Mur Oporowy''

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Studia inżynierskie

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Rok akademicki 2011/2012

Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Projekt sprawdzał: Projekt wykonał:

mgr inż. Agnieszka Stopkowicz Gębusia Łukasz

II rok grupa 2

nr tematu: 5

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie ciężkiego muru oporowego oraz sprawdzenie jego stateczności według następujących wstępnych założeń:

Projekt wykonano w następujących etapach:

Określenie wartości parametrów charakterystycznych i obliczeniowych gruntów.
Obliczenie wartości jednostkowych sił parcia aktywnego gruntów na konstrukcję oporową oraz sporządzenie ich wykresów.
Obliczenie wartości wypadkowych sił parcia w każdej warstwie gruntu przyjmując, że kąt tarcia gruntu o mur wynosi: δ=0.5ϕ .
Obliczenie wartość wypadkowej siły parcia i położenie punktu jej przyłożenia.
Zaprojektowanie muru i sprawdzenie jego stateczność z warunku:

- na obrót,

- na przesunięcie.

6. Wykonanie rysunków technicznych konstrukcji muru oporowego

Projekt opracowano w oparciu o normy:

PN-81/B-03020 „Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia

statyczne i projektowanie”

PN-83/B-03010 „Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”

Określenie wartości parametrów charakterystycznych i obliczeniowych gruntów.

Parametry charakterystyczne:

L.p.	Nazwa gruntu	I_d	I_L	ρ [t/m^3]	ρ_s [t/m^3]	w_n [%]	c [kPa]	φ [˚]	n [%]
1	piasek gruby średniozagęszczony suchy	0,67	-	1,7	2,65	5	0	34	0,35
	piasek gruby średniozagęszczony mokry	0,67	-	2	2,65	22	0	34	0,35
2	gliny pylaste plastyczne	-	0,5	2	2,68	25	23	13	0,3
3	piaski drobne zagęszczone	1	-	2	2,65	22	0	33	0,15
4	pyły piaszczyste twardoplastyczne	-	0,25	2,1	2,66	18	30	17,5	0,2

Parametry obliczeniowe:

L.p.	Nazwa gruntu	ρ^r [t/m^3]	ρ_s^r [t/m^3]	γ^r [kN/m^3]	γ_s^r [kN/m^3]	c^r [kPa]	φ^r [˚]	γ' [kN/m^3]
1	piasek gruby średniozagęszczony suchy	1,87	2,915	18,7	29,15	0	31,26	-
	piasek gruby średniozagęszczony mokry	2,2	2,915	22	29,15	0	31,26	12,45
2	gliny pylaste plastyczne	2,2	2,948	22	29,48	20,7	11,74	13,64
3	piaski drobne zagęszczone	2,2	2,915	22	29,15	0	30,30	16,28
4	pyły piaszczyste twardoplastyczne	2,31	2,926	23,1	29,26	27	15,84	15,40

Obliczenie wartości jednostkowych sił parcia aktywnego gruntów na konstrukcję oporową oraz sporządzenie ich wykresów.

L.p.	Nazwa gruntu	sinφ	K_a	z stropu [m]	z spągu [m]	e_a stropu [kPa]	e_a spągu [kPa]
1	piasek gruby średniozagęszczony suchy	0,519	0,317	0,000	1,613	8,710	18,260
	piasek gruby średniozagęszczony mokry			1,613	2,688	18,260	22,498
2	gliny pylaste plastyczne	0,203	0,662	2,688	5,375	13,336	37,593
3	piaski drobne zagęszczone	0,505	0,329	5,375	8,063	35,455	49,858
4	pyły piaszczyste twardoplastyczne	0,273	0,571	8,063	10,750	45,672	69,321

Ciśnienie wody dla z=10,75[m] jest równe 91,375 [kPa]

Kolorem błękitnym zaznaczono wartości ciśnienia wody, a białym parcia aktywnego gruntu.

Obliczenie wartości wypadkowych sił parcia w każdej warstwie gruntu przyjmując, że kąt tarcia gruntu o mur wynosi: δ=0.5ϕ .

