Jak zrozumieć osiadanie

Co to jest osiadanie?

W inżynierii geotechnicznej osiadanie definiuje się jako ruch gruntu w dół spowodowany zmianami naprężeń w jego obrębie. Nadmierne ruchy gruntu mogą powodować uszkodzenia w budynkach, konstrukcjach i infrastrukturze transportowej, od mostów i tuneli po nawierzchnie drogowe i linie kolejowe.

Andrew Lees omawia, jaki typ osiadania faktycznie powoduje uszkodzenia budynków i nawierzchni drogowych

Co powoduje osiadanie?

Osiadanie jest zazwyczaj wynikiem obciążenia (na przykład od budynku lub pojazdów poruszających się po drodze) przekraczającego nośność gruntu, powodującego konsolidację podłoża, ze zmianą położenia gruntu pod konstrukcją w kierunku zarówno pionowym, jak i i poziomym. Słabo i źle zagęszczony grunt jest szczególnie podatny na osiadania.

Osiadanie może być również spowodowane innymi czynnikami, takimi jak wilgotność (na przykład nasycone grunty spoiste mogą sie uplastyczniać, wysuszone grunty spoiste mogą się kurczyć), głębokie wykopy i budowa tuneli, a także zapadanie się naturalnie występujących pustek lub nieczynnych wyrobisk górniczych.

Osiadanie może nastąpić niemal natychmiast po przyłożeniu obciążenia lub potrwać lata, w zależności od warunków gruntowych podoża oraz przyczyn ich osiadania.

Wykonanie wasrwty stabilizowanej georusztem

Rodzaje osiadania

Osiadanie równomierne

Jeśli dojdzie do osiadania równomiernego, budowla (droga lub linia kolejowa) osiądzie o tą samą wielkość na na całej swojej długości i nie wystąpią żadne szkody - chociaż cała konstrukcja znajdzie się oczywiście niżej.

Osiadanie nierównomierne, tzw. różnicowe

Często podawane w specyfikacjach z zakresu inżynierii geotechnicznej w celu oceny jakości wykonania, osiadanie nierównomierne, tj. różnicowe występuje, gdy jedna część konstrukcji osiada bardziej (lub szybciej) niż inna.

Jeśli jedna krawędź konstrukcji osiądzie bardziej niż druga, konstrukcja się przechyli - świetnym tego przykładem jest Krzywa Wieża w Pizie - ale osiadanie różnicowe nie spowoduje przyrostu naprężeń i dlatego nie powinno ono spowodować uszkodzeń. Jednak przechylenie może stać się niedopuszczalne (na przykład ze względu na pracę wrażliwych urządzeń w budynkach) lub może prowadzić wręcz do katastrofy, jeśli przechylenie przekroczy wartości dopuszczalne.

Krzywa nierównomiernego osiadania opisana krzywizną

Jeśli konstrukcja przechyla się, wówczas można narysować linię prostą od jednej z jej krawędzi do drugiej. Jeśli jednak linia ta jest zakrzywiona, oznacza to, że różne sekcje konstrukcji osiadają w większym lub mniejszym stopniu.

Takie osiadanie nierównomierne opisane krzywizną może powodować zniekształcenia lub deformacje konstrukcji, powodując naprężenia rozciągające, których mogą nie przenieść niektóre materiały, takie jak konstrukcje murowane czy ceglane lub nawierzchnia drogowa. Ostatecznie doprowadzi to do uszkodzenia i spękania (a w przypadku nawierzchni kolejowych nadmierna krzywizna może oznaczać, że pociągi nie będą mogły jeździć po zniekształconych torach).

Krzywiznę nierównomiernego osiadania podłoża można wyrazić za pomocą współczynnika ugięcia: maksymalnego ugięcia pionowego podzielonego przez długość konstrukcji, dla której to ugięcie jest mierzone. Krzywizna jest zatem kluczowym czynnikiem przy ocenie osiadania konstrukcji.

W jaki sposób georuszty mogą zmniejszyć osiadanie

Georuszty są powszechnie stosowane w warstwach kryuszyw niezwiązanych, aby złagodzić skutki osiadania równomiernego i nierównomiernego podczas budowy na słabym podłożu (chociaż takie podejście jest odpowiednie w każdych warunkach gruntowych).

Warstwa kruszywa stabilizowana georusztami Tensar działa jak kompozyt, dzięki mechanizmowi zablokowania i ograniczenia ruchu ziaren, który zachodzi między kruszywem a oczkami georusztu pod działniem obciążenia. Kontrolując przemieszczenie poprzeczne i pionowe ziaren kruszywa, warstwa stabilizowana georusztem (MSL) może opóźnić osiadanie.

Tensar TriAx klinuje ziarna kruszywa