ALTERNATIVNÍ MOŽNOSTI MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ STABILITY SVAHŮ SANOVANÝCH HŘEBÍKOVÁNÍM

Podobné dokumenty
NÁVRH NETRADIČNÍHO POSTUPU ZPEVNĚNÍ NÁSYPOVÉHO TĚLESA ŽELEZNIČNÍ TRATI

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Ing. Pavel Šípek RNDr. Eva Hrubešová, Ph.D., Prof. Ing. Josef Aldorf, DrSc.

STABILITA ZÁSYPU LIKVIDOVANÉ JÁMY VLIV ODTĚŽENÍ STAVEBNÍ JÁMY V JEJÍ BLÍZKOSTI

Posouzení stability svahu

Pružné oblasti (oblasti bez plasticity) Program: MKP

Stavební jámy. Pažící konstrukce Rozpěrné systémy Kotevní systémy Opěrné a zárubní zdi

Kopané, hloubené stavby

STABILITA PROTIPOVODŇOVÝCH HRÁZÍ ŘEKY DUNAJE NA OSTROVĚ SZENTENDRE

MOŽNOSTI ZVÝŠENÍ ÚNOSNOSTI OSTĚNÍ KANALIZAČNÍHO SBĚRAČE

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

PŘÍSPĚVEK K STANOVENÍ ÚNOSNOSTI ZEMINOVÝCH KOTEV

Smyková pevnost zemin

Mechanika zemin a zakládání staveb, 2 ročník bakalářského studia. Zemní tlaky

MECHANIKAPODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ KLASIFIKACE VÝPOČETNÍCH METOD STABILITY A ZATÍŽENÍ OSTĚNÍ

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

PŘÍSPĚVEK K PROBLEMATICE TĚSNĚNÍ DILATACÍ

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Primární a sekundární napjatost

Smyková pevnost zemin

Příspěvek ke stanovení bezpečné mocnosti nadloží při protlačování ve zvodnělém horninovém prostředí

STATICKÝ VÝPOČET. Zpracování PD rekonstrukce opěrné zdi 2.úsek Starý Kopec. V&V stavební a statická kancelář, spol. s r. o.

STABILITA SVAHŮ staveb. inženýr optimální návrh sklonu

Kontraktantní/dilatantní

Výpočet prefabrikované zdi Vstupní data

Principy navrhování stavebních konstrukcí

TRVALÉ ZAJIŠTĚNÍ VÝKOPU STAVEBNÍ JÁMY HŘEBÍKOVÁNÍM S VYUŽITÍM SKLOLAMINÁTOVÝCH TYČÍ ROCKBOLT

Porušení hornin. J. Pruška MH 7. přednáška 1

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Vyztužování zemin Prof. Ivan Vaníček International Geosynthetics Society, Česká republika

Skalní svah - stabilita horninového klínu

1 TECHNICKÁ ZPRÁVA KE STATICKÉMU VÝPOČTU

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 2, rok 2012, ročník XII, řada stavební článek č.

Numerické řešení pažící konstrukce

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

ef c ef su 1 Třída F5, konzistence tuhá Třída G1, ulehlá

Aktuální trendy v oblasti modelování

NÁSLEDKY POVODNÍ V ROCE 2002

1 Použité značky a symboly

TA Sanace tunelů - technologie, materiály a metodické postupy Zesilování Optimalizace

γ [kn/m 3 ] [ ] [kpa] 1 Výplň gabionů kamenivem Únosnost čelního spoje R s [kn/m] 1 Výplň gabionů kamenivem

Experimentální výzkum vlivu zesílení konstrukce valené klenby lepenou uhlíkovou výztuží

MOŽNOSTI VYUŽITÍ METODY LHS PŘI NUMERICKÉM MODELOVÁNÍ STABILITY TUNELU

Nejpoužívanější podmínky plasticity

Metoda konečných prvků Základy konstitutivního modelování (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

Kancelář stavebního inženýrství s.r.o. Statický výpočet

ef c ef su 1 Třída F5, konzistence tuhá Třída G1, ulehlá

PLASTOVÁ AKUMULAČNÍ, SEDIMENTAČNÍ A RETENČNÍ NÁDRŽ HN A VN POSOUZENÍ PLASTOVÉ NÁDRŽE VN-2 STATICKÝ POSUDEK

Výpočet gabionu Vstupní data

VYUŽITÍ VÝSLEDKŮ MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ PRO NÁVRH NOVÝCH KONSTRUKCÍ BEZPEČNOSTNÍCH HRÁZÍ

1 Švédská proužková metoda (Pettersonova / Felleniova metoda; 1927)

