Rury kanalizacyjne. Tom 2. Projektowanie konstrukcji.

W monografii "Rury kanalizacyjne" tom II "Projektowanie konstrukcji" dokonano analizy problematyki doboru obciążeń dla rur kanalizacyjnych ułożonych w gruncie, ustalenia wielkości sił wewnętrznych oraz wymiarowania konstrukcji kanałowych. Poddano krytycznej analizie metody wcześniej używane przy obliczeniach konstrukcji kanałowych, a następnie przedstawiono metody obecnie stosowane. Podano metody umożliwiające projektowanie kanałów o dowolnych przekrojach (kołowe, jajowe, dzwonowe, prostokątne) o konstrukcjach sztywnych i podatnych. Zaprezentowano metodę obliczeń konstrukcji kanałów dawno ułożonych w gruncie, przydatną przy dokonywaniu ekspertyz konstrukcyjnych kanałów już eksploatowanych. 
 
Spis treści:

PRZEDMOWA 
 
Rozdział 1. OBCIĄŻENIA RUR KANALIZACYJNYCH 
1.1. Klasyfikacja obciążeń 
1.1.1. Podział obciążeń 
1.1.2. Obciążenia stałe 
1.1.3. Obciążenia zmienne i wyjątkowe 
1.1.4. Obciążenia charakterystyczne i obliczeniowe. Współczynniki obciążeń 
1.1.5. Współczynnik dynamiczny 
1.1.6. Współczynnik redukcyjny uwzględniający odciążające oddziaływanie nawierzchni ulicznej 
1.1.7. Kombinacje obciążeń 
1.2. Obciążenia pionowe stałe od nadsypki gruntu 
1.3. Pozostałe obciążenia pionowe stałe 
1.3.1. Obciążenia pionowe od naziomu w postaci równomiernej warstwy nasypu 
1.3.2. Obciążenia pionowe od obiektów posadowionych w sąsiedztwie kanału 
1.3.3. Wpływ wielowarstwowości nadsypki na wielkość obciążeń pionowych 
1.4. Obciążenia pionowe zmienne od taboru-samochodowego 
1.4.1. Propozycje obliczania obciążeń zmiennych od taboru samochodowego 
1.4.2. Własna metoda obliczania obciążeń pionowych w gruncie od ruchomych drogowych obciążeń użytkowych 
1.5. Pozostałe obciążenia pionowe zmienne 
1.5.1. Obciążenia zmienne od taboru tramwajowego 
1.5.2. Obciążenia zmienne od taboru kolejowego 
1.5.3. Obciążenia zmienne tłumem pieszych 
1.5.4. Obciążenia zmienne od taboru lotniczego 
1.6. Parcie poziome gruntu 
1.6.1. Rodzaje parcia gruntu 
1.6.2. Parcie poziome oddziałujące na kanał o przekroju kołowym 
1.6.3. Parcie poziome oddziałujące na kanał o przekroju prostokątnym 
1.6.3.1. Uwagi wstępne 
1.6.3.2. Parcie graniczne gruntu (parcie czynne) 
1.6.3.3. Parcie spoczynkowe gruntu 
1.6.3.4. Parcie pośrednie gruntu 
1.6.4. Parcie na kanał o przekroju kołowym częściowo lub całkowicie zanurzonym w wodzie gruntowej 
1.6.4.1. Uwagi wstępne 
1.6.4.2. Parcie wody z zewnątrz 
1.6.4.3. Parcie gruntu nawodnionego z uwzględnieniem wyporu wody 
1.6.4.4. Wypór konstrukcji kanału posadowionego poniżej zwierciadła wody gruntowej 
1.6.5. Parcie działające na kanał o przekroju prostokątnym częściowo lub całkowicie zanurzonym w wodzie gruntowej 
1.6.6. Parcie gruntu uwarstwionego 
1.7. Pionowy odpór gruntu 
1.7.1. Pionowy odpór gruntu pod kanałem o przekroju kołowym 
1.7.2. Dno kanału o przekroju prostokątnym na podłożu sprężystym 
1.8. Warianty obciążeń konstrukcji kanałowych na przykładzie kanału o przekroju prostokątnym 
 
