Opis techniczny ścianki szczelnej

POLITECHNIKA GDAŃSKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA
KATEDRA GEOTECHNIKI

OBLICZENIA STATYCZNE

PROJEKT ŚCIANKI SZCZELNEJ
ŚCIANKA JEDNOKROTNIE ZAKOTWIONA

Zawartość:

obliczeń 17 stron

załączników 5 stron

Razem 22 strony

Funkcja Tytuł zawodowy Imię i nazwisko Podpis
Projektant student Tomasz Turek
Weryfikator dr inż. Rafał Ossowski

Uwagi:

Gdańsk, 15.06.2011 r.


  1. Opis techniczny

    1. Podstawa opracowania

Projekt został wykonany w ramach przedmiotu Fundamentowanie na zlecenie Katedry Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej. Jego podstawą był temat nr 31.

Cel projektu

Celem projektu jest zaprojektowanie ścianki szczelnej jednokrotnie zakotwionej w dwóch schematach statycznych – dołem wolnopodparta oraz dołem utwierdzona przy podanych warunkach gruntowych.

  1. Zakres opracowania

    1. Obliczenia statyczne ścianki szczelnej metodą analityczną:

Projekt ma powstać w województwie pomorskim, w miejscowości Wejherowo, gm. Wejherowo, przy ulicy Przyjaźni 2.

  1. Charakterystyka warunków gruntowo-wodnych

    1. Warunki gruntowe

Ścianka została zaprojektowana jako konstrukcja pracująca pod obciążeniami pochodzącymi od sił parcia i odporu gruntu, parcia wody oraz obciążenia naziomu.

Obliczenia wykonano dla dwóch wariantów podparcia, stąd różne głębokości wbicia ścianek. Ścianka dołem wolnopodparta – 1,785 m wbicia (łączna wysokość ścianki: 7,585 m). Ścianka dołem utwierdzona – 3,270 m wbicia(łączna wysokość ścianki: 9,070 m).

Podstawowe wymiary elementów konstrukcyjnych

Przy obliczeniach statycznych ścianki szczelnej posłużono się metodą analityczną uproszczoną – wyznaczenie głębokości wbicia ścianek i momentów maksymalnych występujących w ściankach. Elementy konstrukcyjne i zakotwienie zwymiarowano w oparciu o obliczenia wytrzymałościowe. Stateczność ogólną zaś sprawdzono przy użyciu metody Kranza.

Opis stanu istniejącego

Teren przeznaczony pod wykonanie ścianki jest niezabudowany i nieuzbrojony. Najbliższa zabudowa znajduje się w odległości 300m.

  1. Wykaz wykorzystanej literatury, norm oraz programów komputerowych

    1. Polskie Normy

  1. Ustalenie parametrów geotechnicznych (wg PN-81/B-03020)

    1. Wartości charakterystyczne

Grunt ID IL ρ ρs γ(n) γs(n) γ'(n) n wn φ(n) c0(n) M0 E0
- - g/cm3 g/cm3 kN/m3 kN/m3 kN/m3 - % ° kPa kPa kPa
Pd 0,38 0,00 1,75 2,65 17,17 26,00 10,69 0,34 16,00 30,00 0,00 52000,00 40000,00
Pd 0,38 0,00 1,90 2,65 18,64 26,00 11,61 0,28 24,00 30,00 0,00 52000,00 40000,00
Ps 0,58 0,00 2,00 2,65 19,62 26,00 12,22 0,25 22,00 34,00 0,00 115000,00 95000,00
Gpyl 0,00 0,12 1,90 2,68 18,64 26,29 11,68 0,29 32,00 20,00 33,50 48000,00 35000,00
Po 0,67 0,00 2,05 2,65 20,11 26,00 12,52 0,23 18,00 40,00 0,00 195000,00 178000,00

Wartości obliczeniowe

grunt γmin(r) γmax(r) γ'min (r) γ'max(r) Φmin(r) Φmax(r) c0min(n)
kN/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3 ° ° kPa
Pd 15,45 18,88 9,62 11,76 27,00 33,00 0,00
Pd 16,78 20,50 10,44 12,77 27,00 33,00 0,00
Ps 17,66 21,58 10,99 13,44 30,60 37,40 0,00
Gpyl 16,78 20,50 10,52 12,85 18,00 22,00 30,15
Po 18,10 22,12 11,27 13,77 36,00 44,00 0,00
  1. Obliczenia statyczne ścianki szczelnej metodą analityczną

