Projektowanie ścianek szczelnych

background image

1

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

Uwagi dot. projektowania ´scianki szczelnej

Ostatnia zmiana 02.01.2004

To jest pierwszy szkic tekstu, prosz

,

e o przesyÃlanie uwag pod:

aniem@pg.gda.pl

1

Zakres projektu

P

G

I

W

h

G

h

n

h

P

h

Ia

h

Ip

h

W

∆h

(OCR=1)

z

z

1

2

q

q+

p+

a

b

Q+

ZWG

Rysunek 1: Schemat ´scianki szczeln

,

a

Wymiarowanie ´scianki nale˙zy przeprowadzi´c dla bardziej niekorzystnego z nast

,

epuj

,

acych dwu stan´ow pracy:

• Stan natychmiast po odkopaniu.

No´sno´s´c pocz

,

atkowa tj. kr´otkoterminowa, grunt ma parametry φ

u

= 0 i c

u

= OCR · σ

0

z

tan φ

s

w w-wie iÃlu i

c

u

= 30 kPa = const w warstwie gliny. W powy˙zszym wzorze σ

0

z

oznacza efektywne napr

,

e˙zenie pionowe od

ci

,

e˙zaru wÃlasnego i obci

,

a˙ze´

n dÃlugotrwaÃlych

(licz

,

a ch

,

etni dla podwy˙zszenia oceny)

.

• Stan ko´ncowy.

No´sno´s´c dÃlugoterminowa, grunt ma parametry φ

0

i c

0

przy OCR > 1 lub φ

s

i c

0

= 0 przy OCR = 1,

(licz

,

a

obowi

,

azkowo wszyscy)

.

Zgodnie bowiem z Eurocode 7 p. 8.3.3 musimy uwzgl

,

edni´c zmienno´s´c parametr´ow gruntowych w czasie.

W szczeg´olno´sci nale˙zy sprawdzi´c nast

,

epuj

,

ace warunki wytrzymaÃlo´sciowe:

1. SiÃla w ´sci

,

agu zwi

,

ekszona o 50% powinna by´c mniejsza od dopuszczalnej (jedna kotwa ulega zniszczeniu)

2. Zakotwienie (np pÃlyta kotwi

,

aca lub buÃlawa iniekcyjna) wystarczy do przeniesienia obci

,

a˙zenia 1, 5 · A · d gdzie

A to obliczeniowa siÃla kotwi

,

aca na 1 mb ´sciany a d to to rozstaw kotew na dÃlugo´sci ´sciany.

3. Momenty zginaj

,

ace w brusach ´scianki szczelnej nie powinny spowodowa´c uplastycznienia przekroju.

4. Podpora ziemna powinna przej

,

a´c przewidziane dla niej obci

,

a˙zenie (wypadkowa wyresu odporu wi

,

eksza od

reakcji przypadaj

,

acej na podpor

,

e ziemn

,

a wg metody belki zast

,

epczej Blum’a )

5. Nie powinno doj´s´c do wyparcia dna (r´ownowaga siÃl poziomych pod ´sciank

,

a z uwzgl

,

ednieniem siÃl filtracji)

background image

2

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

6. Kleszcze lub belka kotwi

,

aca powinna by´c wystarczaj

,

aco wytrzymaÃla dla przyj

,

etego rozstawu d kotew (zginanie

od obci

,

a˙zenia rozÃlo˙zonego A w sytuacji, gdy jedna kotwa ulega zniszczeniu).

7. Og´olna stateczno´s´c uskoku naziomu

Formalnie (wg Eurocode 7 p. 8.2) nale˙zaÃloby sprawdzi´c jescze kilka warunk´ow np. przes

,

aczanie wody gruntowej

pod ´sciank

,

a, szczelno´s´c ´scianki, zaburzenia ruchu w´od gruntowych. Jednak w niniejszym projekcie pomijamy te

zagadnienia.

1.1

Wsp´

oÃlczynniki materiaÃlowe i wsp´

oÃlczyniki obci

,

a˙zenia = 1

W projekcie ´scianki szczelnej zakÃladamy (nietypowo), ˙ze liczymy tylko jedn

,

a kombinacj

,

e obci

,

a˙zenia i dlatego

zakÃladamy, ˙ze podane parametry materiaÃlowe s

,

a w warto´sciach obliczeniowych a podane obci

,

a˙zenia zawieraj

,

a

wszystkie potrzebne wsp´oÃlczynniki przeci

,

a˙zenia. Przyjmujemy (wyj

,

atkowo) wszystkie ci

,

e˙zary grunt´ow γ = 20

kN/m

3

i γ

0

= γ

w

= 10 kN/m

3

.

2

Uwzgl

,

ednienie ogranicze´

n przemieszczeniowych

W przypadku, gdy w projekcie stawiane s

,

a ograniczenia przemieszcze´

n poziomych korony np.: f

A

< f

dop

= 3 cm

nale˙zy przeprowadzi´c obliczenia dla podwy˙zszonego parcia po´sredniego E

I

i zredukowanego odporu po´sredniego

E

II

wg rys. 10 normy PN-83/B-03010 . W tym celu szacujemy przemieszczenie uog´olnione ρ = f

dop

/h, gdzie

h jest caÃlkowit

,

a wysoko´sci

,

a ´scianki (wÃl

,

acznie z wbiciem, przyj

,

a´c ok. h = 1, 6h

n

) a nast

,

epnie na podstawie

ρ/ρ

a

odczytujemy z rys. 10

1

PN-83/B-03010 E

I

z interpolacji mi

,

edzy K

a

a K

0

= (1 − sin φ

0

)

OCR Nast

,

epnie

definiujemy czynnik

η

a

= E

I

/E

a

(1)

do zwi

,

ekszenia wsp´oÃlczynika parcia K

a

. Analogicznie mo˙znaby okre´sli´c E

II

dla odporu interpoluj

,

ac mi

,

edzy K

p

a

K

0

na podstawie ρ/ρ

p

a nast

,

epnie

η

p

= E

II

/E

p

(2)

do zmniejszenia wsp´oÃlczynika odporu K

p

. Dla obrotu wok´oÃl ostrza ´scianki warto´sci ρ

I

= ρ

II

= ρ s

,

a identyczne.

Wielko´sci graniczne ρ

a

oraz ρ

p

przyjmujemy z rys. 8 i 9 w PN-83/B-03010 . Do okre´slenia η

a

i η

p

nale˙zy wykorzysta´c

krzywoliniowy wykres na rys. 10. Nie(!) zaleca si

,

e stosowa´c dwuliniowego przybli˙zenia krzywej E − ρ (parcie -

przemieszczenie uog´olnione), czyli liczenia wg wzor´ow (22-25) z PN-83/B-03010 .

Poniewa˙z przemieszczenie ostrza jest nieznane zamiast interpolacji odp´or sza-

cujemy przyjmuj

,

ac

η

p

= E

II

/E

p

=

1
2

(3)

W dalszej cz

,

e´sci tego tekstu przyjmujemy, ˙ze wsp´oÃlczynniki parcia i odporu zostaÃly nast

,

epuj

,

aco zmodyfikowane

K

ah nowe

:= η

a

K

ah

K

ph nowe

:= η

p

K

ph

(4)
(5)

Dla uproszczenia przyjmujemy warto´sci sp´ojno´sci bez zmian tj. c

0

nowe

= c

0

.

