Zatížení ostění podzemních staveb

Podobné dokumenty
Zatížení obezdívek podzemních staveb. Vysoké nadloží * Protodjakonov * Terzaghi * Kommerel Nízké nadloží * Suquet * Bierbaumer

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Obecný průjezdný profil

Primární a sekundární napjatost

KLASIFIKACE HORNIN. J. Pruška MH 4. přednáška 1

MECHANIKAPODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ KLASIFIKACE VÝPOČETNÍCH METOD STABILITY A ZATÍŽENÍ OSTĚNÍ

HORNINOVÝ MASIV. Mechanika hornin - přednáška 3 2

Návrh výkopů stavební jámy

HISTORICKÝ VÝVOJ. J. Pruška MH 4. přednáška 2

NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A SKUTEČNOST. Alexandr Butovič Tomáš Louženský SATRA, spol. s r. o.

TECHNICKÉ ODSTŘELY A JEJICH ÚČINKY

1 Úvod. Poklesová kotlina - prostorová úloha

Výpočet vnitřních sil na kruhovém ostění

PODZEMNÍ STAVITELSTVÍ

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

Pilotové základy úvod

Prvky vystrojování. Ocelová výstroj Svorníková výstroj Stříkaný beton

Výpočtová únosnost U vd. Cvičení 4

Výpočtová únosnost pilot. Cvičení 8

1 TECHNICKÁ ZPRÁVA KE STATICKÉMU VÝPOČTU

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

NOVÁ RAKOUSKÁ TUNELOVACÍ METODA

Druhy plošných základů

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

Posouzení piloty Vstupní data

Mechanika hornin. Přednáška 3. Klasifikace hornin

Sedání piloty. Cvičení č. 5

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

Statika 2. & Stabilita tuhé konstrukce. Miroslav Vokáč 10. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

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

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

Popis zeminy. 1. Konzistence (pro soudržné zeminy) měkká, tuhá apod. Ulehlost (pro nesoudržné zeminy)

Výpočet gabionu Vstupní data

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

Převod mezi parametry Hoekovy Brownovy a. podmínky. Jan Pruška, ČVUT v Praze, FSv

Zakládání staveb. 06. Vlastnosti hornin, vytýčení objektu

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

Návrh rozměrů plošného základu

Výpočet prefabrikované zdi Vstupní data

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

Obr. 26 Schematické znázornění přípravy stříkaného betonu a) suchý SB; b) mokrý SB

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

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

list číslo Číslo přílohy: číslo zakázky: stavba: Víceúčelová hala Březová DPS SO01 Objekt haly objekt: revize: 1 OBSAH

Nejprve v rámu Nastavení zrušíme zatrhnutí možnosti nepočítat sedání. Rám Nastavení

PROVÁDĚNÍ PODZEMNÍCH STAVEB - II. část

Interakce ocelové konstrukce s podložím

STABILITA SVAHŮ staveb. inženýr optimální návrh sklonu

Mezní stavy základové půdy

PŘEHRÁŽKY. Příčné objekty s nádržným prostorem k zachycování splavenin. RETENČNÍ PŘEHRÁŽKY: Účel: Zastavit enormní přínos splavenin níže.

Zakládání staveb Cvičení. Marek Mohyla LPOC 315 Tel.: 1362 ( ) homel.vsb.cz/~moh050 geotechnici.cz

Program cvičení z mechaniky zemin a zakládání staveb

Mechanika hornin a zemin Cvičení. Marek Mohyla LPOC 315 Tel.: 1362 ( ) homel.vsb.cz/~moh050 geotechnici.

