OPIS TECHNICZNY

1. Podstawa opracowania

Podstawą opracowania jest temat numer 23 wydany przez Katedrę Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej, dnia 27.02.2013r. Część obliczeniowa oraz rysunkowa zostały oparte na normach: PN-EN 1997-1, PN-81/B-03020, PN-83/B-03010, PN-83/B-02482.

1. Przedmiot i zakres opracowania

Projekt zakłada zaprojektowanie ściany oporowej lekkiej typu C-1, podtrzymującej naziom o wysokości H_n = 3, 9m. Całkowita wysokość ściany wynosi 4,9m (przyjęty poziom przemarzania gruntu – 1m p.p.t.). Zawarte zostały obliczenia statyczne dla dwóch wariantów posadowienia (p. bezpośrednie oraz p. na palach) ściany oporowej oraz część rysunkowa.

1. Lokalizacja

Projektowana ściana oporowa znajduje się w Gdyni przy ulicy Sambora 50.

1. Charakterystyka geotechniczna podłoża

Grunt, na którym posadowiona ma być ściana oporowa, jest niejednorodny i zmienny. Z tego powodu konieczne było przeprowadzenie obliczeń dla dwóch wariantów: posadowienia bezpośredniego oraz na palach. Na małej głębokości znajduje się warstwa pyłu ilasto-piaszczystego. Grunty znajdujące się na niższych poziomach to pokłady: torfu (2,9-5,9m p.p.t.), piasku drobnego oraz piasku średniego i grubego. Zwierciadło wody gruntowej znajduje się -2,3 m p.p.t (w warstwie pyłu ilasto-piaszczystego. Dla nasypu budowlanego przyjęto piasek gruby.

1. Stan istniejący

Teren niezabudowany, nieuzbrojony.

1. Prace wstępne i rozbiórkowe

Omawiany teren nie wymaga żadnych prac rozbiórkowych ani znaczniejszych przygotowań pod budowę.

1. Wykaz materiałów konstrukcyjnych

Do wykonania konstrukcji ściany oporowej przyjęto beton C16/20, natomiast do zbrojenia betonu użyto stali klasy AIIIN gatunku RB500W.

1. Uwagi wykonawcze

Wszelkie prace wykonać należy zgodnie z ogólnie rozumianą sztuką budowlaną pod nadzorem osoby posiadającej uprawnienia budowlane przy zachowaniu przepisów BHP i specyfikacji technicznych ich wykonania i odbioru. Wszystkie zmiany należy konsultować z projektantem i inspektorem.

Wykaz materiałów użytych przy projekcie:

normy: PN-EN 1997-1
PN-81/B-03020
PN-83/B-03010
PN-83/B-02482

programy Microsoft Word 2010
Microsoft Office 2010
AutoCAD 2013

Przyjęcie konstrukcji i wymiarów ściany oporowej.

Zebranie obciążeń działających na ścianę oporową.

Obciążenia pionowe.

Zestawienie obciążeń pionowych na 1 mb ściany (tab.1) , zgodnie z rysunkiem (rys.2):

Obciążenia poziome (parcie gruntu pośrednie).

Zestawienie obciążeń poziomych na 1 mb ściany (tab.2) , zgodnie z rysunkiem (rys.3)

$${\phi^{'} = 36\backslash n}{\gamma = 16\frac{\text{kN}}{m^{3}}\backslash n}{p = 17kPa\backslash n}{H = 4,9m\backslash n}\backslash n\backslash n{wspolczynnik\ parcia\ czynnego:\backslash n}{\mathbf{K}\mathbf{\lbrack?\rbrack =}\tan{\mathbf{(45 -}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}}\mathbf{\phi}\mathbf{') = 0,26}\backslash n}\backslash n{e_{\text{ag}} = p \bullet K_{a} = 4,42\text{kPa}\backslash n}{e_{\text{ad}} = \left( p + H \bullet \gamma \right) \bullet K_{a} = 25,36\text{kPa}\backslash n}{E_{a1} = e_{\text{ag}} \bullet H = 21,66\frac{\text{kN}}{m_{b}},\ \ r_{1} = 2,45m\backslash n}{E_{a2} = \frac{1}{2} \bullet H \bullet \left( e_{\text{ad}} - e_{\text{ag}} \right) = 51,3\frac{\text{kN}}{m_{b}},\ \ r_{2} = 1,63m\backslash n}{\sum H_{k} = 72,96\frac{\text{kN}}{m_{b}}\backslash n}{\sum M\left( H_{k} \right) = 136,69\ \frac{\text{kNm}}{m_{b}}\backslash n}{\sum M_{0} = \sum M_{0}\left( V_{k} \right) + \sum M_{0}\left( H_{k} \right) = 61,44\frac{\text{kNm}}{m_{b}}\backslash n}{e_{B} = \frac{\sum M_{0}}{\sum M\left( V_{k} \right)} = 0,2\backslash n}{\frac{B}{6} = 0,55\ \rightarrow e_{B} < \frac{B}{6}\ \ \ \ warunek\ spelniony}$$