Przy sprawdzeniu no´sno´sci kr´otkoterminowej przeprowadzamy ze wzgl

,

edu na ograniczone przemieszczenia mody-

fikacje jednostkowego parcia:

e

a nowe

:= η

a

e

a

e

p nowe

:= η

p

e

ph

(6)

gdzie e

a

= γ

r

· z

1

− 2c

u

i e

p

= γ

r

· z

2

+ 2c

u

Zamiast powy˙zszej redukcji dla konkretnie zadanych przemieszcze´

n dopuszczalnych mo˙zna szacunkowo dla ty-

powych warunk´ow (wg Scherzinger’a 1991) przyj

,

a´c 4-krotnie zredukowan

,

a sp´ojno´s´c jedynie po stronie odporu tj.

e

a nowe

= σ

z

− 2c

u

e

p nowe

= σ

z

+ 2 ·

1
4

c

u

,

(7)

gdzie σ

z

jest caÃlkowitym (a nie efektywnym) napr

,

e˙zeniem pionowym na danej gÃl

,

eboko´sci.

1

W Eurocode 7 uwzgl

,

edniono dodatkowo spos´

ob przemieszczania si

,

e ´sciany. Dla obrotu wok´

oÃl korony, obrotu wok´

oÃl podstawy i

dla r´

ownolegÃlej translacji warto´sci f przemieszczenia odpowiadaj

,

ace ρ

a

wynosz

,

a odpowiednio 0, 001h, 0.005h i 0.001h, gdzie h jest

caÃlkowit

,

a wysoko´sci

,

a ´scianki.

background image

3

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

3

Kr´

otkoterminowa i dÃlugoterminowa wytrzymaÃlo´

c grunt´

ow spoistych

Nale˙zy rozr´o˙znia´c wytrzymaÃlo´s´c gruntu pocz

,

atkow

,

a (kr´otkoterminow

,

a, w warunkach bez drena˙zu) i ko´

ncow

,

a

(dÃlugoterminow

,

a, po dysypacji tj. wyr´ownaniu nadci´snie´

n wody). Bezpo´srednio po szybkim

2

obci

,

a˙zeniu grunt´ow

spoistych (mo˙ze to by´c wykonanie wykopu i przyÃlo˙zenie obci

,

a˙zenia naziomu w ci

,

agu kr´otkiego czasu np 2 ty-

godni) nale˙zy opr´ocz no´sno´sci dÃlugoterminowej sprawdzi´c no´sno´s´c kr´otkoterminow

,

a. Analiz

,

e przeprowadzamy na

napr

,

e˙zeniach caÃlkowitych traktuj

,

ac mieszanin

,

e wody z gruntem jako jedn

,

a substancj

,

e o ci

,

e˙zarze γ

r

i wytrzymaÃlo´sci

okre´slonej kryterium Coulomba przy φ

u

= 0 i c

u

6= 0. Parcie samej wody pomija si

,

e. Sp´ojno´s´c c

u

zale˙zy zgod-

nie z kryterium Krey’a i Tiedemann’a od napr

,

e˙zenia prekonsolidacji σ

p

i resztkowego k

,

ata tarcia φ

s

, rys. 2. W

gruntach normalnie skonsolidowanych, tj. takich dla kt´orych OCR =

σ

p

σ

0

z

= 1, parametry wytrzymaÃlo´sciowe nale˙zy

przyjmowa´c w warto´sci φ

s

oraz c

0

= 0. Resztkowy k

,

at φ

s

tarcia wewn

,

etrznego mo˙zna przyj

,

a´c (wg BS 8002: 1994)

σ

'

τ

σ

p

σ

p

c'

c'

φ

,

φ

,

φ

σ

p

Trwale zageszczenie zwieksza
naprezenie prekonsolidacji a w
nastepstwie tego rowniez
c' oraz c

u

c

u

c

u

s

Rysunek 2: WytrzymaÃlo´s´c dÃlugotrwaÃl

,

a opisuj

,

a parametry φ

0

i c

0

przy czym nadyw˙zk

,

e nad lini

,

a φ

s

wytrzymaÃlo´sci

resztkowej cz

,

esto si

,

e pomija. WytrzymaÃlo´s´c kt´otkoterminowa odpowiada φ

u

= 0 i c

u

6= 0. Sp´ojno´sci c

0

i c

u

zale˙z

,

a

od zag

,

eszczenia gruntu via σ

p

natomiast k

,

aty φ

s

i φ

0

s

,

a dla danego gruntu staÃle.

na podstawie I

p

= w

L

− w

P

:

I

p

[%]

φ

s

[

]

15

30

30

25

50

20

80

15

3.1

Parcie i odp´

or do no´

sno´

sci dÃlugoterminowej wg φ

0

i c

0

Liczy´c K

a

wg Coulomba przyjmuj

,

ac δ

a

=

2
3

φ

0

i K

p

wg Coulomba przyjmuj

,

ac δ

p

= −

2
3

φ

0

lub (wskazane dla φ

0

> 35

)

K

p

wg Caquot i Kerisel’a przyjmuj

,

ac δ

p

= −φ. Obci

,

a˙zenie pasmowe pionowe q

+

o szeroko´sci b lub liniowe Q

+

wywiera parcie o wypadkowej

E

q

= q

+

b

pK

a

(8)

E

q

= Q

+

pK

a

(9)

a obci

,

a˙zenie pasmowe poziome p o szeroko´sci b wywiera parcie o wypadkowej

E

p

= pb .

(10)

RozkÃlady jednostkowych par´c s

,

a przedstawione na rys. 3. Od obci

,

a˙zenia linowego przyj

,

a´c rozkÃlad r´ownomierny.

Nale˙zy sprawdzi´c dwa warianty: stateczno´s´c kr´otkoterminow

,

a (parcie z c

u

i φ

u

= 0 a pod wod

,

a γ

r

ale bez parcia

wody) i stateczno´s´c dÃlugpoterminow

,

a (osobno parcie gruntu i wody, φ

0

i c

0

i pod wod

,

a γ

0

). W piasku r´o˙znice

mi

,

edzy ww wariantami znikaj

,

a, tj. wystarczy policzy´c parcie w wariancie dÃlugotrwaÃlym z φ

0

i c

0

= 0 i pod wod

,

a

γ

0

a nast

,

epnie doda´c parcie wody.