    1. Obliczenia parcia i odporu gruntu

      1. Przyjęte wartości

ηp = 0, 70 – dla gruntu spoistego

ηp = 0, 85 – dla gruntu niespoistego

Współczynniki parcia i odporu gruntu


$$K_{a} = \operatorname{}\left( 45 - \frac{\phi}{2} \right)$$


$$K_{p} = \operatorname{}\left( 45 + \frac{\phi}{2} \right)$$


$$K_{a} = \operatorname{}{\left( 45 - \frac{30}{2} \right) = 0,33}$$


$$K_{a} = \operatorname{}{\left( 45 - \frac{30}{2} \right) = 0,33}$$


$$K_{p} = \operatorname{}{\left( 45 + \frac{30}{2} \right) =}3,00$$

Kp = 0, 70 • 3, 00 =  2,10


$$K_{a} = \operatorname{}{\left( 45 - \frac{34}{2} \right) = 0,28}$$


$$K_{p} = \operatorname{}{\left( 45 + \frac{34}{2} \right) =}3,54$$


Kp = 0, 70 • 3, 54 = 2, 48


$$K_{a} = \operatorname{}{\left( 45 - \frac{20}{2} \right) = 0,49}$$


$$K_{p} = \operatorname{}{\left( 45 + \frac{20}{2} \right) =}2,04$$


Kp = 0, 85 • 2, 04 = 1, 73


$$K_{a} = \operatorname{}{\left( 45 - \frac{40}{2} \right) = 0,22}$$


$$K_{p} = \operatorname{}{\left( 45 + \frac{40}{2} \right) =}4,60$$


Kp = 0, 85 • 4, 60 = 3, 22

Obliczenie parcia gruntu i wody


eg1 = 15, 0 • 0, 33 = 5, 00 kPa


eg2 = (15,0+17,17•2,70) • 0, 33 = 20, 45 kPa


eg3 = (15,0+17,17•2,70+11,61•1,0) • 0, 33 = 24, 32 kPa


$$e_{g4} = 12,22\ \bullet \frac{(15 + 17,17 \bullet 2,7 + 11,61 \bullet 1,0)}{19,62} \bullet 0,28 = 12,16\ kPa$$

eg5 = 12, 84 + 12, 22 • 0, 28 • 1, 90 = 19, 40 kPa

$e_{g6} = 11,68 \bullet (\frac{15 + 17,17 \bullet 2,70 + 11,61 \bullet 1,0 + 12,22 \bullet 1,90}{11,68} - \frac{2 \bullet 33,50}{11,68 \bullet \sqrt{0,49}}) \bullet 0,49 = 0,24\ kPa$

eg8 = 0, 24 + 11, 68 • 2, 60 • 0, 49 = 15, 13 kPa

$e_{g7} = \frac{15,13 - 0,24}{2,60} \bullet 0,80 + 0,24 = 4,82\ kPa$

$e_{g9} = 12,52 \bullet \frac{15 + 17,17 \bullet 2,70 + 11,61 \bullet 1,0 + 12,22 \bullet 1,90 + 11,68 \bullet 2,60}{12,52} = 27,52\ kPa$

eg11 = 27, 52 + 12, 52 • 0, 22 • 2, 0 = 32, 96 kPa

$e_{g10} = \frac{32,96 - 27,52}{2,0} \bullet 0,81 + 27,52 = 29,69\ \text{kPa}$

ew1=0,00 kPa

ew2=0,00 kPa

ew3= ew4=4,18 kPa

ew5=ew6= 22,73 kPa

ew7=30,54 kPa

ew8=ew9=48,11 kPa


ew10 = 9, 81 • 5, 70 = 55, 92 kPa

eai=egi+ewi

ea1= 5,00 kPa

ea2= 20,45 kP

ea3= 28,50 kPa

ea4= 17,02 kPa

ea5= 42,13 kPa

ea6= 22,97 kPa

ea7= 35,36 kPa

ea8= 63,24 kPa

ea9= 75,63 kPa

ea10= 85,62 kPa

ea11= 88,88 kPa

Obliczenie odporu gruntu


$$e_{p7} = 33,50\ \bullet \sqrt{1,73} = 44,11\ kPa$$


ep8 = 18, 64 • 1, 8 • 1, 73 + 44, 11 = 102, 27 kPa


ep9 = 18, 64 • 1, 8 • 3, 22 = 108, 01 kPa


ep10 = 18, 64 • 1, 8 • 3, 22 = 159, 80 kPa


ep10 = 208, 17 kPa

Obliczenie wypadkowych parcia i odporu

Suma parcia i odporu:


