Wpływ wielkości obiektu budowlanego na zmiany

współczyn-nika rozporu bocznego wywieranego na ścianę podpiwniczenia. Większy spadek warto-ści parcia uzyskuje się dla gruntu zagęszczonego, ale również w przypadku materiału niezagęszczonego (pylastego) otrzymuje się wyraźny spadek wartości ciśnienia parcia z wartości ok. Kp=3,6 gdy nie zastosowano okładziny podatnej do wartości Kp=2,2 przy zastosowaniu okładziny o module sztywności Es=1,44MN/m2.

8.3.3.3. Wpływ wielkości obiektu budowlanego na zmiany współczynnika parcia gruntu

Wielkość budynku oraz głębokość jego posadowienia ma istotne znaczenie z punktu widzenia ochrony obiektów budowlanych na terenach górniczych, dlatego należało przeprowadzić również analizę wpływu tych czynników na wartość współczynnika par-cia gruntu. Rysunek 8.21 przedstawia zmianę wartości współczynnika Kp w zależność od długości obiektu budowlanego. Wzrost długości budynku powoduje wzrost wartości współczynnika parcia gruntu przy zadanej wartości odkształcenia poziomego.

57 | S t r o n a

Rys. 8.21 Wpływ długości obiektu budowlanego na wartość współczynnika rozporu bocznego gruntu

Źródło: Lippert, Schmidt-Schleicher 1991

Analogiczne obliczenia przeprowadzono dla zbadania wpływu głębokości posado-wienia podpiwniczenia (fundamentu) na wartość współczynnika parcia gruntu Kp (rys. 8.22). Rozpatrywano dwa przypadki, tzn. dla podpiwniczenia obiektu budowlanego równego hf=2m oraz dla hf=6m. Założono, że na całej głębokości podpiwniczenia wyko-nano zabezpieczenie w postaci okładziny podatnej. Zauważyć można, że wraz ze wzro-stem głębokości posadowienia, wartość współczynnika parcia bocznego gruntu znacznie spada.

Rys. 8.22 Wpływu głębokości posadowienia fundamentu (podpiwniczenia) na wartość współczynnika parcia gruntu

Źródło: Lippert, Schmidt-Schleicher 1991

8.3.3.4. Optymalizacja sposobu zakładania okładziny podatnej na ścianę podpiw-niczenia w celu redukcji współczynnika parcia gruntu

Redukcja naprężeń i odkształceń poziomych w gruncie jest bardzo istotna z uwagi na ochronę obiektów budowlanych na terenach górniczych, wobec tego przeprowadzono analizę zmian wartości współczynnika rozporu bocznego dla trzech różnych sytuacji

58 | S t r o n a

założenia okładziny podatnej na ścianie podpiwniczenia. Przykład przeanalizowano dla długości obiektu równej dl=10m, głębokości posadowienia w średnio- zagęszczonym piasku hf=6m. Pierwszy układ (1) (rys. 8.23) przedstawia sytuację, gdzie okładzina o zadanej sztywności Es została założona równomiernie na całej głębokości ściany pod-piwniczenia (hf=6m), w układzie drugim (2) ta sama okładzina została zastosowana je-dynie na głębokości 5,63m, a w trzecim układzie (3) w górnej części fundamentu na głę-bokości 2,0m zastosowano okładzinę dwukrotnie bardziej podatną, tzn. o module sztywności równej 0,5Es a następnie na dalszej głębokości do poziomu 5,63m zastoso-wano okładzinę o wartości modułu sztywności Es.

Rys. 8.23 Optymalizacja zakładania otuliny przyfundamentowej

Źródło: Lippert, Schmidt-Schleicher 1991

Analizując otrzymane wyniki (rys. 8.23) zauważono, że największą wartość współ-czynnika rozporu bocznego gruntu otrzymuje się dla sytuacji (1), tzn. gdy na całej głę-bokości ściany podpiwniczenia zastosowano jednakową okładzinę podatną. Ogranicze-nie zastosowania okładziny podatnej na głębokości 5,63m czyli na 94% głębokości pod-piwniczenia doprowadziło do zmniejszenia wartości współczynnika parcia gruntu o 20%. Natomiast, największą redukcję współczynnika parcia gruntu Kp otrzymano dla układu trzeciego.