7 Lineární elasticita

Návrh nekotvené pažící stěny

Návrh kotvené pažící stěny

Uplatnění prostého betonu

2 Kotvení stavebních konstrukcí

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Mechanika zemin II 5 Zemní tlaky, opěrné konstrukce

PŘÍPRAVA PORUBU NA DOLE LAZY VE SLOJI Č. 39 (512) V OBLASTI 9. DOBÝVACÍ KRY

Pilotové základy úvod

CVIČENÍ 1 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

Principy navrhování stavebních konstrukcí

POUŽITÍ ZAVRTÁVACÍCH TYČÍ PRO VYTVÁŘENÍ TRVALÝCH PRVKŮ

MATEMATICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNÉ CHOVÁNÍ TUNELŮ REALIZOVANÝCH PODLE PROJEKTŮ IKP Consulting Engineers, s.r.o.

V tomto inženýrském manuálu je popsán návrh a posouzení úhlové zdi.

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Kapitola 24. Numerické řešení pažící konstrukce

Učební pomůcka Prof.Ing. Vladimír Křístek, DrSc. Ing. Alena Kohoutková, CSc. Ing. Helena Včelová. Katedra betonových konstrukcí a mostů

4 Opěrné zdi. 4.1 Druhy opěrných zdí. 4.2 Navrhování gravitačních opěrných zdí. Opěrné zd i

Princip, pravidla a posouzení kotvení (stabilizace) prvního montovaného stěnového panelu k spodní stavbě

OBSAH: A4 1/ TECHNICKÁ ZPRÁVA 4 2/ STATICKÝ VÝPOČET 7 3/ VÝKRESOVÁ ČÁST S1-TVAR A VÝZTUŽ OPĚRNÉ STĚNY 2

PAŽENÉ A TĚSNĚNÉ STAVEBNÍ JÁMY

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Výpočet stability svahu

VÝPOČET ZATÍŽENÍ SNĚHEM DLE ČSN EN :2005/Z1:2006

STATICA Plzeň s.r.o. statika konstrukcí. V Obilí 1180/12, , Plzeň OPRAVA OPĚRNÉ ZDI. Mezholezy. C.01 Technická zpráva a statický výpočet

Kancelář stavebního inženýrství s.r.o. Statický výpočet

Namáhání ostění kolektoru

D.1 TECHNICKÁ ZPRÁVA Dokumentace pro stavební povolení

Kancelář stavebního inženýrství s.r.o. Statický výpočet

Posouzení mikropilotového základu

SANACE MOSTU V POLOMI

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ Statické řešení výztuže podzemních děl

Mechanika zemin II 3 Metody pro výpočet únosnosti. 1. Plastické teorémy 2. Metody mezní rovnováhy 3. Příklady jednoduchých použití

Nelineární problémy a MKP

Demo_manual_02.guz V tomto inženýrském manuálu je popsán návrh a posouzení úhlové zdi.

pedagogická činnost

ÚNOSNOST A SEDÁNÍ MIKROPILOT TITAN STANOVENÉ 3D MODELEM MKP

þÿ Z a j ia t n í s t a b i l i t y z e m n í h o t l e s þÿ p o d l o~ í s i l n i c e I I / v o b c i D

STANOVENÍ SPOLEHLIVOSTI GEOTECHNICKÝCH KONSTRUKCÍ. J. Pruška, T. Parák

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2012, ročník XII, řada stavební článek č.

Předpjatý beton Přednáška 5

Návrh hlubinných základů dle EC 7

Příčiny havárií v Jablunkovském tunelu

VYUŽITÍ SPIRÁLOVÝCH KOTEV A PRYSKYŘIC U OBJEKTU ČD

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Co můžeme zakládat. Základy budov patky pasy. Mostní pilíře. Přehrady. desky

Předpjatý beton Přednáška 10

ETAG 001. KOVOVÉ KOTVY DO BETONU (Metal anchors for use in concrete)

Číslo. Relaxace předpínací výztuže. úbytek napětí v oceli při časově neměnné deformaci (protažení) Soudržnost předpínací výztuže s betonem

Transkript:

