W poniższym tekście, który skupia się na sposobach wyznaczania obciążeń budowli podziemnych znajdą się informacje odnośnie zasad oraz głównych teorii określenia obciążeń (program na uprawnienia budowlane). Należy jednak pamiętać o tym, że żeby móc w sposób właściwy zaprojektować obudowę tuneli, konieczne jest wzięcie pod uwagę kilku dodatkowych założeń. Jest to istotne w szczególności z tego względu, że obciążenia, które działają na budowle podziemne są o wiele większe w porównaniu do obciążeń, które działają na budowle nadziemne. Jednocześnie trudno jest zaprojektować w odpowiedni sposób konstrukcję obudowy bez uwzględnienia wyjątkowych cech, które charakteryzują środowisko gruntowe.

Środowisko gruntowe, które otacza budowlę charakteryzuje się tym, że:

– jest obciążeniem budowli,

– posiada wybrane cechy środowiska sprężystego ciągłego i może współpracować z obudową tuneli poprzez przejęcie części obciążeń (pod warunkiem odpowiedniego wykorzystania właściwości sprężystych).

Metody obliczeń obudowy budowli podziemnych

Te metody obliczeń obudowy budowli podziemnych, które istnieją, najczęściej dzieli się na dwie podstawowe grupy.

Jedna z nich dotyczy tego, że konstrukcja obudowy jest sztywna i niepodatna (program na uprawnienia budowlane w wersji android). W efekcie musi ona przenosić parcie gruntu z różnych kierunków jego działania bez współpracy własności sprężystych ośrodka gruntowego, który otacza budowlę.

Z kolei w innej z grup metod zakłada się sprężystą podatność obudowy i jej odkształcenie. Dzięki temu wywołuje się odpór środowiska gruntowego. W efekcie dochodzi do:

– przejęcie części obciążeń przez środowisko sprężyste,

– zmniejszenie pracy samej obudowy.

Do pierwszej grupy metod obliczeń obudowy budowli podziemnych zalicza się:

– sposoby obliczeń obudowy kanałów miejskich,

– metody obliczeń rurociągów kamionkowych i betonowych,

– sposoby obliczeń budowli podziemnych o kształcie prostokątnym i zbliżonym tam, gdzie się zakłada jako podstawowy schemat statyczny konstrukcję ramową, otwartą lub zamkniętą, lub sklepienie sztywne.

Do tej grupy zalicza się także metodę Hewetta oraz Johannesona. Dotyczą one obliczania konstrukcji tuneli oraz tubingów przy metodzie tarczowej.

Do drugiej grupy metod obliczeń obudowy budowli podziemnych należą sposoby obliczania obudowy:

– jako sklepienia, które wspiera się na przyczółkach, które opierają się na gruntach sprężystych – metoda Kommerella,

– tuneli o kształcie podkowy z wzięciem uwzględnieniem podatności gruntu.

Do tej grupy wlicza się także metodę obudowy kołowej tubingowej (metoda MM – Metra Moskiewskiego). Jest to metoda, którą opracował Bodrow w latach 1936-1939.

Wybór schematu statycznego

Wybierając schemat statyczny dla projektowanej metody konstrukcji konieczne jest to, żeby ustalić, którą z powyższych metod zastosuje się do obliczeń statycznych (egzamin ustny uprawnienia architektoniczne – pytania).

Zanim nastąpią właściwe obliczenia statyczne, konieczne jest to, żeby wziąć pod uwagę takie okoliczności jak:

– kształt przekroju poprzecznego,

– wybór rodzaju betonu i zbrojenia przy budowlach podziemnych żelbetowych,

– ustalenie schematu obliczeniowego obciążeń (parcie gruntu czy wody).

Dodatkowo należy także wybrać:

– szczegółowe założenia konstrukcyjne,

– kształt przekroju poprzecznego.

Wpływ zmienności stosunku dwóch wielkości obciążeń

Określając wielkość obliczeń budowli podziemnej, duży wpływ na to ma zmienność stosunku dwóch zasadniczych wielkości tych obciążeń. Dotyczy to wielkości K. Jest to stosunek obciążenia pionowego pv do poziomego ph. Ważne jest także to, że w przypadku wielkości K, kształt przekroju poprzecznego budowli powinien jak najbardziej przypominać koło.

W przypadku mniejszych wielkości K (w granicach 0,4-0,6), ekonomicznym przekrojem poprzecznym jest przekrój o kształcie podwyższonym (podkowiasty bądź jajowy).

Współczynnik K w sporym stopniu zależy od rodzaju gruntów (egzamin na uprawnienia architektoniczne). Przy gruntach spoistych, w stanie twardoplastycznym wartość współczynnika można przyjmować w granicach 0,7-0,9, a przy gruntach piaszczystych – 0,35-0,5.