Instytut Inżynierii Środowiska

Ćwiczenie projektowe numer 2

Z przedmiotu Fundamentowanie

Temat: „Obliczenia ścianki szczelnej stanowiącej obudowę wykopu”

Alicja Bułdys

Budownictwo wodne

Rok III

Grupa 3

Rok ak. 2008/2009

TEMAT NR 14 /B

1. Obliczenia statyczne

1. Dane wyjściowe do projektowania

• Obciążenie q = 37 KPa

• Głębokość wykopu H = 4.5m

• Numer profilu geotechnicznego - 6

1. 
   Budowa podłoża gruntowego

2. Wyznaczenie parametrów geotechnicznych poszczególnych warstw profilu glebowego

1. Warstwa piasku próchnicznego (P_H) nad zwierciadłem wody gruntowej

2. Warstwa gliny zwięzłej (G_Z) nad zwierciadłem wody gruntowej

3. Warstwa gliny zwięzłej (G_Z) pod zwierciadłem wody gruntowej

4. Warstwa piasku drobnego (P_d) pod zwierciadłem wody gruntowej

5. Warstwa iłu (I) pod zwierciadłem wody gruntowej

3. Obliczenie parcia i odporu gruntu

• Naprężenia pierwotne
  [kPa]

• Naprężenia od obciążenia naziomu
  [kPa]

• Współczynnik parcia czynnego
  [-]

• Parcie czynne
  [kPa]

• Współczynnik parcia biernego
  [-]

• Parcie bierne
  [kPa]

• Parcie wypadkowe
  [kPa]

