1.0.Opis techniczny
1.1.Podstawa opracowania
Projekt ściany szczelnej został wykonany na zlecenie Katedry Geotechniki Politechniki Gdańskiej.
1.2.Zakres opracowania
Zakres opracowania obejmuje wykonanie obliczenie pozwalających na bezpieczne posadowienie budowli w zadanych warunkach geotechnicznych. Do zakresu projektu nie wliczają się badania gruntu na którym ma być posadowiona budowla.
1.3.Lokalizacja
Projektowana ściana szczelna znajduje się w miejscowości Elbląg w województwie Warmińsko- Mazurskim
1.4.Opis obiektu
Projektowana ściana ma charakter ścianki szczelnej z elementów Larssena.
Przewidywana wysokość ściany wynosi 7,6m. Całkowita wysokość ściany wynosi 14,633m. Przewidywane obciążenie naziomu nie przekracza 19kN/m.
2.0.Dane projektowe(rys. 1)
2.1.Na podstawie PN-81/B-03020 - tab. 1 i 2 przyjęto następujące parametry dla poszczególnych warstw.
|
P o ID=0,4 (mało wilgotny) |
Po ID=0,4 (mokry) |
PoG (A) IL=0,44 (mokry) |
Po ID=0,69 (mokry) |
wn[%] |
4 |
18 |
15 |
14 |
ρs[g/cm3] |
2,65 |
2,65 |
2,65 |
2,65 |
ρn[g/cm3] |
1,75 |
2,05 |
2,10 |
2,10 |
φu(n) |
37,8o |
37,8o |
17,4o |
40,0o |
Cu(n)[kPa] |
- |
- |
30 |
- |
Mo(n)[MPa] |
|
|
|
|
Eo(n)[Mpa] |
|
|
|
|
γs[kN/m3] |
26,5 |
26,5 |
26,5 |
26,5 |
γ[kN/m3] |
17,5 |
20,5 |
21,0 |
21,0 |
γD=γ/(1+wn) |
|
17,37 |
18,26 |
18,42 |
n=(γS-γD)/γS |
|
0,35 |
0,31 |
0,31 |
γ'=(1-n)*( ρs-ρw) |
|
10,725 |
11,385 |
11,385 |
2.2 Współczynniki parcia i odporu(wartości charakterystyczne)
Współczynnik parcia granicznego Ka:
a) Warstwa I (Po) φn=37,80 δ=φn/2=18,90 ε=00 β=00
Ka1
=0,219014729
b) Warstwa II (PoG) φn=17,40 δ=φn/2=8,70 ε=00 β=00
Ka2
=0,494530386
c) Warstwa III (Po) φn=400 δ=φn/2=200 ε=00 β=00
Ka3
=0,1994085048
wysokość zastępcza:
hz1=p/γ(n)=
=1,086 m
hz2=
=3,077 m
hz3=
=5,725 m
hz4=
=8,726 m
Wartości parcia granicznego:
h=d-a=1,4-0,6=0,8m cosβ=1 hI=3,8 m hII=3,0 m
ea=Ka*γn*(z+hz)*cosβ-2c
ea1=Ka1*γn*hz*cosβ=0,219014729*17,5*1,086*1=4,162 kPa
ea2=Ka1*γn*(h+hz1)* cosβ=0,219014729*17,5*(1,086+0,8)*1=7,229 kPa
eag3=Ka1*γ'*(3+hz2)* cosβ =0,219014729*10,725*(3+3,077)*1=14,275 kPa
ead3=Ka2*γ'*hz3* cosβ-2c
=0,494530386*11,385*5,725*1-2*30*
=32,233-42,194= -9,961 kPa
eag4=Ka2*γ'*(3+hz3)* cosβ-2c
= =0,494530386*11,385*(3+5,725)*1-2*30*
=49,124-42,194=6,93 kPa
ead4=Ka3*γ'*hz4* cosβ =0,1994085048*11,385*8,726*1=19,810 kPa
D=0,75H=0,75*6,2m=4,65m
ea5=Ka3*γ'*(4,65+hz4)* cosβ =0,1994085048*11,385*(4,65+8,726)*1=30,367 kPa
Wartości odporu:
Warstwa III (Po) φn=400 δ=φn/2=200 ε=00 β=00
Kp
=2,342611359
ep5= Kp*γ'*4,65=2,342611359*11,385*4,65=124,018 kPa
Wartość parcia wody
Ew2=0 kPa
Ew3=10kN/m3*0,6m=6 kPa
Ew4=6 kPa
Ew5=6 kPa
Wartości obliczeniowe(rys. 2):
Ka1'= Ka1*1,1=0,219014729*1,1=0,240916201
Ka2'= Ka2*1,35=0,494530386*1,35=0,667616021
Ka3'= Ka3*1,1=0,1994085048*1,1=0,219349355
Kp'= Kp*0,87=2,342611359*0,87=2,038071882
ea1'= 4,5782 kPa
ea2'=7,9519 kPa
eag3'=15,7025 kPa
ead3'= -13,4474 kPa
eag4'=9,3555 kPa
ead4'=21,791 kPa
ea5'=33,4037 kPa
ep5'= 107,89566 kPa
