![Dokumentacja geotechniczna - Dzia oszyn - Bogatyniabogatynia.pl/attach/10_03_31/dokumentacja.pdf · Norma PN-B-03020:1981 [4] nie podaje parametrów geotechnicznych dla zwietrzelin.](https://static.fdocuments.pl/doc/165x107/5c79500209d3f27b458c188f/dokumentacja-geotechniczna-dzia-oszyn-norma-pn-b-030201981-4-nie-podaje.jpg)
Pierścienie „odciążające” – mity i rzeczywistość Obiekty mostowe. Obciążenia. 4....
4
ZBI – Zaklady Betonowe International – 1 | 2015 www.cpi-worldwide.com 2 Grzegorz Śmiertka, ZPB KaczmareK sp. z o.o. S.K.A., Polska Podstawowe wymogi dotyczące studni be- tonowych zawiera [1]. Wśród ich elemen- tów składowych znalazły się: 1. pierścień wyrównujący, 2. płyta pokrywowa, 3. i 6. kręg, 4. podstawa (dennica), 5. zwężka, 7. płyta redukcyjna, 8. element przykrywa- jący (ryc. 1). Autorzy angielskiej wersji ory- ginału normy [1] nie przewidzieli konstrukcji pierścienia „odciążającego”, gdyż jego sto- sowanie jest sprzeczne z racjonalnym kształtowaniem kierunku obciążenia na studnie betonowe. Wielkości obciążeń niszczących, pod ką- tem których należy badać elementy składo- we studni, poza [1] można znaleźć w [2]. Zapisano tam, że elementy sztywne o prze- kroju kołowym powinny mieć wytrzymałość na zgniatanie co najmniej 25 kN/m. W obu normach zwężki, płyty pokrywowe i redukujące, przeznaczone do stosowania pod jezdniami dostępnymi dla wszystkich rodzajów pojazdów drogowych, poboczami utwardzonymi i w obrębie terenów parkingo- wych, powinny wytrzymywać obciążenie niszczące o wartości co najmniej 300 kN. Można więc stwierdzić, iż normowe wyma- gania nośności „studni“ na siłę pionową są znacznie większe niż wymogi wynikające z obciążeń. Obciążenia W celu porównania zalet i wad studni nor- mowych oraz z pierścieniami „odciążający- mi” przeanalizowano wpływ obciążenia komunikacyjnego na oba rozwiązania kon- strukcyjne. Wśród norm obciążeniowych, jedne z większych nacisków od kół pojaz- dów w Polsce definiuje [3]. Charaktery- styczne obciążenie komunikacyjne w klasie A wywołuje pojazd K o masie 800 kN. Ob- ciążenie to rozkłada się na osiem kół po 100 kN. Mnożąc jednostkowy nacisk przez współczynnik obciążenia równy 1,5 i współczynnik dynamiczny o wartości 1,325, otrzymujemy maksymalny obliczenio- wy nacisk jednego koła pojazdu K o warto- ści: 100 kN x 1,5 x 1,325 = 200 kN. Możliwe zagrożenia studni normowych Obciążenie pionowe Wśród potencjalnych teoretycznych zagro- żeń dla studni betonowych wymienia się niebezpieczeństwo zniszczenia ich kons- trukcji obciążeniem pionowym. Zgodnie z wy mogami [1], do produkcji prefabryka- tów należy stosować beton o deklarowanej przez producenta wytrzymałości na ściska- nie 40 MPa. Po przeliczeniu ściskanej po- wierzchni betonu w studniach można stwier- dzić, iż wpusty uliczne charakteryzują się co najmniej 10-krotnym zapasem nośności, a studnie włazowe, średnio 25-krotnym. W przypadku zwieńczenia studni zwężka- mi zapas jest zbliżony. Polskie doświadczenie w dziedzinie studni betonowych Pierścienie „odciążające” – mity i rzeczywistość W ostatnich latach na rynku studni kanalizacyjnych w Polsce pojawiły się tzw. pierścienie „odciążające”. W środowisku projektantów, wykonawców i pracowników nadzoru można usłyszeć tyle samo głosów za, jak i przeciw stosowaniu tych elementów. Idea ich pracy zakłada całkowite odciążenie konstrukcji studni od pionowego obciążenia komunikacyjnego na rzecz dociążenia nim gruntu bezpośrednio wzdłuż zewnętrznego obwodu studni. RURY I ELEMENTY KANALIZACJI BETONOWEJ 1. Definicje i podział studni betonowych wg [1]. 2. Przykład studni nienormowej (z lewej) i normowej (z prawej).