Rozdział 2. SIŁY WEWNĘTRZNE W KANAŁACH O PRZEKROJU KOŁOWYM 
2.1. Przegląd metod 
2.2. Metoda wieloboku na sprężystych podporach 
2.3. Metoda pierścienia kołowego wspartego na ciągłym podłożu sprężystym 
2.4. Metoda pierścienia kołowego wspartego na odcinkowych strefach współpracy z gruntem 
2.5. Przykład obliczania sił wewnętrznych 
2.5.1. Założenia 
2.5.2. Obliczenia dla schematu obciążeń ?A" 
2.5.3. Obliczenia dla schematu obciążeń ?B" 
2.6. Siły wewnętrzne w kołowym przekroju kanału dla różnych schematów obciążeń 
 
Rozdział 3. SIŁY WEWNĘTRZNE W KANAŁACH O PRZEKROJU PROSTOKĄTNYM 
3.1. Metoda sił 
3.1.1. Przykład zastosowania metody sił dla kanału prostokątnego w postaci zamkniętej ramy 
3.1.2. Przykład zastosowania metody sił dla kanału prostokątnego z wydzieloną płytą denną 
3.2. Metoda Crossa 
3.3. Przykłady obliczeniowe 
3.3.1. Przykład 1 
3.3.1.1. Zakres obliczeń 
3.3.1.2. Obciążenia stałe stropu kanału 
3.3.1.3. Obciążenie zmienne stropu kanału od taboru samochodowego 
3.3.1.4. Parcie poziome 
3.3.1.5. Schemat obciążeń obliczeniowych 
3.3.1.6. Obliczenia statyczne płyty stropowej i ściany bocznej 
3.3.1.7. Obliczenia statyczne płyty dennej 
3.3.2. Przykład 2 
 
Rozdział 4. WYMIAROWANIE KONSTRUKCJI KANAŁOWYCH 
4.1. Uwagi wstępne 
4.2. Analiza naprężeń 
4.3. Analiza nośności 
4.4. Analiza odkształceń 
4.5. Analiza wydłużeń 
4.6. Analiza stateczności 
4.6.1. Uwagi ogólne 
4.6.2. Stateczność w przypadku obciążeń wywołujących wyboczenie 
4.6.2.1. Stateczność przy całkowitym pionowym obciążeniu 
4.6.2.2. Stateczność w przypadku oddziaływania zewnętrznego ciśnienia wody 
4.6.2.3. Stateczność w przypadku jednoczesnego oddziaływania całkowitego obciążenia pionowego i zewnętrznego ciśnienia wody 
4.6.3. Stateczność nieliniowa 
 
Rozdział 5. WCZEŚNIEJ STOSOWANE METODY OBLICZEŃ KONSTRUKCJI KANAŁOWYCH 
5.1. Uwagi wstępne 
5.2. Metoda Wetzorke 
5.3. Metoda według tymczasowej instrukcji projektowania i budowy przewodów kanalizacyjnych z rur wipro 
5.3.1. Uwagi ogólne 
5.3.2. Ustalenie obciążeń 
5.3.3. Sumowanie obciążeń 
5.3.4. Współczynniki podłoża 
5.3.5. Dobór klasy wytrzymałości konstrukcji kanałowej 
5.4. Metoda Marguardta 
 
Rozdział 6. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE KANAŁÓW SZTYWNYCH I PODATNYCH O PRZEKROJU KOŁOWYM WEDŁUG WYTYCZNYCH ATV 
6.1. Uwagi wstępne 
6.2. Obciążenie pionowe 
6.2.1. Obciążenie gruntem i naziomem stałym 
6.2.2. Obciążenie użytkowe od taboru samochodowego 
6.3. Rozkład naprężeń pionowych 
6.3.1. Moduł odkształcenia gruntu 
6.3.2. Wskaźnik sztywności 
6.3.3. Współczynnik koncentracji naprężeń 
6.3.4. Sumaryczne obciążenie pionowe 
6.4. Pionowy odpór i parcie poziome gruntu 
6.5. Siły wewnętrzne 
6.6. Naprężenia, nośność, odkształcenia i stateczność 
6.7. Przykład obliczeniowy kanału o konstrukcji sztywnej 
6.7.1. Sprawdzenie nośności kanału betonowego 
6.7.2. Obliczanie sił wewnętrznych w kanale betonowym 
6.8. Przykład obliczeniowy kanału o konstrukcji podatnej 
 
