Wytyczne wzmacniania podłoża gruntowego kolumnami sztywnymi

Podstawowe oznaczenia 11 Podstawowe skróty 15 Przedmowa 17 1. Ogólne zasady wzmacniania podłoża kolumnami sztywnymi 21 1.1. Metoda wzmacniania 21 1.2. Mechanizm i podstawowe schematy wzmocnienia podłoża 24 1.3. Podłoża wymagające wzmocnienia 27 1.4. Cele wzmacniania podłoża gruntowego 27 1.5. Zakres stosowania kolumn sztywnych 28 1.6. Rodzaje kolumn objętych opracowaniem 29 1.7. Ograniczenia w stosowaniu kolumn 31 2. Badania podłoża gruntowego w celu jego wzmocnienia 32 2.1. Normowe dokumentacje 32 2.2. Normowe określenia wartości parametrów geotechnicznych 35 2.3. Identyfikacja słabego podłoża 37 2.4. Rozpoznanie wstępne podłoża 38 2.5. Rozpoznanie podłoża do projektu wzmocnienia 40 2.6. Rozpoznanie uzupełniające podłoża 43 2.7. Określanie parametrów odkształcalności słabych gruntów 43 2.8. Wybór modelu konstytutywnego gruntu i jego parametry 45 3. Projektowanie 51 3.1. Podstawy projektowania geotechnicznego 51 3.1.1. Wymagania ogólne 51 3.1.2. Model geotechniczny 53 3.1.3. Klasy konsekwencji 53 3.1.4. Klasy złożoności geotechnicznej 55 3.1.5. Kategorie geotechniczne 56 3.1.6. Stany graniczne i ich sprawdzenie 57 3.1.7. Projektowe okresy użytkowania konstrukcji 59 3.1.8. Zrównoważony rozwój 60 3.2. Stany graniczne nośności (ULS) 62 3.2.1. Identyfikacja 62 3.2.2. Sprawdzenie z wykorzystaniem współczynników częściowych 63 3.2.3. Wartości współczynników częściowych γF, γE i γM 64 3.2.4. Przyporządkowanie sposobów sprawdzenia i współczynniki częściowe 66 3.2.5. Praktyczne stosowanie podejść obliczeniowych MFA i EFA 72 3.2.6. Praktyczne stosowanie podejścia obliczeniowego RFA 73 3.2.7. Sprawdzenie stanów ULS z wykorzystaniem modeli numerycznych 74 3.3. Stany graniczne użytkowalności (SLS) 77 3.3.1. Identyfikacja i sprawdzenie 77 3.3.2. Kryteria użytkowalności 78 3.4. Geometria wzmocnienia podłoża kolumnami 80 3.4.1. Nasypy 80 3.4.2. Płyty, fundamenty, posadzki i nawierzchnie 82 3.4.3. Wartości obliczeniowe właściwości geometrycznych 83 3.5. Kolumny sztywne 84 3.5.1. Dobór kolumn 84 3.5.2. Projektowanie 86 3.5.3. Materiały 88 3.6. Warstwa transmisyjna 90 3.7. Zbrojenie dolne 93 3.8. Strefy przejściowe 96 3.9. Platforma robocza 98 4. Wykonawstwo 104 4.1. Platforma robocza 104 4.2. Kolumny 107 4.2.1. Technologie wykonywania 107 4.2.2. Sprzęt 119 4.2.3. Przygotowanie materiałów 121 4.2.4. Możliwe uszkodzenia kolumn i środki zaradcze 121 4.2.5. Przygotowanie głowic 131 4.3. Czapki 136 4.4. Warstwa transmisyjna 137 4.5. Układanie zbrojenia dolnego 139 4.5.1. Poziom ułożenia pierwszej warstwy zbrojenia 139 4.5.2. Zbrojenie geosyntetykami 141 4.5.3. Zbrojenie siatkami stalowymi 146 4.5.4. Zbrojenie prętami kompozytowymi 148 4.6. Inne prace budowlane 148 5. Kontrola robót 154 5.1. Platforma robocza 154 5.1.1. Przygotowanie 154 5.1.2. Grubość 155 5.1.3. Materiały 155 5.1.4. Parametry 155 5.1.5. Geosyntetyki i ich ułożenie 156 5.1.6. Próbny przejazd 157 5.2. Sprawdzenie sprzętu i materiału kolumn przed rozpoczęciem robót 157 