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

RÁMCOVÉ OTÁZKY pro pedmt Mechanika zemin pro 2. roník

Posouzení stability svahu

Převod mezi parametry Hoekovy - Brownovy a Mohrovy - Coulombovy podmínky

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

Smyková pevnost zemin

USAZENÉ HORNINY PROJEKT EU PENÍZE ŠKOLÁM OPERAČNÍ PROGRAM VZDĚLÁVÁNÍ PRO KONKURENCESCHOPNOST

RBZS Úloha 4 Postup Zjednodušená metoda posouzení suterénních zděných stěn

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ Statické řešení výztuže podzemních děl

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Kapitola 24. Numerické řešení pažící konstrukce

Kancelář stavebního inženýrství s.r.o. Statický výpočet

Pro zpracování tohoto statického výpočtu jsme měli k dispozici následující podklady:

Numerické řešení pažící konstrukce

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Posouzení mikropilotového základu

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

Příprava mechanizovaných ražeb tunelů v ČR

Výpočet konsolidace pod silničním náspem

PODZEMNÍ STAVITELSTVÍ

Namáhání ostění kolektoru

Výpočet sedání terénu od pásového přitížení

NRTM Nová rakouská tunelovací metoda

Konsolidace zemin Stlačení vrstev zeminy je způsobené změnou napětí v zemině např. vnesením vnějšího zatížení do zeminy

Mechanika zemin II 5 Zemní tlaky, opěrné konstrukce

Kancelář stavebního inženýrství s.r.o. Statický výpočet

1 Použité značky a symboly

Mechanika hornin. Přednáška 5. Napětí, deformace a numerické modelování horninového masivu

Účinky smršťování a dotvarování a opatření pro omezení jejich nepříznivého působení

Posouzení plošného základu Vstupní data

Typ výpočtu. soudržná. soudržná

Napětí horninového masivu

STATICKÉ POSOUZENÍ ZALOŽENÍ RD HOSTIVICE STATICKÉ POSOUZENÍ. p.č. 1161/57, k.ú. HOSTIVICE ING. ROMAN BALÍK ING. MARTIN KAMEŠ

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

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

BEZPEČ NOSTNÍ KONTROLNÍ SEZNAM

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

Mezi jednotlivými rozhraními resp. na nosníkových prvcích lze definovat kontakty

Výpočet konsolidace pod silničním náspem

Návrh a posouzení plošného základu podle mezního stavu porušení ULS dle ČSN EN

Smyková pevnost zemin

Numerické modelování tunelu metodou NRTM

Příklady ke cvičení Mechanika zemin a zakládání staveb

Výpočet sedání osamělé piloty

Materiál zemních konstrukcí

MECHANIKA HORNIN. Vyučující: Doc. Ing. Matouš Hilar, PhD. Kontakt: Mechanika hornin - přednáška 1 1

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB VE ZVLÁŠTNÍCH PODMÍNKÁCH

Transkript:

Zatížení ostění podzemních staveb Na ostění podzemní staveb působí velké množství různých zatížení, které jsou vyvolány prostředím, použitou technologií výstavby, provozem apod. Pro správný návrh ostění je tedy nezbytné znát nejen inženýrsko-geologické poměry, ale také způsob výstavby podzemního díla a jeho účel. Tlak - hornina v okolí podzemního díla. - vliv na velikost horninového tlaku má: zvolená technologie výstavby, postup tunelování, vlastnosti horninového masivu, směr ploch nespojitosti apod. Klasické tunelovací metody - belgická, modifikovaná rakouská apod. - v důsledku předdřevování dochází k velké deformaci výrubu = vznik horninové klenby - vlivem velké koncentrace napětí kolem výrubu a vlivem opakovaného popouštění výdřevy dochází k rozrušen v okolí výrubu Moderní tunelovací metody - NRTM, prstencová metoda - výlom se zajišťuje provizorní výstrojí, která se neodstraňuje a předpokládá se, že na definitivní ostění konstrukce působí část primární napjatosti, neboť nedochází k rozrušení horninového masivu v okolí výrubu. Tlak podzemní vody - vyplývá z režimu podzemní vody za ostěním tunelu - v případě uzavřeného ostění - hydrostatický tlak - hydrodynamický tlak Vlastní tíha ostění - vlastní tíhu uvažujeme vždy! A to i v případě, že se jedná o zatížení, které je vůči ostatním složkám zanedbatelné. Stavební zatížení - způsobená použitou technologií výstavby - působí dočasně - např. tlak injektáže za ostěním, tíha stavebních strojů Provozní zatížení - vyvolané způsobem užívání podzemního díla - většinou zanedbatelné oproti ostatnímu zatížení Zatížení na povrchu - působí do malé hloubky (cca 5-10 m)