L.p.	Rodzaj gruntu	z [m]	Ф [°]	c [kPa]	γ/γ' [kN/m3]	naprężenia pierwotne δzq [kPa]	obciążenie naziomu δzq+q [kPa]	Ka	ea [kPa]	hw [m]	ewa [kPa]	ea+ewa [kPa]	z' [m]	δzq' [kPa]	Kp	ep [kPa]	hw [m]	ewp [kPa]	ep+ewp [kPa]	e [kPa]
1	PH	0	29,600	0,000	16,500	0,000	37,000	0,338	12,506	-	-	12,506	-	-	-	-	-	-	-	12,506
2			0,4	29,600	0,000	16,500	6,600	43,600	0,338	14,737	-	-	14,737	-	-	-	-	-	-	-	14,737
3			0,8	29,600	0,000	16,500	13,200	50,200	0,338	16,968	-	-	16,968	-	-	-	-	-	-	-	16,968
4		Gz	0,8	12,800	23,000	19,000	13,200	50,200	0,637	-4,736	-	-	-4,736	-	-	-	-	-	-	-	-4,736
5			1,1	12,800	23,000	19,000	18,900	55,900	0,637	-1,105	-	-	-1,105	-	-	-	-	-	-	-	-1,105
6			1,5	12,800	23,000	19,000	26,500	63,500	0,637	3,736	0,000	0,000	3,736	-	-	-	-	-	-	-	3,736
7		GZ	1,5	10,200	18,000	8,788	26,500	63,500	0,700	14,330	0,000	0,000	14,330	-	-	-	-	-	-	-	14,330
8			2	10,200	18,000	8,788	30,894	67,894	0,700	17,406	0,500	5,000	22,406	-	-	-	-	-	-	-	22,406
9			2,5	10,200	18,000	8,788	35,288	72,288	0,700	20,482	1,000	10,000	30,482	-	-	-	-	-	-	-	30,482
10			3	10,200	18,000	8,788	39,682	76,682	0,700	23,558	1,500	15,000	38,558	-	-	-	-	-	-	-	38,558
11		Pd	3	31,000	0,000	9,570	39,682	76,682	0,320	24,538	1,500	15,000	39,538	-	-	-	-	-	-	-	39,538
11			3,5	31,000	0,000	9,570	44,467	81,467	0,320	26,069	2,000	20,000	46,069	-	-	-	-	-	-	-	46,069
12			4	31,000	0,000	9,570	49,252	86,252	0,320	27,601	2,500	25,000	52,601	-	-	-	-	-	-	-	52,601
13			4,5	31,000	0,000	9,570	54,037	91,037	0,320	29,132	3,000	30,000	59,132	0,000	-	-	-	-	-		59,132
14			5	31,000	0,000	9,570	58,822	95,822	0,320	30,663	3,500	35,000	65,663	0,500	4,785	3,120	14,929	0,000	0,000	14,929	50,734
15			6	31,000	0,000	9,570	68,392	105,392	0,320	33,725	4,500	45,000	78,725	1,500	14,355	3,120	44,788	1,000	10,000	54,788	23,938
16			7	31,000	0,000	9,570	77,962	114,962	0,320	36,788	5,500	55,000	91,788	2,500	23,925	3,120	74,646	2,000	20,000	94,646	-2,858
17			8	31,000	0,000	9,570	87,532	124,532	0,320	39,850	6,500	65,000	104,850	3,500	33,495	3,120	104,504	3,000	30,000	134,504	-29,654
18			9	31,000	0,000	9,570	97,102	134,102	0,320	42,913	7,500	75,000	117,913	4,500	43,065	3,120	134,363	4,000	40,000	174,363	-56,450
19		I	9	3,000	26,000	17,500	97,102	134,102	0,900	71,360	0,000	0,000	71,360	4,500	43,065	1,110	102,588	0,000	0,000	102,588	-31,227
20			10	3,000	26,000	17,500	114,602	151,602	0,900	87,110	0,000	0,000	87,110	5,500	60,565	1,110	122,013	0,000	0,000	122,013	-34,902
21			11	3,000	26,000	17,500	132,102	169,102	0,900	102,860	0,000	0,000	102,860	6,500	78,065	1,110	141,438	0,000	0,000	141,438	-38,577
22			12	3,000	26,000	17,500	149,602	186,602	0,900	118,610	0,000	0,000	118,610	7,500	95,565	1,110	160,863	0,000	0,000	160,863	-42,252
23			13	3,000	26,000	17,500	167,102	204,102	0,900	134,360	0,000	0,000	134,360	8,500	113,065	1,110	180,288	0,000	0,000	180,288	-45,927
24			14	3,000	26,000	17,500	184,602	221,602	0,900	150,110	0,000	0,000	150,110	9,500	130,565	1,110	199,713	0,000	0,000	199,713	-49,602
25			15	3,000	26,000	17,500	202,102	239,102	0,900	165,860	0,000	0,000	165,860	10,500	148,065	1,110	219,138	0,000	0,000	219,138	-53,277
26			16	3,000	26,000	17,500	219,602	256,602	0,900	181,610	0,000	0,000	181,610	11,500	165,565	1,110	238,563	0,000	0,000	238,563	-56,952
27			17	3,000	26,000	17,500	237,102	274,102	0,900	197,360	0,000	0,000	197,360	12,500	183,065	1,110	257,988	0,000	0,000	257,988	-60,627
28			18	3,000	26,000	17,500	254,602	291,602	0,900	213,110	0,000	0,000	213,110	13,500	200,565	1,110	277,413	0,000	0,000	277,413	-64,302
29			19	3,000	26,000	17,500	272,102	309,102	0,900	228,860	0,000	0,000	228,860	14,500	218,065	1,110	296,838	0,000	0,000	296,838	-67,977
30			20	3,000	26,000	17,500	289,602	326,602	0,900	244,610	0,000	0,000	244,610	15,500	235,565	1,110	316,263	0,000	0,000	316,263	-71,652
31			21	3,000	26,000	17,500	307,102	344,102	0,900	260,360	0,000	0,000	260,360	16,500	253,065	1,110	335,688	0,000	0,000	335,688	-75,327