5.2.1. Kontrola sprzętu 157 5.2.2. Kontrola materiałów 158 5.3. Kontrolowanie wykonywania kolumn 158 5.3.1. Zakres kontroli 158 5.3.2. Kolumny przemieszczeniowe formowane w gruncie 160 5.3.3. Kolumny prefabrykowane 160 5.3.4. Kolumny DSM 160 5.3.5. Kolumny iniekcyjne 167 5.3.6. Obserwacje kolumn wykonanych i platformy roboczej 167 5.3.7. Badania wytrzymałości materiału kolumn 169 5.3.8. Kontrola granic wzmocnienia podłoża 170 5.4. Kontrola powykonawcza kolumn 171 5.4.1. Parametry geometryczne kolumn 171 5.4.2. Kolumny uformowane w podłożu 172 5.4.3. Próbne obciążenia kolumn 174 5.4.4. Próbne obciążenie grupy kolumn 178 5.5. Kontrola warstwy transmisyjnej i zbrojenia dolnego 179 5.6. Monitorowanie 181 Załącznik – Pomoce projektowe 182 Z1. Wstęp 182 Z2. Obciążenia użytkowe od ruchu pojazdów 182 Z2.1. Pojazdy drogowe 182 Z2.2. Tabor kolejowy 187 Z3. Wybrane kryteria projektowe dla nasypów 189 Z3.1. Przemieszczenia dopuszczalne 189 Z3.1.1. Całkowite osiadanie pokonstrukcyjne 189 Z3.1.2. Różnica osiadania pokonstrukcyjnego 190 Z3.1.3. Przemieszczenie poziome kolumn 191 Z3.2. Wysokość nasypu i geometria układu podpór 191 Z4. Geometria komórki elementarnej 195 Z5. Podział obciążenia oraz rozciąganie zbrojenia dolnego 196 Z5.1. Schemat ogólny . 196 Z5.2. Metoda Prandtla (ASIRI, 2012) 197 Z5.3. Metoda stożków (ASIRI, 2012) 200 Z5.4. Metoda EBGEO (EBGEO, 2010) 201 Z5.5. Metoda Klobe (Klobe, 2007) 204 Z5.6. Metoda koncentrycznych sklepień łukowych CUR (CUR 226, 2016) 210 Z5.6.1. Rozwiązanie dla przyjętego modelu przesklepienia 211 Z5.6.2. Obliczenie wytężenia zbrojenia 213 Z6. Wzajemne oddziaływanie kolumn i gruntu 215 Z6.1. Model oddziaływania kolumny i gruntu 215 Z6.2. Graniczne wartości tarcia negatywnego 216 Z6.3. Funkcje transformacyjne 217 Z6.4. Metoda Krasińskiego 220 Z6.4.1. Warstwa transmisyjna/nasyp nad kolumnami 220 Z6.4.2. Fundament sztywny na kolumnach 224 Z6.5. Metoda LTM (Bohn i Vogt, 2018) 229 Z6.6. Metody numeryczne 231 Z6.6.1. Modelowanie kolumn 231 Z6.6.2. Parametry zastępcze kolumn w płaskim stanie odkształcenia 237 Z7. Nośność, odkształcenia, zbrojenie i wyboczenie kolumn 239 Z7.1. Nośność zewnętrzna 239 Z7.1.1. Nośność reprezentatywna 239 Z7.1.2. Nośność obliczeniowa 243 Z7.2. Nośność wewnętrzna 243 Z7.2.1. Zalecenia ogólne 243 Z7.2.2. Średnica kolumn wykonywanych in situ 244 Z7.2.3. Kolumny z betonu 244 Z7.2.4. Kolumny z zaprawy lub iniektu 246 Z7.2.5. Kolumny z cementogruntu 246 Z7.3. Odkształcenia sprężyste 249 Z7.4. Stateczność świeżego trzonu kolumny 250 Z7.5. Zbrojenie 252 Z7.6. Wyboczenie 254 Z8. Zbrojenie dolne 254 Z8.1. Miarodajna siła rozciągająca 254 Z8.2. Zbrojenie geosyntetykami 256 Z8.2.1. Zalecenia ogólne 256 Z8.2.2. Nośność na rozciąganie 257 Z8.2.3. Nośność na wyciąganie z gruntu 259 Z8.2.4. Zakotwienie 259 Z8.3. Zbrojenie siatkami stalowymi 260 Z8.3.1. Zalecenia ogólne 260 Z8.3.2. Nośność na rozciąganie 261 Z8.3.3. Nośność na wyciąganie z gruntu 263 Z9. Stateczność ogólna nasypów 265 Z9.1. Stopniowanie obliczeń 265 Z9.2. Obliczenia analityczne 265 