W ´sciankach odkopywanych przyj

,

ecie po stronie ni˙zszego naziomu granicznej warto´sci odporu nie koniecznie oz-

nacza, ˙ze dopuszczamy du˙ze przemieszczenia poziome w celu mobilizacji tego odporu. Np., dla ´scianki o wys.

uskoku naziomu h

n

= 10 m, idealnie nieruchomej samoczynnie wytworzy si

,

e pod dnem wykopu przy φ = 30

i

γ = 20 kN/m3 stan granicznego (maksymalnego) odporu w warstwie o gÃl

,

eboko´sci y ≈ 2 m. Wynika to z por´ownania

K

0

γ(h

n

+ y) = K

p

γy

(11)

2

Jako ”szybkie” nazywamy obci

,

a˙zenie, kt´

orego bezwymiarowy czas konsolidacji T

v

=

c

v

t

h

2

< 0, 2, gdzie c

v

= kM/γ

w

a t jest czasem

przykÃladania obci

,

a˙zenia.

background image

4

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

q

b

φ

45+φ/2

45+φ/2

p

b

φ

45+φ/2

Rysunek 3: RozkÃlad parcia od ob´c. pasmowego

3.2

Parcie i odp´

or do no´

sno´

sci kr´

otkoterminowej wg φ

u

= 0

i c

u

Parcie jednostkowe w g. spoistych nale˙zy liczy´c wg

e

a

= σ

za

− 2c

u

≥ 0, 2σ

za

(12)

e

p

= σ

zp

+ 2 ·

1
4

c

u

(13)

gdzie σ

za

jest napr

,

e˙zeniem caÃlkowitym pionowym liczonym od wy˙zszego naziomu (po stronie aktywnej) a σ

zp

jest

napr

,

e˙zeniem caÃlkowitym pionowym liczonym od ni˙zszego naziomu (po stronie pasywnej). W ci

,

e˙zarze γ gruntu do

obliczenia σ

z

nie nale˙zy uwzgl

,

ednia´c wyporu wody. Na poziomie dna basenu sp´ojno´s´c c

u

przy OCR = 1 osi

,

aga

warto´s´c

c

u

|

z

2

=0

= (γ

G

· h

G

+ (γ

0

P

· h

P 1

+ γ

P

· h

P 2

) + γ

0

I

· h

I

) tan φ

s

(14)

a jednostkowe parcie wynosi (tutaj bez powi

,

ekszenia ze wzgl

,

edu na przemieszczenia) wynosi

e|

z

2

=0

= q + γ

G

· h

G

+ γ

P

· h

P

+ γ

I

· h

I

− 2 c

u

|

z

2

=0

≥ 0, 2(q + γ

G

· h

G

+ γ

P

· h

P

+ γ

I

· h

I

)

(15)

Poniewa˙z c

u

zale˙zy od σ

p

a w ile, rys. 1, OCR=1 czyli σ

p

= σ

0

z

zatem poni˙zej dna basenu/wykopu jednostkowy

odpor pomniejszony o parcie wynosi

e(z

2

) = e|

z

2

=0

− 2, 5c

u

= e|

z

2

=0

− 2, 5σ

p

tan φ

s

= e|

z

2

=0

− 2, 5z

2

γ

0

I

tan φ

s

(16)

poniewa˙z OCR = 1. Schemat parcia w stanie pocz

,

atkowym przedstawiony jest na rys. 4

PrzykÃlad:

Geometria: h

G

= 1 m; h

P

= 1 m; h

Ia

= 3 m; h

w

= 2 m; ∆h

w

= 1 m

Obci

,

a˙zenia naziomu: q = 0 kPa, p = 0 + zabezpieczenie przed rys

,

a skurczow

,

a.

Glina: c

uG

= 30 kPa

Piasek: φ

0

= 30

, δ = 0

iÃl: I

p

= 15

φ

s

= 30

;

Jednostkowe parcia czynne:

1) G strop: e

a

= 0

2) G sp

,

ag: e

a

= γ1 − 2c

u

< 0

e

a

= 0, 2 · 20 = 4 kPa

3) P strop: e

a

=

1
3

20 = 6, 6 kPa;

4) P sp

,

ag: e

a

=

1
3

· 2 · 20 = 13, 2 kPa;

5) I strop: c

u

= OCR · γ · z tan φ

s

= 1 · 20 · 2 · 0, 577 = 23 kPa

e

a

= γ · z − 2c

u

< 0

e

a

= 0, 2 · γ · z = 8 kPa

6) I dno+0,01: c

u

= OCR · γ

0

(?) · z tan φ

s

= 1 · (20 · 2 + 10 · 3) · 0, 577 = 40, 4 kPa

e

a

= γ · z − 2c

u

= 20 · 5 − 2 · 40, 4 = 20 ≈ 0, 2 · 20 · 5 = 20 kPa

background image

5

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

W

h

G

h

n

h

P

h

Ia

h

Ip

h

W

∆h

z

z

1

z

1

2

1

γ z

+

q

1

0,2

z

+ q

)

2 c

2 c

u

u

0,5 c

u

c

u

u

w

u

w

Rysunek 4: Wykres parcia przy sprawdzeniu no´sno´sci kr´otkoterminowej

7) I dno-0,01: e

a

= e

a6

− 0, 5c

u6

≈ 0

Punkt Z wypada zatem na poziomie dna basenu. Wsp´oÃlczynnik K

(odp´or minus parcie) wynosi

K

= 2, 5γ

0

I

tan φ

s

= 2, 5 · 10 · 0, 577 = 14, 42 kPa/ m

(17)

Zauwa˙zmy, ˙ze ew. ci

,

e˙zar wody w piasku P nale˙zy r´ownie˙z doda´c do pionowych napr

,

e˙ze´

n caÃlkowitych σ

z

po stronie

parcia. Napr

,

e˙zenie prekonsolidacji σ

p

odpowiada napr

,

e˙zeniu pionowemu efektywnemu(!), a zatem do obliczena σ

p

w warstwach nad ZWG bierzemy γ a pod ZWG γ

0

.

4

Przyj

,

ecie parcia od wody

4.1

Woda w no´

sno´

sci dÃlugoterminowej

ZWG

u

w

Rysunek 5: Parcie wody.

Przyjmujemy trapezowy wykres parcia wody, rys. 5, jak gdyby ´scianka dochodziÃla w ostrzu do warstwy nieprze-

puszczalnej. Robimy w ten spos´ob dwa bÃl

,

edy: zakÃladamy ˙ze ci´snienie wody zmienia si

,

e skokowo przy ostrzu (cho´c

w rzeczywisto´sci ci´snienie zmienia si

,

e stopniowo) i ˙ze woda stoi (w rzeczywisto´sci wyst

,

epuje przes

,

aczanie wody i

zwi

,

azane z tym siÃly filtracji). ZakÃlada si

,

e ˙ze powy˙zsze dwa bÃledy znosz

,

a si

,

e.

4.2

Woda w no´

sno´

sci kr´

otkoterminowej

Parcie wody przyjmujemy jedynie w warstwach grunt´ow niespoistych gdzie parcie gruntu jest liczone wg parametr´ow

efektywnych φ

0

i c

0

a nie φ

u

i c

u

. W warstwach liczonych w napr

,

e˙zeniach caÃlkowitych parcie od wody pomija si

,

e,

tj u

w

= 0

background image

6

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

4.3

Woda w rysie skurczowej

E

w+

h c

Rysunek 6: Parcie wody z rysy skurczowej

Wskutek post

,

epuj

,

acego od naziomu wysychania gruntu spoistego mog

,

a powsta´c rysy skurczowe, rys. 6, o gÃl

,

eboko´sci

h

c

=

2c

γ

r

tan(45

− φ

0

/2)

,

(18)

kt´ore w razie ulewnego deszczu mo˙ze wypeÃlni´c woda powoduj

,

ac niebezpieczne dodatkowe parcie na ´sciank

,

e o

warto´sci

E

w+

= γ

w

h

2
c

/2

(19)

Oczywi´scie h

c

nie mo˙ze si

,

ega´c pni˙zej ZWG lub zachodzi´c na warstw

,

e piasku.

