PROSTOROVÝ ZEMNÍ TLAK NA KRUHOVÉ ŠACHTY SPATIAL EARTH PRESSURE ACTING ON CIRCULAR SHAFT

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "PROSTOROVÝ ZEMNÍ TLAK NA KRUHOVÉ ŠACHTY SPATIAL EARTH PRESSURE ACTING ON CIRCULAR SHAFT"

Karla Tomanová
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Tunely podzemné stvy 205, Žilin PROSTOROVÝ ZEMNÍ TLA NA RUHOVÉ ŠACHTY SPATIAL EARTH PRESSURE ACTING ON CIRCULAR SHAFT Michl Sedláček ABSTRAT Příspěvek je změřen n polemtiku postoového zemního tlku, kteý půsoí n kuhové šchty. Postoový zemní tlk nenůstá lineáně s hloukou, neoť zde dochází ke vzniku hoizontálního klenového efektu. Tto skutečnost má z následek význé snížení hoizontální složky zemního tlku. Podoné snížení intenzity vodoovné složky zemního tlku podle se ěžně používá při návhu podzemních stěn (teoie Piskovski-owlewski). Ovšem po kuhové šchty tuto teoii nelze použít z důvodu eltivně velkého půdoysného zkřivení konstukce, při němž je ploch poušení odlišná od teoie Piskowski-owlewski. Po návh kuhové šchty je uvžován kuželová smyková ploch, ztímco po návh podzemních stěn je uvžován smyková ploch ohničen stěnou výkopu polickým válcem, kteý je ve spodní části zkosený. ABSTRACT The ppe pesent method fo estimtion sptil eth pessue cting on cicul shfts, lso gives ecommendtions fo sfe nd economicl design. Úvod Podzemní šchty tvoří nedílnou součástí podzemního stvitelství. Většinou plní doplňkovou funkci ke stvě hlvní, nejčstěji se jedná o větcí či únikové šchty po tunely dopvních stve neo šchty sloužící po potřey podzemních stve městské infstuktuy (npř. kolektoy, kelové tunely, knlizce). Zákldním předpokldem po dlouhodoou životnost povozuschopnost těchto konstukcí je jejich ezpečný le součsně hospodáný návh. Toho je všk možné docílit pouze v přípdě dosttečných odoných znlostí zkušeností z této specifické olsti podzemního stvitelství. Stěžejním vstupním podkldem po tkovýto návh šchty je učení zemního tlku, kteý n dnou konstukci půsoí. V přípdě kuhových šchet se jedná o postoový zemní tlk, kteý všk není zveden ni v ČSN Zemní tlk n stvení konstukce ni v ČSN EN 997- Euokód 7. Ing. Michl Sedláček, Ph.D., O-A s..o., Thákuov 7, Ph 6, tel.: , sedlcek@ko-k.cz

2 Postoový zemní tlk Výsledky povedených expeimentů (npř. [], [2], [4]) jednoznčně pokázly, že vodoovná složk zemního tlku u kuhových šchet nenůstá lineáně s jejich hloukou.

2 2 Postoový zemní tlk Výsledky povedených expeimentů (npř. [], [2], [4]) jednoznčně pokázly, že vodoovná složk zemního tlku u kuhových šchet nenůstá lineáně s jejich hloukou. Tto skutečnost je zpříčiněn vytvořením hoizontálního klenového efektu v zemině (o. ). Postoový zemní tlk n kuhovou šchtu lze tedy definovt jko zemní tlk, kteý zohledňuje hoizontální klenový efekt zeminy. O. Pincip hoizontálního klenového efektu Fig. Hoizontl ching efect Pokud je hlouk šchty (z) větší než její půmě (2), potom vliv hoizontálního klenového efektu oste intenzit postoového zemního tlku v uvžovné hlouce je mnohonásoně menší, než hodnot zemního tlku vypočtená podle ČSN [3] tzn. ez vlivu hoizontálního klenového efektu. Po učení hoizontální složky postoového zemního tlku má zásdní vliv možnost defomce konstukce šchty s tím související zvolená technologie hlouení. Tuhá konstukce (npř. převtávné piloty) neumožňuje defomci poto je vystven většímu ztížení, než konstukce poddjná. Nopk poddjná konstukce (npř. stříkný eton, důlní výztuž) umožní dosttečnou defomci je tedy nmáhán mnohem nižším ztížením, než konstukce tuhá. Po odpovídjící stnovení postoového zemního tlku je nutné ozdělit šchty n 3 zákldní typy: poddjné, tuhé polotuhé. 2. Poddjná konstukce šchty Jedním z pvních utoů, kteý se zývl polemtikou postoového zemního tlku n půdoysně zkřivenou konstukci yl V. G. Beezntzev [6]. V oce 958 pulikovl níže uvedený vzth po výpočet postoového zemního tlku n kuhovou opěnou zeď.

c g q S F ep + cot, γ 2 4 tn 2 + π + 2 4 tn π z 2 4 tn 2 π... polomě šchty, z... hlouk šchty, γ... ojemová hmotnost zeminy, c... soudžnost,... úhel vnitřního tření, q.