ea1 = ea1 = 5 kPa


ea2 = ea2 = 20, 45 kPa


ea3 = ea3 = 28, 50 kPa


ea4 = ea4 = 17, 02 kPa


ea5 = ea5 = 42, 13 kPa


ea6 = ea6 =  22, 97 kPa


ea7 = ea7 − ep7 = 35, 36 − 44, 11 = −8, 75 kPa


ea8 = ea8 − ep8 = 63, 24 − 102, 27 =   − 39, 03 kPa


ea9 = ea9 − ep9 = 75, 63 − 108, 01 =   − 32, 38 kPa


ea10 = ea10 − ep10 = 85, 62 − 159, 80 = −74, 18 kPa

Wypadkowe parcia i odporu:


Ea1 − 2 = 34, 36 kN/m


Ea2 − 3 = 9, 79 kN/m


Ea4 − 5 = 56, 19 kN/m


Ea6− = 6, 65 kN/m


Ep − 7 = 0, 97 kN/m


Ep7 − 8 = 43, 00 kN/m


Ep9 − 10 = 42, 62 kN/m


$$r_{1 - 2} = \frac{2 \bullet 5 + 20,45}{5 + 20,45} \bullet \frac{2,70}{3} = 1,08\ m$$


$$r_{2 - 3} = \frac{2 \bullet 20,45 + 28,50}{20,45 + 28,50} \bullet \frac{0,40}{3} = 0,19\ m$$


$$r_{4 - 5} = \frac{2 \bullet 17,02 + 42,13}{17,02 + 42,13} \bullet \frac{1,90}{3} = 0,829\ m$$


$$r_{6 -} = \frac{0,58 \bullet 2}{3} = 0,39\ m$$


$$r_{- 7} = \frac{0,21}{3} = 0,07\ m$$


$$r_{7 - 8} = \frac{2 \bullet 8,75 + 39,03}{8,75 + 39,03} \bullet \frac{1,80}{3} = 0,71\ m$$


$$r_{9 - 10} = \frac{2 \bullet 32,38 + 74,18}{32,38 + 74,18} \bullet \frac{1,20}{3} = 0,35\ m$$

  1. Ścianka dołem wolnopodparta

    1. Obliczenie zagłębienia ścianki


a1 − 2 = 0, 17 m


a2 − 3 = 1, 46 m


a4 − 5 = 2, 73 m


a6− = 3, 74 m


a−7 = 4, 28 m


a7 − 8 = 5, 44 m


a9 − 10 = 6, 60 m

$e_{p2}\left( t^{*} \right) = \frac{39,03 - 8,75}{1,80} \bullet t^{*} = 16,82 \bullet t^{*}$

Ep1(t*) = 8, 75 • t*


$$E_{p2}\left( t^{*} \right) = \frac{e_{p}\left( t^{*} \right) \bullet t^{*}}{2} = \frac{16,82 \bullet t^{*} \bullet t^{*}}{2} = 8,41 \bullet {t^{*}}^{2}$$


ΣMP = 0, 17 • 34, 36 + 1, 46 • 9, 79 + 2, 73 • 56, 19 + 6, 65 • 3, 74 = 198, 404 kNm 


0, 97 • 4, 28 = 4, 15


198, 404 − 4, 15 = 194, 254


$$194,254 = 8,75\left( \frac{1}{2}t^{*} + 4,350 \right) + 8,41{t^{*}}^{2}(\frac{2}{3}t^{*} + 4,350)$$

Równanie zostało rozwiązane przy pomocy kalkulatora internetowego wolframAlpha.com:


t* = 1, 785 m


l = 4, 350 + 1, 45 + t = 4, 350 + 1, 45 + 2, 142 = 7, 942 m

Obliczenie reakcji podporowych i momentów zginających

(Obliczeń dokonano przy pomocy programu SPECBUD Belka)

Schemat statyczny:

Momenty zginające [kNm]:

Moment maksymalny: Mmax = 76, 46 kNm/m

Siła w ściągu: RA = 69, 38 kN/m

  1. Ścianka dołem utwierdzona

    1. Obliczenie zagłębienia ścianki

$\sum_{}^{}M_{A} = 34,36 \bullet 0,17 + 9,79 \bullet 1,46 + 56,19 \bullet 2,73 + 6,65 \bullet 3,74 - R_{B} \bullet 4,35 = 0$