Prof. Ing. Josef Aldorf, DrSc. Ing. Lukáš Ďuriš, VŠB-TU Ostrava, Fakulta stavební, L. Podéště 1875, 708 00 Ostrava-Poruba tel./fax: 597 321 944, e-mail: josef.aldorf@vsb.cz, lukas.duris@vsb.cz, ALTERNATIVNÍ MOŽNOSTI MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ STABILITY SVAHŮ SANOVANÝCH HŘEBÍKOVÁNÍM Abstrakt: Příspěvek uvádí shrnutí základních návrhových parametrů hřebíkování svahů a možnosti alternativního přístupu k matematickému modelování účinnosti hřebíkování. Abstract: The paper summons design parameters of the nailed slopes and the alternative approach of the mathematical modeling to evaluate the slope nailing. 1. Úvod Zpevňování zemních konstrukcí metodou hřebíkování je v současné době velmi progresivní metodou sanací svahových deformací, zajištění stability odřezů a výkopů na dopravních stavbách i zajišťování stability stěn stavebních jam. Z hlediska konstrukce a technologie hřebíkování lze za současnou nejmodernější a nejefektivnější metodu považovat provádění injektovaných hřebíků TITAN firmy Ischebeck. Technologie instalace těchto hřebíků (tyčí, kotev) využívá metody zavrtávání se současným injektováním pomocí výplachu cementovou suspenzí s vodním součinitelem cca v/c = 0,4-0,5. Schema takto instalovaného hřebíku (lze jej považovat i za mikropilotu) je na obr. č. 1. Schema působení instalované tyče v injektovaném vývrtu a okolním horninovém prostředí znázorňuje obrázek č. 2, který dokumentuje stabilizační působení tyče vlivem vznikajících normálových a smykových napětí v jejím okolí. Tato napětí vytváří stabilizační efekt v okolí tyče, který lze matematicky vyjádřit vztahem c nail = 1 + sin ϕ 2cosϕ F. a. b 64

F únosnost hřebíku a, b návrhové rozteče tyčí ve směrech x a y φ úhel vnitřního tření c nail zvýšení soudržnosti hřebíkovaného horninového prostředí c celk = c + c nail celková hodnota soudržnosti hřebíkovaného prostředí. obr. 1 Injektovaný hřebík TITAN obr. 2 Schema silového působení hřebíků v horninovém prostředí (převzato z materiálů fy Ischebeck) 65

Při vhodně volené hustotě hřebíkování lze proto uvedený vztah využít k charakterizování rozsahu oblasti s vyšší soudržností. Kromě toho lze uvažovat, že samotná tyč v horninovém prostředí působí jako tahový element obdobný chování kotevní tyče při kotvení např. podzemních děl. 2. Doporučené návrhové parametry technologie hřebíkování Základní pravidla pro hřebíkování, které zajišťuje jeho maximální stabilizační efektivitu lze charakterizovat v těchto doporučeních: - hřebíky musí procházet přes potenciální smykové plochy do pasivní přetvárné zóny; - hřebíkování by mělo být realizováno bezprostředně po odtěžení horniny; - délky hřebíků musí dosahovat 0,5-0,7 výšky stěny (svahu) a neměla by být menší než 6 m; - hustota hřebíkování by měla dosahovat 0,5-2 hřebíky/m 2. Přepočtené napětí vyvozené hřebíky by mělo dosahovat 50-250 kpa na povrchu hřebíkované oblasti. - únosnost hřebíků musí být min. 50-100 kn (ve speciálních případech až 300 kn); - úklon hřebíků 0-30 ; - maximální hodnota horizontální deformace hřebíkované konstrukce by neměla překračovat 1,5 výšky stěny. Schema a příklad hřebíkovaných stěn a svahů je na obr. 3. obr. 3 Příklad aplikace technologie hřebíkování (převzato z materiálů fy Ischebeck) 66