3 c g q S F ep + cot, γ 2 4 tn 2 + π tn π z 2 4 tn 2 π... polomě šchty, z... hlouk šchty, γ... ojemová hmotnost zeminy, c... soudžnost,... úhel vnitřního tření, q... přitížení povchu Tyto vzthy jsou všk podmíněny dosttečnou defomcí konstukce n níž zemní tlk půsoí. Typickým příkldem poddjné konstukce je šcht, kteá je pováděn pomocí stříkného etonu, neo důlní výztuže. Při této technologii výstvy dochází nejpve k odtěžení zeminy následně k instlci nosného pvku (stříkný eton, důlní výztuž). Vlivem technologických postojů (odtěžení zeminy, nástřik etonu či instlce důlní výztuže) dochází k učité čsové podlevě, ěhem níž dojde k přeskupení npětí v zemině v okolí šchty výsledná intenzit zemního tlku n vlstní konstukci šchty ude lízká postoovému ktivnímu zemnímu tlku. O. 2 Poddjná konstukce šchty Fig. 2 Flexile shft stuctue 2.2 Tuhá konstukce šchty Po konstukce, kteé neumožňují defomci nejsou vzthy uváděné V. G. Beezntzevem dosttečně výstižné poto yly modifikovány podle [7] tk, y eflektovly chování tuhé konstukce. c g q S R ep + + ε λ γ cot,

z π π sin + tn λ sin ε sec 2 + 4 2 4 2... polomě šchty, z... hlouk šchty, γ... ojemová hmotnost zeminy, c... soudžnost,... úhel vnitřního tření, q.

4 z π π sin + tn λ sin ε sec polomě šchty, z... hlouk šchty, γ... ojemová hmotnost zeminy, c... soudžnost,... úhel vnitřního tření, q... přitížení povchu Typickým příkldem tuhé konstukce je šcht, kteá je pováděn z převtávných pilot. Při této technologii výstvy dojde nejpve k vyudování vlstní konstukce šchty (převtávné piloty) tepve potom dochází k odtěžení zeminy. Vlivem tuhosti této konstukce (minimální defomce) nedojde k přeskupení npětí v zemině v okolní šchty intenzit zemního tlku ude odpovídt postoovému zemnímu tlku v klidu. 2.3 Polotuhá konstukce šchty O. 3 Tuhá konstukce šchty Fig. 3 Rigid shft stuctue Tyto konstukce umožňují učitou defomci, kteá je ovšem menší než u poddjné šchty. typickým příkldům polotuhé konstukce se řdí šcht pováděn z ocelových stětovnic, kteá je po výšce optřen převázkmi. V tomto přípdě lze intenzitu postoového zemního tlku uvžovt jko itmetický půmě postoového zemního tlku v klidu postoového ktivního zemního tlku. S ep, SR S ep, F + S 2 ep, R

5 3 Aplikce ztížení podle EC EN 990 O. 4 Polotuhá konstukce šchty Fig. 4 Semiigid shft stuctue Postoový zemní tlk učený v závislosti n intekci sttického systému šcht zemin, lze povžovt z chkteistickou hodnotu ztížení (F k ) ve smyslu ČSN EN 990 [9]. Pokud uvžujeme součinitel komince ztížení ψ,0, potom dostáváme epezenttivní hodnotu ztížení ve tvu F ep F k. Po učení návhové hodnoty ztížení F d je nutné hodnotu F k vynásoit dílčím součinitelem ztížení γ f. Ztížení zemním tlkem je ztížení stálé poto lze v souldu s [9] uvžovt dílčí součinitel stálého ztížení hodnotou γ G,35. Pokud ychom všk toto ztížení F d plikovli v hoizontální ovině jko ovnoměné, yl y konstukce šchty nmáhán pouze nomálovou silou. Tento předpokld je znčně neeálný, npř. z důvodu nehomogenity zemního postředí, poto [5], [8] i [0] dopoučuje ozložení zemního tlku jko diální ztížení cosinového půěhu s příslušnou úpvou ztížení (o. 5). Fd γ G F k,35 ( S ep + 0,25 S ep cos 2 ) O. 5 Redukce diální složky zemního tlku Fig. 5 Modifiction of unifom lod y eduction coefficient

