Projektowanie konstrukcji budowlanych, nasypów, murów oporowych oraz stromych skarp posadawianych  na słabonośnych podłożach wiąże się z modyfikacją właściwości tych gruntów. W dzisiejszych warunkach intensywnej urbanizacji i z tym związanej ograniczonej lokalizacji, często projektanci stają przed trudnym zadaniem posadowienia obiektu inżynierskiego na podłożu zbudowanym z utworów czwartorzędowych wieku holoceńskiego reprezentowanych w stropowych partiach przez torfy, pod którymi mogą występować dodatkowo jeszcze namuły, kredy i gytie. Szczególnie wyraźnie występuje to zjawisko przy budowie tras komunikacyjnych, które z racji swego optymalnego zarysu często prowadzą przez organogeniczne tereny. Grunty organiczne charakteryzują się stosunkowo niską nośnością i dużą odkształcalnością. Posiadają dużą wilgotność 200 ÷ 1200 %, małą wytrzymałość na ścinanie (ф = 2 ÷l0° i c = 4 ÷ 25kPa ) oraz niskie wartości modułów (Mo = 200  ÷ 2000 kPa ). Z punktu widzenia praktyki budowlanej, szczególnie mając już dość duże doświadczenia poszczególnych środowisk projektantów i wykonawców, określanie nośności podłoża gruntowego w danych warunkach obciążenia ułatwiają obecnie dostępne na rynku specjalistyczne programy komputerowe. Znalazły one szerokie zastosowanie w budownictwie między innymi w drogownictwie i kolejnictwie. Umożliwiają projektowanie prostych i złożonych nasypów posadawianych np. na gruntach słabonośnych, wysokich skarp, zabezpieczeń skarp „płynących" o małej stateczności oraz zagospodarowanie osuwisk. W sposób istotny pomagają rozwiązać problemy związane między innymi z określaniem poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania, określaniem wielkości deformacji w fazie sprężystej wraz z osiadaniem i konsolidacją podłoża, określaniem stateczności lokalnej i ogólnej konstrukcji nasypu lub skarpy i przede wszystkim sposobu wzmocnienia podłoża o złożonych warunkach gruntowo - wodnych.

 

1. Sposoby modelowania układów i ich współoddziaływanie: konstrukcja – ośrodek gruntowy.

W większości przypadków mamy do czynienia z procedurami opartymi na MES z elementami membranowymi ( geotkaniny, geosiatki i geomembrany ) oraz modelami sztywno -plastycznymi i sprężysto - plastycznymi ośrodków gruntowych. Przy określaniu nośności granicznej zgodnie z normą posadowień bezpośrednich, używa się modelu sztywno - plastycznego z powierzchnią C - M → f ( c, Ø ) lub sprężysto - plastycznego z powierzchnią D-P→ f(E,ν). Przedstawione w nawiasach właściwości fizyko -mechaniczne gruntów są przedmiotem normalizacji. Przy określaniu deformacji podłoża gruntowego zbudowanego szczególnie z gruntów słabonośnych, stosuje się modele ze wzmocnieniem. W każdym przypadku, podejmując decyzję o wykorzystaniu programów komputerowych projektant jest zobligowany do zapoznania się z algorytmem modelowania numerycznego i poprawności doboru stosowanych modeli do rozpatrywanego problemu geotechnicznego. W większości przypadków, analizując dotychczasowe znane zaprojektowane i zrealizowane obiekty liniowe na gruntach organicznych ze wzmocnieniem geosyntetykami i drenażem pionowym, należy się liczyć z koniecznością przeprowadzania dodatkowych badań polowych i laboratoryjnych. Dokładne określenie parametrów fizyko - mechanicznych gruntów podłoża, szczególnie na próbkach NNS, wykonanych z pełną świadomością celu okazuje się nieodzowne w momencie przystępowania do modelowania i określania poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania (osiadania, konsolidacji ). Dla gruntów organicznych, gdy dochodzi dodatkowo reologia i konsolidacja ( przyspieszenie konsolidacji drenażem pionowym ), należy wykonać badania:

kąta tarcia wewnętrznego i kohezji,  wilgotności naturalnej,  modułów edometrycznych i odkształcenia, współczynników konsolidacji Cv i Ch, parametrów ciśnienia wody porowej i współczynników  ν

 Do wykonania zbrojenia, stosowanego w robotach ziemnych, fundamentowych i w konstrukcjach oporowych stosuje się geosyntetyki na bazie następujących polimerów:

- polietylen                 (PE ), - polipropylen             (PP), - poliamid             (PA), - poliester             (PTE → PES), - aramid             (AR), - polivinyloalkohol (PVA)

W trakcie projektowania obiektów inżynierskich najistotniejsze są następujące parametry geosyntetyków:

wytrzymałość na rozciąganie,  wydłużalność,  wytrzymałość na przebicie CBR, wodoprzepuszczalność. otwartość porów.

Podstawowym czynnikiem decydującym o wyborze geosyntetyków do danej konstrukcji jest możliwość  jej wzmocnienia, ochrony i zapewnienia długotrwałej stateczności oraz obniżenia kosztów inwestycji. Połączenie wiedzy o właściwościach fizyko - mechanicznych geosyntetyków, kryteriach ich doboru do danych warunków gruntowo - wodnych jak i pełnionych funkcjach oraz umiejętność dokonywania obliczeń złożonych układów gruntowo - geosyntetycznych z doświadczeniem inżynierskim w tej dziedzinie daje dopiero pożądane efekty.

        

2. Podstawowe właściwości niezbędne do projektowania.

Dodatkowymi właściwościami niezbędnymi do projektowania są:

wartość charakterystyczna wytrzymałości krótkotrwałej zbrojenia na rozciąganie F0 deklarowana przez producenta, wartość charakterystyczna wytrzymałości długotrwałej zbrojenia na rozciąganie FK, przyczepność zbrojenia do gruntu, wartość maksymalnej siły przy dopuszczalnym odkształceniu w projektowym okresie użytkowania.

Wartość charakterystyczną wytrzymałości długotrwałej wyznacza się z zależności :

gdzie :

A1 – współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości na skutek pełzania w projektowym okresie użytkowania konstrukcji, A2 - współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek uszkodzeń w transporcie i przy wbudowaniu, A3 - współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek połączeń, A4 - współczynnik uwzględniający spadek wytrzymałości zbrojenia na skutek działania czynników środowiskowych.

Wartość współczynników powinna być dekla Pozostało jeszcze 90% tekstu