Rozdział 7. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE KANAŁÓW SZTYWNYCH 0 PRZEKROJU KOŁOWYM, JAJOWYM I DZWONOWYM WEDŁUG NETZERA 
7.1. Uwagi wstępne 
7.2. Współczynnik sztywności 
7.3. Rozkład obciążeń pionowych 
7.4. Parcie poziome gruntu 
7.5. Siły wewnętrzne i odkształcenia 
7.6. Naprężenia i nośność 
7.7. Przykład obliczeniowy 
 
Rozdział 8. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE KOŁOWYCH KANAŁÓW PODATNYCH WEDŁUG METODY SKANDYNAWSKIEJ 
8.1. Uwagi wstępne 
8.2. Obciążenie gruntem 
8.3. Obciążenie ruchem kołowym 
8.4. Ugięcie krótkotrwałe 
8.5. Ugięcie długotrwałe 
8.6. Odkształcenia 
8.7. Wyboczenie 
8.8. Kryteria projektowe w metodzie skandynawskiej 
8.8.1. Uwagi wstępne 
8.8.2. Obciążenia 
8.8.3. Ugięcie 
8.8.4. Odkształcenie względne ścianki kanału 
8.8.5. Wyboczenie 
8.9. Przykład obliczeniowy 
 
Rozdział 9. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE KANAŁÓW DAWNO UŁOŻONYCH W GRUNCIE 
9.1. Uwagi wstępne 
9.2. Zmiany obciążeń kanału gruntem w funkcji czasu 
9.3. Kierunki oddziaływania obciążeń gruntu na konstrukcję kanału 
9.4. Odciążające działanie sklepienia gruntowego 
9.5. Uwagi końcowe 
9.6. Przykład obliczeniowy 
 
Rozdział 10. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE KANAŁÓW BUDOWANYCH METODAMI BEZWYKOPOWYMI 
10.1. Uwagi wstępne 
10.1.1. Zakres zastosowania metody 
10.1.2. Warunki gruntowe 
10.1.3. Parametry niezbędne do wykonania obliczeń 
10.2. Obciążenia 
10.3. Siły wewnętrzne 
10.3.1. Siły wewnętrzne w konstrukcji kanałowej w okresie budowy wywołane zjawiskiem zakleszczenia 
10.3.2. Siły wewnętrzne w przekroju poprzecznym konstrukcji kanałowej 
10.3.2.1. Siły wewnętrzne od ciężaru konstrukcji kanałowej 
10.3.2.2. Siły wewnętrzne od obciążenia gruntem i równomiernie rozłożonego naziomu 
10.3.2.3. Siły wewnętrzne od obciążeń spowodowane taborem samochodowym 
10.3.2.4. Siły wewnętrzne od innych obciążeń 
10.4. Wymiarowanie konstrukcji kanału w przekroju poprzecznym 
10.4.1. Zakres obliczeń 
10.4.2. Wymiarowanie żelbetowych konstrukcji kanałowych 
10.4.3. Wymiarowanie kanałów kamionkowych 
10.4.4. Wymiarowanie kanałów stalowych 
10.4.4.1. Analiza naprężeń 
10.4.4.2. Analiza ugięć 
10.4.4.3. Analiza stateczności 
10.4.4.4. Analiza naprężeń dodatkowych 
10.5. Wymiarowanie konstrukcji kanału w kierunku podłużnym 
10.5.1. Uwagi wstępne 
10.5.2. Wymiarowanie kanałów o złączach przenoszących wyłącznie siły ściskające 
10.5.3. Wymiarowanie kanałów o złączach przenoszących siły ściskające i rozciągające 
10.6. Współczynniki bezpieczeństwa 
10.7. Przykład obliczeniowy 
 