ξ₄ = 0, 1 ∖ nξ₅ = 1, 05 ∖ nI_s = 0, 98 ∖ nε = 0 ∖ nK_o=[0, 5−ξ₄+(0, 1 + 2•ξ₄)•(5I_s−4, 15)•ξ₅]•(1+sinε)=0, 64 ∖ n

$${wspolczynnik\ parcia\ posredniego\backslash n}{\mathbf{K}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{{\mathbf{2}\mathbf{K}}_{\mathbf{a}}\mathbf{+}\mathbf{K}_{\mathbf{0}}}{\mathbf{3}}\mathbf{= 0,39}}$$

Sprowadzenie obciążeń do poziomu podstawy fundamentu i przyjęcie kombinacji obciążeń według EC7.

K1: Obciążenia charakterystyczne

∑V_k = 309, 69kN ∖ n∑H_k = 72, 96kN ∖ n∑M₀₁ = ∑M₀(V_k) + ∑M₀(H_k) = 61, 44kNm ∖ n

K2: Obciążenia obliczeniowe (projektowe)

∑V_d(max) = 424, 02kN ∖ n∑H_d1 = 106, 19kN ∖ n

K3: Obciążenia obliczeniowe (projektowe)

∑V_k = 309, 69kN ∖ n∑H_d1 = 106, 19kN ∖ n∑M₀₃ = ∑M₀(V_k) + ∑M₀(H_d1) = 121, 82kNm ∖ n

K4: Obciążenia obliczeniowe (projektowe)

∑V_d(min) = 267, 08kN ∖ n∑H_d2 = 29, 24kN ∖ n∑M₀₄ = ∑M₀(V_d(min)) + ∑M₀(H_d2) = 15, 6kNm

Obliczenia do wariantu I – posadowienie bezpośrednie ściany.

Sprawdzenie mimośrodu wypadkowej obciążeń w podstawie fundamentu i obliczenie nacisków na grunt.

$${\mathbf{K}\mathbf{1:}\backslash n}{Warunek:\ e_{B} \leq \frac{B}{6}\mathbf{=}0,55m\backslash n}{e_{B} = \frac{M_{01}}{V_{k}} = \frac{61,44kNm}{309,69kN} = 0,2m\backslash n}{0,2 < 0,55\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY}$$

$${q_{1} = \frac{\sum V_{k1}}{B} \bullet \left( 1 + \frac{6e_{B}}{B} \right) = 127,97kPa\backslash n}{q_{2} = \frac{\sum V_{k1}}{B} \bullet \left( 1 - \frac{6e_{B}}{B} \right) = 59,72kPa}$$

$${Warunek:\ e_{B} \leq \frac{B}{6}\mathbf{=}0,55m\backslash n}{e_{B} = \frac{M_{02}}{V_{d}\left( \max \right)} = \frac{92,55kNm}{424,02kN} = 0,22m\backslash n}{0,22 < 0,55\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY\ }$$

$${Warunek:\ e_{B} \leq \frac{B}{4}\mathbf{=}0,83m\backslash n}{e_{B} = \frac{M_{03}}{V_{k}} = \frac{121,82\text{kNm}}{309,69kN} = 0,39m\backslash n}{0,39 < 0,83\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY\ }$$

$${Warunek:\ e_{B} \leq \frac{B}{4}\mathbf{=}0,83m\backslash n}{e_{B} = \frac{M_{04}}{V_{d}\left( \min \right)} = \frac{15,6\text{kNm}}{267,08kN} = 0,06m\backslash n}{0,06 < 0,83\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY\ }$$

Sprawdzenie warunków stanów granicznych nośności (SGN-GEO) według zaleceń EC7.

Sprawdzenie nośności pionowej podłoża gruntowego dla warunków bez odpływu i z odpływem.

