Projektowanie konstrukcji oporowej składa się z następujących czynności:
- Uzyskanie danych niezbędnych do opracowania projektu.
- Wybranie rodzaju i przyjęcie wstępnych wymiarów konstrukcji.
- Obliczenie parcia gruntu i innych obciążeń konstrukcji.
- Sprawdzenie stateczności konstrukcji.
- Analiza stateczności fundamentu.
- Zaprojektowanie elementów konstrukcyjnych.
- Rozwiązanie drenażu zasypki.
- Oszacowanie osiadań i innych przemieszczeń konstrukcji.
Rys.1. Elementy projektowania geotechnicznego wg EC 7
Danymi niezbędnymi do projektu są:
- założenia konstrukcyjne i użytkowe oraz
- szczegółowe informacje o warunkach gruntowych, wodnych i terenowych w miejscu zamierzonej budowy.
Założenia powinny określić warunki użytkowania konstrukcji oporowej, w tym obciążenie zewnętrzne.
Rys. 2. Schemat sił działających na konstrukcję oporową. 1-ciężar konstrukcji, 2-obciążenie naziomu,
3- parcie gruntu (czynne lub geostatyczne), 4-odpór gruntu (parcie bierne lub geostatyczne),
5-tarcie między gruntem, a powierzchnią konstrukcji, 6-skladowa normalna oddziaływania podłoża,
7-składowa styczna oddziaływania podłoża (opór na stopnie fundamentu)
Głównym obciążeniem konstrukcji oporowej jest boczny nacisk gruntu tj. jego parcie i odpór. Wartość, rozkład i kierunek bocznego nacisku gruntu zależą od:
- cech gruntu (kąta tarcia wewnętrznego Ø, spójności c, ciężaru objętościowego ɣ),
- wysokości i kształtu konstrukcji,
- współczynnika tarcia gruntu o konstrukcję oraz
- wartości i kierunku działania obciążeń zewnętrznych,
- a także w dużym stopniu, od podatności konstrukcji oporowej.
Dlatego przy projektowaniu podstawowe znaczenie ma określenie odkształceń i przemieszczeń konstrukcji oporowej.
W przypadku konstrukcji nieodkształcalnej i nieulegającej przemieszczeniom podparty przez nią grunt wywiera na konstrukcję nacisk boczny nazywany parciem spoczynkowym lub geostatycznym.
Gdy konstrukcja oporowa odkształca się lub przemieszcza w kierunku działania parcia, to już przy przesunięciu wynoszącym ułamek procentu wysokości konstrukcji nacisk boczny gruntu maleje w porównaniu do parcia spoczynkowego. Minimalna wartość bocznego nacisku gruntu jest nazywana parciem czynnym. przesunięcie powodujące wystąpienie parcia czynnego może być wywołane nawet przez nieznaczne odkształcenie podłoża fundamentu konstrukcji. Zwykle przyjmuje się, że parcie czynne występuje przy przesunięciu wynoszącym 0,5 % wysokości konstrukcji. Gdy natomiast jej przesunięcie jest mniejsze niż wywołujące parcie czynne, wtedy wartość bocznego nacisku gruntu jest większa niż parcie czynne, a mniejsza niż parcie spoczynkowe. Ten nacisk gruntu nazwano parciem czynnym zwiększonym lub pośrednim. W przypadku przesuwania się konstrukcji w kierunku gruntu jego opór jest większy niż parcie spoczynkowe. Opór ten nazwano odporem gruntu. Przy zwiększaniu przesunięcia konstrukcji w kierunku gruntu opór rośnie do wartości granicznej nazwanej parciem biernym. badania modelowe wskazują, że ten rodzaj parcia występuje przy przesunięciu od 2 do 10 % wysokości konstrukcji. Ruch gruntu towarzyszący parciu czynnemu ma zasięg znacznie mniejszy niż przy odporze.
Tak więc projektowanie geotechniczne i wytrzymałościowe ścian oporowych jest bardzo złożone ze względu na problemy związane z oceną parametrów geotechnicznych do projektowania i modeli obliczeniowych. Grunt jest zarazem elementem nośnym jak, i obciążeniem konstrukcji (które ponadto zależy od przemieszczeń konstrukcji).
W obliczeniach dotyczących stanów granicznych wyróżnia się parcia charakterystyczne i obliczeniowe. Parcia charakterystyczne wyznacza się w oparciu o projektowe wartości parametrów geotechnicznych. Parcia obliczeniowe wyznacza się z uwzględnieniem cząstkowych współczynników bezpieczeństwa.