3. Možnosti alternativního matematického modelování účinnosti hřebíkování Statické řešení hřebíkovaných konstrukcí je v současné době nejčastěji prováděno silovými metodami založenými na využití metod mezní rovnováhy, kde hřebíkovaný objem horninového prostředí vytváří kvázi konstrukci opěrné stěny. Stabilitní posuzování je založeno na průkazu vnitřní a vnější rovnováhy hřebíkovaného objemu (průkaz mezního stavu překlopení, příp. pootočení, mezního stavu únosnosti podzákladí, únosnosti hřebíků apod.). Tato řešení jsou v řadě případů aplikována ve výpočtových programech nabízených na trhu. Druhou možností stabilitních řešení je využití metody konečných prvků, simulující přetváření a napjatost v hřebíkovaném objemu horninového prostředí a jeho spolupráci s okolním nehřebíkovaným prostředím. Vliv hřebíkování lze potom v takovémto modelu simulovat: - explicitní definicí a působením hřebíkové tyče v horninovém prostředí; - zvýšením soudržnosti (případně tuhosti) hřebíkovaného objemu horninového prostředí - současným působením výše uvedených vlivů. Stabilitu hřebíkované konstrukce lze prokazovat např.: - vznikem a rozsahem oblastí čerpání smykové pevnosti; - rozdělením a průběhem oblastí zvýšených smykových deformací v horninovém prostředí (indikuje vznik a tvar potenciální smykové plochy porušení); - hodnotou stupně stability hřebíkované konstrukce F min. Příklady použití uvedených způsobů řešení metodou konečných prvků jsou uvedeny na obr. č. 4, 5, 6 a 7, na kterých jsou znázorněny výchozí stavy přírodních i umělých svahů (stavy před hřebíkováním a stavy po provedení stabilizace hřebíky). Je zřejmé, že vlivem instalace hřebíků dochází k výrazným snížením hodnot čerpání smykové pevnosti v tělese svahů, což se příznivě odráží ve velikostech stupňů stability sanované konstrukce (viz obr. 6 a 7). Z výsledků porovnávacích analýz rovněž vyplývá, že největší podíl a vliv na zvýšení spolehlivosti konstrukce má zpevňující účinek hřebíkování simulovaný Mohr-Coulombovou závislostí pro zvýšení soudržnosti hřebíkovaných hornin. Účinek vlastních tyčí je výrazně nižší, což ale může být způsobeno nedokonalým modelováním chování ocelové tyče v horninovém prostředí. Ke stejnému jevu i efektivitě docházíme i při hodnocení výsledků výpočtů kotvení podzemních děl prováděných MKP. 67

1.000 0.950 0.900 0.850 0.800 0.750 0.4 0.700 0.650 0.600 0.550 0.500 1.0 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050-0.000 Relative shear stresses Extreme relative shear stress 1,00 Silnice MSK Hvězda Ovčárna, stav před hřebíkováním 1.000 0.950 0.900 0.2 0.850 0.800 0.750 0.700 0.650 0.600 0.6 0.550 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050-0.000 Relative shear stresses Extreme relative shear stress 1,00 Silnice MSK Hvězda Ovčárna, stav po hřebíkování (TITAN 30/16) obr. 4 Vliv hřebíkování na vývoj stavu čerpání smykové pevnosti 68

1.000 0.800 1.0 1.0 0.600 1.0 0.400 0.200 0.000 Relative shear stresses Extreme relative shear stress 1,00 Svah nad vodovodním přivaděčem v Lidečku - před hřebíkováním 0.4 1.000 0.9 0.4 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 Relative shear stresses Extreme relative shear stress 1,00 Svah nad vodovodním přivaděčem v Lidečku po hřebíkováním (TITAN 30/16) obr. 5 Vývoj stavu čerpání smykové pevnosti 69

Sanace svahu v Trenčianské Teplé - stupeň stability F= 1,26 Sanace svahu v Trenčianské Teplé - stupeň stability F= 1,5 (TITAN 30/11) obr. 6 Stupně stability nehřebíkovaného a hřebíkovaného svahu 70

kotvy + zpevnění (F = 1,5) bez kotev + zpevnění (F=1,25) kotvy bez zpevnění (F =1,1) bez kotev a bez zpevnění (F <1,0) obr. 7 Porovnání účinnosti jednotlivých faktorů stabilizace na stupeň stability svahu (oblasti maximálních smykových přetvoření) 4. Závěr Příspěvek uvádí alternativní možnosti simulace vlivů hřebíkování na stabilitu horninového prostředí pomocí 2D modelů metody konečných prvků, užité při řešení řady stabilitních úloh jak jsou uvedeny na obr. 4-7. Vzhledem k tomu, že některé z nich byly realizovány a potvrdily návrhovou účinnost hřebíkování, lze považovat použité postupy za relevantní a spolehlivé. 71