5

Obliczenia statyczne ´

sciany

5.1

´

Sciana wspornikowa (bez zakotwienia)

x

u

Q

h

0

x

F

C

Rysunek 7: ´

Sciana wspornikowa

Rys. 7 przedstawia najprostszy schemat statyczny ´scianki szczelnej. Mo˙ze by´c on stosowany przy niewielkich (2m)

uskokach naziomu.
Wprowadzaj

,

ac oznaczenie K

= (K

ph

− K

ah

0

I

dla no´sno´sci dÃlugoterminowej i K

= 2, 5γ

0

I

tan φ

s

(je´sli wg

Scherzinger’a) dla no´sno´sci kr´otkoterminowej, mo˙zemy obliczy´c gÃl

,

eboko´s´c u poÃlo˙zenia punktu Z zr´ownania si

,

e

parcia i odporu

K

· u = e|

z

2

=0

− 0, 5 c

u

|

z

2

=0

(20)

Nast

,

epnie okre´slamy wypadkow

,

a Q (wraz z wysoko´sci

,

a linii dziaÃlania) od wszystkich obci

,

a˙ze´

n dziaÃlaj

,

acych powy˙zej

Z, wÃl

,

acznie z nadci´snieniem wody i parciem od obci

,

a˙zenia naziomu

3

3

W celu uproszczenia oblicze´

n dopuszcza si

,

e pod pewnymi warunkami (EAU 1996, E 77) przyj

,

ecie zast

,

epczego prostok

,

atnego

rozkÃladu parcia gruntu zachowuj

,

ac warto´s´

c wypadkowej ale niekoniecznie jej poÃlo˙zenie. W przypadku wielokrotnie zakotwionych ´scianek

EAU zaleca zamiast metody Blum’a tzw. metod

,

e Lackner’a, w kt´

orej do wyznaczenia punktu Z po stronie aktywnej uwzgl

,

ednia sie

nadci´snienie wody (dlaczego ??) (tj. ”Additionsnullpunkt” zamiast ”Belastungsnullpunkt”). PeÃlne tÃlumaczenie EAU mo˙zna znale˙z´

c w

zeszytach ”In˙zynieria Morska i Geotechnika”.

background image

7

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

parcie od wody:

maÃle

du˙ze

tylko

´sciana wspornikowa

1,2

1,3

1,4 . . . 1,6

´sciana kotwiona utwierdzona

1,1

1,15

1,2 . . . 1,3

´sciana kotwiona wolnopodparta

1,05

1,1

1,15 . . . 1,2

Tabela 1: Zalecane w Spundwandhandbuch (HSP GmbH) wsp´oÃlczynniki α

Metod

,

a Bluma (1931) obliczamy potrzebn

,

a gÃleboko´s´c wbicia zakÃladaj

,

ac r´ownowag

,

e moment´ow wzgl

,

edem punktu

F , czyli

Q · (h

0

+ x) = K

· x ·

1
2

x ·

1
3

x = 0

(21)

co prowadzi do r´ownania sze´sciennego (przy oczywistych oznaczeniach m, n) wzgl

,

edem x

x

3

= mx + n

(22)

i z kt´orego wyznaczamy potrzebn

,

a gÃl

,

eboko´s´c wbicia u + x + ∆x = α · (u + x). Do rozwi

,

azania r. sze´sciennego Blum

(Bautechnik 1950) podaÃl gotowe diagramy. Szeroko´s´c ∆x potrzebna jest do przeniesienia tzw. zast

,

epczej siÃly C

potrzebnej do r´ownowagi siÃl poziomych. Zalecane mno˙zniki α, tabl. 1 zale˙z

,

a od tego, czy parcie Q wywoÃlane jest

tylko gruntem czy te˙z dodatkowo nadci´snieniem wody:

PoÃlo˙zenie x

a

zerowej siÃly tn

,

acej wyznaczymy z warunku

K

· x

a

·

1
2

x

a

= Q

(23)

czyli

x

a

=

r 2Q

K

(24)

Tam te˙z spodziewamy si

,

e maksymalnego momentu zginaj

,

acego (do wymiarowania przekroju ´scianki)

max M = Q · (h

0

+ x

a

) − K

x

3
a

/6

(25)

5.2

´

Sciana jednokrotnie zakotwiona wolnopodparta

Obliczenia prowadzimy anologicznie jak w przypadku scianek szczelinowych i palisad.

W przypadku podpory gruntowej wolnopodpartej wyznaczenie gÃl

,

eboko´sci ´sciany przeprowadzamy iteracyjnie:

e

e - e

R

R

a

a

p

A

B

Z

Z

x /3

h

Q

h

A

ah

ph

K = (K - K )γ

schemat
ruchu

Q

x

*

1

Rysunek 8: ´

Scianka szczelna wolnopodparta.

1. Sporz

,

adzi´c wykres sumy jednostkowego parcia i odporu (z odpowiednimi wsp obliczeniowymi)

2. ´

Sciank

,

e potraktowa´c jak belk

,

e wolnopodpart

,

a (pracuj

,

ac

,

a w pionie) obci

,

a˙zon

,

a sum

,

a parcia i odporu ale tylko

w cz

,

e´sci, gdzie parcie przewy˙zsza odp´or.

3. Pierwsz

,

a podpor

,

e A przyj

,

ac w miejscu zakotwienia, tj. ok.

1
3

h

n

licz

,

ac od g´ory

background image

8

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

4. Wyznaczy´c punkt zerowy Z, w kt´orym jednostkowe parcie i odp´or (po drugiej stronie ´sciany) s

,

a identyczne

tj. e

a

= e

p

5. ZaÃlo˙zy´c prowizorycznie, ˙ze potrzebna gÃl

,

eboko´s´c x sciany poni˙zej Z wynosi ok

1
3

h wysoko´sci ´sciany powy˙zej

Z

6. Przyj

,

a´c drug

,

a podpor

,

e B na gÃl

,

eboko´sci

2
3

x licz

,

ac od Z

7. Wyliczy´c reakcje od obci

,

a˙zenia rozÃlo˙zonego, tj. od sumy parcia i odporu ale tylk

,

a w cz

,

e´sci, gdzie parcie

przewy˙zsza odp´or.

8. Por´owna´c reakcj

,

e R

B

potrzebn

,

a do przeniesienia obci

,

a˙zenia z dopuszczalnym odporem

1
2

x

2

· K

9. W razie du˙zej rozbie˙zno´sci wydÃlu˙zy´c b

,

ad´z skr´oci´c x i powt´orzy´c obliczenia od pktu 6.

Alernatywnie x mo˙zna wyznaczy´c analitycznie z warunku r´ownowagi moment´ow wzgl

,

edem punktu A tj.

Q · h

Q

= K

·

1
2

x

2

(h

A

+

2
3

x)

(26)

Ta metoda nie wymaga zatem iteracyjnego ustalania x.