Transcript of Pierścienie „odciążające” – mity i rzeczywistość Obiekty mostowe. Obciążenia. 4....
ZBI – Zakłady Betonowe International – 1 | 2015 www.cpi-worldwide.com2
Grzegorz Śmiertka,ZPB KaczmareK sp. z o.o. S.K.A., Polska
Podstawowe wymogi dotyczące studni be-tonowych zawiera [1]. Wśród ich elemen-tów składowych znalazły się: 1. pierścieńwyrównujący, 2. płyta pokrywowa, 3. i 6.kręg, 4. podstawa (dennica), 5. zwężka, 7. płyta redukcyjna, 8. element przykrywa-jący (ryc. 1). Autorzy angielskiej wersji ory-ginału normy [1] nie przewidzieli konstrukcjipierścienia „odciążającego”, gdyż jego sto-sowanie jest sprzeczne z racjonalnymkształtowaniem kierunku obciążenia nastudnie betonowe.Wielkości obciążeń niszczących, pod ką -tem których należy badać elementy składo-we studni, poza [1] można znaleźć w [2].Zapisano tam, że elementy sztywne o prze-kroju kołowym powinny mieć wytrzymałośćna zgniatanie co najmniej 25 kN/m. W obu normach zwężki, płyty pokrywowe i redukujące, przeznaczone do stosowaniapod jezdniami dostępnymi dla wszystkichrodzajów pojazdów drogowych, poboczamiutwardzonymi i w obrębie terenów parkingo-wych, powinny wytrzymywać obciążenieniszczące o wartości co najmniej 300 kN.Można więc stwierdzić, iż normowe wyma-gania nośności „studni“ na siłę pionową sąznacznie większe niż wymogi wynikające z obciążeń.
Obciążenia
W celu porównania zalet i wad studni nor-mowych oraz z pierścieniami „odciążający-mi” przeanalizowano wpływ obciążenia
komunikacyjnego na oba rozwiązania kon-strukcyjne. Wśród norm obciążeniowych,jedne z większych nacisków od kół pojaz-dów w Polsce definiuje [3]. Charaktery-styczne obciążenie komunikacyjne w klasieA wywołuje pojazd K o masie 800 kN. Ob-ciążenie to rozkłada się na osiem kół po100 kN. Mnożąc jednostkowy naciskprzez współczynnik obciążenia równy 1,5
i współczynnik dynamiczny o wartości1,325, otrzymujemy maksymalny obliczenio- wy nacisk jednego koła pojazdu K o warto-ści: 100 kN x 1,5 x 1,325 = 200 kN.
Możliwe zagrożenia studni normowych
Obciążenie pionoweWśród potencjalnych teoretycznych zagro-żeń dla studni betonowych wymienia sięniebezpieczeństwo zniszczenia ich kons -trukcji obciążeniem pionowym. Zgodnie z wy mogami [1], do produkcji prefabryka-tów należy stosować beton o deklarowanejprzez producenta wytrzymałości na ściska-nie 40 MPa. Po przeliczeniu ściskanej po-wierzchni betonu w studniach można stwier-dzić, iż wpusty uliczne charakteryzują sięco najmniej 10-krotnym zapasem nośności,a studnie włazowe, średnio 25-krotnym. W przypadku zwieńczenia studni zwężka-mi zapas jest zbliżony.
Polskie doświadczenie w dziedzinie studni betonowych
Pierścienie „odciążające” – mity i rzeczywistośćW ostatnich latach na rynku studni kanalizacyjnych w Polsce pojawiły się tzw. pierścienie „odciążające”. W środowisku projektantów, wykonawców i pracowników nadzoru można usłyszeć tyle samo głosów za, jak i przeciw stosowaniu tych elementów. Idea ich pracy zakłada całkowite odciążenie konstrukcji studni od pionowego obciążenia komunikacyjnego na rzecz dociążenia nim gruntu bezpośredniowzdłuż zewnętrznego obwodu studni.
RURY I ELEMENTY KANALIZACJI BETONOWEJ
1. Definicje i podział studni betonowych wg [1].
2. Przykład studni nienormowej (z lewej) i normowej (z prawej).
Niewystarczająca nośność podłożagruntowegoDrugim, często stawianym argumentem„za” jest niewystarczająca nośność podło-ża gruntowego wg [4] pod podstawamistudni. W oparciu o [4] wyliczono dla po-sadowienia w nawodnionym, średniozagę -szczonym gruncie sypkim uśrednione noś-ności podłoża gruntowego pod studniamiwłazowymi. W zależności od głębokościich posadowienia (Dmin) wynoszą one dla:1,0 m – 650 kN, 2,0 m – 1200 kN, 3,0 m– 1750 k, 4,0 m – 2300 kN, 5,0 m –2850 kN, 6,0 m – 3400 kN. W przypadkuwpustów ulicznych DN500 uśrednione noś-ności podłoża gruntowego wynoszą: 1,0 m– 300 kN, 2,0 m – 550 kN, 3,0 m – 850kN, 4,0 m – 1100 kN, 5,0 m – 1400 kN,6,0 m – 1650 kN. Wyniki obliczeń po-twierdzają spełnienie wymogów QfNB [4]dla każdej ze sprawdzanych studni.