198, 404 = RB • 4, 35


RB = 45, 61 kN/m


cB = 0, 21 + 1, 80 + tC = 2, 81 + tC


c0 − 7 = 1, 66 + tC


c7 − 8 = 1, 5 + tC


c9 − 10 = 0, 34 + tC


c10 − 11 = tC


ep1(tC) = 32, 38 kPa


$$e_{p2}\left( t_{C} \right) = \frac{45,11}{1,20} \bullet t_{C} = 37,59 \bullet t_{C}$$


Ep1(tC) = 32, 38 • tC

$E_{p2}\left( t_{C} \right) = \frac{37,59 \bullet t_{C} \bullet t_{C}}{2} = 18,796 \bullet {t_{C}}^{2}$

$\sum_{}^{}M_{C} = \left( - 45,61 \right) \bullet \left( 2,81 + t_{C} \right) + 0,97 \bullet \left( 2,66 + t_{C} \right) + 43 \bullet \left( 1,5 + t_{C} \right) + 42,62 \bullet \left( 0,34 + t_{C} \right) + 74,18 \bullet 0,5 \bullet {t_{C}}^{2} + 18,796 \bullet 2/3 \bullet {t_{C}}^{3} = 0$

Równanie zostało rozwiązane przy pomocy kalkulatora internetowego wolframalpha.com:


tC = 0, 67m

t = 3, 27  • 1, 2 = 3, 924 m

Obliczenie reakcji podporowych i momentów zginających

(Obliczeń dokonano przy pomocy programu SPECBUD Belka)

Schemat statyczny:

Momenty zginające [kNm]:

Moment maksymalny: Mmax = −60, 94 kNm/m

Siła w ściągu: RA = 58, 33 kN/m

  1. Wymiarowanie elementów ścianki (obliczenia wytrzymałościowe)

    1. Ścianka dołem wolnopodparta

      1. Wymiarowanie brusów


Mmax = 76, 46 kNm/m


Mmax(r) = 1, 2 • 76, 46 = 91, 752 kNm/m

Stal S240: fd = 24 kN/cm2


$$w_{x} = \frac{M_{\max}^{\left( r \right)}}{f_{d}} = \frac{9175,2}{24} = 382,30\ \text{cm}^{3}/m$$

Wybrano profil Larssen 600 o w = 510 cm3/m > wpotrz = 382, 30 cm3/m

Wymiarowanie kleszczy


s = 69, 38 kN/m


l = 2, 40 m


Mmax = 0, 1 • 69, 38 • (2•2,40)2 = 159, 852 kNm


Mkmax(r) = 1, 2 • 159, 852 = 191, 822 kNm

Stal S240: fd = 24 kN/cm2


$$w_{x} = \frac{M_{\max}^{\left( r \right)}}{2f_{d}} = \frac{19182,2}{2 \bullet 24} = 399,629\ \text{cm}^{3}/m$$

Wybrano 2 ceowniki C280 o w = 448 cm3/m > wx = 399, 629 cm3/m

Wymiarowanie ściągów


s1(r) = 1, 2 • s • l = 1, 2 • 69, 38 • 2, 40 = 199, 814 kN

Stal S240: fd = 24 kN/cm2


$$A_{} = \frac{s_{1}^{\left( r \right)}}{f_{d}} = \frac{199,814}{24} = 8,326\ \text{cm}^{2}$$

Wybrano ściąg Ø36 o Ant = 10, 18 cm2 > A = 8, 326 cm2

Wymiarowanie śrub


sw(r) = 1, 2 • s • l1 = 1, 2 • 69, 38 • 0, 6 = 49, 954 kN

Wybrano śrubę M20 o klasie 4,8:


sw(r) < sRt = min(0,65•RmAs; 0,85•ReAs) = min(0,65•420•0,1•2,45; 0,85•340•0,1•2,45) = min(66,885;70,805) = 66, 885 kN

