Spis treci
Katarzyna DOYK-SZYPCIO
Stateczno wewntrzna cian oporowych z gruntu zbrojonego
geosyntetykiem
Internal stability of geosynthetic-reinforced soil retaining
walls
.........................................................................................
197
Artur DUCHACZEK
Analiza numeryczna wpywu wymiarw i sposobu mocowania belek
poprzecznych na wytenie dwigarw gwnych
mostw niskowodnych
Analysis of influence of cross-beam sizes and methods for their
mounting on maximum value of stresses
in main girders of low-water bridges
...................................................................................................................................
207
Ryszard Marian JANKA
Wpyw bdw termomodernizacyjnych budynkw uytecznoci publicznej na
poziom jakoci powietrza wewntrznego
Impact of thermomodernisation errors of public buildings on the
level of indoor air quality
............................................. 217
Walery JEZIERSKI, Joanna BOROWSKA
Czy jest to prawdziwa optymalizacja parametrw stolarki
okiennej?
Is that a real optimalisation of window parameters?
...........................................................................................................
229
Magdalena JOKA, Ewa SZATYOWICZ, Piotr OFMAN
Ocena zawartoci metali cikich w produktach fermentacji metanowej
biogazowni rolniczej Ryboy
Assessment of heavy metal content in products of methane
fermentation of agricultural biogas plant Ryboy ...............
233
Sawomir ROJ-ROJEWSKI, Olgierd ALEKSANDROWICZ
Zgodno pomiarw automatycznych stacji meteorologicznych
ulokowanych na dachach budynkw
z pomiarami ze stacji IMGW-PIB
Compatibility of measurements of automatic weather stations
located on the roofs of buildings
and measurements of the IMGW-PIB station
.......................................................................................................................
239
Micha STACHW
Radiocarbon 14C method as useful tool for flue gas monitoring
application: review
.......................................................... 247
Zenon SZYPCIO, Katarzyna DOYK-SZYPCIO
Stateczno zewntrzna ciany oporowej zbrojonej geosyntetykiem
External stability of geosynthetic-reinforced soil retaining
walls
........................................................................................
253
197
STATECZNO WEWNTRZNA CIAN OPOROWYCH
Z GRUNTU ZBROJONEGO GEOSYNTETYKIEM
Katarzyna DOYK-SZYPCIO
Wydzia Budownictwa i Inynierii rodowiska, Politechnika
Biaostocka, ul. Wiejska 45A, 15-351 Biaystok
Streszczenie: W pracy przedstawiono metodyk postpowania zgodn z
Eurokodem 7 i wskazwkami EBGEO
przy analizowaniu statecznoci wewntrznej cian oporowych z gruntu
zbrojonego geosyntetykiem. Szczegowo
przedstawiono kady krok oblicze, traktujc przykad jako bardzo
pomocny przy projektowaniu tego typu konstrukcji
oporowych przez inynierw. Obliczenia wykonano metod klasyczn i
przy uyciu programu komputerowego GEO5.
Pokazano, e metodyka oblicze EBGEO i metodyka przyjta przez
autorw programu GEO5 dla analizowanego
przypadku prowadzi do zblionych poziomw bezpieczestwa budowli.
Program GEO5 moe by z powodzeniem
wykorzystywany przy projektowaniu cian oporowych z gruntu
zbrojonego geosyntetykiem.
Sowa kluczowe: geosyntetyki, grunt zbrojony, stateczno
wewntrzna.
Autor odpowiedzialny za korespondencj. E-mail:
k.dolzyk@pb.edu.pl
1. Wprowadzenie
ciany oporowe z gruntu zbrojonego s bardzo
popularnymi rozwizaniami inynierskimi w budow-
nictwie oglnym i komunikacyjnym. Moliwoci
zastosowania rnych rodzajw geosyntetykw o bardzo
rnych waciwociach fizyczno-mechanicznych jako
elementw zbrojenia, jak te moliwoci wykonania
zrnicowanych obudw cian decyduj o optymalizacji
tych rozwiza pod wzgldem konstrukcyjnym,
ekonomicznym i architektonicznym (Shukla i Yin, 2006;
Becker i Moore, 2008; Briaud, 2013; Clayton i in., 2013;).
Metodyka zbrojenia gruntu jest stosunkowo moda i nie
ma jednolitej metody projektowania konstrukcji z gruntu
zbrojonego. Projektanci musz korzysta z rnych norm,
artykuw naukowych, instrukcji i monografii (Shukla
i Yin, 2006; Wysokiski i Kotlicki, 2008; BS 8006-1,
2010; EBGEO, 2011). Od kilku lat w Polsce czsto
wykorzystywane s wskazwki podane w zaleceniach
EBGEO (2011). Chocia opisana metodyka postpowania
jest dosy czytelnie przedstawiona w EBGEO
to w artykule zwraca si szczegln uwag na zagadnienie
sprawdzania rnych warunkw statecznoci wewntrznej
ciany oporowej z gruntu zbrojonego geosyntetykiem.
Metodyk postpowania przy analizie statecznoci
zewntrznej ciany oporowej opisano w pracy Szypcio
i Doyk-Szypcio (2016). W niniejszym artykule
scharakteryzowano poszczeglne kroki przy
projektowaniu cian oporowych z gruntu zbrojonego.
Wykazano, e szeroko ciany (dugo zbrojenia)
znaczco zaley od nonoci podoa i dla wielu
przypadkw zalecana minimalna dugo moe by
niewystarczajca. Przy analizie statecznoci wewntrznej
sprawdza si czy maksymalne wartoci w poszczeglnych
warstwach zbrojenia nie spowoduj jego rozerwania
lub wycignicia. Naley rwnie sprawdzi
czy nie wystpi polizg po zbrojeniu czci bloku gruntu
zbrojonego lecego nad dan warstw. Konieczne jest
rwnie sprawdzenie wytrzymaoci kontaktu zbrojenia
z obudow (BS 8006-1, 2010; EBGEO, 2011).
Podstawowe schematy utraty statecznoci wewntrznej
pokazano na rysunku 1.
a) zerwanie zbrojenia b) wyciganie zbrojenia
c) polizg wewntrzny d) zerwanie poczenia
Rys. 1. Schematy utraty statecznoci wewntrznej
Jeeli dla analizowanego rozwizania zapewniona jest
stateczno zewntrzna i wewntrzna, to wwczas dobiera
si ostateczne dugoci i wytrzymaoci poszczeglnych
warstw zbrojenia jako rozwizanie najbardziej optymalne
ze wzgldw techniczno-ekonomicznych.
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 197-206
198
2. Geometria ciany oporowej
Geometri ciany oporowej z gruntu zbrojonego
geosyntetykiem pokazano na rysunku 2 .
Rys. 2. Geometria ciany oporowej z gruntu zbrojonego
geosyntetykiem
Analizowano cian o wysokoci H = 5,0 m
i szerokoci L = 3,50 m o zbrojeniu z 8 warstw geotkaniny
uoonych co 0,60 m. Dolne 5 warstw stanowi geotkanina
80/20 za grne 3 warstwy geotkanina 50/15. Zakada si,
e naziom moe by obciony ruchem drogowym
o rednim obcieniu cigym q = 15 kPa. Jako zasypk
(grunt G1) zastosowano piasek gruby o ID = 0,8, za
gruntem nasypowym (G2) jest piasek redni o ID = 0,8.
Grn warstw podoa (G3) jest piasek drobny
o ID = 0,6.
Wartoci charakterystyczne parametrw gruntw
niezbdne do analizy statecznoci wewntrznej ciany
oporowej przedstawiono w tabeli 1.
Przy projektowaniu geotechnicznym zgodnie
z Eurokodem 7 (PN-EN 1997-1, 2008) konieczne
jest rozpatrywanie najbardziej niekorzystnych kombinacji
obcie. Przy analizie statecznoci wewntrznej
ciany oporowej z gruntu zbrojonego rozpatrywane
s dwie kombinacje obcie schematycznie pokazane
na rysunku 3.
Rys. 3. Kombinacje obcie ciany oporowej z gruntu
zbrojonego: a) kombinacja K1, b) kombinacja K2
Kombinacja obcie K1 stosuje si gdy ciar
zasypki i obcienie zmienne usytuowane nad blokiem
gruntu zbrojonego dziaaj niekorzystnie oraz wystpuj
maksymalne parcia od gruntu nasypowego i obcienia
zmiennego. Przy rozpatrywaniu kombinacji obcie K2,
w przeciwiestwie do kombinacji K1, ciar zasypki
i obcienie zmienne nad blokiem gruntu zbrojonego
s oddziaywaniami korzystnymi, zatem w analizie
obcienia zmienne powinny by pominite (Q = 0) .
Eurokod 7 (PN-EN 1997-1, 2008) umoliwia
stosowanie 3 podej obliczeniowych. Podczas analizy
statecznoci wewntrznej s wykorzystywane dwa
podejcia obliczeniowe: podejcie obliczeniowe
2 (EBGEO, 2011) przy analizie kontaktu zbrojenia
z obudow i podejcie obliczeniowe 3 przy analizie
warunku na rozrywanie i wyciganie zbrojenia. W pracy
(EBGEO, 2011) nie analizuje si utraty statecznoci
wewntrznej spowodowanej polizgiem po warstwie
zbrojenia.
W tabeli 2 przedstawiono wspczynniki czciowe
konieczne przy analizie statecznoci wewntrznej
dla podejcia obliczeniowego 2 i 3 zgodnie
z Eurokodem 7.
3. Rozrywanie i wyciganie zbrojenia
Przy sprawdzaniu warunku na rozerwanie i wyciganie
zbrojenia zgodnie z zaleceniami EBGEO (2011) naley
sprawdzi czy dla najbardziej niebezpiecznej powierzchni
polizgu speniony jest warunek:
Tab. 1. Parametry fizyczno-mechaniczne gruntw
Grunt Ciar
objtociowy
,k / sat
Kt tarcia
wewntrznego
,k
Efektywna
spjno
c,k Opis Rodzaj Symbol
[kN/m3] [] [kPa]
Zasypka Piasek gruby (CSa) G1 18,0 / 20,8 35 0
Nasyp Piasek redni (MSa) G2 18,2 / 20,4 32 0
Podoe Piasek drobny (FSa) G3 17,5 / 19,9 31 0
Katarzyna DOYK-SZYPCIO
199
Tab. 2. Wspczynniki czciowe wedug Eurokodu 7
Wspczynniki czciowe Podejcie
obliczeniowe 2
Podejcie
obliczeniowe 3 Opis Symbol
Oddziaywania
stae niekorzystne
G 1,35 1,0
korzystne 1,0 1,0
zmienne niekorzystne
Q 1,5 1,3
korzystne 0 0
Materiay
Kt tarcia (tan ) 1,0 1,25
Efektywna kohezja (c) c 1,0 1,25
Ciar objtociowy () (*) 1,0 1,0
Opory Polizg Rh 1,1 1,0
Opr gruntu Re - 1,0
Objanienia: (*) wspczynniki podane przez Bonda i Harrisa
(2008).
dAidBid RRE ,,, ; min (1)
gdzie: E,d jest sum obliczeniowych wartoci
skadowych poziomych oddziaywa dla rozwaanej linii
polizgu, za EBi,d i EAi,d sum wartoci obliczeniowych
wytrzymaoci na rozerwanie i wyciganie warstw
i zbrojenia przecinanych rozwaan powierzchni
polizgu.
W wielu proponowanych w literaturze rozwizaniach
oblicza si wartoci si w poszczeglnych warstwach
zbrojenia (BS 8006-1, 2010; GEO5, 2016) i sprawdza
czy sia ta nie rozrywa i wyciga tej warstwy zbrojenia.
dAidBidi RRE ,,, ;min (2)
Spenienie warunku (2) zawsze skutkuje spenieniem
warunku (1). Spenienie warunku (1) nie musi zawsze
prowadzi do spenienia warunku (2). Problem ten bdzie
omawiany w dalszej czci artykuu.
Ze wzgldu na specyficzne waciwoci
geosyntetykw konieczne byo opracowanie specjalnej
metody oblicze ich wytrzymaoci dugoterminowej.
Powszechnie przyjto, e wytrzymao krtkoterminow
(RB,k0) koryguje si przez wprowadzenie odpowiednich
wspczynnikw redukcyjnych Ai (Wysokiski i Kotlicki,
2008; BS 8006-1, 2010; EBGEO, 2011) i wspczynnika
materiaowego M. Zatem obliczeniow warto
wytrzymaoci dugoterminowej zbrojenia na rozerwanie
okrela si z rwnania (Wysokiski i Kotlicki, 2008;
EBGEO, 2011)
M
kBi
M
kBidBi
AAAA
RRR
4321
0,,, (3)
gdzie: Ai s wspczynnikami uwzgldniajcymi spadek
wytrzymaoci, deklarowanymi przez producenta
lub wyznaczane dowiadczalnie. Wspczynnik A1
uwzgldnia spadek wytrzymaoci na skutek pezania,
A2 uszkodzenia w transporcie, A3 na skutek pocze
i A4 dziaania czynnikw rodowiskowych za M jest
redukcyjnym wspczynnikiem materiaowym.