- uvažujeme pouze pokud se přenáší do hloubky tunelu Rozdělení zatížení dle působení: Zatížení stálá - vlastní tíha ostění - aktivní horninový tlak - pasivní horninový tlak - zatížení budovami a jinými stavebními objety na povrchu - účinek stálého předpětí ostění Zatížení nahodilé - dlouhodobý účinek - tlak podzemní vody - je-li kombinace horninového tlaku a tlaku hydrostatického příznivá, nesmí se uvažovat - dlouhodobé technologické zatížení - dynamické vlivy periodického charakteru Zatížení nahodilé - krátkodobé působení - zatížení dopravou na povrchu - vliv používání tunelu - tlak štítovacích lisů, tlak či tíha stavebních mechanismů, injekční tlak za rubem ostění, montážní napětí, přetlak vzduchu - dynamické vlivy neperiodického charakteru - trhací práce apod. Zatížení mimořádné - seismicita - seismické oblasti - výbuch, požár Zatížení podzemních staveb - vysoké nadloží v okolí výrubu vzniká vlivem deformací rozvolněná oblast, která zatěžuje provizorní výstroj vlastní tíhou Existuje velké množství teorií, které tuto oblast matematicky popisují a každá z nich je zatížena chybou a nejsou tedy absolutně objektivní a je třeba na ně nahlížet s určitou obezřetností. Mezi nejznámější teorie popisující vznik horninové klenby patří: Teorie M.M.Protodjakonova - staví své hypotézy na poučkách mechaniky zemin Teorie O. Kommerella - teorie nakypření či zeminy Teorie K. Terzaghiho - teorie přihlíží ke směru a množství ploch nespojitosti Nutno poznamenat, že vznik horninové klenby je podmíněn dostatečně vysokým nadložím. Teorie M.M.Protodjakonova - vlastní klasifikace - 10 tříd, kterým je přiřazen součinitel pevnosti fp na základě petrografického popisu - Prakticky lze zatřídit dle petrografického popisu dle tabulky či na základě následujících vzorců:

Pro : Pro nesoudržné zeminy: Pro soudržné zeminy: = kde R h...pevnost v tlaku v MPa =tan kde φ...úhel vnitřního tření = kde φ...úhel vnitřního tření, c...soudržnost,...normálové napětí - tato teorie je vhodná pro klasické tunelování - nebere v úvahu porušení masivu plochami nespojitosti - -uvažujeme-li plochy nespojitosti je nutno součinitel f p redukovat pomocí indexu RQD či redukčního součinitele a., = 100, = Intenzita rozpukání Stupeň Redukční koeficient "a" Slabé až velmi slabé 0-1 1 Střední 2 0,8-1 Silné 3 0,5-0,8 Velmi silné 4-5 0,2-0,5 Mimořádně silné - - Tab. 1. Určení redukčního součinitele Třída I. II. III. III.a IV. IV.a Stupeň pevnosti Nejtvrdší Velmi tvrdé Tvrdé Dosti tvrdé V. Středně tvrdé V.a Hornina Celistvé, pevné, hutné křemence a čediče a ostatní mimořádně tvrdé Velmi tvrdé žulové, křemitý porfyr, velmi tvrdá žula, křemitá břidlice, méně tvrdé křemence, nejtvrdší pískovce a vápence Žula hutná a celistvá, velmi tvrdé pískovce a vápence, křemité rudné žíly, tvrdý slepenec, velmi tvrdé železné rudy Tvrdé vápence, méně tvrdé žuly, pevné pískovce, mramory, dolomity, kyzy Součinitel pevnosti fp Úhel vnitřního tření 20 87 15 85 10 82,5 Objemová tíha 28-30 26-27 25-26 8 80 25 Obyčejné pískovce, železné rudy 6 75 24 Středně tvrdé písčité břidlice, břidličné pískovce 5 75 24 Tvrdé hlinité břidlice, méně tvrdý pískovec a vápenec, 4 75 24 měkký slepenec Různorodé nepříliš tvrdé břidlice, hutný slín 3 72,5 23