L.p.	Nazwa gruntu	φ^r [˚]	δ [˚]	e_a stropu [kPa]	e_a spągu [kPa]	E_ai [kN]	E_axi [kN]	E_azi [kN]
1	piasek gruby średniozagęszczony suchy	31,260	15,630	8,710	18,260	21,745	20,940	5,859
	piasek gruby średniozagęszczony mokry	31,260	15,630	18,260	22,498	21,908	21,097	5,902
2	gliny pylaste plastyczne	11,738	5,869	13,336	37,593	68,437	68,078	6,998
3	piaski drobne zagęszczone	30,305	15,152	35,455	49,858	114,640	110,654	29,965
4	pyły piaszczyste twardoplastyczne	15,842	7,921	45,672	69,321	154,522	153,048	21,295

Obliczenie wartość wypadkowej siły parcia i położenie punktu jej przyłożenia.

L.p.	Nazwa gruntu	E_axi [kN]	r_ai [m]	E_axi*r_ai [kNm]
1	piasek gruby średniozagęszczony suchy	20,940	9,849	206,234
	piasek gruby średniozagęszczony mokry	21,097	8,581	181,045
2	gliny pylaste plastyczne	68,078	6,505	442,875
3	piaski drobne zagęszczone	110,654	3,956	437,706
4	pyły piaszczyste twardoplastyczne	153,048	1,252	191,560
	E_ax [kN]=	373,818	ΣE_axi*r_a [kNm]=	1459,420
	r_a [m]=	3,904
	parcie wody	417,470	3,046	1271,543

Wartość wypadkowej siły parcia aktywnego E_a=380,32 [kN]

Wartość kąta nachylenia wypadkowej siły parcia od poziomu δ=10,61˚

- na obrót,

Siły utrzymujące:
ΣG_i*r_i [kNm]
ΣE_azi*r_i [kNm]

M_u^(r)*m_o > M_o^(r)

- na przesunięcie.

Siły utrzymujące:
G [kN]
E_az [kN]

Q_tf*m_t > Q_t^(r)

Przyjęto następujące wymiary:
Grubość korony ściany oporowej – g [m]
Wymiar wypuszczenia stopy od ściany – L [m]
Wysokość stopy ściany oporowej – t [m]
Szerokość stopy ściany oporowej – B [m]
Wysokość ściany oporowej – H [m]
Nachylenie ściany czołowej [%]
Nachylenie tylnej ściany [%]
Nachylenie stopy [%]

Komentarze i wnioski:

Dla warunków takich jak w projekcie, wybór ściany masywnej jako konstrukcja muru oporowego nie jest właściwa ze względów ekonomicznych i technologicznych (wysoka materiałochłonność i masywność konstrukcji m_k=0,2 [1/m], powodująca wysokie naprężenia termiczne). Lepszym rozwiązaniem dla ścian tej wysokości byłyby ściany płytowo-żebrowe.
Można zauważyć, że głównym problemem, przy wysokich skarpach nie jest warunek na obrót, tylko na przesów. Ma to związek z coraz wyższymi wartościami jednostkowych sił parcia w miarę zwiększania wysokości konstrukcji. Oznacza to również, że na stateczność silnie wpływać będzie kąt tarcia pomiędzy konstrukcją, a podłożem i poprawienie tego parametru może zmniejszyć wymagany ciężar.
Wartość ciężaru γ' została obliczona na podstawie parametrów obliczeniowych i nie została dodatkowo przemnożona przez γ_{m (max)} ze względu na jednolitość założeń projektu (w późniejszych obliczeniach dla uproszczenia przyjęto ciężar wody 10 [kN/m³]) oraz ze względu na to, że rzeczywisty ciężar wody jest mniejszy od założonego, więc daje nam to już pewien margines bezpieczeństwa.
Siła parcia wody jest większa od siły parcia aktywnego gruntu, z czego możemy wnioskować, że na stateczność tego typu konstrukcji silnie wpływa wysokość wody gruntowej, a przy obfitych opadach deszczu i niewystarczającym odwodnieniu parcie to może prowadzić do przesunięć konstrukcji oporowej.