Dla rozwaanego w pracy przypadku przyjto:
A1 = 2,5; A2 = 1,2; A1 = A1 = 0; za M = 1,4 (EBGEO,
2011).
Charakterystyczn natychmiastow warto wytrzyma-
oci na rozrywanie w warstwie i oznaczono jako
RBi,k0. Dla piciu dolnych warstw zbrojenia i = 1-5
RBi,d = 19,04 kN/m, za dla trzech grnych i = 6-8
RBi,d = 11,90 kN/m.
Warto obliczeniow siy wycigajcej warstw
i zbrojenie obliczamy z rwnania:
B
iAidvidAi
LR
tan2 ,,
(4)
gdzie: vi,d jest wartoci obliczeniow napre
normalnych do i-tej warstwy zbrojenia, LAi dugoci i-tej
warstwy zbrojenia w strefie biernej bloku gruntu
zbrojonego.
Warto kta tarcia gruntu zasypki o geosyntetyk
powinna by okrelona eksperymentalnie. W pracy
przyjto za Wysokiskim i Kotlickim (2008) i EBGEO
(2011), e
ki ,1tan8,0tan (5)
Wspczynnik redukcyjny na wyciganie B = 1,4
(EBGEO, 2011).
Zauway naley, e warunek (2) prowadzi
do podwyszenia poziomu bezpieczestwa budowli.
Analizowana powierzchnia polizgu moe przecina
warstw geosyntetyku blisko jej koca o maej lub bardzo
maej dugoci zakotwienia w strefie biernej, a zgodnie
z warunkiem (1) warstwa ta jest brana pod uwag przy
analizie warunku na rozrywanie i wyciganie.
Zgodnie z EBGEO (2011) rozwaa si prostoliniowe
powierzchnie polizgu przecinajce lico ciany
na poziomie ZA o rnym kcie nachylenia .
Minimalny kt nachylenia min = 0, za maksymalny
max = 45 + 0,51,d = 59,65 (rys. 3). W pracy
analizowano linie polizgu przecinajce lico ciany
na poziomie poszczeglnych warstw zbrojenia i ktach
nachylenia = 7,5, 15,0, 22,5, 30,0, 37,5, 45,0,
52,5, 59,65
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 197-206
200
Rys. 4. Przykadowe powierzchnie polizgu
Na rysunku 4 pokazano rwnie parcia jednostkowe
gruntu nasypowego na blok gruntu zbrojonego.
Zgodnie z EBGEO (2011) przy sprawdzaniu warunku
na rozrywanie i wyciganie stosuje si podejcie
obliczeniowe 3. Zatem wartoci obliczeniowe czynnych
par jednostkowych na blok gruntu zbrojonego od ciaru
gruntu nasypowego i obcienia zmiennego q maj posta:
dadda Kze ,,2, (6)
daddaq Kzqe ,, (7)
gdzie:
,2,2 kd (8)
Qkd qq (9)
dddd
ddaK
,22
d2,
,2,2,2
,22
,cos
1
cos
sin sin1
cos
(10)
3
2 ,2,2 dd (11)
= 1,0; G = 1,0; Q = 1,3; 2,d = arctan(tan 2,k / ).
Skadowe poziome s rwne odpowiednio:
ddadha ee ,2,, cos (12)
ddaqdaqh ee ,2,, cos (13)
Za skadowe pionowe
ddhadva ee ,2,, tan (14)
ddaqhdaqv ee ,2,, tan (15)
Siy dziaajce na aktywn cz bloku gruntu
zbrojonego schematycznie pokazano na rysunku 5.
Rys. 5. Siy dziaajce na aktywny blok gruntu: a) powierzchnia
polizgu nie przecina linii naziomu, b) powierzchnia polizgu
przecina lini naziomu
Warto obliczeniow ciaru czci aktywnej bloku
gruntu zbrojonego dla powierzchni polizgu przecinajcej
obudow ciany oporowej w odlegoci ZA od naziomu
i nachylonej pod ktem do poziomu okrela rwnanie:
AAdd ZHZLG
H dla
2
1 ,1, (16a)
AAdd ZBZG H dla 2
1,1, (16b)
gdzie:
tanLH (17a)
AZLB H dla (17b)
AA ZZB H dla cot (17c)
Warto obliczeniowa wypadkowej obcienia
zmiennego dziaajcego na aktywn cz bloku gruntu
zbrojonego
BqQ dd, (18)
Zauwamy, e dla < 1,d sia F* < 0, zatem ciar
czci aktywnej bloku gruntu zbrojonego oraz obcienie
zmienne nad blokiem s oddziaywaniami korzystnymi
i zgodnie z Eurokodem 7 (2008) G = 1,0, a Q = 0,
a wic w obliczeniach naley przyjmowa kombinacje
obcie K2.
Dla < 1,d 0, dQ (19)
Parcie gruntu na aktywn cz bloku gruntu
zbrojonego przy rozwaaniu warunku na rozrywanie
Katarzyna DOYK-SZYPCIO
201
i wyciganie zbrojenia geosyntetycznego jest
oddziaywaniem niekorzystnym, zatem dla trzeciego
podejcia obliczeniowego G = 1,0, za Q = 1,3.
Skadowe poziome i pionowe cakowitych par
s zapisane rwnaniami:
2,,2,2
1 HZKE Adahddha (20)
HZKqE Adahddaqh ,,, (21)
ddhadva EE ,2,, tan (22)
ddaqhdaqv EE ,2,, tan (23)
gdzie:
ddadah KK ,2,, cos (24)
Warto charakterystyczna siy oporu tarcia
na paszczynie polizgu oddzielajcej cz aktywn
od czci biernej bloku gruntu zbrojonego oznaczono jako
R (rys. 5). Do sprawdzenia warunku na rozrywanie
i wyciganie geosyntetyku konieczna jest znajomo
skadowej poziomej tej siy oznaczonej jako F,d.
Na rysunku 5 pokazano wieloboki sznurowe
dla przypadku gdy powierzchnia polizgu przecina
lini naziomu poza blokiem gruntu zbrojonego (rys. 5a)
i gdy powierzchnia polizgu w caoci jest wewntrz bloku
gruntu zbrojonego (rys. 5b). Zatem dla H ZA:
ddaqvdvaddd EEQGF ,1,,,,, tan (25)
oraz dla H > ZA:
dkdd QGF ,1,,, tan (26)
Obliczeniowa warto sumy skadowych poziomych
oddziaywa na aktywn cz bloku gruntu zbrojonego
dla powierzchni polizgu o nachyleniu jest:
Adhadh ZEE H dla FE d,d,aqh,, (27)
Addh ZFE H dla ,, (28)
Zgodnie z EBGEO (2011) warunek na rozrywanie
i wyciganie ma posta:
dAidh RE ,dBi,, ;R min (29)
gdzie: RBi,d jest dugoterminow wartoci obliczeniow
wytrzymaoci na rozrywanie warstwy i zbrojenia
przecinanego przez powierzchni polizgu, za RAi,d
wartoci obliczeniow na wyciganie tej warstwy
zbrojenia. Zatem aby speni warunek (29) na rozrywanie
i wyciganie naley dla danej linii polizgu znale
sumaryczn warto wytrzymaoci na rozrywanie warstw
geosyntetykw przecinanych przez lini polizgu
i sumaryczn warto oporw na wyciganie tych warstw
geosyntetyku. Warto siy poziomej dziaajcej
na aktywny blok gruntu zbrojonego powinna by mniejsza
od mniejszej sumarycznej wartoci na rozrywanie
lub wyciganie.
W tabeli 3 pokazano wartoci rednie si
w n warstwach zbrojenia przecinanych przez
powierzchni polizgu:
n
EE
dhdh
,,
(30)
Naley zauway, e dla wszystkich rozwaanych
wartoci ZA i maych ktw wartoci E*h ,d s ujemne,
co wiadczy o tym, e skadowa pozioma oporw polizgu
na rozwaanej powierzchni polizgu jest wiksza od sumy
skadowych poziomych oddziaywa na aktywny blok
gruntu. Maksymalne wartoci E*h ,d dla ZA = 5,0 i 4,4 m
otrzymano dla kta = 45 za dla ZA < 4,4 m
odpowiednio dla = 59,65. Zatem mona rozpatrywa
tylko linie o nachyleniu 45, = 45 + 0,51,d. Takie
postpowanie prowadzi moe jednak do nieekono-
micznego lub niebezpiecznego zaprojektowania ciany
oporowej z gruntu zbrojonego geosyntetykiem. Zdaniem
autorki naley wykona obliczenia dla wielu wartoci
ZA i ktw , aby prawidowo zaprojektowa cian
oporow z gruntu zbrojonego. Procedura oblicze jest
jednak bardzo pracochonna. W tabeli 4 pokazano wyniki
analizy warunku na rozrywanie, za w tabeli 5
na wyciganie zbrojenia.
Tab. 3. Wartoci oblicze [kN/m]
ZA
m 7,5 15,0 22,5 30,0 37,5 45,0 52,5 59,65
5,0 -66,1 -13,6 1,5 12,4 15,1 15,8 13,4 13,8
4,4 -64,3 -15,0 -0,8 8,9 11,7 12,5 12,2 12,3
3,8 -60,6 -15,4 -2,3 6,0 8,7 9,7 11,2 11,7
3,2 -55,1 -14,8 -3,2 3,6 6,2 8,7 10,2 10,8
2,6 -47,6 -13,3 -3,4 1,7 5,3 7,9 9,2 9,6
2,0 -38,3 -10,7 -2,9 0,6 4,7 7,0 8,2 8,6
1,4 -27,1 -7,2 -2,5 0,5 4,2 6,3 7,4 7,7
0,8 -14,0 -5,5 -1,6 0,5 4,0 6,0 7,0 7,3
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 197-206
202
Tab. 4. Warunek na rozrywanie
ZA
E*h ,d Wytrzymao dugoterminowa RBi,d [kN/m] RBi,d B
m kN/m 1 2 3 4 5 6 7 8 kN/m %
5,0 94,7 19,04 19,04 19,04 19,04 19,04 95,2 99,5
4,4 75,2 19,04 19,04 19,04 19,04 11,9 88,1 85,4
3,8 70,1 19,04 19,04 19,04 11,9 11,9 11,9 92,8 75,5
3,2 53,1 19,04 19,04 11,9 11,9 11,9 73,8 72,0
2,6 38,3 19,04 11,9 11,9 11,9 54,7 70,0
2,0 25,8 11,9 11,9 11,9 35,7 72,3
1,4 15,4 11,9 11,9 23,8 64,7
0,8 7,3 11,9 11,9 61,3
Tab. 5. Warunek na wyciganie
ZA
E*h ,d Opr na wyciganie w warstwie RAi,d [kN/m] RAi,d A
m kN/m 1 2 3 4 5 6 7 8 kN/m %
5,0 94,7 310,8 232,5 164,5 106,9 59,7 874,4 10,8
4,4 75,2 278,5 205,7 143,3 91,2 49,5 768,2 9,8
3,8 70,1 246,2 194,3 148,4 108,6 74,9 47,3 819,7 8,6
3,2 53,1 215,9 167,1 124,2 87,5 56,8 651,5 8,2
2,6 38,3 185,7 139,8 100,1 66,4 492,0 7,8
2,0 25,8 155,4 112,6 75,9 343,9 7,5
1,4 15,4 125,2 85,4 210,6 7,3
0,8 7,3 94,9 94,9 7,7
Przy wykorzystaniu dwch rnych geosyntetykw
o wytrzymaoci krtkoterminowej 80/20 kN/m
i 50/15 kN/m konieczne jest ze wzgldu na rozrywanie
zastosowanie geosyntetyku 80/20 w piciu dolnych
warstwach, za geosyntetyku 50/15 w trzech grnych
warstwach. Wspczynnik wykorzystania nonoci
na rozrywanie dla dwch dolnych warstw wynosi okoo
90%, czterech rodkowych ~70% i dwch grnych
~65%. Zauway naley, e mona zaproponowa wiele
rozwiza speniajcych warunek na rozrywanie zbrojenia
geosyntetycznego, stosujc wicej rodzajw geo-
syntetykw. Decyzj o wyborze ostatecznego rozwizania
podejmuje projektant majc na uwadze wzgldy
ekonomiczne i wykonawcze. Stopie wykorzystania
nonoci na wyciganie jest may i nie przekracza 11%,
co by sugerowao moliwo skrcenia zbrojenia.