6 4 Příkldy Po jsnou demonstci ozdílu mezi postoovým zemním tlkem (čevená křivk) zemním tlkem učeným podle ČSN [3] (modá přímk) jsou uvedeny dv číselné příkldy: 4. Poddjná konstukce šchty Jedná se o šchtu hluokou 20 m, půmě výuu 4,0 m. Pmety zeminy: γ 9 kn/m 3, 25, c 0 kp. Čevená křivk předstvuje postoový ktivní zemní tlk, modá přímk předstvuje ktivní zemní tlk podle ČSN [3]. O. 6 Hoizontální ztížení Fig. 6 Hoizontl lod O. 7 Redukce diální složky zemního tlku Fig. 7 Modifiction of unifom lod y eduction coefficient

7 4.2 Tuhá konstukce šchty Jedná se o stejnou šchtu jko v příkldu č., tzn. hlouk 20 m, půmě výuu 4,0 m. Pmety zeminy: γ 9 kn/m 3, 25, c 0 kp. Čevená křivk předstvuje postoový zemní tlk v klidu, modá přímk předstvuje klidový zemní tlk podle ČSN [3]. O. 8 Hoizontální ztížení Fig. 8 Hoizontl lod 5 Závě O. 9 Redukce diální složky zemního tlku Fig. 9 Modifiction of unifom lod y eduction coefficient Podzemní stvy jsou po investoy vždy finnčně velmi náočné, z tohoto důvodu je žádoucí, y při jejich návhu yly zohledněny pozntky zkušenosti, kteé mjí vliv n snížení ceny díl, při zchování poždovné ezpečnosti povozuschopnosti. Jedním

8 z tkovýchto pozntků je pokázání existence postoového zemního tlku, kteý je zpříčiněn hoizontálním klenovým efektem zemin lze ho vyjádřit pomocí mtemtických vzthů. V uvedeném pvním příkldu je mximální hodnot postoového zemního tlku 4 x menší, v duhém příkldu 3,5 x menší než při použití zemních tlků uvedených v ČSN [3]. Tkto získné výsledky y v pvním příkldu vedly k sutilnějšímu návhu konstukce šchty (menší tloušťk stříkného etonu), v duhém přípdě k použití menšího půměu převtávných pilot. Po ychlejší implementci výše uvedených pozntků do stvení pxe, yl ve spolupáci s fimou FINE s..o. vyvinut softwe GEO5 Šcht. 6 Seznm použité litetuy [] Wlz, B., Pulsfot, M.: Rumliche Edduck uf Schchtuweke in Ahngigkeit von de Wndvefomung, Begische Univesitt Wuppetl, 999 [2] Vlenci, T. T.: An expeimentl study of the eth pessue distiution on cylindicl shfts, McGill Univesity, Montel, 2009 [3] ČSN : Zemní tlk n stvení konstukce, 990 [4] To, T., Meguid, M.: Distiution of ctive eth pessue on veticl shfts, Geo Hlifx, 2009 [5] Snášelová,.: Hlouení vyztužování jm v extémních podmínkách, ODIS VTEI po uhelný půmysl, 987 [6] Beezntzev, V.G: Eth pessue on the cylindicl etining wlls, Bussels confeence 958 on Eth pessue polems [7] Cheng, Y.M., nd Hu, Y.Y Active eth pessue on cicul shft lining otined y simplified slip line solution with genel tngentil stess coefficient. Chinese Jounl of Geotechnicl Engineeing, 27 (), 0-5. [8] Link, H., Lutgendof, H, Stoss,.: Richtlinien zu Beechnung von Schchtuskleidungen in nicht stndfestem Geige, 976 [9] ČSN EN 990 Euokód: Zásdy nvhování konstukcí [0] Exne,.: Hlouení jm, Vysoká škol áňská v Ostvě, 986 [] Sedláček, M.: Ztížení kuhových šchet postoovým zemním tlkem, konfeence Zkládání stve 204, Bno

Podobné dokumenty

ZATÍŽENÍ KRUHOVÝCH ŠACHET PROSTOROVÝM ZEMNÍM TLAKEM

ZATÍŽENÍ KRUHOVÝCH ŠACHET PROSTOROVÝM ZEMNÍM TLAKEM Ing. Michl Sedláček, Ph.D. ko-k s.r.o., Thákurov 7, Prh 6 Sptil erth pressure on circulr shft The pper present method for estimtion sptil erth pressure