VI. VI.a VII. VII.a VIII. IX. X. Dosti měkké Měkké Soudržné zeminy Sypké zeminy Rozbředlé Měkké břidlice, měkký vápenec, křída, kamenná sůl, zmrzlá země, antracit, obyčejný slín, rozrušený pískovec, měkké slepence, hlína promísená se skalinami 2 65 Hlína se štěrkem, rozrušená břidlice, oblázky se štěrkem, 2 65 tvrdá hlína, tvrdé černé uhlí Hutný jíl, pevné hlíny, středně tvrdé černé uhlí 1 45 Lehká písčitá hlína, štěrk, spraš, měkké uhlí 0,8 40 Ornice, rašelina, lehká písčitá hlína, vlhký písek 0,6 30 Písek, spraš, drobný štěrk, náplavy, nasypané uhlí 0,5 27 Bahnité, náplavy, vodou nasycené a rozbředlé Tab. 2. Hodnoty součinitele pevnosti dle Protodjakonova 22-26 22-26 20-22 18-20 16-18 14-16 0,3 9 - - Výpočet vychází z předpokladu, že horninový masiv je do jisté míry nesoudržné prostředí, ve kterém se vytváří horninová klenba parabolického tvaru, podle které se hornina oddělí a rozruší se. - předpokládá se, že tato klenba může zasahovat i do boků v závislosti na typu - Teorie je omezena základními podmínkami: >0,3 h># h>3$ Obr. 1 Schematické zobrazení vzniku horninové klenby dle Protodjakonova %=#+2$tan(45 2) h. =# 2 0123ě5ší h893:3; 5 h. =% 2 =é3ě 0123é h893:3; <5

Svislý tlak: @ A =0,7 C h. Boční tlak: @ D =0 5 @ E =C(h. +0,5$) tan F (45 2) 5> >2 @ E =C h. tan F (45 2) 2 @ EF =C(h. +$) tan F (45 2) 2 Teorie K. Terzaghiho Obr. 2 Vodorovné a svislé zatížení ostění dle Protodjakonova - vlastní klasifikace - 8 tříd, kterým se přisuzuje součinitel tlačivosti ct a ct, které slouží k určení zatížení výstroje tunelů - oproti Protodjakonovi uvažuje vliv ploch nespojitosti - vychází ze stejných předpokladů o vzniku horninové klenby jako Protodjakonov - vhodná pro tunely s ocelovou výstrojí Druh C T C T Výška horninové klenby Hp 1. Tvrdá a neporušená 0-0 2. Tvrdá vrstevnatá nebo břidličnatá 3. Masivní, mírně rozpukaná 4. Mírně drobivá 0-0,5 - H I, 0-0,25 0,25-0,35 5. Značně drobivá - 6. Celkem rozdrcená, chemicky čistá - H I, 0,25-0,35 0,35-1,1 H I, # # (#+$) nebo H I (#+$) H I (#+$) - 1,1 H I (#+$) Poznámka Lehké ostění pouze při nebezpečí odlupování a padání drobného kameniva Lehká ochranná provizorní výstroj stropu Zatížení stropu se může náhle měnit od jedné ke druhé puklině Žádný boční tlak Nepatrný nebo žádný boční tlak Značný boční tlak zvyšovaný prosakující vodou, vyžaduje kruhové skruže rozepřené v patkách