W analizowanym przykadzie L = 0,7H, zatem jest
minimaln dugoci zalecan obecnie przy projektowaniu
cian oporowych z gruntu zbrojonego.
Inn procedur oblicze si w warstwach zbrojenia
zastosowano w programie komputerowym GEO5 (2016)
(tab. 6).
Wartoci obliczeniowe si w poszczeglnych
warstwach zbrojenia Ei,d oraz stopnie wykorzystania nonoci ze
wzgldu na rozrywanie B,i i wyciganie A,i
poszczeglnych warstw przedstawiono w tabeli 7.
Tab. 6. Warunek na rozrywanie i wyciganie GEO5
Nr
warstwy
E*i,d RBi,d RAi,d *B
*A
kN/m kN/m kN/m - -
1 9,14 19,04 403,3 48,0 2,3
2 19,33 19,04 329,6 91,0 5,3
3 15,52 19,04 259,7 81,5 6,0
4 13,45 19,04 199,6 70,6 6,7
5 11,69 19,04 145,9 61,4 8,0
6 9,70 11,90 99,0 81,5 9,8
7 7,65 11,90 60,6 64,2 12,6
8 8,97 11,90 29,7 75,3 30,2
Katarzyna DOYK-SZYPCIO
203
Tab. 7. Siy w zbrojeniu oraz stopie wykorzystania nonoci na
rozrywanie i wyciganie
Nr
warstwy
E*i,d RBi,d RAi,d Bi
Ai
kN/m kN/m kN/m - -
1 9,41 19,04 403,3 48,0 2,3
2 17,33 19,04 329,6 91,0 5,3
3 15,52 19,04 259,7 81,5 6,0
4 13,45 19,04 199,6 70,6 6,7
5 11,69 19,04 145,9 61,4 8,0
6 9,70 11,90 99,0 81,5 9,8
7 7,65 11,90 60,6 64,2 12,6
8 8,97 11,90 29,7 75,3 30,2
Z oblicze programem komputerowym GEO5 wynika,
e ze wzgldu na rozrywanie i wyciganie obliczenia
wykonywane zgodnie z zaleceniami EBGEO (2011)
s poprawne. Procedura przedstawiona w EBGEO
nie daje moliwoci analizy si w poszczeglnych
warstwach zbrojenia, zatem obie metody nie mog
by porwnane bezkrytycznie. Szczeglne rnice
s widoczne przy rozwaaniu wycigania warstw
zbrojenia. Zgodnie z obliczeniami programem GEO5
grne warstwy zbrojenia maj najwikszy stopie
wykorzystania nonoci na wyciganie, co nie jest
widoczne przy analizie zgodnie z procedur zalecan
przez EBGEO (2011).
4. Polizg gruntu po zbrojeniu
Moliwa jest utrata statecznoci wewntrznej
spowodowana polizgiem czci bloku gruntu zbrojonego
po zbrojeniu, tak zwany polizg wewntrzny (BS 8006-1,
2010). Schematycznie problem pokazano na rysunku 1c.
Przy analizie polizgu wewntrznego najbardziej
niekorzystna jest kombinacja obcie K2 (rys. 6).
Rys. 6. Schemat oddziaywa przy analizie polizgu
wewntrznego
Zgodnie z Eurokodem 7 (PN-EN 1997-1, 2008)
polizg po i-tej warstwie nie wystpi jeeli speniony
jest warunek:
dsidi RE ,, (31)
Dla rozpatrywanego w artykule przykadu:
dahidi EE ,, (32)
Rhfsdavididsi fEGR ,,,, (33)
iddi zLG ,1, (34)
Wartoci Eahi,d i Eavi,d oblicza si korzystajc z rwna
(20, 21, 22, 23). Ponadto przyjto, e:
ddsf ,1, tan8,0 (35)
W tabeli 8 i 9 przedstawiono dla poszczeglnych
warstw zbrojenia oddziaywania i opory dla podejcia
obliczeniowego 2 i 3, przyjmujc wspczynniki
czciowe oddziaywa, materiaw i oporw zgodnie
z Eurokodem 7 (PN-EN 1997-1, 2008) zamieszczone
w tabeli 2. Wspczynniki wykorzystania nonoci
oznaczone odpowiednio dla podej obliczeniowych jako
s2 i s3 obliczono z rwnania:
%100,
,
dsi
di
sR
E (36)
Przy obu podejciach obliczeniowych wspczynniki
wykorzystania nonoci s podobne. Nieco wyszy
poziom bezpieczestwa budowli otrzymuje si stosujc
podejcie obliczeniowe 3. Naley zauway,
e zwikszajc dugo zbrojenia podnosi si zawsze
poziom bezpieczestwa budowli.
W zaleceniach EBGEO (2011) utrata statecznoci
wewntrznej w wyniku polizgu gruntu zasypowego
po zbrojeniu nie jest analizowana. Ze wzgldu
na wykorzystanie rnych geosyntetykw do zbrojenia
gruntu o rnym wspczynniku tarcia pomidzy
geosyntetykiem a gruntem, zdaniem autorki, zachodzi
konieczno analizy polizgu wewntrznego dla kadej
warstwy zbrojenia.
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 197-206
204
Tab. 8. Polizg wewntrzny podejcie obliczeniowe 2
Nr
warstwy
Zi
Gi,d
Eahi,d Eaqhi,d Eavi,d Eaqvi,d Eahi,d
Eavi,d
Rsi,d
s2
m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m %
8 0,8 50,4 2,10 4,60 0,8 1,8 6,7 2,6 27,0 24,8
7 1,4 88,2 6,20 8,10 2,4 3,2 14,3 5,6 47,8 29,9
6 2,0 126,0 12,80 11,50 5,0 4,5 24,3 9,5 69,0 35,2
5 2,6 163,8 21,63 14,99 8,4 5,9 36,6 14,3 90,7 40,4
4 3,2 201,6 32,76 18,44 12,8 7,2 51,2 20,0 112,8 45,4
3 3,8 239,4 46,19 21,90 18,0 8,6 68,1 26,6 135,4 50,3
2 4,4 277,2 61,93 25,36 24,2 9,9 87,3 34,1 158,8 55,0
1 5,0 315,0 79,98 28,82 31,2 11,3 108,8 42,5 182,0 59,8
Tab. 9. Polizg wewntrzny podejcie obliczeniowe 3
Nr
warstwy
Zi
Gi,d
Eahi,d Eaqhi,d Eavi,d Eaqvi,d Eahi,d
Eavi,d
Rsi,d
s3
m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m %
8 0,8 50,4 1,9 5,10 0,6 1,6 7,0 2,2 23,7 29,5
7 1,4 88,2 5,9 8,80 1,9 2,8 14,7 4,7 41,8 35,2
6 2,0 126,0 12,0 12,60 3,8 4,0 24,6 7,9 60,3 40,8
5 2,6 163,8 20,2 16,40 6,5 5,2 36,6 11,7 79,0 46,3
4 3,2 201,6 30,7 20,20 9,8 6,4 50,8 16,2 98,0 51,8
3 3,8 239,4 43,2 24,00 13,8 7,7 67,2 21,5 117,4 57,2
2 4,4 277,2 58,0 27,80 18,5 8,9 85,7 27,4 137,1 62,5
1 5,0 315,0 74,9 31,60 23,9 10,1 106,4 34,0 157,1 67,7
5. Zniszczenie poczenia geosyntetyku z obudow
Obudowa i poczenie obudowy z geosyntetykiem musi
zapewni bezawaryjne uytkowanie ciany w okresie
jej eksploatacji. Wytrzymao geosyntetyku, jego
poczenia z obudow i opr na wyciganie warstwy
musz by wiksze od siy parcia gruntu zasypki
w analizowanej warstwie. Symbolicznie warunek
ten ma posta:
dfidAidBidfi RRRE ,,,, ;;min (37)
gdzie Efi,d jest obliczeniow wartoci parcia gruntu
w analizowanej warstwie.
v,, l dahidfi eE (38)
gdzie: lv jest gruboci analizowanej warstwy (rys. 4) za
daqhiqdhiadahi eee ,,, (39)
Zgodnie z EBGEO (2011) wspczynniki i q
s rwne:
2,0mz dla 7,0 i (40a)
2,0mz dla 0,1 i (40b)
h warstw wszystkicdla 0,1q (40c)
Obliczeniowe wartoci skadowych poziomych par
gruntu zasypki (rys. 7) na obudow okrelaj rwnania:
idahddhia zKe ,,1, (41)
dahddaqhi Kqe ,,, (42)
Rys. 7. Skadowe poziome par jednostkowych na obudow
ciany
Katarzyna DOYK-SZYPCIO
205
gdzie:
cos
sin sin1
cos
2
d1,
,1,1,1
,12
,
ddd
ddahK (43)
3
2 ,1,1 dd (44)
Parcia od ciaru objtociowego zasypki i obcienia
zmiennego s oddziaywaniami niekorzystnymi, zatem
wskazane jest uycie kombinacji obcie K1.
W zaleceniach EBGEO (2011) stosowane jest drugie
podejcie obliczeniowe naley stosowa odpowiednie
wspczynniki obcienia, materiau i oporw podane
w Eurokodzie 7 (2008) dla tego podejcia obliczeniowego
( = 1,0; = 1,0; G = 1,35; Q = 1,5; R = 1,4).
Wytrzymao dugoterminowa geosyntetyku
na rozrywanie jest okrelona rwnaniem (3) i wynosi
RAi,d = 19,04 kN/m dla warstwy 1-5 (i = 1-5)
i RAi,d = 11,9 kN/m dla warstw 6-8 (i = 6-8).
Ze wzoru 4 wynika, e LAi(RAi,d) dla poczenia z obudow
jest wiksze od LAi(RAi,d) dla dowolnej powierzchni
polizgu, zatem w pracy nie liczono oporw na
wyciganie przy analizie wytrzymaoci poczenia
geosyntetyku z obudow. W pracy przyjto oblicowanie
ciany przez wywijanie geotkaniny. Zatem Efi,d = RBi,d
i warunek (37) ma posta:
dBidfi RE ,, (45)
za wspczynnik wykorzystania nonoci
%100
,
,
dBi
dfi
fR
E (46)
Wielkoci konieczne do sprawdzenia warunku
zniszczenia poczenia geosyntetyku z obudow
przedstawiono w tabeli 10.
Z oblicze wynika, e zapewniona jest wytrzymao
poczenia geosyntetyku z obudow. Stosujc metodyk
przedstawion w EBGEO (2011) sprawdzania pocze
geosyntetyku z obudow jest absolutnie konieczne.
W praktyce inynierskiej czsto przyjmuje si kt tarcia
gruntu o konstrukcj 1,d = 0 szczeglnie gdy obcienia
na cian s dynamiczne (na przykad od ruchu
samochodowego). W wietle zalece EBGEO (2011)
prowadzi to do nieracjonalnego zwikszenia poziomu
bezpieczestwa budowli.
Program GEO5 (2016) nie analizuje bezporednio si
poczenia obudowy z geosyntetykiem. Zdaniem autorki
naley przyjmowa wartoci si w poczeniu rwne
wartociom otrzymanym dla poszczeglnych warstw
zbrojenia. Porwnujc wartoci si Ei,d (tab. 6) i Efi,d
(tab. 9) mona powiedzie, e w warstwach dolnych
zbrojenia (i = 1-5) wartoci Ei,d s o okoo 30% wiksze
od wartoci Efi,d, za dla grnych warstw zbrojenia
(i = 6-8) s zblione do siebie (Ei,d Efi,d).
6. Wnioski
Analiza statecznoci wewntrznej cian oporowych
z gruntu zbrojonego zgodnie z metodyk zalecan
w EBGEO jest dosy pracochonna. Przy analizie
rozrywania i wycigania zbrojenia stosowane jest
3 za przy analizie poczenia geosyntetyku z obudow
2 podejcie obliczeniowe. Wedug EBGEO
nie ma koniecznoci sprawdzania polizgu wewntrznego.
Wartoci si w warstwach zbrojenia otrzymane klasyczn
metod EBGEO s zblione do wartoci otrzymanych
z oblicze programem komputerowym GEO5. Program
GEO5 moe by z powodzeniem wykorzystany do analizy
statecznoci wewntrznej cian oporowych z gruntu
zbrojonego geosyntetykiem.
Literatura
Bond A., Harris A. (2008). Decoding Eurocode 7. Taylor
& Francis Group, London and New York.