1. Warunki bez odpływu.

Parametry dla gruntu saclSi : ∖n

• DLA K2:

$${A^{'} = B^{'} = 2,86m\backslash n}{H_{d} = 106,19kN\backslash n}{V_{d} = 424,02kN\backslash n}{{Warunek:\ H}_{d} \leq A' \bullet C_{u}\backslash n}{106,19 < 200,2\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}{i_{c} = \frac{1}{2} \bullet \left( 1 + \sqrt{1 - \frac{H_{d}}{{A^{'} \bullet C}_{u}}} \right) = 0,84\backslash n}{R_{v} = A^{'} \bullet \left\lbrack \left( \pi + 2 \right) \bullet C_{u} \bullet b_{c} \bullet s_{c} \bullet i_{c} + q_{\min} \right\rbrack = 919,56kN\backslash n}{Warunek:\ V_{d} \leq \frac{R_{v}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,4\backslash n}{424,02 < 656,83\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}$$

• DLA K3:

$${A^{'} = B^{'} = 2,52m\backslash n}{H_{d} = 106,19kN\backslash n}{V_{d} = 309,69kN\backslash n}{{Warunek:\ H}_{d} \leq A^{'} \bullet C_{u}\backslash n}{106,19 < 176,4\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}{i_{c} = 0,82\backslash n}{R_{v} = 792,11kN\backslash n}{Warunek:\ V_{d} \leq \frac{R_{v}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,4\backslash n}{309,69 < 565,79\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY}$$

1. Warunki z odpływem.

Parametry dla gruntu saclSi : ∖n

• DLA K2:

$${A^{'} = B^{'} = 2,86m\backslash n}{H_{d} = 106,19kN\backslash n}{V_{d} = 424,02kN\backslash n}{i_{q} = \left\lbrack 1 - \frac{H_{d}}{V_{d} + A^{'} \bullet c^{'} \bullet \cot\phi^{'}} \right\rbrack^{m} = 0,72\backslash n}{i_{\gamma} = \left\lbrack 1 - \frac{H_{d}}{V_{d} + A^{'} \bullet c^{'} \bullet \cot\phi^{'}} \right\rbrack^{m + 1} = 0,62\backslash n}{i_{c} = i_{q} - \frac{1 - i_{q}}{N_{c} \bullet \tan\phi^{'}} = 0,61\backslash n}{R_{v} = A^{'} \bullet \left\lbrack c^{'} \bullet N_{c} \bullet b_{c} \bullet s_{c} \bullet i_{c} + {q^{'}}_{\min} \bullet N_{q} \bullet b_{q} \bullet s_{q} \bullet i_{q} + \frac{1}{2} \bullet \gamma^{'} \bullet B^{'} \bullet N_{\gamma} \bullet b_{\gamma} \bullet s_{\gamma} \bullet i_{\gamma} \right\rbrack = 230,03\backslash n}{Warunek:\ V_{d} \leq \frac{R_{v}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,4\backslash n}{424,02 \nleq 164,31\ \rightarrow WARUNEK\ NIESPELNIONY\ \rightarrow KONIECZNA\ JEST\ WYMIANA\ GRUNTU\backslash n}$$

Pierwotny grunt dla badanej warstwy (I)- saclSi jest gruntem o zbyt małej wytrzymałości. Dlatego należy wzmocnić podłoże gruntowe poprzez wymianę warstwy gruntu na niespoisty o większym kącie tarcia wewnętrznego.

$${\text{Parametry\ dla\ nowego\ gruntu\ }\left( \text{grSa} \right):\backslash n}{c^{'} = 0kPa,\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \phi^{'} = 42,\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma = \gamma^{'} = 18,5\frac{\text{kN}}{m^{3}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ {q^{'}}_{\min} = \gamma^{'} \bullet D = 18,5kPa\backslash n}{N_{q} = 85,37,\ \ \ \ \ \ \ \ \ N_{\gamma} = 151,93\ \ \ \ \ \ \ \ \ N_{c} = 93,7\backslash n}{b_{q} = b_{\gamma} = b_{c} = 1\backslash n}{s_{q} = s_{\gamma} = s_{c} = 1\backslash n}{m = m_{B} = 2}$$

∖n

• DLA K2:

$${A^{'} = B^{'} = 2,86m\backslash n}{H_{d} = 106,19kN\backslash n}{V_{d} = 424,02kN\backslash n}{i_{q} = 0,56\backslash n}{i_{c} = 0,55\backslash n}{i_{\gamma} = 0,42\backslash n}{R_{v} = 9656,52\backslash n}{Warunek:\ V_{d} \leq \frac{R_{v}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,4\backslash n}{424,02 < 6897,51\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}$$

• DLA K3

$${A^{'} = B^{'} = 2,52m\backslash n}{H_{d} = 106,19kN\backslash n}{V_{d} = 309,69kN\backslash n}{i_{q} = 0,43\backslash n}{i_{c} = 0,42\backslash n}{i_{\gamma} = 0,28\backslash n}{R_{v} = 1670,74\backslash n}{Warunek:\ V_{d} \leq \frac{R_{v}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,4\backslash n}{309,69 < 1193,38\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY}$$

Sprawdzenie nośności poziomej podłoża gruntowego (opór na przesunięcie).

