Obliczenia statyczne budowli, które wykonuje się metodami odkrywkowymi

W przypadku metod wyznaczania obciążeń budowli podziemnych miejskich, które charakteryzują się mniejszymi przekrojami poprzecznymi oraz tym, że wykonuje się je w otwartych wykopach deskowanych, podaje się sposoby projektowania konstrukcji przekrojów poprzecznych takich urządzeń.

W sytuacji, kiedy sytuacja dotyczy większych budowli, które wykonuje się metodami odkrywkowymi, to zasady projektowania konstrukcji oraz zasady projektowania konstrukcji inżynierskich nadziemnych (wiadukty, mosty, ściany oporowe) są do siebie zbliżone.

Obciążenie pionowe takich budowli, które powstaje na skutek ciężaru, który znajduje się nad stropem budowli, należy przyjąć w pełnej wielkości. Oznacza to cały ciężar gruntu, który znajduje się powyżej stropu, bez redukcji (testy uprawnienia budowlane).

W sytuacji, kiedy następuje niewielkie zagłębienie stropu budowli pod powierzchnią ulicy, istotną rolę odgrywa ciężar własny konstrukcji stropu. Taka sytuacja ma najczęściej miejsce w przypadku:

– skrzyżowań dwupoziomowych,

– podziemnych przejściach dla pieszych,

– garaży oraz parkingów podziemnych.

Z tego powodu należy wykorzystywać konstrukcje lekkie (programy do uprawnień budowlanych). Oznacza to, że powinno się dążyć do projektowania konstrukcji z betonu o dużej wytrzymałości i stosowania stali wysokowartościowych.

Dodatkowo w przypadku powyższych budowli często konieczne jest dążenie do tego, żeby zmniejszyć ich zagłębienie pod powierzchnią ulicy. Głównym tego powodem jest:

– odwodnienie budowli,

– trudności z zabezpieczeniem przed wodą gruntową.

Całkiem istotne jest tutaj także zmniejszenie strat podczas eksploatacji pojazdów, które przy skrzyżowaniach dwupoziomowych muszą dwukrotnie pokonywać różnicę poziomów jezdni (w dół i w górę).

Obciążenie ruchome

Obciążenie ruchome na powierzchni ulicy od pojazdów przekazuje się na strop budowli w postaci sił skupionych wtedy, gdy warstwa zasypki gruntowej nad stropem jest cieńsza niż 1,5 metra. W takiej sytuacji strop urządzeń podziemnych, które znajdują się pod ziemią, należy obliczyć i sprawdzić na działanie ciężkich kół pojazdów. Powinno to być zgodne z normatywami projektowania konstrukcji mostowych.

W przypadku, kiedy grubość zasypki wynosi co najmniej 1,5 m, to obciążenie ruchome od pojazdów można zastąpić obciążeniem równomiernym, które się rozkłada. Sytuacja jest wówczas podobna jak w przypadku obliczania ścian oporowych z obciążonym naziomem. Najczęściej przyjmuje się wielkość obciążenia pionowego na poziomie 2 T/m2 powierzchni stropu.

W sytuacji, kiedy grubość zasypki gruntowej nad stropem budowli jest mniejsza niż 0,75 m, to powinno się dodatkowo założyć współczynnik dynamiczny (egzamin ustny na uprawnienia architektoniczne). Jego wielkość jest zmienna i wynosi ona przy warstwie zasypki:

– 0,25 m – 1,3,

– 0,5 m – 1,15,

– 0,75 m lub więcej – 1.

Parcie boczne gruntu na ściany budowli, które wykonuje się w wykopach otwartych należy przyjmować jak przy projektowaniu ścian oporowych. Jest to wielkość parcia czynnego według teorii Coulomba czy Rankine’a.

W przypadku budowli, które charakteryzują się małym zagłębieniem, nie można liczyć się z tym, że powstaną siły odporu gruntu, które będą współdziałać z budowlą na takim samym poziomie jak w przypadku budowli głębokich.

Działanie obciążenia czasowego wewnątrz tunelu

Jeżeli projektowana budowla podziemna posiada płytę dolną bądź rygle dolne, które wiążą się konstrukcyjnie ze ścianami, to podczas projektowania należy wziąć pod uwagę działanie obciążenia czasowego we wnętrzu tunelu. Sytuacja taka ma miejsce najczęściej wtedy, kiedy budowlę buduje się w niekorzystnych warunkach gruntowych. Należy wówczas założyć, że obciążenie rozkłada się w równomierny sposób na całej dolnej powierzchni spągu budowli. Takie obciążenie średnio wynosi 0,75 T/m2 (uprawnienia architektoniczne – egzamin).