Obliczenia zakotwienia ścianki

Ścianka dołem wolnopodparta


L = 0, 2 m;   h = 2, 20 m b = 1, 50 m;   h1 = 0, 35 m;   s(r) = 199, 814 kN;   a = 2, 4 m;


$$K_{a} = 0,33;\ \ K_{\text{ph}} = 2,46;\ \ \gamma = 17,17\frac{\text{kN}}{m^{3}};\ \ \Phi = 30$$


ea1 = (15+0,35•17,17) • 0, 33 = 6, 93 kPa


ea2 = (15+2,55•17,17) • 0, 33 = 19, 40 kPa


$$E_{a} = \frac{e_{a1} + e_{a2}}{2} \bullet h \bullet b = 43,44\text{\ kN}$$


β = 2, 145


bz = β • b = 1, 5 • 2, 145 = 3, 22 m > a = 2, 4 m


ep1 = (0,35•17,17) • 2, 46 = 14, 78 kPa


ep2 = (2,55•17,17) • 2, 46 = 107, 69 kPa


$$E_{p} = \frac{e_{p1} + e_{p2}}{2} \bullet h \bullet a = 323,33\text{\ kN}$$


smax = 0, 8 • Ep − 1, 2 • Ea


smax = 0, 8 • 323, 33 − 1, 2 • 43, 44 = 206, 53 kN


smax = 206, 53 kN > s1(r) = 199, 81 kN

Warunek nośności został spełniony.

  1. Obliczenia stateczności ścianki metodą Kranza

    1. Ścianka dołem wolnopodparta


Ea + Ew = 211, 466 kN/m


$$E_{\text{ap}} = \frac{E_{a}}{h} = \frac{43,44}{2,20} = 19,745\ kN/m\ \ $$


G1 = 2, 93 • 17, 17 + 1, 09 • 15 + 0, 16 • 11, 61 = 68, 52 kN/m

G2 = 3, 77 • 15 + 10, 19 • 17, 17 + 1, 509 • 11, 61 + 3, 585 • 12, 22 = 292, 91 kN/m

G3 = 5, 13 • 15 + 13, 862 • 17, 17 + 2, 053 • 11, 61 + 9, 755 • 12, 22 + 6, 636 • 11, 68 = 535, 55 kN/m


α = 90 − ν − Φ


α1 = 90 − 63 − 20 = 7 ⇒ G1 • tanα1 = 8, 413 kN/m


α3 = 90 − 63 − 34 = −7 ⇒ G2 • tanα2 = −35, 96 kN/m


α3 = 90 − 63 − 30 = −3 ⇒ G3 • tanα3 = −28, 07 kN/m


$$C_{3} = \frac{l}{\sin\nu} \bullet c_{3} = \frac{5,13}{\sin{63}} \bullet 33,50 = 192,877\ kN/m$$


s < 0, 8 • smax

s = 69, 38 kN/m – siła działająca w ściągu


smax = Ea + Ew − Eap − G1 • tanα1 − G2 • tanα2 − G3 • tanα3 + C3 = 211, 466 − 19, 745 − 8, 413 + 35, 96 + 28, 07 + 192, 877 = =440, 215 kN/m


s = 69, 38 kN/m < 0, 8 • smax = 0, 8 • 440, 215 = 352, 172 kN/m

Warunek spełniony.


Załączniki


Oświadczenie projektanta

Oświadczam, że Projekt ścianki szczelnej jednokrotnie zakotwionej zlecony przez Katedrę Geotechniki Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej w ramach przedmiotu Fundamentowanie został wykonany samodzielnie przeze mnie i jestem jego jedynym autorem.

podpis projektanta


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Specyfikacja Techniczna SST Ścianki Szczelne
SZCZELNA(1), OPIS TECHNICZNY
opis techniczny
opis techniczny
PKS W zad3 Opis Techniczny
Kopia Opis techniczny B, Skrypty, UR - materiały ze studiów, studia, studia, 4 STASZEK, Semestr II,
OPIS TECHNICZNY, Skrypty, PK - materiały ze studiów, II stopień, pomoc, II semestr, KONSTRUKCJE STAL
PWiK - Opis techniczny, Budownictwo S1, Semestr IV, PWiK, Projekt, Projekt 4
Opis techniczny-moje, Inżynieria Środowiska, Przydomowe oczyszczalnie ścieków, projekt, Przydomowe o
Opis Techniczny
Ścianka szczelna projekt 4'1
OPIS TECHNICZNY PROJEKTU
opis techniczny
Opis techniczny usługowo przemysłowy
opis techniczny do rysunkow
Opis techniczny
6082 PB 7C PERONY opis techniczny
Projekt ścianka szczelna, parcie odpor wykres Model
24 Scianki szczelne i szczelinowe; rodzaje, zastosowanie, wykonawstwo i zasady obliczen

więcej podobnych podstron