Obliczanie obudowy pierścieniowej tuneli

Obliczanie obudowy pierścieniowej tuneli z tubingów żelbetowych i z bloków betonowych. Obudowa z prefabrykowanych elementów, tzw. tubingów, stosowana jest zwykle przy budowie tuneli metodą tarczową (program uprawnienia budowlane na komputer).

Przy tej metodzie wybiera się prawie wyłącznie kołowy kształt przekroju poprzecznego tunelu, a to przede wszystkim ze względu na konieczność zmniejszenia do minimum liczby typów elementów prefabrykowanych. Przy takim przekroju można zmniejszyć liczbę typów elementów potrzebnych do montowania jednego pierścienia obudowy najwyżej do trzech; przy obudowie z tzw. bloków cały pierścień montuje się z jednakowych elementów. Przy kołowym przekroju możliwe jest również zastosowanie mechanizacji do jednej z najbardziej kłopotliwych operacji, a mianowicie do montażu obudowy z tarczy (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Tubingi powinny posiadać wystarczającą wytrzymałość na dwa różne rodzaje obciążeń. Przede wszystkim muszą one być wystarczająco wytrzymałe na parcie górotworu, kiedy będą już zmontowane i po przesunięciu się tarczy będą stanowiły obudowę stalą tunelu. Ponadto muszą one być tak zaprojektowane, aby mogły bez drobnych nawet uszkodzeń przenieść znaczne siły od nacisku lewarów tarczy podczas jej ruchu do przodu przy tunelowaniu. Tłoki lewarów opierają się wtedy o już zmontowany pierścień obudowy. Obciążenia tubingów od znacznych, bo nieraz wynoszących kilkaset ton, sił skupionych od lewarów są tak wielkie, że decydują o wymiarach tubingów, szczególnie jeśli chodzi o ich żebra podłużne (uprawnienia budowlane).

Ponadto należy przy projektowaniu obudowy tubingowej uwzględnić również obciążenia, które mogą powstać podczas produkcji tubingów oraz podczas ich transportu.
Przy budowie tuneli metodą tarczową najczęściej stosowane są dwa rodzaje tubingów - tubingi żeliwne i tubingi żelbetowe.

Średnica wewnętrzna tunelu

Przy tunelach małych, średnicach nie przekraczających 3,5 m, stosuje się też dość często obudowę z prefabrykowanych bloków betonowych, słabo zbrojonych (program egzamin ustny). Tubingi żelbetowe, które do niedawna stosowano rzadziej w budownictwie podziemnym wobec niewątpliwych zalet tubingów żeliwnych (mniejszy ciężar, odporność na korozję itp.), obecnie stosuje się powszechnie w miarę uzyskiwania coraz lepszych betonów, w związku ze znacznymi postępami, jakie uczyniła ostatnio technologia betonu.

W niniejszej pracy zostaną omówione cechy charakterystyczne tubingów i bloków betonowych. Obudowa tuneli z tubingów żeliwnych i stalowych jest w wystarczający sposób omówiona w pracach.
Średnica wewnętrzna tunelu o przekroju kołowym w obudowie z elementów żelbetowych lub betonowych jest uwarunkowana potrzebami użytkowymi budowli, tj. skrajnią urządzeń komunikacyjnych lub powierzchnią użytkową dla innych urządzeń (tunele hydrotechniczne, wodociągowe, przewody wentylacyjne). Przy ustalaniu grubości obudowy korzysta się z danych doświadczalnych (opinie o programie).
Przy projektowaniu obudowy tubingowej stosowane są dwie metody obliczeń.

Jedną z nich jest metoda wprowadzona przez Hewetta, oparta na rozważaniu pierścienia obudowy jako pierścienia swobodnie odkształcającego się pod wpływem parcia górotworu, działającego w kierunku pionowym i poziomym, oraz pod wpływem parcia hydrostatycznego wody, jeśli budowla znajduje się poniżej poziomu wody gruntowej (segregator aktów prawnych).
Drugą jest metoda opracowana przez Bodrową, a stosowana przy projektowaniu obudowy tubingowej żeliwnej Metra Moskiewskiego, zwana często z tego powodu metodą MM. Podstawą tej metody jest założenie, że pierścień odkształca się swobodnie w środowisku sprężystym.

Przy większych odkształceniach powstaje wtedy w dolnej części przekroju odpór gruntu, który stanowi dodatkowe obciążenie obudowy. Metoda ta daje korzystne wyniki przy projektowaniu obudowy żeliwnej, natomiast przy obudowie z tubingów żelbetowych nie daje korzyści ekonomicznych ze względu na jej sztywność. Grubość obudowy żelbetowej powinna być większa ze względu na konieczność większej odporności na przenikanie wody (promocja 3 w 1)..