1. Warunki z odpływem.

δ = ϕ^′ = 42 ∖ nR_h = V_d • tanδ ∖ n

• DLA K3:

$${H_{d} = 106,19kN\backslash n}{V_{d} = 309,69kN\backslash n}{\ Warunek:\ H_{d} \leq \frac{R_{h}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,1\backslash n}{106,19 < 253,5\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}$$

• DLA K4:

$${H_{d} = 29,24kN\backslash n}{V_{d} = 267,08kN\backslash n}{R_{h} = 240,48\backslash n}{\ Warunek:\ H_{d} \leq \frac{R_{h}}{\gamma_{R}},\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma_{R} = 1,1\backslash n}{28,24 < 218,62\ \rightarrow WARUNEK\ SPELNIONY}$$

Sprawdzenie stateczności ogólnej uskoku naziomu podpartego ścianą oporową metodą Felleniusa.

Obliczenia przemieszczeń ściany oporowej i sprawdzenie warunków stanów granicznych użytkowalności (SGU).

Obliczenia osiadań i przechyłki ściany.

p₁ = q₂ = 59, 27kPa ∖ np₂ = q₁ − q₂ = 68, 7kPa ∖ nh_i ≤ 0, 5B = 1, 65m

$${osiadanie\ natychmiastowe:\ S_{0} = 6,87mm\backslash n}{osiadanie\ wynikajace\ z\ konsolidacji:S_{1} = 5,24mm\backslash n}{osiadanie\ wywolane\ pelzaniem:\ S_{2} = 4,23mm\backslash n}\backslash n{\varphi = \frac{{\sum S}_{1} - \sum S_{2}}{B} = 0,0003rad\backslash n}{f_{2} = \varphi \bullet H = 0,99mm\backslash n}\backslash n{Warunek:\ 0,2\sigma_{\text{zg}} \geq \sigma_{0zi} \vee \sigma_{1zi} \vee \sigma_{2zi}\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}\backslash n{WARUNKI\ SGU:\backslash n}{\ \varphi \leq \varphi_{\text{dop}} = 0,006rad\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}{S_{i} \leq S_{\text{dop}} = 100mm\ \ \ \rightarrow \ \ \ WARUNEK\ SPELNIONY\backslash n}{f = f_{1} + f_{2} < f_{\text{dop}}\ \ \ (sprawdzenie\ w\ punkcie\ 5.2)}$$

Obliczenie przesunięcia poziomego ściany.

$${grubosc\ strefy\ odksztalcen:\ h_{w} = 0,4 \bullet \left\lbrack B + D \bullet \tan{(45 + \frac{\phi}{2}}) \right\rbrack = 2,22m\backslash n}{\text{Obejmuje\ ona\ warstwy\ grSa\ oraz\ }\text{saclSi}.\backslash n}{\Gamma = \left( 1 + \upsilon \right) \bullet \frac{2}{\pi}\left\lbrack \left( 1 - \upsilon \right) \bullet \ln\left( 1 + m_{\Gamma}^{2} \right) + m_{\Gamma}\left( 3 - 2\upsilon \right) \bullet arct\frac{1}{m_{\Gamma}} \right\rbrack\backslash n}{Q_{\text{Hn}} = \sum H_{k} = 72,96kN}$$

$$\backslash n{Dla\ grSa:\backslash n}{\upsilon = 0,2\backslash n}{E_{0} = 81MPa\backslash n}{h_{1} = 1m\backslash n}{m_{\Gamma 1} = \frac{2h_{1}}{B} = 0,61m\backslash n}{\Gamma_{1} = 0,66\backslash n}\backslash n$$

$${Dla\ saclSi:\backslash n}{\upsilon = 0,3\backslash n}{E_{0} = 18,57MPa\backslash n}{h_{2} = h_{w} = 2,22m\backslash n}{m_{\Gamma 2} = \frac{2h_{2}}{B} = 1,35m\backslash n}{\Gamma_{2} = 2,31\backslash n}$$

f = f₁ + f₂ = 4, 97mm ∖ nWarunek : f = <f_dop = 0, 015 ⋅ H = 73, 5mm ∖ n4, 97 < 73, 5    →    WARUNEK SPELNIONY

Obliczenia do wariantu II – posadowienie ściany na palach.