Becker D.E., Moore I.D.(ed.) (2008). Canadian Foundation
Engineering Manual. 4-th Edition. The Canadian
Geotechnical Society c/o BiTech Publisher Ltd., Richmond,
British Columbia, Canada.
Briaud J.-L. (2013). Geotechnical Engineering: Unsaturated
and saturated soils. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ,
USA.
BS 8006-1:2010. Code of practice for strengthened/reinforced
soils and Rother fills.BSI Standards Publication.
Tab.10. Zerwanie poczenia z obudow
Nr
warstwy
zi
Kah,d
lv
q
Efi,d RBi,d j
m - m - - kN/m kN/m %
8 0,8 0,224 1,1 1,0 1,0 10,33 11,9 86,8
7 1,4 0,224 0,6 1,0 1,0 7,60 11,9 63,9
6 2,0 0,224 0,6 1,0 1,0 9,56 11,9 80,0
5 2,6 0,224 0,6 0,7 1,0 8,97 19,04 47,1
4 3,2 0,224 0,6 0,7 1,0 10,22 19,04 53,7
3 3,8 0,224 0,6 0,7 1,0 11,72 19,04 61,6
2 4,4 0,224 0,6 0,7 1,0 13,09 19,04 68,8
1 5,0 0,224 0,3 0,7 1,0 7,23 19,04 38,0
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 197-206
206
Clayton Ch.R.I., Woods R.I., Bond A.J., Milititsky J.
(2013).
Earth pressure and Earth-Retaining Structure. Taylor
& Francis Group, Florida, USA.
EBGEO (2011). Recommendations for Design and Analysis
of Earth Structures using Geosynthetic Reinforcements.
Wiley Company, Ernest & Sohn, Germany, 2011.
GEO5 (2016). Podrcznik Uytkownika, Edycja 2016. Fine civil
engineering software.
PN-EN 1997-1 (2008). Eurokod 7. Projektowanie
geotechniczne. Cz 1: Zasady oglne. PKN, Warszawa.
Shukla S. K., Yin J.-H. (2006) Fundamentals of Geosynthetic
Engineering. Taylor & Francis Group, London.
Szypcio Z., Doyk-Szypcio K. (2016). Stateczno zewntrzna
ciany oporowej zbrojonej geosyntetykiem. Budownictwo
i Inynieria rodowiska, Vol. 7, Nr 4, 197-206.
Wysokiski L., Kotlicki W. (2008). Projektowanie konstrukcji
oporowych stromych skarp i nasypw z gruntu zbrojonego
geosyntetykami. ITB, Instrukcje, Wytyczne, Poradniki.
Nr 429/2008, Warszawa.
INTERNAL STABILITY OF GEOSYNTHETIC
-REINFORCED SOIL RETAINING WALLS
Abstract: This paper presents a design methodology
in accordance with Eurocode 7 and EBGEOs recommendations
when analysing the internal stability of
geosynthetic-reinforced
soil retaining walls. Every step was thoroughly presented,
considering the example as very helpful in designing such
retaining constructions by engineers. The calculation were
carried out with the use of classical method and GEO5
software.
It was shown that the application of EBGEO calculation
methodology and GEO5 programme methodology lead to
similar levels of the retaining walls safety. GEO5 programme
can be successfully used for designing the geosynthetic-
reinforced retaining walls.
207
ANALIZA NUMERYCZNA WPYWU WYMIARW
I SPOSOBU MOCOWANIA BELEK POPRZECZNYCH NA WYTENIE
DWIGARW GWNYCH MOSTW NISKOWODNYCH
Artur DUCHACZEK
Wydzia Zarzdzania, Wysza Szkoa Oficerska Wojsk Ldowych im.
generaa Tadeusza Kociuszki,
ul. Czajkowskiego 109, 51-150 Wrocaw
Streszczenie: Wojskowe mosty niskowodne s obiektami inynierskimi
przeznaczonymi do krtkotrwaego uytkowania.
Tego typu rozwizania konstrukcyjne pojawiaj si rwnie w cywilnych
obiektach mostowych. W literaturze
przedmiotu nie podano jednak wytycznych do ich projektowania w
przypadku wykorzystania jako ste poprzecznych
pojedynczych ceownikw i dwuteownikw stalowych (tak zwanych belek
poprzecznych). W niniejszej pracy
przeanalizowano wpyw zarwno zmiany sztywnoci przyjtych w
obliczeniach numerycznych pocze montaowych,
jak i sztywnoci samych belek poprzecznych na maksymalne wartoci
napre w dwigarach gwnych wojskowych
mostw niskowodnych. Na podstawie przeprowadzonych oblicze
stwierdzono, e w przypadku dwigarw gwnych
wykonanych z dwuteownikw stalowych o wysokoci 400 mm, przy
zaoeniu, e ich rozstaw nie przekracza odlegoci
0,80 m, stosowanie belek poprzecznych z ksztatownikw stalowych o
wysokoci zblionej do wartoci poowy
wysokoci dwigara gwnego jest zupenie wystarczajce.
Sowa kluczowe: metoda elementw skoczonych, mosty niskowodne,
konstrukcje stalowe.
Autor odpowiedzialny za korespondencj. E-mail:
aduchaczek@poczta.wp.pl
1. Wprowadzenie
Mosty niskowodne to obiekty inynierskie przeznaczone
z zaoenia do krtkotrwaego uytkowania.
Uniemoliwiaj one prowadzenia eglugi oraz spywu kry
lodowej (Mosty wojskowe, 1994). W literaturze
anglojzycznej mosty te okrelane s midzy innymi jako
military nonstandard fixed bridges (Ray i Seda-
Sanabria, 2002) lub low-water bridge (McDonald
i Anderson-Wilk, 2003).
W tego typu konstrukcjach zcza rubowe stosuje
si przed wszystkim do czenia pojedynczych dwigarw
gwnych wykonanych z dwuteownikw stalowych
o wysokoci powyej 0,40 m, przy zaoeniu, e ich
rozstaw nie przekracza odlegoci 0,85 m (Mosty
wojskowe, 1994). Elementy ste poprzecznych,
zwanych potocznie rozprkami, wykonuje si
z ktownikw stalowych o szerokoci pek nie mniejszej
ni 1/25 ich dugoci. Stenia poprzeczne wykonuje
si jako kratownice paskie skadajce si z dwch pasw
(grnego i dolnego) oraz zastrzaw. Stenia skrajne
rozmiesza si w odlegoci okoo 0,70 m od koca
dwigarw, a stenia porednie w odlegociach
nie mniejszych ni 15 szerokoci pki dwigara.
Mocowanie ste poprzecznych do dwigarw gwnych
moliwe jest dziki przyspawaniu do rodnikw tych
dwigarw odcinkw ktownikw stalowych o szerokoci
pki poziomej nie mniejszej ni 100 mm, przyjmujc
jednoczenie, e dugo odcinkw ktownikw grnych
wynosi 300 mm, a dolnych 150 mm. Stenia montuje si
do dwigarw gwnych z zastosowaniem rub o rednicy
minimum 16 mm (Mosty wojskowe, 1994).
Liczb ste poprzecznych przy konstruowaniu
przsa mostw niskowodnych okrela si ze wzorw
empirycznych, ktre uzaleniaj ich liczb od dugoci
przsa oraz rodzaju zastosowanego typu ksztatownika
(Mosty wojskowe, 1994):
1m0,1t
p
b
ln (1)
sb 15 (2)
gdzie: np oznacza liczb ste poprzecznych,
lt to rozpito teoretyczn przsa w m, b to rozstaw
ste poprzecznych w m, natomiast s to szeroko pasa
ksztatownika w m.
W podrczniku tym nie podano natomiast wytycznych
dotyczcych zastosowania pocze rubowych
w przypadku wykorzystania jako ste poprzecznych
pojedynczych ceownikw i dwuteownikw stalowych
(tak zwanych belek poprzecznych). Jest to o tyle istotne,
e tego typu rozwizania stosowane s w rozwizaniach
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 207-216
208
konstrukcyjnych rzeczywistych obiektw mostowych
(Kamyk i Duchaczek, 1998; Hoowaty, 2003; Ryyski
i in., 1984). Na rysunku 1 zaprezentowano trzy sposoby
poczenia belek poprzecznych z dwigarami gwnymi za
pomoc rub.
a)
b)
c)
Rys. 1. Poczenia rubowe belek poprzecznych z dwigarami
gwnymi w przypadku zastosowania: a) blachy czoowej
przyspawanej do belki poprzecznej (Mako i in., 2001),
b) ktownikw przyspawanych do dwigarw gwnych,
c) belek poprzecznych montowanych do eber usztywniajcych
rodnik dwigara gwnego
Zaprezentowane na rysunku 1a poczenie rubowe
jest poczeniem sztywnym. Zastosowana w tym
poczeniu blacha czoowa oraz cztery ruby rednicy
okoo 20 mm w poczeniu z wykorzystanym jako belka
poprzeczna dwuteownikiem stalowym typu HEB nadaje
poczeniu du sztywno (Mako i in., 2001; Kamyk
i in., 2003). Poczenia rubowe zaprezentowane
na rysunku 1b i c, w porwnaniu do wczeniej
omwionego poczenia, nie s na pewno poczeniami
tak sztywnymi. Biorc pod uwag, e omawiane belki
poprzeczne nie maj bezporedniego kontaktu
ze rodnikiem dwigara gwnego (rys. 2) mona przyj,
e w obliczeniach numerycznych tego typu poczenie nie
powinno by traktowane jak idealnie sztywne, a jako tak
zwane poczenie podatne. Problematyka podatnoci tego
typu wzw, a w szczeglnoci w ramach o konstrukcji
supowo-ryglowej i prtowo-cignowej, bya poruszana
ju w wielu pracach (Brdka i Kozowski, 1996; Brdka
i in., 2004; Giejowski i in., 2009). Aktualnie dziki
szybkiemu rozwojowi metod obliczeniowych
i zastosowaniu oprogramowania komputerowego analiza
konstrukcji z wzami podatnymi jest moliwa poprzez
zastosowanie wspczynnikw opisujcych stopie
zwolnienia tych pocze (Instrukcja, 2009).
a)
b)
Rys. 2. Widok rusztu stalowego wykonanego z zastosowaniem
pocze rubowych w przypadku: a) ktownikw
przyspawanych do dwigarw gwnych, b) belek poprzecznych
montowanych do eber usztywniajcych rodnik dwigara
gwnego
Analizujc belki poprzeczne zaprezentowane
na rysunku 2 mona mie rwnie wtpliwoci, czy
zastosowane do wiotkie (mao sztywne) w stosunku
do dwigarw gwnych belki poprzeczne s w stanie
w zadowalajcy sposb rozoy obcienie na wszystkie
dwigary znajdujce si w przle (Duchaczek, 2015).
Oczywicie w przypadku zaprezentowanym na rysunku 2
zadanie to spoczywa przede wszystkim na betonowej
Artur DUCHACZEK
209
pycie pomostu gruboci okoo 30 cm. Nasuwa si jednak
pytanie, jak sztywne powinny by stalowe belki
poprzeczne w przypadku zastosowania w tego typu
ruszcie pokadu drewnianego, ktry jest rozwizaniem
najbardziej uniwersalnym, w przypadku zastosowa stricte
militarnych. Na rysunku 3 zaprezentowano przykad
takiego wanie mostu, ale tylko z pojedynczym pokadem
poprzecznym, co jest rozwizaniem mao praktycznym w
przypadku przemieszczania si po nim cikiego
obcienia gsienicowego.
a)
b)
Rys. 3. Widok przsa mostu niskowodnego z pojedynczym
drewnianym pokadem poprzecznym (urawik, 2015):
a) z boku, b) od przodu
Z tego te wzgldu w niniejszej pracy
przeanalizowano wpyw zarwno zmiany sztywnoci
przyjtych w obliczeniach numerycznych pocze
montaowych, jak i sztywnoci samych belek
poprzecznych na rozkad napre w dwigarach
gwnych wojskowych mostw niskowodnych.
2. Konstrukcja mostu niskowodnego przyjta
do analiz numerycznych i jej obcienie
Duchaczek (2015) dokona analizy podstawowych
parametrw okrelajcych gabaryty czogw bdcych
na wyposaeniu wojska polskiego. Z analizy tych danych
wynika, e masa bojowa omawianych pojazdw mieci si
midzy 36,50-59,50 tony. Analizujc nastpnie mas
pojazdw normowych zaprezentowanych w STANAG-u
2021 (Stanag, 2006) uznano, e pojazdy bdce
na wyposaeniu polskich si zbrojnych maj zblione
gabaryty do pojazdw klasy MLC40-MLC70. Jako
obcienie obliczeniowe przyjto zatem obcienie
gsienicowe klasy MLC70. Pojazdy tej klasy
charakteryzuj si mas cakowit 63,50 tony, szerokoci
pojazdu (na wysokoci gsienic) 3,51 m, szerokoci
gsienic 0,79 m i dugoci przylegania gsienicy rwn
4,57 m (Stanag, 2006).
