statické řešení tunelových ostění

konstanta, Winklerův koeficient“ apod.) [kNm-3, MNm-3, kPam-1, MPam-1]
δ…deformace do horniny (do prostředí) [m]
Místní nezávislost deformací. Pasivní odpor vzniká jen v místě zatláčení rubu konstrukce!!! Jeho velikost závisí jen na velikosti posunutí do horniny
Winklerovský koeficient není zcela objektivním parametrem (konstantou). Závisí i na velikosti, tvaru a tuhosti zatěžující konstrukce a na způsobu zatížení
KLOUBOVÉ OSTĚNÍ
Ostění kloubová jsou namáhána menšími ohybovými momenty. Klouby momentům nevzdorují – uniknou jim pootočením (obr. 5)
Typické příklady: traťové tunely a menší komunální štoly ražené štítem či erektorovou ražbou, vystrojené prstencovou obezdívkou skládanou z železobetonových dílců s různě konstruovanými klouby (péro a drážka; konkáv-konvexní spoj…)
Výhody: větší únosnost a odolnost proti vzniku trhlin
Nevýhody: složité těsnění kloubů
Obr. 5Kloubové ostění
PRUŽNÉ OSTĚNÍ S PŘEDURČENOU KŘIVKOU PASIVNÍHO ODPORU
Obr.6Pásma na rubu ostění – pásmo aktivního tlaku a pasivního odporu
Poddajný (pružný) věnec je podepřený Winklerovskými pružinami působícími jednostranně (jen v tlačené oblasti!!) v závislosti na směru a velikosti posunutí podepřených míst směrem do hory
Rozmístění reakcí po obvodě závisí na deformacích soustavy
Nejsložitější úlohou je nalezení „nulových míst“:
u kruhového Ř zatíženého svislým zatížením = výseč 90° (obr. 6)
u nekruhových profilů se řeší soustava jako staticky lineární a „nulová místa“ se hledají postupnou iterací
Další potíž spočívá v tom, že nelze použít zákon superpozice; každé kombinaci zatížení přísluší jiný rozsah pásma pasivního odporu
Tyto potíže odstranila O. E. Bugajeva (1951) návrhem předurčení křivky pasivního odporu – obr. 7
Obr. 7Předurčená křivka pasivního odporu pro kruhové ostění podle O. E. Bugajevy
O.E Bugajeva pak sestavila na základě předurčení průběhu pasivního odporu jednoduché vzorce pro výpočet M a N v ostění pro jednotlivá zatížení (vlastní tíhou ostění, svislým a bočním horninovým tlakem, tření v rubu opěry, vnitřním zatížením vodou s volnou hladinou či přetlakem, vnějším hydrostatickým tlakem, pasivním odporem horniny), která lze superponovat pro výpočet M a N v pěti charakteristických průřezech. Tyto vzorce jsou uspořádány do tabulek
Dtto pak se Zurabovem pro dva základní typy podkovovité obezdívky konstantního průřezu (typ 1 a typ 2). Tyto obezdívky byly zvláště oblíbené u vodohospodářských štol a tunelů – obr. 8
Na závěr výpočtu se provádí, stejně jako u všech ostatních metod, konstrukce „tlakové čáry“ z excentricit a posouzení v průřezu(ech) s emax
Obr. 8Pružné ostění podkovovitého tvaru konstantního průřezu typu 1 a 2 (Bugajeva – Zurabov)
Pasivní odpor zavedený do výpočtu – polygonální metoda
Hladký tvar střednice se nahradí vepsaným (sekantovým) mnohoúhelníkem s dostatečným počtem vrcholů
Plynulé změny tuhosti se nahradí stupňovitým průběhem
Aktivní zatížení se nahradí silami ve vrcholu polygonu
Souvislé poddajné prostředí (pasivní – pružný odpor) se nahradí pružnými (Winklerovskými) pruty kolmo či šikmo (zde odkloněny třením) k rubu ostění; plynulá křivka pasivního odporu se tak nahrazuje stupňovitou čarou
V části ostění deformující se směrem do výrubu nelze působení Winklerovských pružin předpokládat – působí pouze při zatížení tlakem!!
Obr. 9Statické soustavy pro řešení ostění polygonální metodou
Vzniklá konstrukce je mnohokrát static