4. Sprowadzenie parcia do sił skupionych działających w połowie miąższości paska

Nr paska	ei [Kpa]	ei+1 [Kpa]	ei+ei+1 [Kpa]	h [m]	Wypadkowa parcia/odporu [kN/m]
1.	12,506	14,737	27,243	0,400	5,449
2.	14,737	16,968	31,704	0,400	6,341
3.	-4,736	-1,105	-5,841	0,300	-0,876
4.	-1,105	3,736	2,631	0,400	0,526
5.	14,330	22,406	36,736	0,500	9,184
6.	22,406	30,482	52,888	0,500	13,222
7.	30,482	38,558	69,039	0,500	17,260
8.	39,538	46,069	85,607	0,500	21,402
9.	46,069	52,601	98,670	0,500	24,668
10.	52,601	59,132	111,732	0,500	27,933
11.	59,132	50,734	109,866	0,500	27,466
12.	50,734	23,938	74,672	1,000	37,336
13.	23,938	-2,858	21,080	1,000	10,540
14.	-2,858	-29,654	-32,512	1,000	-16,256
15.	-29,654	-56,450	-86,104	1,000	-43,052
16.	-31,227	-34,902	-66,130	1,000	-33,065
17.	-34,902	-38,577	-73,480	1,000	-36,740
18.	-38,577	-42,252	-80,830	1,000	-40,415
19.	-42,252	-45,927	-88,180	1,000	-44,090
20.	-45,927	-49,602	-95,530	1,000	-47,765
21.	-49,602	-53,277	-102,880	1,000	-51,440
22.	-53,277	-56,952	-110,230	1,000	-55,115
23.	-56,952	-60,627	-117,580	1,000	-58,790
24.	-60,627	-64,302	-124,930	1,000	-62,465
25.	-64,302	-67,977	-132,280	1,000	-66,140
26.	-67,977	-71,652	-139,630	1,000	-69,815
27.	-71,652	-75,327	-146,980	1,000	-73,490

5. Sprowadzenie momentów do pary sił skupionych działających w połowie miąższości paska

Nr paska	hi [m]	mi [m]	mi+1 [m]	mi+mi+1 [m]	0,5hi(mi+mi+1) [m^2]
1	0,25	0	0,153	0,153	0,019
2	0,4	0,153	0,384	0,537	0,107
3	0,5	0,384	0,663	1,047	0,262
4	0,5	0,663	0,95	1,613	0,403
5	0,5	0,95	1,2	2,15	0,538
6	0,5	1,2	1,4	2,6	0,650
7	0,5	1,4	1,53	2,93	0,733
8	0,5	1,53	1,58	3,11	0,778
9	0,5	1,58	1,53	3,11	0,778
10	1	1,53	1,22	2,75	1,375
11	1	1,22	0,7	1,92	0,960
12	1	0,7	0	0,7	0,350
13	1	0	0,7	0,7	0,350
14	1	0,7	1,15	1,85	0,925
15	1	1,15	1,34	2,49	1,245
16	1	1,34	1,28	2,62	1,310
17	1	1,28	0,97	2,25	1,125
18	1	0,97	0,36	1,33	0,665
19	0,5	0,36	0	0,36	0,090

6. Rozwiązanie schematów statycznych

1. Rozwiązanie schematu I

M_max - maksymalny moment występujący w ściance

t - głębokość zabicia ścianki

2. Rozwiązanie schematu II

3. Rozwiązanie schematu III

4. Zestawienie wyników od poszczególnych schematów statycznych

	Schemat I	Schemat II	Schemat III
Mmax [kNm]	2648,80	588	380,80
t [m]	17,05	18,86	11,68

7. Dobranie profili brusów

Przyjęcie przekroju ścianki typu Larsen ze stali 18G2 o wytrzymałości obliczeniowej

fd = 285MPa (dla elementów o grubości t w przedziale 30< t <50

1. Schemat I

Wskaźnik wytrzymałości na 1mb

Długość całkowita brusów

Brak możliwości przyjęcia przekroju ścianki - zbyt wysoki wskaźnik wytrzymałościowy

( brak tablicowanego przykładu).

