24. Ścianki szczelne i szczelinowe; rodzaje, zastosowanie, wykonawstwo i zasady obliczeń.
I.
Definicja:
1.
Ścianki szczelne - są to konstrukcje oporowe wykonywane z podłużnych elementów
wprowadzanych w grunt (wbijanych, wwibrowywanych lub wciskanych) ściśle jeden
obok drugiego i połączonych na zamki zapewniające szczelność przed wodą i
wzajemną współpracę. Elementy te nazywa się brusami lub grodzicami.
2.
Ścianki szczelinowe (barety)- są to ściany żelbetowe, betonowane monolitycznie w
specjalnych szczelinach wykonywanych w gruncie.
-
grubości ścian wynoszą 0.5-1.2m,
-
długości sekcji ściany 3-6m,
-
głębokości ścian 10-30m,
w czasie głębienia, ściany wąskiego wykopu utrzymywane są w stateczności za
pomocą tzw. zawiesiny tiksotropowej (mieszaniny wody i betonitu – pewnego
rodzaju iłu z dodatkami chemicznymi, który w stanie spoczynku przybiera postać żelu
i utrzymuje stateczność ściany). betonowanie szczeliny odbywa się metodą
„kontraktor”. ściany szczelinowe mogą być również prefabrykowane, wykonywane
poprzez zagłębianie elementów prefabrykowanych w szczelinie z zawiesiną
twardniejącą.
II.
Rodzaje:
1.
Ścianki szczelne ze względu na rodzaj materiału:
-
stalowe - kształty przekrojów: korytkowy (lub typu U), zetowy, płaski, typu H,
- kształty zamków
-
żelbetowe – uszczelniane na pióro obce z drewna, specjalne ostrze
dociskające jeden brus do drugiego
-
drewniane – uszczelniane na wpust i pióro własne lub pióro obce
Ze względu na schemat pracy i sposób podparcia:
-
ścianki wspornikowe
-
ścianki rozpierane jednokrotnie lub wielokrotnie
-
ścianki kotwione jednokrotnie lub wielokrotnie
Ścianki jednokrotnie podparte (zakotwione) mogą być dołem w gruncie
swobodnie podparte lub utwierdzone.
Rodzaje zakotwień ścianek szczelnych:
-
zakotwienia płytowe
-
zakotwienia blokowe
-
zakotwienia do kozłów palowych
-
zakotwienia iniektowane
III.
Zastosowanie:
1)
Ścianki szczelne
a.
Obudowy głębokich wykopów
b.
nabrzeża portowe
c.
grodze
d.
regulacja rzek i kanałów
e.
uszczelnianie wałów przeciwpowodziowych
f.
ochrona budowli i fundamentów przed działaniem wody
2)
Ścianki szczelinowe:
a)
ściany podziemnych kondygnacji budynków i parkingów
b)
głębokie ściany budynków,
c)
ściany płytkich tuneli podziemnych,
d)
obudowy wykopów i konstrukcje oporowe
IV.
Wykonawstwo:
A.
Ścianki szczelne:
•
Wprowadzanie grodzi w grunt
•
Zakładanie bloku kotwiącego
•
Kotwienie
•
Niwelowanie terenu za ścianą oraz wybranie gruntu sprzed ściany
Sposoby wprowadzania ścianek w grunt:
•
Dynamiczne - poprzez użycie wibratorów hydraulicznych
•
Dynamiczne - z wykorzystaniem młotów hydraulicznych i spalinowych o dużej energii udaru
•
Statyczne - poprzez wciskanie brusów w grunt ograniczając powstawanie szkodliwych drgań i
hałasów
B.
Ścianki szczelinowe:
Wykonanie ściany szczelinowej (Rys.1.) obejmuje prace
przygotowawcze, wykonanie murków prowadzących (1), głębienie szczeliny w osłonie
zawiesiny iłowej (2,3), wstawienie elementów rozdzielczych i zbrojenia (4), betonowanie oraz
prace wykończeniowe (5).
