Prawidłowy dobór szalunków - cz. I. Boks 3,5 x 3,7

Cykl artykułów poświęconych doborowi typu szalunków ma na celu pokazanie użytkownikom, że mogą wykorzystywać szerszą gamę różnych konstrukcji w zależności od gruntów, w jakich trzeba je zastosować.

Mając na uwadze nadrzędny cel, jakim jest ochrona ludzi w wykopie, możemy dobierać różne konstrukcje szalunków w zależności od warunków gruntowo-wodnych. Pozwoli nam to na oszczędności w zakupie lub najmie szalunków oraz zmniejszy koszty eksploatacji sprzętu do montażu i demontażu szalunków (koparki, dźwigu).

Szalunki są konstruowane tak, że wytrzymałość przy tych samych wymiarach powierzchni szalowania jest zależna od ciężaru. Szalunek o większej wytrzymałości będzie cięższy, a tym samym droższy przy zakupie i eksploatacji. Zachęcamy do tego, aby wykorzystywać pełną gamę produkowanych szalunków, pamiętając o ich podstawowym parametrze, jakim jest wytrzymałość na parcie gruntu.

Porównanie dwóch typów boksów o wymiarach:

dł. 3,5 m x wys. 2,4 m, z nadstawką dł. 3,5 m x 1,3 m.

Boks 3,5 x 2,4 + nadst. 3,5 x 1,3 o dopuszczalnym nacisku gruntu 44,25 kN/m² (typ ciężki)

Lp.	Nazwa elementu	Wytrzymałość [kN/m²]	Waga [kg]
1.	Płyta 3,5 x 2,4	44,25	895
2.	Nadstawka 3,5 x 1,3	44,25	535
3.	Rozpora	–	50

Boks 3,5 x 2,4 + nadst. 3,5 x 1,3 o dopuszczalnym nacisku gruntu 26,25 kN/m² (typ lekki)

Lp.	Nazwa elementu	Wytrzymałość [kN/m²]	Waga [kg]
1.	Płyta 3,5 x 2,4	26,5	654
2.	Nadstawka 3,5 x 1,3	26,5	369
3.	Rozpora	–	50

Dwie konstrukcje szalunków o tych samych wymiarach i tej samej powierzchni szalowania. Można je stosować do tej samej głębokości. Jednak podstawowym kryterium stosowania jest rodzaj gruntu oraz jego wilgotność. Należy zatem prawidłowo ocenić i wyliczyć parcie gruntu na naszej budowie.

Odpowiedź na powyższe pytanie jest bardzo prosta: przykładowe wykresy parcia gruntu pokazują zakresy stosowania tych konstrukcji.

Na wykresach 1, 2, 3 pokazano składową poziomą parcia gruntu od naziomu (poziom jezdni) do dna wykopu (poziom 3,7 m) dla gruntów niespoistych i spoistych:

Wykres 1 – dotyczy gruntów niespoistych.
I tak:

Krzywa 1 – żwiry i pospółki, małowilgotne, stan zagęszczony
– I_D = 0,84

Krzywa 2 – żwiry i pospółki, wilgotne, stan luźny – I_D = 0,2

Krzywa 3 – piaski próchnicze, małowilgotne, stan zagęszczony – I_D = 0,84

Krzywa 4 – piaski drobne i pylaste, wilgotne, stan luźny
– I_D = 0,2

Wykres 2 – dotyczy gruntów spoistych A.

Grupa A to grunty spoiste morenowe skonsolidowane. I tak:

Krzywa 1 – grunty spoiste w stanie półzwartym – I_L = 0

Krzywa 2 – grunty spoiste w stanie twardoplastycznym – I_L = 0,15

Krzywa 3 – grunty spoiste w stanie plastycznym – I_L = 0,38

Krzywa 4 – grunty spoiste w stanie miękkoplastycznym o wilgotności od 18 do 40% – I_L = 0,75

Wykres 3 – dotyczy gruntów spoistych B.

Grupa B to inne grunty spoiste skonsolidowane oraz grunty spoiste morenowe nieskonsolidowane. I tak:

Krzywa 1 – grunty spoiste w stanie półzwartym – I_L = 0

Krzywa 2 – grunty spoiste w stanie twardoplastycznym – I_L = 0,15

Krzywa 3 – grunty spoiste w stanie plastycznym – I_L = 0,38

Krzywa 4 – grunty spoiste w stanie miękkoplastycznym o wilgotności od 18 do 40% – I_L = 0,75

Wnioski

1. Przy głębokości 3,7 m boks typu lekkiego o dopuszczalnym nacisku gruntu 26,5 kN/m² można stosować tylko do gruntów niespoistych.

2. Boks typu lekkiego można stosować do wszystkich gruntów spoistych tylko do głębokości 2,4 m.

3. Przy głębokości wykopu większej niż 2,4 m dla gruntów spoistych należy stosować boks typu ciężkiego o dopuszczalnym nacisku gruntu 44,25 kN/m².

Z uwagi na istotną różnicę nacisku gruntu o stanie półzwartym i o stanie miękkoplastycznym składowa pozioma nacisku gruntu może być dużo większa niż przy gruntach niespoistych, co pokazują wykresy 1, 2, 3 dla głębokości 3,7 m. Pochylenie krzywych wykresów 1, 2, 3 dowodzi, że w gruntach spoistych następuje gwałtowniejszy wzrost nacisków gruntu niż przy gruntach niespoistych. Przed wyborem rodzaju boksu wymagana jest identyfikacja rodzaju i stanu gruntu A, B, C, D wg normy PN-81/B-03020.

4. Wykresy obrazują różnicę w oddziaływaniu gruntów niespoistych i spoistych na obudowy wykopów, o wysokości parcia decyduje

– kąt tarcia wewnętrznego oraz spójność gruntu [kPa].

Wykresy sporządzono dla różnych wartości kąta φ ?i stanów oraz nawilgocenia gruntu do głębokości 3,7 m dla przykładowych gruntów, aby określić głębokość, do jakiej możemy stosować boks typu lekkiego.

W przypadku jakichkolwiek wątpliwości co do wyboru typu boksu należy się zwrócić do producenta.

W praktyce często występują przewarstwienia i do głębokości 3,7 m może wystąpić kilka rodzajów gruntów o różnym stopniu nawilgocenia.

Szczegóły zawarte są w DTR PRODUCENTA

Marek Kopras

Literatura:

1. dr hab. inż. Adam Niedzielski, mgr inż. Sławomir Gogolik Przykłady obliczeń parć gruntu na obudowę płytową wykopu; Poznań, marzec 2000 r.

2. PN-83/B-03010 Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.

3. PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie.

4. PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.

5. PN-EN 13331-1 Obudowy ścian wykopów. Część 1: Opisy techniczne wyrobów.

6. PN-EN 13331-2 Obudowy ścian wykopów. Część 2: Ocena na podstawie obliczeń lub badań.

7. PN-EN 1993-1-1 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.