Przyj

,

ecie tr´ojk

,

atnego rozkÃladu odporu (st

,

ad rami

,

e wyadkowej =

2
3

x w powy˙zszym r´ownaniu) jest nieco dyskusyjne

poniewa˙z w praktyce tylko cz

,

e´s´c odporu mobilizuje si

,

e na wi

,

ekszej gÃl

,

eboko´sci. Np. Goldscheider (1985) proponuje

przyj

,

a´c drug

,

a podpor

,

e B na gÃl

,

eboko´sci :

• 0, 6x dla ´sredniozag

,

eszczonych lub zag

,

eszczonych grunt´ow niespoistych

• 0, 5x dla twardoplastycznych lub zwartych gr. spoistych

2
3

x dla lu´znych grunt´ow niespoistych i plastycznych gr. spoistych

W celu dobrania odpowiedniego profilu grodzic nale˙zy obliczy´c maksymalny moment zginaj

,

acy dla schematu

wolnopodpartego z rys. 8 (´srodkowy szkic).

5.3

´

Sciana jednokrotnie zakotwiona utwierdzona

Niekiedy wykonanie dÃlu˙zszej ´scianki i wymuszenie schamatu pracy z utwierdzeniem na dole i wolnopodparte w

miejscu zakotwienia mo˙ze si

,

e okaza´c ta´

nsze ni˙z stosowane ci

,

e˙zkich profili koniecznych do przeniesienia du˙zych mo-

ment´ow zginaj

,

acych ´scianki pracuj

,

acej w schemacie wolnopodpartym. W przypadku tzw. peÃlnego utwierdzenia

´sciany w gruncie do´swiadczenie wskazuje, ˙ze punkt Z odpowiada zerowemu momentowi zginaj

,

acemu! To nie

jest oczywi´scie ˙zadna og´olna zasada mechaniki tylko obserwacja empiryczna dla grunt´ow ± jednorodnych pod

powierzchni

,

a dolnego naziomu. W obliczeniach mo˙zemy zatem w Z przyj

,

a´c przegub i otrzymamy belk

,

e ger-

berowsk

,

a. Dzi

,

eki temu obliczenie prowadzimy bez iteracji!

e

R

R

a

A

Z x

h

Z

n

H = h + u + 1,2 x

n

e - e

a

p

F

F

schemat
ruchu

F

u

A

Rysunek 9: ´

Scianka szczelna utwierdzona w gruncie

1. Traktujemy g´orn

,

a cz

,

e´s´c ´sciany (nad Z) jako belk

,

e wolnopodpart

,

a o podporach w punktach A i Z. Wyliczamy

reakcje R

A

i R

Z

2. Reakcj

,

a R

Z

obci

,

a˙zamy wspornik pod Z kt´orego dÃlugo´s´c h

d

znajdujemy z warunku r´ownowagi moment´ow

wok´ol podstawy ´sciany (z jednej strony reakcja a z drugiej suma odporu i parcia)

R

Z

· x =

1
2

x

2

· K

·

1
3

x

(27)

background image

9

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

3. Tak znalezion

,

a dÃlugo´s´c wspornika powi

,

ekszamy o 20%

W celu dobrania odpowiedniego profilu grodzic nale˙zy obliczy´c maksymalny moment zginaj

,

acy. W g´ornej cz

,

e´sci

´scianki (mi

,

edzy podporami A i Z wg rys. 9) obliczamy moment dla schematu wolnopodpartego. W dolnej cz

,

e´sci

(mi

,

edzy punktami Z i F ) wyznaczamy rz

,

edn

,

a x

a

, dla kt´orej moment zginaj

,

acy osi

,

aga maksimum, z warunku

zerowania si

,

e siÃl tn

,

acych, tj.

x

a

=

r 2R

z

K

(28)

Maksymalny moment zginaj

,

acy w dolnej cz

,

e´sci (mi

,

edzy punktami Z i F ) wynosi zatem

M

max

= R

Z

· x

a

1
2

K

x

2
a

·

1
3

x

a

(29)

6

Sprawdzenie zakotwienia

No´sno´s´c pÃlyt kotwi

,

acych sprawdzamy metod

,

a Buchholza np. patrz Dembicki, Tejchman ”Wybrane zagadnienia

fundamentowania budowli hydrotechnicznych” cz. 6. a no´sno´s´c blok´ow kotwi

,

acych metod

,

a Odrobi´

nskiego, patrz

j.w. te˙z cz. 6.

6.1

Zakotwienia iniekcyjne

DÃlugo´s´c ci

,

egien mo˙ze dochodzi´c nawet do ponad 50 m, otw´or wiertniczy 70 . . . 150 mm (czasem wiercenie pod

osÃlon

,

a rur). Potrzebne s

,

a silne wiertnice o sile ponad 4 kNm. Wskazany jest min. 10

spadek (aby zaczyn

cementowy (W/C ≈ 0, 5) si

,

e nie wylewaÃl) lub uszczelnienie odcinka buÃlawy w trakcie iniekcji ci´snieniowej (5-10

atm). Wskazana jest iniekcja wt´orna (do 40 atm) w celu zwi

,

ekszenia no´sno´sci buÃlawy.

Przeciwwskazania: grunty z zawarto´sciami organicznymi, agresywna woda gruntowa (wtedy dopuszczalne s

,

a tylko

kotwy tymczasowe do 2 lat).

Spr

,

e˙zenie jest skuteczne jedynie je´sli zagwarantuje si

,

e, ˙ze istnieje odcinek wolny (niezainiektowany) mi

,

edzy buÃlaw

,

a

a gÃlowic

,

a kotwy. W przeciwnym wypadku dochodzi do niebezpiecznego zwarcia: siÃla spr

,

e˙zenia wraca do gÃlowicy

kotwy jako ´sciskanie buÃlawy.

τ

τ

Rysunek 10: RozkÃlad tarcia wzdÃlu˙z buÃlawy iniekcyjnej

SiÃly tarcia wzdÃlu˙z buÃlawy zakotwienia mo˙zna okre´sla´c, rys 10, wg uproszczonych rozkÃlad´ow:

• tr´ojk

,

atny gdy ci

,

egno jest poÃl

,

aczone z buÃlaw

,

a

• staÃly rozklad τ na dÃlugo´sci buÃlawy gdy ci

,

egno jest przepuszczone przez ´srodek buÃlawy i poÃl

,

aczone z jej ko´

ncem

specjaln

,

a tarcz

,

a

RozkÃl

,

ad tarcia wzdÃlu˙z buÃlawy jest istotny przy sprawdzaniu stateczno´sci globalnej metod

,

a r´ownowagi granicznej.

Warto´s´c siÃly kotwi

,

acej nie powinna przekroczy´c 500 kN/mb ´scianki.