Przeprawa pojazdw zarwno koowych, jak
i gsienicowych po obiektach mostowych uregulowana
jest rwnie zapisami STANAG-u 2021, w ktrym
to dokumencie okrelono minimaln wymagan szeroko
jezdni, po ktrej maj si przeprawia pojazdy
odpowiednich klas. Uwzgldniajc fakt, e w warunkach
wojennych, jak i sytuacjach kryzysowych mosty
niskowodne lepiej wykonywa jako przejcia
jednokierunkowe uznano, e najczciej wykonywanym
obiektem mostowym bd mosty jednokierunkowe
o szerokoci 4,00 m (Duchaczek, 2015).
Uwzgldniajc powysze w niniejszej pracy
do dalszych analiz przyjto przso skadajce si
z szeciu dwigarw gwnych wykonanych
z dwuteownikw stalowych INP 400 o dugoci 14 m
i szerokoci jezdni rwnej 4,00 m. Belki poprzeczne
wykonano z trzech rodzajw popularnych ksztatownikw
stalowych, a mianowicie ceownikw oraz dwuteownikw
normalnych i szerokostopowych. Ksztatowniki
te charakteryzoway si wysokoci profilu poprzecznego
wynoszc 180, 200 i 220 mm, to znaczy ich wysoko
oscylowaa wok poowy wysoko przyjtych
dwigarw gwnych.
Pokad drewniany skada si z dwch warstw desek
o gruboci 5 cm uoonych prostopadle do siebie.
Utworzony w ten sposb pokad poprzeczny i pokad
ochronny poczono za pomoc gwodzi, tworzc przez
to jednolit drewnian pyt (rys. 4). W warunkach
wojennych standardowo w mostach niskowodnych
montowany bdzie pokad drewnianych, mocowanych
przy uyciu drewnianych krawnikw i rub
krawnikowych do skrajnych dwigarw gwnych.
Mona zatem uzna, e pokad ten nie wsppracuje
w sposb bezporedni (brak bezporedniego mocowania)
z wszystkimi dwigarami gwnymi, a uczestniczy tylko
w rozdziale i przekazaniu obcienia (pojazdu
gsienicowego klasy MLC70) na wszystkie dwigary
gwne.
4000800
2 x
50
14
0
Rys. 4. Przekrj poprzeczny analizowanego przsa mostu
niskowodnego (wymiary w mm)
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 207-216
210
3. Modelowanie i obliczenia
Obliczenia numeryczne wykonano w programie Autodesk
Robot Structural Analysis Professional. Przso mostu
niskowodnego zostao zamodelowane jako konstrukcja
prtowo-powokowa (Instrukcja, 2009). Przy czym,
stalowa konstrukcja nona zostaa zamodelowana jako
ruszt przy wykorzystaniu 2-wzowych prtowych
elementw skoczonych. Zarwno dwigary gwne, jak
i belki poprzeczne zamodelowano jako ksztatowniki
stalowe (Duchaczek, 2015). Do oblicze numerycznych
przyjto, e wszystkie ksztatowniki zostay wykonane ze
stali gatunku S355 (modu Younga E = 210 GPa, modu
Kirchoffa G = 81 GPa, ciar waciwy = 77,01 kN/m3).
Pokad zosta zamodelowany jako jeden panel
o gruboci 10 cm (Instrukcja, 2009). W procesie
dyskretyzacji pokadu wykorzystano metod siatkowania
Coons z zastosowaniem czworoktnych 4-wzowych
elementw powierzchniowych o rozmiarze 10 cm, przez
co konstrukcja pokadu zawieraa w zalenoci od rodzaju
obcienia od 5701 do 5834 wzw (rys. 5). Pyt
pomostu zamodelowano z drewna klasy C14 (modu
Younga E = 7000 MPa, modu Kirchoffa G = 3500 MPa,
ciar waciwy = 2,84 kN/m3). W obliczeniach
numerycznych model materiau pyty drewnianej przyjto
jako materia jednorodny, pomimo e pomost skada
z dwch warstw elementw drewnianych usytuowanych
ortogonalnie, poczonych jednak ze sob przy uyciu
znacznej liczby gwodzi. Przyjcie do oblicze materiau
jednorodnego powodowao zwikszenie sztywnoci
analizowanego pokadu przy zginaniu zarwno
w kierunku podunym, jak i poprzecznym. W praktyce
inynierskiej bardzo rzadko jednak wykonywane
s konstrukcje mostw niskowodnych o minimalnych
dopuszczalnych wysokociach pokadu zarwno
porzecznego, jak i ochronnego. Pyty pokadu
drewnianego wykonywane s zatem zazwyczaj o znacznie
wikszych wysokociach ni 10 cm, std przyjte
dodatkowe usztywnienie pyty pokadu drewnianego
o wysokoci tylko 10 cm nie powinno mie decydujcego
wpywu na oglne wnioski wycignite z uzyskanych
wynikw oblicze numerycznych.
W obliczeniach numerycznych wykorzystano pojazd
gsienicowy klasy MLC70 modelujc go jako obcienie
symetryczne (G1) i niesymetryczne (G2), przy
uwzgldnieniu niewielkiego w tym przypadku mimorodu
wynikajcego z rnicy szerokoci jezdni i pojazdu.
Na rysunku 5 przedstawiono jeden z wybranych
modeli obliczeniowych przsa mostu niskowodnego
wykorzystywanych w analizach numerycznych.
W obliczeniach nie uwzgldniono obcie
rodowiskowych, takich jak wiatr i nieg.
W obliczeniach numerycznych wykorzystano opcj tak
zwanego obcienia ruchomego, w ktrej okrelano
parametry pojazdu oraz drog jego przemieszczania si po
analizowanej konstrukcji, oznaczon na rysunku 5b
janiejsz lini prost przebiegajc wzdu pokadu
drewnianego. Do konstrukcji prtowych typu ruszt mona
przykada obcienia pojazdem gsienicowym
zdefiniowanym jako obcienie cige liniowe (Instrukcja,
2009).
a) b)
c) d)
Rys. 5. Modele obliczenowe:a) Schemat obcienia gsienicowego
klasy MLC70 (Stanag, 2006), b) widok modelu obliczeniowego
przsa mostu niskowodnego przy obcieniu gsienicowym
niesymetrycznym G2, c) rusztu wykonanego z ksztatownikw
stalowych,
d) lokalizacji pokadu drewnianego w przyjtym modelu
obliczeniowym w stosunku do ksztatownikw stalowych
Artur DUCHACZEK
211
W przypadku analizy konstrukcji mieszanych typu
prtowo-powokowych pojazdy gsienicowe mona
modelowa rwnie za pomoc obcienia
powierzchniowego. Obcienie to przykadane jest
do panelu jako obcienie konturowe. Jednak jak podano
w instrukcji obsugi programu, korzystajc z tego
typu obcienia naley zwraca szczegln uwag
na to, w ktrym miejscu zostanie przyoone obcienie
(Instrukcja, 2009). Wynika to z faktu, e obcienie to jest
generowane na kadym panelu, ktry znajduje si
w obrbie rzutu konturu obcienia. Zatem w przypadku
wikszej liczby paneli, aby obcienie byo przyoone
tylko na wybrane panele, naley wykorzysta opcje
selekcji w definicji przypadku obcienia ruchomego
(Instrukcja, 2009). W analizowanym przypadku nie byo
to jednak konieczne poniewa w modelu obliczeniowym
wykorzystywany by tylko jeden panel, ktrym
zamodelowano cay pokad drewniany.
W przypadku obliczeniowym analizowanym
w niniejszej pracy (model prtowo-powokowy)
obcienie przekazywane byo na pokad drewniany,
a std dopiero na dwigary stalowe. Aby natomiast
obcienie pojazdem gsienicowym byo przykadane
bezporednio na prty, naleaoby do modelowania
pojazdu wykorzystywa siy skupione, i taki przykad
modelowania pojazdw zosta zaprezentowany ju
we wczeniejszej pracy autora (Duchaczek, 2015).
Korzystajc z opcji obcienia ruchomego mona
uzyska dodatkowe przypadki tego obcienia oznaczone
symbolami + i -, ktre okrelaj wartoci dla
obwiedni odpowiednio grnej i dolnej. W niniejszych
analizach uwzgldniano tylko wartoci maksymalnych
napre normalnych w dwigarach gwnych
odczytywane z obwiedni grnej (+) (Instrukcja, 2009).
4. Wpyw sztywnoci belek poprzecznych
na warto maksymalnych napre normalnych
w dwigarach gwnych
W pierwszym etapie bada przeanalizowano wpyw
sztywnoci belek poprzecznych na rozkad napre
normalnych w dwigarach gwnych mostw
niskowodnych. Na tym etapie bada do analiz
numerycznych przyjto belki poprzeczne wykonane
z trzech rodzajw popularnych ksztatownikw stalowych.
W tabeli 1 przedstawiono zestawienie parametrw
wytrzymaociowych analizowanych ksztatownikw
stalowych wykorzystanych do modelowania belek
poprzecznych wedug PN-91/H-93407 Stal. Dwuteowniki
walcowane na gorco.
Parametrem wpywajcym w najwikszym stopniu
na nono dwigarw stalowych s ich wskaniki
wytrzymaoci na zginanie Wx i Wy. Uwzgldniajc
natomiast pooenie dwigarw w ruszcie naley
stwierdzi, e szczeglne znaczenie ma wskanik
wytrzymaoci na zginanie Wx. Uwzgldniajc dane
zaprezentowane w tabeli 1 mona stwierdzi, e wzrost
wysokoci ksztatownikw w kadej z trzech grup
o 20 mm powoduje przyrost wartoci wskanikw
wytrzymaoci na zginanie Wx na poziomie 30%.
Maksymalna rnica wartoci wskanikw na zginanie Wx
wystpuje dla ksztatownikw C180 i HEB220.
W analizowanym przypadku ksztatownik szerokostopowy
ma niemale piciokrotnie wiksz nono ni ceownik
normalny.
Przyjmujc, e sztywno prta okrela si
iloczynem jego momentu bezwadnoci Ix i moduu
Younga E, mona rwnie stwierdzi, e belki poprzeczne
wykonane z ksztatownikw HEB220 maj niemal
szeciokrotnie wiksz sztywno ni belki poprzeczne
wykonane z ksztatownikw C180.
W tabelach 2, 3 i 4 zaprezentowano wyniki oblicze
numerycznych dla wybranych modeli obliczeniowych,
prezentujc w nich wartoci napre zarwno dla
dwigarw gwnych, jak i pokadu drewnianego.
W tabeli 2 zaprezentowano wartoci napre pochodzce
tylko od ciaru wasnego konstrukcji, w tabeli 3
od obcienia symetrycznego G1 (pojazd gsienicowy
MLC70 zlokalizowany na rodku przekroju poprze-
cznego przsa), natomiast w tabeli 4 od obcienia
niesymetrycznego G2 (pojazd gsienicowy MLC70
zlokalizowany przy krawniku).
