Analiza stateczności ścianki szczelnej z zastosowaniem metody różnic skończonych

W artykule zajęto się problematyką projektowania oraz analizy stateczności ścianek szczelnych. Są one stosowane powszechnie w różnych dziedzinach budownictwa specjalnego. Do ich projektowania wykorzystywane są przede wszystkim metody stanów granicznych, które dają dobre rezultaty w prostych konstrukcjach, pracujących w stanie zbliżonym do granicznego. Stosowanie uproszczonych schematów może jednak prowadzić do wyciągania błędnych wyników. Interesującą alternatywną propozycją wobec metod stanów granicznych są metody numeryczne, które, zgodnie z Eurokodem 7-1, są zaliczane do jednych z czterech podstawowych metod projektowania stateczności kotwionych ścianek szczelnych oraz analizy ich współpracy z gruntem. W porównaniu z klasycznymi metodami obliczeniowymi metody numeryczne posiadają jedno, bardzo istotne ograniczenie. Mogą one bowiem służyć tylko do analizy stateczności konstrukcji o z góry określonych parametrach. Stosowanie ich jako jedynego narzędzia projektowania może nastręczać istotne trudności. Nadają się one jednak świetnie do weryfikacji i korekty wyników uzyskanych z klasycznych metod projektowych. Rozpatrzono pięć wariantów obudowy wykopu z zastosowaniem elementów stalowych oraz kotwienia. Sformułowano wnioski dotyczące wpływu liczby oraz rodzaju kotwi na rozkład momentów zginających w elementach stalowych oraz globalną stateczność konstrukcji.

This paper deals with designing and stability analysis of sheet pile walls (SPW). SPW are commonly used for stabilizing walls of trenches. Classical limit state methods are usually applied to design simple constructions. Application of simple design schemes may lead to several mistakes. According to Eurocode 7-1, numerical methods (NM) are among four main design methods of design. For to demonstrate possibilities of numerical methods application, several examples of SPW stability analysis were performed, utilizing Finite Difference Method code FLAC v. 5.0. Comparing NM with limit state methods, it must be underlined, that application of numerical methods has one serious limitation. NM may be used only to analyze initially designed construction. Straight use of NM as a design tool may be quite difficult, but not impossible. However NM suits perfectly for verification and correction of results obtained from limit state methods. Five different models of anchored SPW were considered. Several conclusions regarding number of anchors, bending moments distribution and global construction stability were formulated.