DÃlugo´s´c iniekcyjnej bryÃly kotwi

,

acej okre´sla´c wg diagramu Ostermayer’a (GBT-2 s. 303). Dla ekonomicznej dÃlugo´sci

buÃlawy ok 7 m orientacyjnie jednostkowe napr

,

e˙zenie ´scinaj

,

ace τ

M

od tarcia wynosz

,

a

grunt

po iniekcji wt´ornej

bez iniekcji wt´ornej

iÃl zwarty

0,4 MPa

0,3 MPa

p´oÃlzwarty

0,3 MPa

0,2 MPa

twardoplastyczny

0,2 MPa

0,1 MPa

W kolejnej tabeli podane s

,

a orientacyjne caÃlkowite ud´zwigi kotew [kN] przy ´srednicy buÃlawy ok 0,1 . . . 0,15 m dla

gr. niespoistych (tak˙ze dla dÃlugo´sci 7 m)

background image

10

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

grunt

b.zag

,

eszczone

zag

,

eszczone

´srednio zag

,

eszczone

˙zwir pisaszczysty

1800

1300

900

piasek z domieszk

,

a ˙zwiru U ≈ 8 . . . 10

1100

900

600

piasek lu´zny U ≈ 3, 5 . . . 4, 5

lu´zny 250

piasek drobny i ´sredni U ≈ 1, 6 . . . 3, 1

800

500

Konstrukcje gÃlowicy pas z 2 ceownik´ow (gdy pojedynczy pr

,

et to φ 18-36 mm czasem grupy pr

,

et´ow φ = 12 . . . 16

mm (np Gewistahl) + ´sruba napinaj

,

aca w przypadku liny z plecionki kliny Leonard’a. Plecionki (liny) maj

,

a

wytrzymaÃlo´sci ponad 150 kN/cm

2

(!) No´sno´s´c pojedynczej kotwy nawet do siÃly u˙zytkowej 4500 kN (w skale,

reklam´owka f-my Stump).

6.2

Jak zmienia si

,

e siÃla w ´

sci

,

agu w trakcie pogÃl

,

ebiania wykopu

ZaÃl´o˙zmy ˙ze ´sci

,

ag zostaÃl zaÃlo˙zony w pocz

,

atkowej fazie wykopu np. -3 m, spr

,

e˙zony a nast

,

epnie wykop zostaÃl

pogÃl

,

ebiony do -6 m. Sci

,

ag zwykle spr

,

e˙za si

,

e od razu prawie do peÃlnej warto´sci docelowej tj. w naszym przypadku

do warto´sci reakcji obliczonej w fazie -6 m. W pierszej chwili po spr

,

e˙zeniu (wykop jeszcze na -3m) po stronie

wy˙zszego naziomu wzbudza si

,

e podwy˙zszone parcie a nawet odp´or po´sredni. Nast

,

epnie, w trakcie odkopywania do

-6m nast

,

epuje poziome przemieszczenie ´sciany co poci

,

aga za sob

,

a trzy efekty:

• parcie spada (mo˙zliwe ˙ze a˙z do warto´sci czynnej E

a

)

• ro´snie siÃla w kotwie (bo ci

,

egno wydÃlu˙za si

,

e )

• ro´snie odp´or gruntu poni˙zej -6m

Suma tych zmian odpowiada odporowi odkopanego gruntu mi

,

edzy -3m a -6m natomiast jaka zmiana przypadnie

na kotw

,

e, jaka na grunt po stronie czynnej a jaka po stronie biernej zale˙zy od stosunku sztywno´sci tych trzech

element´ow, i to przy grubym uproszczeniu, ˙ze przemieszczenie poziome jest na wysoko´sci ´sciany jest staÃle. Sytuacja

przypomina znany problem okre´slenia siÃl w ´srubach spr

,

e˙zonych Ãl

,

acz

,

acych pasy dwu I-profili.

Do´swiadczenie pokazuje, ˙ze siÃla w ci

,

egnach kotew ro´snie praktycznie o ok. 20% wskutek pogÃl

,

ebiania wykopu a

zatem wykonuje si

,

e wst

,

epne napr

,

e˙zenie kotew na 80% siÃly docelowej.

Je´sli konieczne jest regulowanie siÃl w ´sci

,

agach np.

w trakcie wykonywania wykopu w ´sciankach wielkrotnie

kotwionych nale˙zy z g´ory przewidzie´c podkÃladki aby nie rozci

,

aga´c przekroju osÃlabionego wcze´sniejszym zakli-

nowaniem (robi

,

a si

,

e karby).

6.3

Bezpiecze´

nstwo

Wymagana (sprawdzana w pr´obnym obci

,

a˙zeniu) no´sno´s´c zakotwienia wynosi 150% warto´sci obliczeniowej. ZakÃlada

si

,

e ˙ze jedna kotwa wypada a jej siÃl

,

e przejmuj

,

aa s

,

asiednie kotwy.

Zabezpieczenie antykorozyjne kotew:

Kotwy tymczasowe (T=temporary): musz

,

a by´c otulone min 2cm cementu - st

,

ad plastykowe ksztaÃltki dystansowe.

Na odcinku wolnym nale˙zy da´c osÃlon

,

e z tworzywa sztucznego. Jedynie gdy pr

,

ety maj

,

a ´srednic

,

e φ > 16mm to

osÃlona antykorozyjna jest niepotrzebna.
Kotwy staÃle (P=permanent): je´sli bez ´sciskanej rury to cementowa buÃlawa niewystarczaj

,

aca (bo rozrywana i

powstaj

,

a rysy) Daj

,

ac plastyk ortzymamy po´slizg na plastyku zatem osÃlony plastykowe u˙zebrowane. Uwaga na

pr

,

ady bÃl

,

adz

,

ace Z˙zeraj

,

ace beton siarczki praktycznie wykluczaj

,

a stosowanie zakotwie´

n staÃlych

4

.

Uwaga na ZWG i ew. napi

,

ete wody, p´o´zniejsze drgania w gruncie → kontraktacja → spadek no´sno´sci. Obserwowa´c

osiadania budynk´ow.
Og´olne zasady projektowania zakotwienia:

1. wolny odcinek min 5m

2. buÃlawa caÃla w spoistym lub caÃla w niespoistam gruncie

3. buÃlawa nie pÃlyciej ni˙z 4m ppt.

4. kotwy dÃlu˙zsze ni˙z 15 m musz

,

a by´c w odst

,

epie > 1,5 m

5. kotwy z jednego rz

,

edu trzeba rozrzuci´c w pionie aby warunek 1,5 m mi

,

edzy buÃlawami byÃl speÃlniony.

6. odlegÃlo´s´c mi

,

edzy buÃlaw

,

a a istniej

,

ac

,

a konstrukcj

,

a min. 3m

7. w pobli˙zu budynk´ow unika´c du˙zych pojedynczych siÃl- raczej kilka maÃlych kotew.

4

Np. w Szwajcarii dopuszczone s

,

a do stosowania kotwy z ci

,

egnami z wÃl´

okna szklanego (gwinty s

,

a wytÃlaczane na gor

,

aco, nie

wyrzynane).

background image

11

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

8. margines bezpiecze´

nstwa powinien pokry´c ewentualno´s´c silnego peÃlzania lub zniszczennia pojedynczej kotwy

– niedopu´sci´c do efektu domina.