Osiadanie studni betonowychTrzecim argumentem zwolenników „odcią-żania” studni jest zmniejszenie ich poten-cjalnych osiadań. Zakładając maksymalnynacisk na podłoże gruntowe o wartości300 kN (200 kN możliwego obciążeniakomunikacyjnego oraz 100 kN ciężarustudni), odpór podłoża gruntowego podstudniami włazowymi wynosi ok. 2,0 kg/cm2
(200 kPa), natomiast pod wpustami uliczny-mi ok. 10 kg/cm2. Należy w tym miejscuzauważyć, iż pole podstawy pierścienia od-ciążającego w wpustach ulicznych jest zbli-żone do pola podstawy dennicy DN500,wobec czego średnie osiadanie w obu przy- padkach będzie podobne. Nośność podło-ża gruntowego o wielkości 2,0 kg/cm2, beznadmiernych osiadań, wykazuje większośćgruntów nośnych bez jakichkolwiek dodatko-wych zabiegów wzmacniających. W przy- padku wpustów DN 500 podstawowymwarunkiem prawidłowej pracy zaprojekto-wanej i wykonanej konstrukcji jest właściweprzygotowanie podłoża gruntowego przezwykonanie pod dennicą podsypki z gruntusypkiego o odpowiednim wskaźniku za-gęszczenia IS. W przypadku pierścieni od-ciążających dokładnemu zagęszczeniupodlega zdecydowanie większa masagruntu, wzdłuż całej pobocznicy studni, costwarza zdecydowanie większe niebezpie-czeństwo nadmiernych osiadań poprzezskumulowanie całości obciążeń na gruntzasypowy.
PodsumowaniePodsumowując, można zatem jednoznacz-nie stwierdzić, iż potencjalne zagrożeniestudni normowych ruchem kołowym jesttylko mitem, który nie uzasadnia stosowaniapierścieni odciążających.
Przeciążenie studni z pierścieniamiodciążającymi
Obciążenia komunikacyjne (gdyż te domi-nują w tego rodzaju konstrukcjach) rozkła-dane są na powierzchni jezdni poprzezślad koła (w [3] wynosi on 0,20 m x 0,60 m).Zakładając rozchodzenie się naprężeńprzez warstwy konstrukcyjne jezdni na wię -kszą powierzchnię, otrzymujemy jednostko-wo mniejszą wartość obciążenia przyłożo-nego na grunt podbudowy konstrukcji jezdni.
www.cpi-worldwide.com ZBI – Zakłady Betonowe International – 1 | 2015
RURY I ELEMENTY KANALIZACJI BETONOWEJ
3. Konstrukcja studni z pierścieniem odciążającym.
Dr inż. Grzegorz Śmiertka, absolwentWydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej we Wrocławiu. Stopień naukowy doktoranauk technicznych. Uprawnienia do projektowania i kierowania robotami
budowlanymi w specjalności konstrukcyjno-budowlanej bez ograniczeń. Autor kilkudziesięciu artykułów z zakresudrobno i średniowymiarowej prefabrykacji betonowej. Czynny uczestnik wielu konferencji naukowo – technicznych.Od roku 2009 dyrektor ds. produkcji w firmie ZPB KaczmareK– czynny zawodowo.
ZBI – Zakłady Betonowe International – 1 | 2015 www.cpi-worldwide.com4
W przypadku studni z pierścieniami odcią-żającymi obciążenie przekazuje się bezpo-średnio z kraty żeliwnej przez płytę pokry-wową i dalej pierścień „odciążający” nagrunt podbudowy jezdni (ryc. 2).
Pole podstawy powierzchni takiego pier-ścienia wynosi zwykle dla wpustów ulicz-nych ok. 0,40 m2. Oznacza to, iż przyłożo-na na środku powierzchni kraty żeliwnejsiła może generować naprężenia o warto-ści 200 kN//0,40 m2 = 500 kPa. Prze-mieszczanie się koła po powierzchni kratypowoduje kumulację naprężeń pod jej ob-ciążanym narożnikiem bądź krawędzią, cow konsekwencji prowadzi dalej do wzrostuwielkości naprężeń w stosunku do wyliczo-nej wartości 500 kPa.