Przyjęcie układu pali.

Wstępnie przyjęto pale wiercone typu CFA, rozmieszczone w dwóch rzędach. Założono średnice pali D'=400mm, nachylenie 1:5 oraz przerwy dylatacyjne ściany żelbetowej równe 16m i rozstaw pali 2,5m.

Obliczenia statyczne fundamentu palowego (wyznaczenie sił w palach).

Siły w palach zostały wyznaczone na podstawie schematu statycznego Rys. (6)

K1 : ∖n∑V_k = 309, 69kN ∖ n∑H_k = 72, 96kN ∖ n∑M₀₁ = 61, 44kNm ∖ ne_B = 0, 2m

∑X = 0  →   ∑H_k − S₃ + S₂sinα − S₁sinα = 0 ∖ n∑Y = 0   →   ∑V_k − S₁cosα − S₂cosα = 0 ∖ n∑M_B = 0  →   ∑M₀₁ + ∑V_k • 1, 45 − S₁cosα • 1, 05 = 0 ∖ nS₁=495, 28kN    →     PAL WCISKANY ∖ n

WARUNEK :  S₃ ≤ 0, 1(S₁+S₂) ∖ n−55, 85 < 31, 55    →    WARUNEK SPELNIONY    →    Mozna pominac wplyw sily S₃ ∖ n

Obliczenia nośności pali w gruncie według EC7 oraz dobranie długości i średnic pali.

Określenie poziomu interpolacji oporów t oraz q na podstawie normy PN-83/B-02482:

Warstwa	hi	γi(γ^′i)	γi(γ^′i)•hi
saclSi	2,3m	19, 2kN/m^3	44,16 kN/m^2
saclSi’	0,6m	10, 9kN/m^3	6, 54kN/m^2
Or	3m	6,7 kN/m^3	20, 1kN/m^2

γ_n = 9, 6kN/m³     ∑h_i ⋅ γ_i = 70, 8kN/m²

Rz(h_z) = −5, 9 + 4, 79 = −1, 11m

∖n

Wartosci oporow t i q w poszczegolnych warstwach

γ_m = 0, 9

warstwa saclSi:

IL	0	0,5	0,13
t^(n)	30	16	26,36

t^(r) = t⁽ⁿ⁾ ⋅ γ_m = 23, 72kPa,  

warstwa Or:
t⁽ⁿ⁾ = 0kPa

warstwa FSa

ID	0,67	0,33	0,56
t^(n)	62	31	51,97

t^(r) = t⁽ⁿ⁾ ⋅ γ_m = 46, 77kPa

warstwa MSa/CSa

ID	0,67	0,33	0,6
t^(n)	74	47	68,44

ID	0,67	0,33	0,6
q^(n)	3600	2150	3301,5

t^(r) = t⁽ⁿ⁾ ⋅ γ_m = 61, 6kPa q^(r) = q⁽ⁿ⁾ ⋅ γ_m = 2971, 35kPa

Wspolczynniki technologiczne dla poszczegolnych warstw gruntu:

	Sp	Ssi	Si^W
saclSi	1	1	0,6
FSa	0,9	0,8	0,5
MSa/CSa	1	1,1	0,7

Rz(h_t) = −1, 11 − 5 = −6, 11m ∖ n

Powierzchnia podstawy pala zagłębionego w gruncie:

A_p = π(0,5•D^′)² = 0, 1257m²

∖nPowierzchnia 1mb pobocznicy pala zaglebionego w gruncie:

A_s = πDh = 1, 257m² ∖ n

Tarcie negatywne

W warstwie saclSi: t_n^(r) = −13, 76kPa dla pala wciskanego
t_n^(r) = −5, 11kPa dla pala wyciaganego

W warstwie Or: t_n^(r) = 10kPa dla pala wciskanego ∖ n t_n^(r) = 0 kPa dla pala wyciaganego

∖nPAL WCISKANY : ∖nN_t = N_p + N_s − T_n = S_pq^(r)A_p + ∑S_sit_i^(r)A_si − ∑S_sjA_sjt_nj^(r) ∖ nN_tg = N_p + m₁ • N_s − T_n

∖n

∖n

∖n ∖ n