59 | S t r o n a

Z przeprowadzonych analiz wynika, że okładziny podatnej nie powinno zakładać się na końcowej głębokości podpiwniczenia (w przypadku rozpatrywanym na długości 0,37m) lecz, wymagane jest przeprowadzenie analizy statycznej wytrzymałości płyty fundamentowej piwnicy na powstałe dodatkowe ciśnienie gruntu pochodzące od różni-cy rozporu bocznego na poziomie okładziny podatnej oraz ściany niezabezpieczonej. Zastosowany w górnej części podpiwniczenia polsterung (okładzina podatna, wyściół-ka) podatniejszy powoduje dodatkowe zmniejszenie wartości współczynnika rozporu bocznego o 20%. Taki sposób wzmocnienia redukcji w górnej części okładziny podatnej jest uzasadniony i został potwierdzony wynikami obliczeń numerycznych rozkładów odkształcenia (rys. 8.19), gdzie koncentracja odkształcenia skupia się w narożniku przy powierzchni terenu i jest większa niż zadana.

Przedstawiono diagramy (rys. 8.24) służące do wyznaczania wartości rozporu bocz-nego gruntu dla znanej wartości odkształcenia poziomego gruntu εx, głębokości posa-dowienia obiektu budowlanego hf oraz modułu sztywności okładziny podatnej Es.

Znając wartości współczynnika rozporu bocznego można w sposób prosty obliczyć wartość parcia gruntu na ścianę fundamentu/podpiwniczenia:

2 2 p p g h K p     . (8.8)

W dalszej części pokazano zbiorczo wyniki zmian współczynnika rozporu bocznego przy rosnącej wartości odkształcenia poziomego gruntu dla różnych parametrów okła-dziny podatnej, stosując ją na ścianie podpiwniczenia wykonanej w różnych rodzajach gruntów. Z analiz wynika, że okładzinę podatną należy dobierać w taki sposób, aby jak najmocniej zredukować ciśnienie boczne gruntu, działające na ścianę fundamentu lub podpiwniczenia. Z pracy Lipperta i Schmidta-Schleichera (1991) wynika, że ściśliwość Sp okładziny podatnej powinna odpowiadać następującej relacji:





dl

p dl h

S  0,5 2,5 (8.9)

gdzie:

εdl- odkształcenie ściskające gruntu w kierunku długości obiektu budowlanego. Poziome naprężenie σx działające na obiekt budowlany może być przedstawione za pomocą równania: p s p x S E e  (8.10) gdzie: ep- odpór gruntu.

60 | S t r o n a

Es- moduł sztywności okładziny podatnej, może być obliczany ze wzoru:

p p s S d E    _(8.11) gdzie:

Sp- ściśliwość okładziny podatnej, dp- grubość okładziny podatnej.

Rys. 8.24 Zmiana współczynnika parcia gruntu dla różnych rodzajów gruntów w zależności od modułu sztyw-ności otuliny oraz głębokości posadowienia fundamentu

61 | S t r o n a

Obliczenia i badania przedstawione w tym podrozdziale wykonywano głównie dla budynków o długości dl=10m i głębokości posadowienia fundamentu hf=2 i 6m. Jednak wnioski z przeprowadzonych prac można z powodzeniem interpolować na obiekty bu-dowlane o innych gabarytach. Wartość współczynnika parcia gruntu dla obiektów więk-szych można obliczyć wykorzystując następujący wzór:

dl p

dl K

K   (8.12)

gdzie:

Kdl- współczynnik parcia gruntu dla obiektu o długości dl, Kp- współczynnik parcia gruntu dla obiektu o długości 10m,

αdl- współczynnik długości obliczany za pomocą następującej formuły:





a_dl dl m

dl

 (8.13)

gdzie:

dl[m]- długość obiektu podawana w metrach, adl- parametr obliczeniowy (tabela 8.4).

Tab. 8.4 Wartości parametru adl dla różnych rodzajów gruntów i głębokości posadowienia fundamentu

Głębokości posadowienia fundamentu hf [m] adl Piasek zagęszczony ^{2 0,050} 6 0,025 Piasek średnio zagęszczony 2 0,040 6 0,022 Materiał pylasty ^{2 0,030} 6 0,020

Źródło: Lippert, Schmidt-Schleicher 1991

Na uwagę zasługuje również praktyczna sytuacja wykonania okładziny podatnej, gdy dwa obiekty budowlane znajdują się w odległości T1 od siebie (rys. 8.25). Jeżeli odle-głość między obiektami (z zastosowaną okładziną podatną) spełnia nierówność T1/hf > 2 to wówczas podczas projektowania zabezpieczeń w postaci okładziny podatnej nie uwzględnia się wpływu sąsiedniego budynku. Natomiast, jeżeli T1/hf < 2 wówczas nale-ży ściśliwość projektowanej okładziny podatnej obliczać z następującego wzoru:

dl p dl T S _      _  2 2 1 . (8.14)

62 | S t r o n a

Rys. 8.25 Zastosowanie okładziny podatnej dla dwóch budynków znajdujących się w odległości T1 od siebie

Źródło: Lippert, Schmidt-Schleicher 1991