2. Schemat II

Wskaźnik wytrzymałościowy:

Długość całkowita brusów

Przyjęto profile Larsen V o W_x = 3000cm³, szerokość B = 420mm.

3. Schemat III

Wskaźnik wytrzymałościowy:

Długość całkowita brusów

Przyjęto profile Larsen IVn. o W_x = 2200cm³, szerokość B = 400mm.

8. Siła w zakotwieniu

1. Przy założeniu przegubowego zamocowania ścianki w gruncie :

R_A = 231,51 kN

Projektuje się kotwy co a = 0,84 m ( co 2 brusy); potrzebny przekrój A_s (w części gwintowej) kotwy ze stali 18G2 o f_d= 285 [MPa]

Przyjęto pręty ø 40 mm.

2. Przy założeniu utwierdzenia ścianki w gruncie :

R_B = 192,2 kN

Projektuje się kotwy co a = 0,80 m ( co 2 brusy) ; potrzebny przekrój A_s (w części gwintowej) kotwy ze stali 18G2 o f_d= 285 [MPa]

Przyjęto pręty ø 40 mm.

9. Obliczenie płyty kotwiącej

1. Wyliczenie parcia czynnego i biernego działającego na płytę kotwiącą

Rodzaj gruntu	z [m]	Ф [°]	c [kPa]	γ/γ' [kN/m3]	δzq [kPa]	δzq+q [kPa]	Ka	ea [kPa]	hw [m]	ewa [kPa]	ea+ewa [kPa]	z' [m]	δzq' [kPa]	Kp	ep [kPa]	hw [m]	ewp [kPa]	ep+ewp [kPa]
Gz	2,5	10,20	18,00	8,788	35,288	72,288	0,70	20,482	1,00	10,00	30,482	2,50	35,288	1,43	93,512	0,00	0,00	93,512
		3	10,20	18,00	8,788	39,682	76,682	0,70	23,558	1,50	15,00	38,558	3,00	39,682	1,43	99,795	0,00	0,00	99,795
	Pd	3	31,00	0,00	9,570	39,682	76,682	0,32	24,538	1,50	15,00	39,538	3,00	39,682	3,12	123,808	0,00	0,00	123,808
		3,5	31,00	0,00	9,570	44,467	81,467	0,32	26,069	2,00	20,00	46,069	3,50	44,467	3,12	138,737	0,00	0,00	138,737
		4	31,00	0,00	9,570	49,252	86,252	0,32	27,601	2,50	25,00	52,601	4,00	49,252	3,12	153,666	0,00	0,00	153,666
		4,5	31,00	0,00	9,570	54,037	91,037	0,32	29,132	3,00	30,00	59,132	4,50	54,037	3,12	168,595	0,00	0,00	168,595
		5	31,00	0,00	9,570	58,822	95,822	0,32	30,663	3,50	35,00	65,663	5,00	58,822	3,12	183,525	0,00	0,00	183,525
		6	31,00	0,00	9,570	68,392	105,392	0,32	33,725	4,50	45,00	78,725	6,00	68,392	3,12	213,383	1,00	10,00	223,383

2. Obliczenie płyty kotwiącej dla schematu III

Warunek R + E_a < a · E_p spełniono

R+Ea = 259,47kN + (17,26+19,52+21,40+24,675+27,93+31,20+72,19)kN = 473,65kN

Ep = 0,80 · (48,33+55,90+65,64+73,10+80,57+88,03+203,45)kN = 492,011kN

473,65kN < 492,011kN

Przyjmujemy płytę o wysokości 3,50m posadowioną na głębokości 2,50m.

1

---