7. Stlačitelná Střední hloubka 8. Stlačitelná - velká hloubka - - 1,1-2,1 2,1-4,5 H I H I (#+$) (#+$) Tab. 3 Stanovení výšky horninové klenby dle Terzaghiho Velký boční tlak, kruhové skruže, definitivní klenba s tuhými ocelovými vložkami Požadují se kruhové skruže, v krajních případech pružné nosníky nebo provizorní výstroj - výška horninové klenby je určena empiricky v závislosti na výšce výrubu HT a jeho šířce BT či na směru ploch nespojitosti - zatížení se stanovuje podle výšky horninové klenby hk - Teorie je omezena základními podmínkami: h JKL 1,5(#+$) Svislý tlak: Obr. 3 Schematické zobrazení vzniku horninové klenby dle Terzaghiho Boční tlak: @ M =0,7 C h. @ D =0,3 C(0,5$ I +h. ) Teorie O. Kommerella - -předpokládá, že stropní a boční tlaky jsou funkcí nakypření - -nakypřená hornina v okolí výrubu zatěžuje tunelové ostění - nenakypřené části se nesou samy vlivem pnutí a vytváří tak ochrannou oblast kolem výrubu - pokud v bocích nenastalo nakypření, je šířka nakypřené oblasti nad výrubem rovna šířce výrubu - zatěžující obrazec předpokládá tvar elipsy dané rovnicí: ; F N F +OF h. F =1 - Kommerell předpokládá, že v případě vystrojeného výrubu dochází k popuštění provizorní výztuže - podle popuštění "a" a procenta trvalého nakypření "p" stanovuje zónu rozvolněné

- výpočet výšky horninové klenby dle vzorce: h. = 100 0 Svislý tlak: @ M =0,7 C h. Obr. 4 Schematické zobrazení vzniku horninové klenby dle Kommerella Zatížení podzemních staveb - nízké nadloží - nízké nadloží nad výrubem nevytváří podmínky pro vznik horninové klenby - předpokládáme, že na ostění působí nadloží plnou tíhou, kterou lze v některých případech redukovat Teorie dle Bierbaumera - předpokládá, že nadloží nepůsobí na výrub plnou tíhou, ale tíhou redukovanou o účinek tření, které vzniká podél sloupce /zeminy nad výrubem - toto tření vzniká zaklíněním nadloží nad výrubem o smykové roviny aktivního zemního tlaku Obr. 5 Redukce zatížení dle Bierbaumera

Tíha sloupce nad výrubem: P=C h # Aktivní tlak zeminy nad smykovou rovinou: P = 1 2 C hf Q R Q R =tan F (45 2) Vodorovný tlak: @ D =C h Q R @ DF =C (h+$) Q R Tření na styku klínu zeminy a sloupce zeminy nad výrubem: P =P tan Celkové zatížení stropu výrubu: =P 2P zatížení na 1 m šířky tunelu: @ M =/# Teorie Suqueta - předpokládá, že se při výlomu tunelu může pokles stropu tunelu rozšířit až k povrchu terénu - -zemina/hornina se zaklíní a nebude na tunel působit plnou vahou - vynese se částečně klenbovým působením Tíha 1/2 nad výrubem: Obr. 6 Redukce zatížení dle Suqueta Vodorovná síla: T=C h # 2 +1 2 C OF tan(45 2) $ =T/tan(45 2)

Tlak na strop: = 2$ h = 2T h tan(45 2) U E kde U E je pevnost v tlaku Není-li podmínka splněna, budou na ostění působit tlaky, které nejsou způsobeny plnou tíhou, ale pouze ideální tíhou vypočtenou jako: C =C C C = U E h tan(45 2) OV#+O tan(45 2)W V Praze 2017 Vypracovala: Ing. Marie Jančičková