9. w wypukÃlych naro˙znikach kotwy nie mog

,

a by´c wykonane w klinie aktywnym prostopadÃlej ´sciany

7

Stateczno´

c og´

olna = dobranie dÃlugo´

sci ci

,

egien zakotwienienia

PÃlyty kotwi

,

ace najbezpieczniej jest umieszcza´c poza zboczem naturalnym wyprowadzonym z punktu Z zr´ownania

si

,

e parcia i odporu. Przy sprawdzeniu stateczno´sci caÃlkowitej ´scianki i zakotwienia stosowana jest metoda Kranza

i metoda kinematyczna analizy granicznej
Metoda Kranza

mo˙ze by´c stosowana (EAU E 10) do jednokrotnie zakotwionych ´scian je´sli zakotwienie nie jest

wst

,

epnie spr

,

e˙zone. Metoda ta jest szeroko stosowana mimo ˙ze od ponad 20 lat znany jest jej zasadniczy mankament

(Goldscheider 1985). W metodzie Kranza izolujemy bryÃl

,

e gruntu robi

,

ac fikcyjny przekr´oj pionowy za (!) ´sciank

,

a

szczeln

,

a. Sprawdzamy r´ownowag

,

e siÃl dziaÃlaj

,

acych na klin odÃlamu zakÃladaj

,

ac, ˙ze parcie czynne E

a

dziaÃla od ´scianki

na klin (czyli utrzymuj

,

aco) a siÃla A

dopuszczalne

kotwi

,

aca dziaÃla wywracaj

,

aco (?!). Warunek stateczno´sci wg Kranza

brzmi

A

dopuszczalne

/A

jako reakcja

≥ 1, 5

(30)

Por´ownujemy zatem siÃl

,

e A

dopuszczalne

w kotwie okre´slon

,

a na podstawie r´ownowagi granicznej

5

(konstruuj

,

ac

E

Q

Q

E

A

A

P

P

a

E

a

1

E

1

G

G

dopu.

dopu.

C

C

Rysunek 11: Metoda Kranza. Klin odÃlamu wychodzi z punktu zr´ownania si

,

e parcia z odporem.

wielobok siÃl) z siÃl

,

a A

jako reakcja

wynikaj

,

ac

,

a z oblicze´

n reakcji metod

,

a Bluma przypadaj

,

acej na kotwy od obci

,

a˙zenia

sciany wypadkow

,

a parcia i odporu.

SiÃla A

dopuszczalne

jest przez Kranza bÃl

,

ednie traktowana jako ”dopuszczalna”. W rzeczywisto´sci kotw

,

e mo˙zna

napr

,

e˙zy´c na siÃl

,

e znacznie wi

,

eksz

,

a od A

dopuszczalne

bez zagro˙zenia stateczno´sci. SiÃla A

dopuszczalne

nie ma wpÃlywu

na globaln

,

a stateczno´s´c uskoku naziomu gdy˙z jest to siÃla wewn

,

etrzna, nie przecinaj

,

aca ˙zadnej linii po´slizgu. W

realnie obserwowanych mechanizmach zniszczenia bryÃla odÃlamu i ´scianka wykonuj

,

a ten sam ruch a linia po´slizgu

przechodzi pod podstaw

,

a ´scianki i poza zakotwieniami. Przyj

,

ecie linii po´slizgu za(!) ´sciank

,

a jest nieuzasadnione.

Tym niemniej por´ownanie siÃl A

dopuszczalne

i A

jako reakcja

metod

,

a Kranza daje pewne oszacowanie stateczno´sci ze

wzgl

,

edu na przyj

,

ecie reakcji od ´scianki w wartosci jedynie czynnego parcia E

a

.

Badaj

,

ac stateczno´s´c metod

,

a r´

ownowagi granicznej

dla kinematycznie mo˙zliwych mechanizm´ow zniszczenia przy

po´slizgu poza obrysem zakotwie´

n siÃly w kotwach s

,

a siÃlami wewn

,

etrznymi i jako takie nale˙zy je pomin

,

a´c. Wyj

,

atek

stanowi

,

a potencjalne mechnizmy zniszczenia towarzysz

,

ace zerwaniu ci

,

egna kotwy, jak przedstawiono na rys. 12 po

prawej.
W gruntach uwarstwionych przyjmujemy u´srednione parametry wg rys. 13

¯

γ =

P γ

i

F

i

P F

i

¯

c =

P c

i

L

i

P L

i

tan ¯

φ =

P N

i

tan φ

i

P N

i

(31)

8

Wyb´

or brus´

ow kleszczy i ´

srub

Do wyboru mamy liczne profile stalowe walcowane (np. spawane typu GS - Polska, Larssen lub Hoesch - Niemcy,
Arbed - Luksemburg . . . ). Napr

,

e˙zenia w stali od zginania

σ =

M

max

W

< σ

dop

(32)

5

ownowaga graniczna oznacza tutaj, ˙ze wypadkowa Q jest nachylona pod maksymalnym mo˙zliwym k

,

atem φ do normalnej linii

po´slizgu i ˙ze zmobilizowana jest peÃlna sp´

ojno´s´

c C = c · l (por. rys. 12).

background image

12

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

E

Q

Q

E

P

P

p

E > E

p

p potrz.

1

E

1

G

G

Q

Q

E

A

A

P

P

p

G

G

E > E

p

p potrz.

C

C

C

C

Rysunek 12: Metoda kinematycznego mechanizmu zniszczenia (analizy granicznej). Po lewej: linie ´sci

,

ecia przebie-

gaj

,

a poza elementem kotwi

,

acym. Po prawej: mechanizm z zerwaniem ci

,

egna kotwi

,

acego. W obu przypadkach klin

odÃlamu przechodzi przez ostrze ´scianki.

1

2

3

L

L

L

F

F

F

1

F

F

2

2

F

F

3

3

3

F

F

F

F

2

3

3

F

F

η

N

N

N

1

2

3

H

Rysunek 13: U´srednianie parametr´ow do stateczno´sci og´olnej

por´ownujemy z wytrzymaÃlo´sci

,

a stali. Je´sli na profilach spoczywa ci

,

e˙zka nadbudowa nale˙zy do powy˙zszych napr

,

e˙ze´

n

doda´c napr

,

e˙zenie od sciskania siÃl

,

a pionow

,

a Wska´zniki wytrzymaÃlo´sci W podawane s

,

a w tabelach na 1 mb ´scianki.

W profilach niemieckich stosuje si

,

e stal St Sp 37 (grunty lekkie do 0,5m gliny zwartej, jednokrotnie wykorzystane)

lub St Sp 45 (wielokrotne wykorzystywanie w gruntach lekkich lub ´sredniozag

,

eszczonych jednokrotne w glinach

zwartych, ˙zwirach, Ãlupkach i piaskowcach). Dla kombinacji podstawowej, ’monta˙zowej’ i wyj

,

atkowej (wg DIN 1054

Lastfall 1, 3, 3) napr

,

e˙zenia dopuszczalne podane s

,

a w tabeli 2 Dobrze jest sprawdzi´c czy wystarczaj

,

ace jest tarcie

do przeniesienia siÃly tn

,

acej w zamku Ãl

,

acz

,

acym brusy wg teorii

6

belki zginanej i ´scinanej

τ =

T S

Jb

(33)

Je´sli nie to nale˙zy (1) zredukowa´c wsp´oÃlczynnik wytrzymaÃlo´sci W (2) cz

,

e´scio spawa´c styki brus´ow albo (3) wykona´c

odpowiednio st

,

e˙zaj

,

ac

,

a konstrukcj

,

e gÃlowicy.

