Korzystam z okazji, żeby zwrócić uwagę na możliwość wykorzystania przyrostu bezpieczeństwa i ekonomiki budowli podziemnych przez właściwe ujęcie interakcji konstrukcji nośnej z gruntem. Pełne wykorzystanie tego zjawiska wymaga ustalenia odporu gruntu przy uwzględnieniu spadku sztywności konstrukcji wskutek jej zarysowania.
W tym celu należy uznać, że budowle podziemne w sensie fundamentów, tuneli etc. są ustrojami zespolonymi składającymi się z dwóch elementów: – żelbetowego ustroju nośnego, którego sztywność maleje w wyniku zarysowania betonu; – gruntu otaczającego ten ustrój. Wymiarowanie tych elementów odbywa się z reguły osobno, bez pełnego uwzględniania interakcji pomiędzy nimi. Interakcja ta ma wielki wpływ na zachowanie się ustroju z racji następujących zjawisk: (1) Ustrój nośny jest modelowany przy założeniu aktywnego i pasywnego parcia gruntu. (2) Oddziaływania te wzbudzają w ustroju nośnym momenty i odkształcenia. (3) Siły wewnętrzne prowadzą do zarysowania żelbetu i jego odpowiedniego spadku sztywności. (4) Bardziej wiotki ustrój doznaje większych odkształceń i wzmaga odpór gruntu. (5) Zwiększenie pasywnego parcia gruntu zmniejsza siły wewnętrzne.
Konwencjonalne metody wymiarowania konstrukcji podziemnych poprzestają na (1) i (2) a ich unowocześnienie polegałoby na uwzględnieniu (3), (4) i (5). Takie nowoczesne wymiarowanie byłoby w dwójnasób wynagrodzone:
• wzrost ekonomiki konstrukcji z racji redukcji momentów i mniejszego zużycia stali,
• wzrost bezpieczeństwa elementów stojących na konstrukcji dzięki właściwej prognozie jej osiadań.
Elementami takimi są na przykład wrażliwe na nierównomierne osiadanie wieże stojące na fundamencie i nawierzchnie dróg nad tunelem. Z powyższych powodów poważne wymiarowanie znaczących konstrukcji podziemnych musi uwzględniać dwa zjawiska: interakcję konstrukcji z gruntem i spadek jej sztywności w wyniku zarysowania żelbetu.
prof. dr hab. inż. Piotr Noakowski Członek Rady Recenzentów miesięcznika „Builder”