Z9.3. Obliczenia numeryczne 268 Z10. Sztywność wzmocnionego podłoża 270 Przykłady obliczeniowe 272 A. Nasyp drogowy na słabym podłożu 274 A1. Dane wyjściowe i założenia 274 A2. Zakres obliczeń projektowych 276 A3. Nasyp na niewzmocnionym podłożu 279 A3.1. Model MES dla płaskiego stanu odkształcenia 279 A3.2. Przemieszczenia 280 A3.3. Stateczność ogólna 282 A4. Obliczenia dla komórki elementarnej 285 A4.1. Geometria i obciążenie 285 A4.2. Efektywność naturalnego przesklepienia (bez geosiatki) 287 A4.2.1. Metoda Prandtla (p. Z5.2) 287 A4.2.2. Metoda stożków (p. Z5.3) 289 A4.2.3. Metoda EBGEO (p. Z5.4) 289 A4.2.4. Metoda Klobe (p. Z5.5) 291 A4.2.5. Metoda koncentrycznych sklepień łukowych CUR (p. Z5.6) 293 A4.2.6. Model MES-OS bez geosiatki 295 A4.2.7. Porównanie efektywności przesklepienia 298 A4.3. Rozciąganie zbrojenia dolnego 299 A4.3.1. Parametry wytrzymałościowe geosiatki 299 A4.3.2. Model MES-OS z geosiatką 300 A4.3.3. Metoda EBGEO (p. Z5.4) 302 A4.3.4. Metoda Klobe (p. Z5.5) 302 A4.3.5. Metoda koncentrycznych sklepień łukowych CUR (p. Z5.6) 303 A4.3.6. Porównanie siły rozciągającej geosiatkę 304 A4.4. Prognoza osiadania 305 A5. Obliczenia w układzie przestrzennym 306 A5.1. Model MES-3D 306 A5.2. Analizy i kombinacje obliczeniowe 307 A5.3. Analizy dla stanu granicznego użytkowalności 309 A5.3.1. Przemieszczenia 309 A5.3.2. Przemieszczenia kolumn oraz reprezentatywne siły wewnętrzne 311 A5.3.3. Rozciąganie i przemieszczenia geosiatki 313 A5.4. Analizy dla stanu granicznego nośności 318 A5.4.1. Obliczeniowe siły wewnętrzne w kolumnach 318 A5.4.2. Obliczeniowe siły rozciągające w geosiatce 318 A6. Wymiarowanie 320 A6.1. Kolumny sztywne 320 A6.1.1. Nośność zewnętrzna 320 A6.1.2. Nośność wewnętrzna 321 A6.1.3. Zbrojenie kolumn nr 1, 2, 7 i 8 323 A6.1.4. Wyboczenie 326 A6.2. Czapki 326 A6.3. Zbrojenie dolne 328 A6.3.1. Sprawdzenie wytężenia geosiatki 328 A6.3.2. Ułożenie geosiatki przy krawędziach nasypu 329 A6.3.3. Schemat ułożenia zbrojenia dolnego 330 A7. Stateczność ogólna nasypu na wzmocnionym podłożu 332 B. Posadzka przemysłowa na podłożu wzmocnionym kolumnami DSM 333 B1. Dane wyjściowe i założenia 333 B2. Zakres obliczeń projektowych 336 B3. Podłoże bez wzmocnienia kolumnami DSM 337 B3.1. Głębokość strefy wpływu 337 B3.2. Osiadanie posadzki dla schematów obciążenia P1 i P2 338 B3.3. Osiadanie posadzki dla schematów obciążenia P3 i P4 341 B3.4. Nośność środkowej stopy fundamentowej 342 B4. Komórka elementarna posadzki 344 B4.1. Geometria i obciążenia 344 B4.2. Osiadanie posadzki i naprężenia w kolumnie DSM 345 B4.2.1. Metoda analityczna LTM (p. Z6.5) 345 B4.2.2. Model MES-OS 349 B5. Podłoże wzmocnione kolumnami DSM 351 B5.1. Model MES-3D 351 B5.2. Osiadanie i nachylenie posadzki 352 B5.3. Naprężenia w kolumnach DSM 353 B5.4. Potrzebna wytrzymałość cementogruntu na ściskanie 354 B5.5. Naprężenia rozciągające w płycie posadzki 355 B6. Projektowanie i ocena wytrzymałości cementogruntu 357 B6.1. Projektowanie cementogruntu 357 B6.2. Ocena wytrzymałości cementogruntu 359 Literatura 362