Rozdział 11. OBLICZENIA KONSTRUKCYJNE KANAŁÓW ODNAWIANYCH METODAMI BEZWYKOPOWYMI 
11.1. Uwagi wstępne 
11.2. Metoda zalecana przez wytyczne ATV 
11.2.1. Uwagi wstępne 
11.2.2. Dane wyjściowe do obliczeń 
11.2.3. Analiza deformacji początkowych powłoki odnowieniowej 
11.2.3.1. Stan I i II kanału 
11.2.3.2. Stan III kanału 
11.2.4. Rozkład obciążeń w kanale z powłoką 
11.2.5. Stan bezpieczeństwa układu kanał-ośrodek gruntowy 
11.2.6. Siły wewnętrzne w powłokach kanałów o I i II stanie technicznym od ciśnienia zewnętrznego wody 
11.2.7. Naprężenia 
11.2.8. Siły wewnętrzne w powłoce kanału o III stanie technicznym od obciążenia gruntem 
11.2.9. Odkształcenia powłoki 
11.2.10. Stateczność powłoki 
11.2.11. Przykład obliczeniowy 
11.3. Metoda Insituforn 
11.3.1. Uwagi wstępne 
11.3.2. Obliczenia kanałów grawitacyjnych częściowo uszkodzonych 
11.3.2.1. Ustalanie wyboczenia nieusztywnionego 
11.3.2.2. Obliczanie wyboczenia nieusztywnionego 
11.3.2.3. Przykład obliczeniowy 
11.3.3. Obliczenia kanałów grawitacyjnych całkowicie zniszczonych 
11.3.3.1. Poprawiony wzór AWWA 
11.3.3.2. Obliczanie obciążeń 
11.3.3.3. Przykład obliczeniowy 
11.3.4. Obliczenia stosowane w przypadku rurociągów ciśnieniowych 
11.3.4.1. Zalecenia i sposób obliczeń 
11.3.4.2. Przykład obliczeniowy 
 
Rozdział 12. OPTYMALIZACJA WARIANTÓW NOŚNOŚCI I KONSTRUKCJI MONOLITYCZNYCH KANAŁÓW ŻELBETOWYCH 
12.1. Ustalanie optymalnej liczby wariantów nośności kanału żelbetowego oraz obciążeń na które należy go zaprojektować 
12.1.1. Uwagi wstępne 
12.1.2. Wielkości wejściowe i wyjściowe 
12.1.3. Założenia 
12.1.4. Funkcja celu 
12.1.5. Opis zapisu matematycznego modelu 
12.1.6. Przykład obliczeniowy 
12.1.6.1. Uwagi ogólne 
12.1.6.2. Wielkości wejściowe 
12.1.6.3. Wielkości wyjściowe 
12.2. Sposób doboru optymalnej konstrukcji monolitycznego kanału żelbetowego o przekroju kołowym 
12.2.1. Uwagi wstępne 
12.2.2. Wielkości wejściowe i wyjściowe 
12.2.3. Założenia 
12.2.4. Funkcja celu 
12.2.5. Warunki ograniczające 
12.2.6. Opis zapisu matematycznego modelu 
12.2.7. Przykład obliczeniowy 
12.2.8. Wnioski 
 
Rozdział 13. PROPOZYCJA NOWEJ METODY PROJEKTOWANIA KONSTRUKCJI KANAŁOWYCH 
13.1. Uwagi wstępne 
13.2. Uwagi dotyczące istniejących metod 
13.3. Zapotrzebowanie na metodę projektowania konstrukcji przewodów kanalizacyjnych III generacji 
13.4. Zapotrzebowanie na metodę obliczeń konstrukcji kanałowych na zadany - ściśle określony w latach - okres ich eksploatacji 
13.4.1. Zapotrzebowanie na metodę obliczeń uwarunkowane względami technicznymi 
13.4.2. Zapotrzebowanie na metodę obliczeń uwarunkowane względami ekonomicznymi 
13.4.3. Zapotrzebowanie na metodę obliczeń uwarunkowane względami prawno-organizacyjnymi 
13.5. Propozycja nowej metody III generacji projektowania konstrukcji kanałowych dla zadanego czasookresu ich eksploatacji 
13.6. Uwagi końcowe 
13.7. Przykład obliczeniowy 
 
LITERATURA