Tab. 1. Zastawienie parametrw wytrzymaociowych ksztatownikw
stalowych przyjtych do oblicze numerycznych wedug
PN-91/H-93407
Ksztatownik Pole przekroju A
[cm2]
Ciar g
[kg/m]
Moment bezwadnoci
[cm4]
Wskanik przekroju
na zginanie
[cm3]
Ix Iy Wx Wy
Ceowniki normalne
C180 28,00 22,00 1350,00 114,00 150,00 22,40
C200 32,20 25,30 1910,00 148,00 191,00 27,00
C220 37,40 29,40 2690,00 197,00 245,00 33,60
Dwuteowniki
normalne
IPN180 27,90 21,90 1450,00 81,30 161,00 19,80
IPN200 33,50 26,30 2140,00 117,00 214,00 26,00
IPN220 39,60 31,10 3060,00 162,00 278,00 33,10
Dwuteowniki
szerokostopowe
HEB180 65,30 51,20 3830,00 1360,00 426,00 151,00
HEB200 78,10 61,30 5700,00 2000,00 570,00 200,00
HEB220 91,00 71,50 8090,00 2840,00 736,00 258,00
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 207-216
212
Tab. 2. Warto napre w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa
mostu niskowodnego pochodzcych od ciaru wasnego
konstrukcji
Nazwa ksztatownika
Maksymalne naprenia normalne w dwigarze
[MPa] Naprenia zredukowane w pycie
[MPa] najmniej obcionym najbardziej obcionym
C 180 16,28 16,52 0,14
C 200 16,42 16,60 0,14
C 220 16,58 16,71 0,14
INP 180 16,28 16,52 0,14
INP 200 16,46 16,63 0,14
INP 220 16,64 16,76 0,14
HEB 180 17,10 17,40 0,15
HEB 200 17,66 17,70 0,15
HEB 220 17,94 18,01 0,15
Tab. 3. Warto napre w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa
mostu niskowodnego pochodzcych od obcienia
symetrycznego G1
Nazwa ksztatownika
Maksymalne naprenia normalne w dwigarze
[MPa] Naprenia zredukowane w pycie
[MPa] najmniej obcionym najbardziej obcionym
C 180 187,64 195,66 3,14
C 200 189,89 195,95 2,78
C 220 191,99 196,20 3,03
INP 180 188,11 195,72 3,07
INP 200 190,61 196,61 2,97
INP 220 189,15 196,27 3,11
HEB 180 192,94 196,38 3,24
HEB 200 192,70 196,51 3,43
HEB 220 192,54 197,11 3,57
Tab. 4. Warto napre w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa
mostu niskowodnego pochodzcych od obcienie
niesymetrycznego G2
Nazwa ksztatownika
Maksymalne naprenia normalne w dwigarze
[MPa] Naprenia zredukowane w pycie
[MPa] najmniej obcionym najbardziej obcionym
C 180 150,39 241,70 4,66
C 200 151,16 240,83 3,83
C 220 151,90 239,93 3,84
INP 180 150,55 241,52 4,66
INP 200 151,41 240,53 4,68
INP 220 152,17 239,58 4,68
HEB 180 152,64 238,96 4,69
HEB 200 153,37 237,91 4,69
HEB 220 153,90 237,03 4,68
Artur DUCHACZEK
213
W przypadku dwigarw gwnych w tabelach 2-4
podawano wartoci maksymalnych napre normalnych
w dwigarze najbardziej i najmniej wytonym (rys. 6).
Natomiast w przypadku pokadu drewnianego podawano
tylko wartoci napre zredukowanych wedug hipotezy
Hubera-Misesa (Instrukcja, 2009):
)(32
)()()(2zx
2yz
2xy
2xz
2zy
2yx
zred
(3)
ktre w przypadku elementw powokowych przyjmuj
posta (Instrukcja, 2009):
2xy
2y
2x
2yx
zred 32
)(
(4)
a)
b)
Rys. 6. Graficzna interpretacja wynikw analizy numerycznej
w formie: a) wykresw maksymalnych napre normalnych
w MPa na prtach dla elementw rusztu stalowego, b) mapy
napre zredukowanych w MPa dla pokadu drewnianego,
pochodzcych od obcienie niesymetrycznego G2 dla modelu
obliczeniowego z belkami poprzecznymi wykonanymi
z dwuteownikw szerokostopowych HEB200
W niniejszej pracy nie przedstawiono zestawienia
wynikw analizy wartoci napre normalnych
w belkach poprzecznych w zalenoci od rodzaju
ksztatownika z jakiego zostay wykonane. We wszystkich
przypadkach obliczeniowych wartoci napre
normalnych w belkach poprzecznych byy jednak
mniejsze od napre normalnych w dwigarach
gwnych. Zgodnie z oczekiwaniami warto tych
napre bya odwrotnie proporcjonalna do wartoci
wskanika przekroju na zginanie Wx dla danej belki
(Duchaczek, 2015).
Z analizy wynikw zaprezentowanych w tabelach 2, 3
i 4 wynika, e w przypadku analizowanej konstrukcji
mostu niskowodnego sztywno belek poprzecznych
miaa znikomy wpyw ma rozkad napre normalnych
w dwigarach gwnych. Mona zatem przyj,
e przyjty do oblicze 10 cm pokad drewniany
w odpowiedni sposb rozdziela obcienie na ssiadujce
w niewielkiej odlegoci dwigary gwne.
Przyjmowanie do oblicze mniejszych gruboci
pokadu drewnianego nie powinno by realizowane,
ze wzgldu na fakt, e pokad drewniany jest zawsze
okrelany ze wzgldu na wartoci obcienia koowego,
a nie gsienicowego. Minimalna wysoko pokadu
poprzecznego powinna wynosi 5 cm, natomiast pokadu
ochronnego 4-5 cm, co w sumie daje 9-10 cm (Mosty
wojskowe, 1994).
5. Wpyw zmiany sztywnoci pocze montaowych
na rozkad napre normalnych w dwigarach
gwnych
W drugim etapie bada przeanalizowano wpyw
sztywnoci pocze montaowych na rozkad napre
normalnych w dwigarach gwnych. Na tym etapie bada
w analizach numerycznych wykorzystano tylko belki
poprzeczne zamodelowane z ceownikw normalnych
o wysokoci 180 mm.
W programie Autodesk Robot Structural Analysis
Professional zaimplementowany zosta algorytm DSC
umoliwiajcy obliczanie konstrukcji ze zwolnieniami
(Instrukcja, 2009). Zastosowanie elementu DSC
umoliwia definicj tak zwanych zwolnie sprystych
w elementach prtowych (rys. 7). Dla prta, dla ktrego
zosta zdefiniowany typ analizy z tego typu zwolnieniami
wykonywane s dodatkowo trzy operacje. Po pierwsze
podczas przygotowywania konstrukcji generowany jest
nowy wze. Nastpnie nowo powstay wze zastpuje
w rozpatrywanym elemencie prtowym wze stary,
ktry pozostaje przeniesiony do innego elementu
konstrukcyjnego. Kocowa operacja polega na wprowa-
dzeniu midzy starym i nowym wzem elementu DSC.
Dokadne informacje dotyczce waciwoci elementu
DSC znajduj si w plikach pomocy programu (Instrukcja,
2009).
element prtowy
DSC
stary wze
nowy wze
Rys. 7. Element DSC wykorzystywany w programie Autodesk
Robot Structural Analysis Professional (Instrukcja, 2009)
Prowadzc obliczenia skorzystano z opcji czciowego
wspczynnika sztywnoci dostpnej na zakadce
Zwolnie z menu Geometria (Instrukcja, 2009).
Wartoci wspczynnikw redukujcych sztywno mona
przyjmowa z zakresu od 0,00 dla penego zwolnienia
do 1,00 dla cakowitego braku zwolnienia. Zatem warto
sztywnoci elementu mnoona jest przez przyjt wartoci
czciowego wspczynnika sztywnoci na odpowiednim
kocu prta.
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 207-216
214
W tabelach 5, 6 i 7 zaprezentowano wyniki oblicze
numerycznych przsa mostu niskowodnego (rys. 4 b-d)
pod obcieniem gsienicowym klasy MLC70 (rys. 4a)
z uwzgldnieniem rnych modeli pocze elementw
stalowych. W analizach numerycznych uwzgldniono
sze rodzajw pocze, to znaczy poczenie sztywne,
zwolnienie cakowite (to jest poczenie przegubowe) oraz
20, 40, 60 i 80 procentowe zwolnienie z wykorzystaniem
wspczynnikw redukujcych sztywno dostpnych
w programie firmy Autodesk (Instrukcja, 2009).
W tabelach tych zaprezentowano wartoci napre
w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa mostu
niskowodnego pochodzcych od ciaru wasnego
konstrukcji (tabela 5), od obcienia pojazdem
gsienicowym MLC70 zlokalizowanym na rodku przsa
(tabela 6) oraz od obcienia pojazdem gsienicowym
MLC70 zlokalizowanym przy krawniku (tabela 7).
Z analizy wynikw zaprezentowanych w tabelach 5, 6
i 7 wynika, e w przypadku analizowanej konstrukcji
mostu niskowodnego sposb poczenia belek
poprzecznych z dwigarami mia rwnie nieznaczny
wpyw ma rozkad napre normalnych w dwigarach
gwnych. Mona zatem przyj, e podobnie jak
we wczeniejszych obliczeniach przyjty do oblicze
10 cm pokad drewniany w odpowiedni sposb rozdziela
obcienie na ssiadujce dwigary gwne.
Tab. 5. Warto napre w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa
mostu niskowodnego pochodzcych od ciaru wasnego
konstrukcji dla rozprek wykonanych z ksztatownika C180
Rodzaj poczenia
Maksymalne naprenia normalne w dwigarze
[MPa] Naprenia zredukowane w pycie
[MPa] najmniej obcionym najbardziej obcionym
Zwolnienie cakowite 16,16 16,65 0,20
80% zwolnienia 16,20 16,61 0,15
60% zwolnienia 16,23 16,58 0,15
40% zwolnienia 16,25 16,55 0,14
20% zwolnienia 16,27 16,54 0,14
Poczenie sztywne 16,28 16,52 0,14
Tab. 6. Warto napre w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa
mostu niskowodnego pochodzcych od obcienia
symetrycznego G1 dla rozprek wykonanych z ksztatownika C180
Rodzaj poczenia
Maksymalne naprenia normalne w dwigarze
[MPa] Naprenia zredukowane w pycie
[MPa] najmniej obcionym najbardziej obcionym
Zwolnienie cakowite 176,82 198,83 15,89
80% zwolnienia 179,88 195,94 11,42
60% zwolnienia 182,43 195,20 8,31
40% zwolnienia 184,58 195,19 6,03
20% zwolnienia 186,27 195,44 4,30
Poczenie sztywne 187,64 195,66 3,14
Tab. 7. Warto napre w wybranych elementach konstrukcyjnych przsa
mostu niskowodnego pochodzcych od obcienia
niesymetrycznego G2 dla rozprek wykonanych z ksztatownika
C180
Rodzaj poczenia
Maksymalne naprenia normalne w dwigarze
[MPa] Naprenia zredukowane w pycie
[MPa] najmniej obcionym najbardziej obcionym
Zwolnienie cakowite 147,26 244,92 22,45
80% zwolnienia 148,21 243,66 15,82
60% zwolnienia 148,94 242,89 11,37
40% zwolnienia 149,52 242,37 8,09
20% zwolnienia 149,99 241,99 5,62
Poczenie sztywne 150,39 241,70 4,66
Artur DUCHACZEK
215
Naley jednak stwierdzi, e przeprowadzone analizy
wykazay bardzo duy wpyw sposobu modelowania
pocze w ruszcie stalowym na rozkad napre
w zamodelowanej pycie drewnianej. W przypadku
przsa, w ktrym wystpuj poczenia przegubowe
(cakowite zwolnienie), naprenia zredukowane
przekraczay blisko piciokrotnie warto napre
w porwnaniu z rusztem ze sztywnymi poczeniami.
6. Podsumowanie
W przypadku analizowanej konstrukcji mostu zarwno
sztywno belek poprzecznych (przy ustalonej ich
wysokoci), jak i sposb ich poczenia z dwigarami
miaa nieznaczny wpyw ma rozkad napre normalnych
w dwigarach gwnych. Mona zatem stwierdzi,
e w przypadku dwigarw gwnych wykonanych
z dwuteownikw stalowych o wysokoci 400 mm,
przy zaoeniu, e ich rozstaw nie przekracza odlegoci
0,80 m, stosowanie belek poprzecznych z ksztatownikw
stalowych o wysokoci zblionej do wartoci poowy
wysokoci dwigara gwnego jest zupenie
wystarczajce.
Na wyniki oblicze numerycznych niewtpliwy wpyw
mia przyjty model obliczeniowy konstrukcji nonej
rusztu. W prezentowanym modelu obliczeniowym
drewniana pyta pomostu znajdowaa si w osi obojtnej
ksztatownikw stalowych tworzcych ruszt. Naley
sdzi, e zaistniaa sytuacja powodowaa wystpienie
pewnych niezgodnoci w porwnaniu z wartociami
napre wystpujcymi w rzeczywistej konstrukcji
nonej mostu niskowodnego. Istniejce wyniki bada
laboratoryjnych (Duchaczek i Mako, 2009 i 2010)
i poligonowych (Mako i in., 2001) potwierdzaj,
e w belce zginanej warto napre normalnych
w dolnych wknach rozciganych nie s idealnie rwne
wartoci napre normalnych w grnych wknach
ciskanych. Przy zaoeniu chociaby minimalnej
wsppracy pokadu drewnianego z dwigarami stalowymi
pokad lecy na dwigarach gwnych wpywa na zmian
wskanika przekroju na zginanie caego przekroju przsa
mostu niskowodnego powodujc w dolnych wknach
rozciganych dwigarw gwnych naprenia wiksze
ni we wknach grnych ciskanych.
