozna-niu podłoża gruntowego oraz wskazuje, że badania podłoża powinny obejmować badania polowe, badania labo-ratoryjne, dodatkowe prace kameralne oraz kontrolę i moni-toring tam, gdzie to jest konieczne. Wskazuje, że rozpoznanie podłoża gruntowego powinno być wykonywane etapowo, zależnie od problemów powstających podczas planowania, projektowania, wykonawstwa oraz eksploatacji obiektów bu-dowlanych (rys. 9). W związku z tym wyróżniono trzy etapy badań podłoża gruntowego:

– badania wstępne mające na celu wybór lokalizacji i kon-cepcji budowy;

– badania do celów projektowych;

– kontrolę i monitoring.

Zasady i reguły dotyczące rozpoznania i badania podłoża gruntowego podane w Eurokodzie 7 odnoszą się tylko do obiektu budowlanego. Eurokod 7 nie zawiera zaleceń doty-czących dokumentowania badań podłoża gruntowego na po-trzeby zagospodarowania przestrzennego oraz zagadnień górniczych, badań środowiskowych oraz pozyskiwania ciepła ziemi.

Projektując badania podłoża gruntowego, należy uwzględ-nić wyniki analizy materiałów archiwalnych i wizji tereno-wych oraz wywiadu środowiskowego. Na każdym etapie prac, rodzaj i zakres badań terenowych i laboratoryjnych oraz lo-kalizację badań terenowych należy dostosować do budowy geologicznej (stopnia skomplikowania warunków grunto-wych), rodzaju obiektu budowlanego, sposobu i głębokości posadowienia oraz metody i głębokości wzmocnienia.

Badania wstępne mające na celu wybór lokalizacji i koncepcji budowy w procesie inwestycyjnym są wykony-wane podczas wizji, studium wykonalności i koncepcji pro-gramowej (rys. 10). W warunkach krajowych efektem badań jest zazwyczaj studium geologiczno-inżynierskie, studium geotechniczne, dokumentacja geologiczno-inżynierska wy-konywana na potrzeby zagospodarowania przestrzennego lub inny sformalizowany dokument (rys. 3, tab. 3).

Na etapie badań wstępnych należy pozyskać jak najwięcej informacji o terenie oraz zebrać możliwie wszystkie dostępne wyniki badań archiwalnych. Zgromadzone dane powinny zostać posegregowane pod względem ważności i aktualności, następnie przeanalizowane i ocenione pod względem ich przydatności do realizacji konkretnej inwestycji.

W etapie badań wstępnych należy określić:

– litologię, stratygrafię oraz genezę gruntów i skał wystę-pujących w podłożu inwestycji;

– położenie, rodzaj zwierciadła i kierunki przepływu wód gruntowych oraz występowania agresywnych wód grun-towych lub skażeń;

– podstawowe właściwości wytrzymałościowe i odkształ-ceniowe gruntów i skał.

Rys. 9. Etapy badań podłoża podczas projektowania geotechnicznego, wykonawstwa i eksploatacji obiektów budowlanych [PN-EN 1997-2 uzupełnione]

Fazy dokumentowania geologiczno-inżynierskiego 21

Na podstawie wyników badań wstępnych należy przepro-wadzić analizę czy zebrane dane są wystarczające m.in. do:

– oceny przydatności danego terenu pod inwestycję;

– oszacowania dostępności złóż kruszyw do budowy;

– oddziaływania inwestycji na środowisko;

– zaprojektowania badań do celów projektowych i kontro-lnych.

Dodatkowo na podstawie wyników badań wstępnych należy:

– ocenić ogólną przydatność terenu;

– wskazać alternatywne tereny do lokalizacji obiektu bu-dowlanego;

– ocenić zmiany, które mogą być spowodowane prowadzo-nymi robotami budowlaprowadzo-nymi;

– zaprogramować badania do celów projektowych;

– wyznaczyć zasięg strefy podłoża, które może mieć istotny wpływ na zachowanie się obiektu budowlanego.

W etapie badania wstępnego należy zgromadzić jak naj-większą liczbę archiwalnych i wskaźnikowych danych o te-renie, aby zoptymalizować zakres prac na etapie badań do celów projektowych lub oceny stanu środowiska.

Badania do celów projektowych w procesie inwestycyj-nym są przeprowadzane podczas wykonywania projektu bu-dowlanego (rys. 10). W warunkach krajowych efektem badań jest projekt robót geologicznych, dokumentacja geologiczno--inżynierska, program badań lub/i dokumentacja badań pod-łoża (rys. 3, tab. 3).

Na etapie badań do celów projektowych należy przepro-wadzić:

– badania polowe na podstawie programu badań polowych;

– badania laboratoryjne na podstawie programu badań la-boratoryjnych;

oraz uwzględnić historię zagospodarowania terenu i jego historię.

Zaprojektowanie obiektu budowlanego jest możliwe na podstawie wyników badań wstępnych jeśli ocenia się, że ich zakres jest wystarczający.

Na podstawie wyników badań do celów projektowych należy:

– dostarczyć danych wymaganych do właściwego zaprojek-towania robót budowlanych;

– dostarczyć informacji potrzebnych do zaplanowania tech-nologii budowy;

– określić trudności, jakie mogą wyniknąć podczas budowy;

– ocenić dane geotechniczne.

Badania do celów projektowych powinny umożliwić skon-struowanie modelu geologicznego (przestrzenny układ warstw i ich właściwości) oraz wyznaczenie wartości wyprowadzonych parametrów geotechnicznych, które mają wpływ na stateczność i warunki użytkowania obiektu budowlanego. informacje te są konieczne do opracowania projektu geotechnicznego.

Kontrola i monitoring ma na celu sprawdzenie, czy wa-runki występujące w podłożu gruntowym są zgodne z wyni-kami badań zawartymi w dokumentacjach sporządzonych do celów projektowych. W procesie inwestycyjnym są wyko-nywane podczas budowy, odbioru i eksploatacji (rys. 10).

W warunkach krajowych zazwyczaj efektem badań prowa-dzonych w trakcie realizacji obiektu i jego odbioru jest raport

z badań, raport z monitoringu lub inny sformalizowany do-kument (tab. 3).

Badania kontrolne i dodatkowe prowadzi się w miarę po-trzeb, żeby sprawdzić, czy podłoże gruntowe odpowiada za-łożeniom przyjętym w projekcie budowlanym lub nie nastą-piło pogorszenie właściwości mechanicznych podłoża w trakcie realizacji obiektu.

Na tym etapie prowadzi się następujące czynności:

– sprawdza się odpowiednie profile geologiczne przed i pod-czas wykonywania wykopów lub tuneli;

– ocenia dno wykopu i warstwę podłoża poniżej jego dna;

– mierzy poziom wód gruntowych i ich kierunek przepływu po odwodnieniach miejscowych;

– monitoring zachowania się obiektów sąsiednich;

– monitoring realizowanego obiektu.

Wyniki gromadzone z pomiarów i obserwacji na tym eta-pie należy na bieżąco porównywać z danymi w projekcie budowlanym, geotechnicznym lub wykonawczym. W przy-padku stwierdzenia znacznych różnic należy przekazać od-powiedni raport uczestnikom procesu inwestycyjnego i, jeśli to możliwe, ocenić ryzyko prowadzenia dalszych prac bu-dowlanych lub możliwej awarii obiektu budowlanego.

2.3. FaZy DOKuMENtOWaNia