V.
Zasady obliczeń:
→
Ścianka szczelna: można wymienić dwie metody „klasyczne” wymiarowania ścianek
opierające się na prawach elementarnej statyki, a mianowicie:
•
Metoda amerykańska dla ścianek szczelnych wolnopodpartych w gruncie,
polega na znalezieniu minimalnej głębokości zapuszczenia ścianki szczelnej
dla uzyskania jej stateczności. Doświadczenia wykazały że maksymalne
momenty zginające oraz siły kotwiące obliczone przy zastosowaniu tej
metody są wyższe od wartości pomierzonych w naturze, a więc daje wartości
sił po stronie bezpiecznej.
•
Metoda europejska dla ścianek szczelnych zamocowanych w gruncie, oblicza
zagłębienie zamocowanej podstawy ścianki szczelnej. Metoda ta została
zaproponowana przez Bluma i jej stosunkowo prosta w porównaniu do
innych np. Tschebotarioff’a, Rowe, Lacknera i Brinch Hansena, które są
niewątpliwie dokładniejsze, alt też bardziej skomplikowane.
Określenie wpływu różnego rodzaju oddziaływań na ściankę szczelną
wykonywane jest aktualnie prawie bez wyjątków za pomocą różnego rodzaju
programów komputerowych.
Podstawową zasadą, którą należy przestrzegać przy stosowaniu tych programów
jest wymaganie przejrzystych i możliwych do weryfikacji zestawów danych
wyjściowych, jak również otrzymanych wartości oddziaływań i odkształceń.
Wymagane powinny być wykresy przedstawiające uzyskane wartości
pozwalające doświadczonemu projektantowi na pierwszą ocenę, czy otrzymane
wyniki są przekonywujące i zgodne z przyjętymi warunkami brzegowymi.
W ostatnich latach opracowano szereg programów komputerowych bazujących
na metodzie elementów skończonych, których zadaniem jest analiza naprężeń i
odkształceń w zakotwionej ściance szczelnej np. program Plaxis.
→
Ścianka szczelinowa:
Obliczenia ścian szczelinowych stanowiących obudowę
podziemi oraz fundament można podzielić na dwa etapy. Pierwszy to określenie
parametrów geometrycznych oraz zbrojenia gwarantujących odpowiednią nośność
ściany lub barety, pozwalającą na przeniesienie obciążeń poziomych od parcia gruntu
i wody oraz pionowych wynikających z oddziaływań nadbudowywanej konstrukcji.
Drugi etap to wyznaczenie pionowych przemieszczeń ściany lub barety, lub też
różnicy osiadań pomiędzy poszczególnymi elementami konstrukcji. W etapie
pierwszym do obliczeń można stosować różnorodne, dostępne na rynku programy
komputerowe, lecz po uprzednim ich przetestowaniu i zweryfikowaniu wyników
obliczeń. Parametry mechaniczne (wytrzymałościowe i odkształceniowe) podłoża
należy przyjmować na podstawie wstępnych studiów. Powinny być one
zweryfikowane na podstawie wyników obserwacji w naturze. Decydujące znaczenie
ma ustalenie wartości modułu odkształcenia E0, zwłaszcza ze względu na
nieliniowość zachowania gruntu. Wartości modułu E0 wyznaczone na podstawie
obserwacji przemieszczeń obiektów są zwykle parokrotnie większe od uzyskanych z
badań laboratoryjnych lub odczytanych z normy. Przy wyznaczaniu osiadań lub raczej
pionowych przemieszczeń (w przypadku ścian szczelinowych pracujących
początkowo jako obudowa wykopu obserwuje się często ich unoszenie) można
korzystać z dwóch metod:
• klasycznego rozwiązania opartego o normę PN -83/B-02482;
• metody elementów skończonych.