Wydaje si zatem, e przyjty prtowo-powokowy
model obliczeniowy przsa mostu niskowodnego nie
oddawa w idealny sposb charakteru pracy rzeczywistej
konstrukcji. Model ten jest na pewno wystarczajcy
w przypadku okrelania oglnej nonoci dwigarw
gwnych w mostach niskowodnych pod obcieniem
ruchomym. Prtowy model rusztu stalowego uniemoliwia
jednak dokadn analiz rozkadu napre normalnych
zarwno w dwigarach, jak i w belkach poprzecznych
analizowanego przsa, co w przypadku oblicze
zmczeniowych dotyczcych rozwoju pkni
rozchodzcych si od otworw montaowych jest
niezbdne (Duchaczek i Mako, 2009 i 2010). Dlatego
te, celem kolejnej pracy autora bdzie przeprowadzanie
oblicze dla modelu obliczeniowego wykonanego tylko
z powokowych oraz objtociowych elementw
skoczonych.
Literatura
Brdka J., Kozowski A. (1996). Sztywno i nono wzw
podatnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Biaostockiej.
Brdka J., Barszcz A., Giejowski M., Kozowski A. (2004).
Sztywno i nono stalowych ram przechyowych
o wzach podatnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki
Rzeszowskiej, Rzeszw.
Duchaczek A., Mako Z. (2009). Badania zmczeniowe
dwigarw stalowych stosowanych w niskowodnych
mostach wojskowych. Archiwum Inynierii Ldowej
Politechniki Poznaskiej, 5/2009, 83-98.
Duchaczek A., Mako Z. (2010). Badania zmczeniowe
stalowego dwigara mostu wojskowego majcego szczelin.
Archiwum Inynierii Ldowej Politechniki Poznaskiej,
8/2010, 99-113.
Duchaczek A. (2015). Wpyw liczby poprzecznic na rozkad
napre w przsach mostw niskowodnych. Budownictwo
i Architektura, 14(2), 27-35.
Giejowski M., Barszcz A., lczka L. (2009). Oglne zasady
projektowania ram o wzach podatnych wedug PN-EN
1993-1-1 i PN-EN 1993-1-8. Inynieria i Budownictwo,
R. 65, Nr 11, 626-635.
Hoowaty J. (2003). Analiza statyczna przse mostw
objazdowych. W: materiay konferencyjne Konferencji
Naukowo-Technicznej Inynieria Wojskowa
Wspdziaanie z ukadem pozamilitarnym w sytuacjach
kryzysowych, Wrocaw, 165-170.
Instrukcja (2009). Autodesk Robot Structural Analysis 2010.
Podrcznik Uytkownika. Autodesk Inc.
Kamyk Z., Duchaczek A. (1998). Wspomaganie projektowania
niskowodnych mostw drogowych z materiaw
miejscowych. W: materiay konferencyjne X Konferencji
Naukowo-Technicznej Inynieria-Obronno-
Gospodarka, egiestw, 205-214.
Kamyk Z., Zielonka M., Hays P. (2003). Koncepcja
zwikszenia efektywnoci budowy mostu tymczasowego
przez batalion ratownictwa inynieryjnego. Zeszyty
Naukowe Pogldy i Dowiadczenia, Wysza Szkoa
Oficerska Wojsk Ldowych im. gen. T. Kociuszki
we Wrocawiu. Wydanie specjalne, Materiay
na Konferencj Naukowo-Techniczn Inynieria
Wojskowa Wspdziaanie z Ukadem Pozamilitarnym
w Sytuacjach Kryzysowych, Wrocaw, 2425 kwietnia
2003, 194-203.
Mako Z., Kamyk Z., Zielonka M., Sadowski W. (2001).
Racjonalizacja wykorzystania materiaw miejscowych
do budowy mostw niskowodnych. Etap III. Badania
poligonowe. Praca Naukowo-Badawcza WIW/439, Wysza
Szkoa Oficerska im. T. Kociuszki, Wrocaw.
McDonald T., Anderson-Wilk M. (2003). Low Water Stream
Crossings in Iowa. A Selection and Design Guide. Iowa
State University, Ames.
Mosty wojskowe. Podrcznik (1994). Ministerstwo Obrony
Narodowej, Szefostwo Wojsk Inynieryjnych, Sygnatura In.
563/92, Warszawa, 1994.
Ray J. C., Seda-Sanabria Y. (2002). Technical Commentary
on FM3-34.343," Military Nonstandard Fixed Bridging".
Engineer Research and Development Center Vicksburg
ms Geotechnical and Structures LAB.
Ryyski A., Woowicki W., Skarzewski J., Karlikowski J.
(1984). Mosty stalowe. PWN, Warszawa.
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 207-216
216
Stanag (2006). STANAG 2021. Military Load Classification
of Bridges. Edition no. 6. 7 September 2006.
urawik R. (2015). Niepublikowane materiay dydaktyczne
do zaj, udostpnione w dniu 12.06.2015 r.
ANALYSIS OF INFLUENCE OF CROSS-BEAM SIZES
AND METHODS FOR THEIR MOUNTING
ON MAXIMUM VALUE OF STRESSES IN MAIN
GIRDERS OF LOW-WATER BRIDGES
Abstract: The military low-water bridges are engineering
objects designed for short term use. This type of
construction
solutions also appear in civil engineering. However,
in the professional literature there are not any guidelines
how
to design crossbeam made of the steel beams. In this paper
the impact of the crossbeams rigidity and their connections
on the stress distribution in the major girders of military
low-
water bridges was analysed. Based on conducted calculations,
it was found that in the case main girders made of steel
I-beams
(height 400 mm), provided that their spacing did not exceed
a distance of 0.80 m, the application of the cross-beams
made
of steel sections with a height similar to the half the
height
of the main girder was sufficient.
217
WPYW BDW TERMOMODERNIZACYJNYCH
BUDYNKW UYTECZNOCI PUBLICZNEJ
NA POZIOM JAKOCI POWIETRZA WEWNTRZNEGO
Ryszard Marian JANKA
Wydzia Przyrodniczo-Techniczny, Uniwersytet Opolski, ul. R.
Dmowskiego 7/9, 45-365 Opole
Streszczenie: Remonty obiektw uytecznoci publicznej, a
szczeglnie budynkw zabytkowych, powinny zapewnia,
nie tylko popraw ich stanu technicznego i obnienie
energochonnoci, ale take stwarza warunki do wystpowania
w nich odpowiedniego poziom jakoci powietrza wewntrznego. W
artykule przedstawiono wyniki bada wpywu
zakresu modernizacji obiektw, obcienia osobowego, czasu
przebywania osb w pomieszczenia oraz kubatury sal
i rodzaju stosowanego systemu wentylacji naturalnej i
mechanicznej na przebieg, a take szybko zmian stenia
ditlenku wgla w powietrzu wewntrznym. Badania te przeprowadzono
w omiu pomieszczeniach zarwno
administracyjnych, jak i audytoryjnych o rnej wielkoci i
przeznaczeniu w dwch wyremontowanych XIX budynkach
uytecznoci publicznej. Zagadnie to powizano z badaniami zmian
wilgotnoci i temperatury powietrza. Wykazano,
e przy duym obcieniu osobowym sal ju po okoo 40-50 minutach,
maksymalnie 1,5 godziny w powietrzu
wewntrznym wystpuje stenie ditlenku wgla ponad dwu i trzy
krotnie wysze od poziom progu higienicznego CO2.
Sowa kluczowe: jako powietrza wewntrznego, stenie ditlenku wgla,
wentylacja, szybko zmian stenia CO2.
Autor odpowiedzialny za korespondencj. E-mail:
rmjanka@gmail.com
1. Wprowadzenie
1.1. Mikroklimat a wentylacja pomieszcze
Zdrowie czowieka determinowane jest przez czynniki
biologiczne, chemiczne, fizyczne, psychiczne i spoeczne
rodowiska, std te naley eliminowa z rodowiska
te czynniki i zagroenia, ktre mog oddziaywa
negatywnie na jego stan zdrowia. Zdrowie wedug
wiatowej Organizacji Zdrowia (WHO) jest stanem
penego dobrostanu fizycznego, psychicznego
i spoecznego (WHO, 2000; ASHRAE, 2001). Duy
wpyw na stan zdrowia ludzi ma wic rodowisko,
w ktrym ludzie przebywaj lub spdzaj bardzo duo
czasu. Zapewnienie odpowiedniej jakoci powietrza
w domach, biurach i innych zamknitych pomieszczeniach
staje si powanym problemem zdrowotnym, szczeglnie
w krajach rozwinitych, gdzie ludzie czsto spdzaj
ponad 80-90% czasu. Na poziom odczucia komfortu
klimatycznego w budynku maj wpyw zarwno czynniki
zwizane z fizjologi, odywianiem, psychik czowieka,
czasem pobytu w danym pomieszczeniu, jak i zwizane
z pomieszczeniem, to jest jego wyposaeniem, jakoci
i rodzajami uytych materiaw oraz zastosowanymi
systemami wentylacyjnymi. Miar czystoci powietrza jest
stopie jego zanieczyszczenia pyami, gazami i parami,
zanieczyszczeniami biologicznymi i mikrobiologicznymi
(grzybami, bakteriami, wirusami) oraz substancjami
promieniotwrczymi.
Denie do obnienia energochonnoci nowo
budowanych, a w szczeglnoci ju istniejcych
i eksploatowanych budynkw, w tym budynkw
zabytkowych, a tym samym obnienia emisji midzy
innymi ditlenku wgla (CO2) do atmosfery, powoduje
czsto pogorszenie jakoci wystpujcego w nich
powietrza wewntrznego. Wynika to w gwnej mierze
z bezmylnego hermetyzowania budynkw
wybudowanych w poprzednich dziesicioleciach,
a szczeglnie budowli zabytkowych podczas prac
okrelanych jako remontowe (konserwatorskie),
a nie termomodernizacyjne, co pozwala dotychczas
na omijanie wymogw wynikajcych z norm budowlanych
(PN-EN 13779:2008; PN-EN 15251:2012), nie zawsze
uwzgldniajcych najnowsze wyniki bada w zakresie
oddziaywania jakoci powietrza wewntrznego na stan
zdrowia ludzi. Dotyczy to w szczeglnoci braku
zapewnienia odpowiedniej jakoci powietrza
wewntrznego dostosowanego do wymogw
higienicznych (zdrowotnych) przebywajcych w nich
osb.
Podstawowym bdem popenianym przy tego typu
pracach remontowych najczciej zabytkowych budowli,
jest nieodpowiednia kosmetyczna modernizacja
istniejcych w nich systemw wentylacji naturalnych,
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 217-227
218
najczciej grawitacyjnych lub infiltracyjnych,
nie zapewniajcych odpowiedniej jakoci powietrza
wewntrznego. W przypadku, gdy wentylacja
pomieszcze odbywa si poprzez infiltracj, to wymienia
si najczciej istniejce okna lub drzwi na stolark
z tworzywa PCV z szybami zespolonymi wyposaonymi
w nawiewniki. Z kolei w czci pomieszcze, w ktrych
stosowana jest wentylacja grawitacyjna zastpuje si
j najczciej wentylacj mechaniczn (nawiewno-
wywiewn) czasami w poczeniu z wymiennikami ciepa
(rekuperatorami). W obiektach zabytkowych uytecznoci
publicznej (na przykad w sdach) dodatkowo
w korytarzach budynkw wstawiane s przegrody drzwi
przeciwpoarowe bez zapewnienia dopywu odpowiedniej
iloci wieego powietrza zewntrznego do pomieszcze
do nich przylegajcych. Tak przeprowadzone remonty
modernizacje budynkw doprowadzaj do ograniczenia
w nich niezbdnej wymiany powietrza, a czsto powoduj
zakcenie w jego obiegu. Tworz si wwczas
zamknite, wydzielone obszary bdce swoistymi
komorami gazowymi o nieodpowiedniej jakoci
powietrza wewntrznego.
1.2. Wpyw ditlenku wgla na funkcjonowanie organizmu
ludzkiego
Skutkiem ograniczenia iloci powietrza zewntrznego
doprowadzanego do pomieszcze budynkw, przy
jednoczesnym wystpowaniu wewntrz czynnikw
szkodliwych i uciliwych, spowoduje midzy innymi
powstawanie zjawiska tak zwanego syndromu chorego
budynku (Sick Building Syndrome SBS),
objawiajcego si u ich uytkownikw szeregiem
niedyspozycji zdrowotnych oraz chorb. Jest on take
przyczyn wystpienia midzy innymi astmy, chorb
nowotworowych, wieloczynnikowej nadwraliwoci
chemicznej, w tym alergii, czy tak zwanego zespou
przewlekego zmczenia CFS (Jankowska i Poniak,
2009; Nantka, 2011).