W celu przeliczenia wielkości przyłożonychobciążeń pionowych na towarzyszące imsiły zgniatające elementy komory roboczejstudni, w oparciu o [5] wyliczono dla grun-tów sypkich średniozagęszczonych współ-czynnik parć spoczynkowych K0 = 0,40, a następnie parcia boczne bezpośredniopod pierścieniem „odciążającym” o warto-ści 200 kPa. Dodatkowo, z powodu możli-wego nachylenia kierunku parć, zgodnie z [5] wyliczoną wartość zredukowano o dalsze 10%. Otrzymano miejscowe par-cie zgniatające rzędu 180 kPa. Oczywi-ście, wartość ta wraz z głębokością zanika,więc ze względu na kształt wykresu parcia[3,5] najbardziej narażone na uszkodzeniasą górne kręgi do rzędnej ok. -1,00 m.Można zatem stwierdzić, że zastosowaniepierścieni „odciążających“ raczej powodu-je przeciążenie, niż odciążenie konstrukcjistudni.
Badania laboratoryjne
W celu porównania powyższych rozważańz rzeczywistą nośnością elementów studnibetonowych w Laboratorium Instytutu Inży-nierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej wy-konano badanie na siłę pionową betono-wej zwężki DN 1200 na prasie o maksy-malnym nacisku 500 kN [6].
Dodatkowo w Laboratorium ZPB Kaczma-rek na prasie Kurzętnik o maksymalnym na-cisku 600 kN, przeprowadzono badaniana siłę pionową betonowej zwężki DN1000[7] oraz zmontowanego wpustu ulicznegoDN500 o wysokości 2,00 m (ryc. 3) [8].We wszystkich badaniach obciążanie prze-rywano po osiągnięciu przez prasy ich ma-ksymalnych nacisków. W trakcie badań niestwierdzono jakichkolwiek uszkodzeń ba-danych elementów betonowych, co pot wie -rdza co najmniej dwukrotny zapas ich noś-ności.
Wnioski
Na podstawie przedstawionych rozważań,można stwierdzić, że:
• nośność na siłę zgniatającązmontowanych studni bądź też ichelementów może być pięciokrotnieniższa od „możliwego chwilowego”przeciążenia konstrukcji ich trzonówpunktowym parciem 180 kPa, do rzędnej ok. -1,0 m poniżejpowierzchni jezdni;
• wprowadzenie szczeliny pomiędzypłytę pokrywową i trzon studnipowoduje zaciekanie opadówatmosferycznych po wewnętrznejpowierzchni studni pod pierścienieodciążające. Prowadzi to dorozluźnienia pod nimi materiału obsypkistudni, co w konsekwencji generujedodatkowe osiadania w rejonie studni;
• stosowanie pierścieni „odciążających”powoduje zmniejszenie na studnięobciążenia siłą pionową, powodująctym samym wzrost poziomegoobciążenia zgniatającego, co stoi w całkowitej sprzeczności z racjonalnym kształtowaniem kierunkuobciążenia na studnie.
M
N Bibliografia
1. PN-EN 1917: 2004+AC: 2009 Studzienki włazowe i niewłazowe z betonu niezbrojonego, z betonuzbrojonego włóknem stalowym i żelbetowe.
2. PN-EN 476: 2001 Wymagania ogólne dotycząceelementów stosowanych w systemach kanalizacjigrawitacyjnej.
3. PN-85/S-10030 Obiekty mostowe. Obciążenia.4. PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie
bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie.
5. PN-83/B-03010 Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i wymiarowanie.
6. Sprawozdanie z badań nr 018/2007/PKB, październik 2007 r.
7. Wyniki badań wewnętrznych zwężek na siłę pionową, marzec 2010 r.
8. Wyniki badań wewnętrznych wpustów ulicznych na siłę pionową, luty 2010 r.
ZPB KaczmareK sp. z o.o. S.K.A.Folwark 163-900 Rawicz, PolskaT +48 65 5467140F +48 65 546 [email protected]
RURY I ELEMENTY KANALIZACJI BETONOWEJ
4. Badanie konstrukcji studni w zakładzieZPB KaczmareK w Polsce.
WIĘCEJ INFORMACJI
w w w . p e r f e c t s y s t e m . e u w w w.sbm.a t · [email protected] t
PERFECT PIPE
RUR KANALIZ ACYJ N YCH