Pwierzchniowe ubytki korozyjne w warunkach nabrze˙za morskiego mog

,

a dochodzic (Spundwand-Handbuch s. 16

rys. 2.8) po jednej stronie grodzicy do 0,2 mm/rok czyli grubo´s´c g wacowanego profilu mo˙ze spada´c a˙z o ∆g = 0, 4

6

Np. Jastrz

,

ebski,Mutermilch,OrÃlowski: WytrzymaÃlo´s´

c materiaÃl´

ow, rozdz. 9.3. Skr´

ot wyprowadzenia: belka o osi oboj

,

etnej na x

1

i wysoko´sci h wzdÃlu˙z x

2

. Szeroko´s´

c wynosi b(x

2

). Element b dx

1

dx

2

belki jest w r´

ownowadze, tj. σ

11

,1

+ σ

12

,2

= 0, ale σ

11

=

M x

2

J

zatem τ

,2

= σ

12

,2

= −

M

0

x

2

J

= −

T x

2

J

. Dla konkretnej wysoko´sci x

2

= 0 niech b = b

0

i τ = τ

0

. Na zewn

,

etrznej kraw

,

edzi (np.

x

2

= h/2) ze wzgl

,

edu na σ

12

= σ

21

musi zachodzi´

c τ = 0 czyli τ

0

= −

T

J

1

b

0

Z

0

h/2

b x

2

dx

2

=

T S

Jb

0

stal

LF1

LF2

LF3

St3S

205

18G2

295

St Sp 37

160

184

208

St Sp 45

180

207

234

St Sp S

240

276

312

Tabela 2: WytrzymaÃlo´sci σ

dop

[MPa] stali polskich i niemieckich zalecane przy sprawdzaniu wytrzymaÃlo´sci brus´ow.

background image

SPIS TRE´

SCI

13

Projektowanie ´

scianki szczelnej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gda´

nska

mm/rok! Spadek wska´znika wytrzymaÃlo´sci z W

0

do W mo˙zna w przybli˙zeniu przyj

,

a´c proporcjonalny do spadku

grubo´sci profilu tj.

W

W

0

=

g

0

− t∆g

g

0

,

(34)

gdzie t jest czasem eksploatacji konstrukcji (w latach).
Uwaga: nie nale˙zy przewymiarowa´c grodzic, aby nie uczyni´c np. ci

,

egna ´sci

,

agu najsÃlabszym ogniwem konstrukcji.

MogÃloby to spowodowa´c niesygnalizowane zniszczenie, kt´ore jest (wg Eurocode 7 p. 8.4 (4)) zabronione (analog-
icznie jak zbyt du˙zy stopie´

n zbrojenia w ˙zelbecie).

Je´sli nie wykonujemy belki ˙zelbetowej do rozprowadzenia siÃl ze ´scianki na kotwy, w´owczas nale˙zy wykona´c kleszcze

z ceownik´ow. Ceowniki umieszczamy poziomo, ´srodnikami do siebie i pozostawiaj

,

ac mi

,

edzy ´srodnikami odst

,

ep na

przeprowadzenia ´srub i zakotwie´

n. Je´sli jest to mo˙zliwe wykonujemy kleszcze od strony gruntu Ãl

,

acz

,

ac je ´srubami

z co drugim brusem. SiÃla rozci

,

agaj

,

aca na jedn

,

a ´srube wylicz si

,

e jako 2Al

1

gdzie l

1

jest szeroko´sci

,

a brusa (mi

,

edzy

osiami zamk´ow). Zalecane s

,

a ´sruby klasy 4.8 (R

m

= 420, R

e

= 340) MPa i 5.6 (R

m

= 500, R

e

= 300) MPa

7

.

Npr

,

e˙zenie dopuszczalne na rozrywanie wynosi

σ

dop

= min

½0, 65R

m

0, 85R

e

(35)

a pole przekroju liczy´c wg wewn

,

etrznej ´srednicy gwintu.

Wymiarowanie kleszczy na zginanie: siÃla w ´sci

,

agu A liczona jest na 1 mb ´scianki i traktowana jako obci

,

a˙zenie

ci

,

agÃle dziaÃlaj

,

ace na kleszcze (par

,

e ceownik´ow) jak na belke wieloprz

,

esÃlow

,

a (o niesko´

nczonoej liczbie prz

,

eseÃl). Je´sli

rozstaw mi

,

edzy ´sci

,

agami oznaczymy przez l (powinna to by´c oczywi´scie wielokrotno´s´c szeroko´sci l

1

brusa liczona

miedzy osiami zamk´ow) to max. moment zginaj

,

acy okre´sli´c mo˙zna wg

M

max

= A · (2l)

2

/10

(36)

poniewa˙z liczymy si

,

e z mo˙zliwo´sci

,

a zerwania jednej kotwy. Przewa˙znie stosujemy ceowniki ze stali St3S o σ

dop

= 205

[MPa].

Spis tre´

sci

1

Zakres projektu

1

1.1

Wsp´oÃlczynniki materiaÃlowe i wsp´oÃlczyniki obci

,

a˙zenia = 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2

Uwzgl

,

ednienie ogranicze´

n przemieszczeniowych

2

3

Kr´

otkoterminowa i dÃlugoterminowa wytrzymaÃlo´

c grunt´

ow spoistych

3

3.1

Parcie i odp´or do no´sno´sci dÃlugoterminowej wg φ

0

i c

0

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

3.2

Parcie i odp´or do no´sno´sci kr´otkoterminowej wg φ

u

= 0 i c

u

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

4

Przyj

,

ecie parcia od wody

5

4.1

Woda w no´sno´sci dÃlugoterminowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

4.2

Woda w no´sno´sci kr´otkoterminowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

4.3

Woda w rysie skurczowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

5

Obliczenia statyczne ´

sciany

6

5.1

´

Sciana wspornikowa (bez zakotwienia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

5.2

´

Sciana jednokrotnie zakotwiona wolnopodparta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

5.3

´

Sciana jednokrotnie zakotwiona utwierdzona

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

6

Sprawdzenie zakotwienia

9

6.1

Zakotwienia iniekcyjne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

6.2

Jak zmienia si

,

e siÃla w ´sci

,

agu w trakcie pogÃl

,

ebiania wykopu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6.3

Bezpiecze´

nstwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

7

Stateczno´

c og´

olna = dobranie dÃlugo´

sci ci

,

egien zakotwienienia

11

8

Wyb´

or brus´

ow kleszczy i ´

srub

11

7

WytrzymaÃlo´sci wg Z2-2 normy stalowej PN-90/B-03200


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Nowe rozwiązania w projektowaniu ścianek szczelnych profile AZ 700
Obliczanie i projektowanie ścianek szczelnych
Projekt ścianka szczelna, parcie odpor wykres Model
Szczelna projekt moj!!!!!!, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia,
Projekt 3 Ścianka szczelna
Fundamenty projekt 3 ścianka szczelna, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie,
Projekt ścianka szczelna, profil geo Model
Projekt ścianka szczelna, ZAKOTWIENIE
ŚCIANKA SZCZELNA, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt Ś
SZCZELNA(2), Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt Ściank
szczelna rmwin, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt Ści
Szczelna, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt Ścianki S
Obliczenie parcia, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt
Projekt ścianka szczelna, RYSUNEK 1 SZCZELNA
Obliczenie ścianek szczelnych metodą przybliżoną
szcze, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt Ścianki Szcz
Wz str tyt proj sc szcz, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Pr
PROJEKT ŚCIANKI SZCZELNEJ ZABEZPIECZAJĄCEJ GŁĘBOKI WYKOP

więcej podobnych podstron