Jedn z gwnych przyczyn wystpowania u ludzi
wymienionych powyej dolegliwoci s midzy innymi
oprcz wspomnianych ju zanieczyszcze powietrza
i czynnikw take niewaciwe parametry powietrza
(temperatura, wilgotno i prdko) oraz stenie
ditlenku wgla (Greszka i in., 2002; Obwieszczenie
MGPiPS, 2003, Lockwood i in., 2009). Dorosy czowiek
podczas nieaktywnego odpoczynku (pozycji siedzcej bez
pracy) i lekkiej pracy, na przykad biurowej, wydziela
CO2 rednio w cigu godziny odpowiednio okoo
12-15 l/h oraz 18-25 l/h. Stenie CO2 w powietrzu
wydychanym przez czowieka wynosi 4-5% (Robertson,
2006; Jankowska i Poniak, 2009; Lockwood i in., 2009;
Nantka, 2011). Wynikajcy std wzrost stenia CO2
w powietrzu zamknitego pomieszczenia wzgldnie
w lokalu niewentylowanym lub wentylowanym
w niedostatecznym stopniu powoduje bardzo szybkie,
kilkakrotne przekroczenie jego zawartoci w powietrzu
zewntrznym osigajc poziom rzdu 2500-3000 ppm
i wicej (Nantka, 2011; Toftum i in., 2015; Zhang i in.,
2016).
W powietrzu zewntrznym na obszarach wiejskich
i niezamieszkaych stenie tego gazu wynosi okoo
350-400 ppm, a na obszarach miast i stref przemysowych
moe osiga poziom okoo 450 ppm, a nawet 500 ppm
w zalenoci od lokalizacji punktw pomiaru (Greszta
i in., 2002; Jankowska i Poniak, 2009; Nantka, 2011).
Taki poziom stenia CO2 w powietrzu nie jest szkodliwy
dla ludzi (rys. 1), a co wicej jego obecno w atmosferze
jest niezwykle wana dla waciwego funkcjonowania
organizmw ywych. Zbyt wysoki poziom ditlenku wgla
we wdychanym przez czowieka powietrzu powoduje
w zalenoci od jego stenia, midzy innymi, ble
gowy, zaburzenie jego koncentracji, pojawienie si
sennoci, osabia si such, zwiksza si szybko
oddychania, powstaj zaburzenia w rwnowadze
kwasowo-zasadowej krwi, to jest obnienie pH krwi,
co powoduje wystpowanie tak zwanego stresu
metabolicznego (Robertson, 2006). Wpywa to z kolei
na szybko pracy serca, wystpuj zasabnicia
i omdlenia (rys. 1). Przyczynia si do uszkodzenia
komrek i tkanek (nerek i wtroby). Nieodpowiednia
jakoci powietrza wewntrznego niekorzystnie wpywa,
nie tylko na samopoczucie i stan zdrowia ludzi
przebywajcych w tych pomieszczeniach, ale take
na ich nisz sprawno fizyczn, a wic i wydajno
pracy.
Wysokie stenie ditlenku wgla w powietrzu
(ju powyej 1000 ppm), przy staym, jak i dugotrwaym
cyklicznym oddziaywaniu, przyczynia si take
do obnienia sprawno umysowej ludzi (zdolnoci
intelektualnych) oraz koncentracji umysowej.
Dugotrwae cykliczne przybywanie w takim rodowisku
powoduje ponadto obnienie zdolnoci czowieka
do przyswajania sobie nowych treci oraz uczenia si,
a take obnia jego zdolnoci do wykorzystywania
dostpnych informacji (Robertson, 2006; Fisk i in., 2013;
Wargocki i Wyon, 2013; Janka, 2014; Toftum i in., 2015;
Zhang i in., 2016). W takich warunkach spadek
inteligencji mierzony wskanikiem IQ moe ju
wystpowa po przekroczeniu stenia 1500 ppm a nawet
1000 ppm CO2 (Robertson, 2006; Lockwood i in., 2009;
Hersoug i in., 2012; Fisk i in., 2013; Toftum i in., 2015).
Przy oddychaniu powietrzem zawierajcym ditlenek
wgla na poziomie 2500 ppm obnia si take poziomu
strategicznego planowania oraz inicjatyw czowieka (Fisk
i in., 2013). Przy dugotrwaym i wysokim poziomie tego
gazu we wdychanym powietrzu nastpuje jego
oddziaywanie na prac oreksyny, to jest hormonu
regulujcego procesy metaboliczne organizmu ludzkiego,
przyczyniajc si prawdopodobnie do zwikszenie apetytu
oraz wzrost otyoci ludzi (Rice, 2004; Hersoug, 2016).
Ryszard Marian JANKA
219
Rys.1. Zalecane poziomy stenia CO2 w powietrzu wewntrznym oraz
ich wpyw na organizm i funkcjonowanie ludzi
1.3. Jako powietrza wewntrznego
Poziom stenia CO2 w powietrzu pomieszczeniu,
w ktrym przebywaj ludzie nie powinien przekracza tak
zwanego wskanika Pettenkoffera, to jest 1000 ppm
(WHO, 2000; Robertson, 2006; PN-EN13779:2008;
Kaiser i Wolski, 2011; Nantka, 2011). Ten poziom
stenia ditlenku wgla zapewnia uczucie komfortu
i wieoci powietrza wewntrznego (rys. 1). Jeeli jego
stenie przekracza wartoci 1000-1500 ppm to wzrasta
odsetek ludzi niezadowolonych z jakoci powietrza
wewntrznego (Kaiser i Wolski, 2011; Nantka, 2011; Fisk
i in., 2013). Take wedug norm i zalece europejskich
(standardw UE CR EU 1752), amerykaskich (ASHARE
62-2001) oraz sformuowanych przez wiatow
Organizacj Zdrowia (WHO), a take okrelonych przez
Szwecj, Japoni czy Kanad dopuszczalny poziom
ditlenku wgla wystpujcego w powietrza wewntrznym
nie powinien przekracza wartoci 1000-1500 ppm
(0,1-0,15%) stanowicego wymg poziomu higienicznego
(rys. 1).
W Polsce nie okrela si dopuszczalnych ste
ditlenku wgla w powietrzu zawartym w pomieszczeniach
przeznaczonych do staego pobytu ludzi, to jest zarwno
budynkach uytecznoci publicznej, jak i mieszkalnych.
Istniej tylko rozporzdzenia dotyczce dopuszczalnych
ste i nate czynnikw szkodliwych w rodowisku
pracy w zakadach przemysowych okrelajce
najwysze dopuszczalne stenie (NDS) i najwysze
dopuszczalne stenie chwilowe NDSCh (Zarzdzenie
MZiOS, 1996; Rozporzdzenie MPiPS, 2002
(ze zmianami z 2005) i 2010). Wartoci tych wielkoci
wynosz odpowiednio 9000 mg/m3 (to jest okoo
5000 ppm przy oddziaywaniu do okoo 8 godzin
Pozi
om
dopusz
czony p
rzez
CIO
P
5000
2000-2500
1500
1000
720-750
350-450
Poziom higieniczny powietrza (wymg WHO)
St
en
ie C
O2 w
po
wie
trzu
, p
pm
Jako i oddziaywanie powietrza wewntrznego
Poz
iom
zal
ecan
y prz
ez
ASH
AR
E
NDS
Grna
granica wieoci, -
poziom higieniczny powietrza
Dobre samo-
poczucie, okoo
15-20% osb
niezadowo-lonych
z jakoci powietrza
Duszno
zakwaszenie organizmu, okoo
27-35% niezadowolonych
osb z jakoci powietrza
Uczucie
sennoci, kaszel, zaburzenia
koncentracji, zasabnicia
Normalna jako
powietrza
Powietrze niespeniajce wymogw
higienicznych
Akceptowalna jako powietrza
Powietrze wiee
Dobre
samopoczucie
Negatywny wpyw na zdrowie
wraz ze wzrostem stenia CO2, omdlenia, stenie CO2 powyej 6% moe
prowadzi
do zgonu
Stae, jak i dugookresowe cykliczne oddziaywanie CO2 obnia
zdolnoci intelektualne
Pozi
om
dopusz
czony p
rzez
CIO
P
5000
2000-2500
1500
1000
720-750
350-450
Poziom higieniczny powietrza (wymg WHO)
St
en
ie C
O2 w
po
wie
trzu
, p
pm
Jako i oddziaywanie powietrza wewntrznego
Poz
iom
zal
ecan
y prz
ez
ASH
AR
E
NDS
Grna
granica wieoci,
poziom higieniczny powietrza
Dobre samo-
poczucie, okoo
15-20% osb
niezadowo-lonych
z jakoci powietrza
Duszno
zakwaszenie organizmu, okoo
27-35% niezadowolonych
osb z jakoci powietrza
Uczucie
sennoci, kaszel, zaburzenia
koncentracji, zasabnicia
Normalna jako
powietrza
Powietrze niespeniajce wymogw
higienicznych
Akceptowalna jako powietrza
Powietrze wiee
Dobre
samopoczucie
Negatywny wpyw na zdrowie
wraz ze wzrostem stenia CO2, omdlenia, stenie CO2 powyej 6% moe
prowadzi
do zgonu
Stae, jak i dugookresowe cykliczne oddziaywanie CO2 obnia
zdolnoci intelektualne
Civil and Environmental Engineering / Budownictwo i Inynieria
rodowiska 7 (2016) 217-227
220
dziennie) oraz 27 000 mg/m3 (przy oddziaywaniu
nie duej ni 15 minut). Za jako powietrza
wewntrznego w obiektach budowlanych spowodowana
jest midzy innymi zbyt ma iloci powietrza
zewntrznego doprowadzanego do pomieszczenia
i przypadajcego na jedn osob. Wynikao
to z obowizujcej jeszcze niedawno normy na przykad
PN-B-03430:1983 Wentylacja w budynkach
mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i uytecznoci
publicznej. Wymagania oraz rozporzdze
ministerialnych i zalece okrelajcych dostarczanie,
na przykad 20 m3/(h osoba) powietrza
do pomieszcze, w ktrych zakazane jest palenie tytoniu
oraz 30 m3/(h osoba) do pomieszcze klimatyzowanych
oraz wentylowanych o nie otwieranych oknach. Zalecana
jeszcze niedawno ilo powietrza wentylowanego, to jest
20 m3/(h osob) biorc pod uwag objto
wydzielanego rednio CO2 (20 l/h) przez jedn osob
w cigu godziny przy wykonywaniu na przykad lekkiej
pracy biurowej nie zapewniaa odpowiedniej jakoci
powietrza wewntrznego. Std te wprowadzono w Polsce
normy PN-EN 13779:2008 Wentylacja budynkw
niemieszkalnych. Wymagania dotyczce waciwoci
instalacji wentylacji i klimatyzacji i PN-EN-15251:2012
Parametry wejciowe rodowiska wewntrznego
dotyczce projektowania i oceny charakterystyki
energetycznej budynkw, obejmujce jako powietrza
wewntrznego, rodowisko cieplne, owietlenie i akustyk
dostosowane do zalece okrelonych w UE
okrelajce odpowiednio jakoci powietrza wewntrznego
i strumienie powietrza zewntrznego przypadajcego
na jedn osob w pomieszczeniach przeznaczonych
na pobyt ludzi (tab. 1) oraz wprowadzajce klasyfikacj
i opis rodowiska wewntrznego (tab. 2).
Pomimo wprowadzenie tych nowych wymogw
(tab. 1) w dziaalnoci praktycznej z rnych wzgldw
s one czsto ignorowane, szczeglnie przy modernizacji
starych oraz zabytkowych obiektw uytecznoci
publicznej. Zaklasyfikowanie rodowiska wewntrznego
w danym budynku do odpowiedniej kategorii,
od I do IV (tab. 2), midzy innymi przy przeprowadzaniu
ich termomodernizacji, wymaga spenienia nie tylko
odpowiednich wymogw dotyczcych wentylacji
i poziomu uzyskiwanego stenia zanieczyszcze
w pomieszczeniach, ale i wymogw klimatycznych,
termicznych, owietleniowych oraz akustycznych. Z tego
te wzgldu istotne jest okrelenie wpywu najczciej
popenianych bdw przy modernizacji tego typu
budynkw uytecznoci publicznej na uzyskiwan
w nich jako powietrza wewntrznego oraz ilo
dostarczanego powietrza wentylowanego.
Tab. 1. Klasyfikacja jakoci powietrza wewntrznego oraz zalecany
strumie powietrza zewntrznego przypadajcego na jedn osob
w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi wedug PN-EN
13779:2008
Kategoria Opis jakoci powietrza
Warto standardowa
przyrostu stenia CO2