Parcie wody e2'=6*1,1=6,6 kPa
an=
1,453480793m
3.0. Metoda Bluma(rys. 3a,3b)
Przejęto ściankę wolnopodpartą
Mmax=ηmax*H
ηmax=1.55m
H=100 kN
Mmax=1.55m*100 kN=155 kNm
Siła w ściągu ma wartość S''=71,465 kN
WYMIAROWANIE ŚCIANKI
Przyjęto profile Larsena
Mmax =155 kN
wskaźnik wytrzymałości ścianki na 1 mb
gdzie:
Mmaxd=1,35*Mmax=1,35*155 kNm=209,25 kNm -obliczeniowy moment zginający
fyd=215 Mpa - obliczeniowa wytrzymałość stali St3S
Wx=
0,00097326m3=973,26cm3
Z tabeli przyjęto profil Larsena IIn (Wx=1100 cm3)(rys. 4)
Długość całkowita grodzic
L=Hs+t
Hs=d+H=1,4m+6,2m=7,6m -wysokość ścianki ponad dno zbiornika (d,H-dane w temacie projektu)
t=an+1,2*x=1,453m+1,2*4,65m=7,033m- głębokość zagłębienia ścianki w dnie
L=7,6m+7,033m=14,633m
Wymiarowanie kleszczy(rys. 4)
Mmnx*γn≤αp*W*fd
Przyjęto rozstaw ściągów 2*lx=2*0,8m=1,6m
Kleszcze wykonano z ceowników 2*C120 (Wx=2*60,67cm3=121,33cm3) ze stali St3S (fd=210Mpa)
Na belkę działa obciążenie stałe od gruntu oraz obciążenie zmienne od naziomu
Mmax =0,1*q*l2=0,1*71,465 kN/m*(1,6m)2=18,30 kNm
γn=1,2 αp=1,07
18,30 kNm*1,2=21,96≤1,07*0,000121m3*210000kN/m2=27,26kNm
Wymiarowanie ściągu(rys. 4)
N=S''*lx=71,465 kN*1,6m=114,344 kN przyjęto śrubę M30(An=5,61cm2)
A=πd2/4=7,069cm2
N≤An*fd=5,61cm2*215Mpa=120,615kN>114,344 kN
Dobrano pręt stalowy, gładki ze Stali St3S o przekroju okrągłym φ30 z gwintem M30
Wymiarowanie śruby(rys. 4)
S=S''*b0=71,465 kN*0,8m=57,172 kN przyjęto śrubę M24(An=3,53cm2)
A=πd2/4=4,524cm2
S≤Srt=min(0,65*Rm*As ; 0,85*Re*As)=min(0,65*375MPa*3,53cm2 ; 0,85*235MPa*3,53cm2)=
=min(86,04kN ; 70,51kN)=70,51kN>57,172kN
Wymiarowanie płyty kotwiącej(rys. 5)
Siła w ściągu ma wartość S''=71,465 kN
Warstwa I (Po) φn=37,80 δ=φn/2=18,90 ε=00 β=00 cosε=β=1
Ka
=0,219014729
Kp
=2,247177572
Ka'= Ka1*1,1=0,219014729*1,1=0,240916201
Kp'= Kp*0,87=2,247177572*0,87=1,955044488
hz1=p/γ(n)=
=1,086 m
hz2=
=3,077 m
ea'=Ka'*γn*(z+hz)*cosβ
ea1'=Ka1'*γn*(h1+hz1)* cosβ=0,240916201*17,5*(0,1+1,086)*1=5,0002 kPa
ea2'=Ka1'*γn*(h2+hz1)* cosβ=0,240916201*17,5*(0,8+1,086)*1=7,9519 kPa
ea3'=Ka1'*γ'*(h3+hz2)* cosβ=0,240916201*10,725*(1,2+3,077)*1=11,0510 kPa
ea4'=Ka1'*γ'*(h4+hz2)* cosβ=0,240916201*10,725*(1,7+3,077)*1=12,3429 kPa
ea5'=Ka1'*γ'*(h5+hz2)* cosβ=0,240916201*10,725*(2,0+3,077)*1=13,1181 kPa
hz2'=
=1,305 m
ep1'=Kp1'*γn*h1* cosβ=1,955044488*17,5*0,1*1=3,4213 kPa
ep2'=Kp1'*γn*h2* cosβ=1,955044488*17,5*0,8*1=27,3706 kPa
ep3'=Kp1'*γ'*(h3 +hz2')* cosβ=1,955044488*10,725*(1,2+1,305)*1=52,5245 kPa
ep4'=Kp1'*γ'*(h4+hz2')* cosβ=1,955044488*10,725*(1,7+1,305)*1=63,0084 kPa
ep5'=Kp1'*γ'*(h5+hz2')* cosβ=1,955044488*10,725*(2,0+1,305)*1=69,2988 kPa
P=Ea+S''=25,60kN+71,465kN=99,735 kN
Ep=107,45 kN
Sprawdzenie współpracy płyt
a=4*0,4m=1,6m
bz=β*b b=1,35m
H/h=2,8/0,8=3,5 => η=4,5 ε=20 β=2,65
bz=2,65*1,35=3,58>a => płyty pracują w grupie
dla gruntów niespoistych mamy:
Zf=Zf'+ Zf''
Zf'=0,5*γ*b*H*η=0,5*17,5*1,35*2,7*4,5=143,52
Zf''=0
Zf=143,52+0=143,52 kN K=99,735 kN
K<m*Zf m=0,8
0,8*143,52 kN=114,816 kN>99,735 kN
Warunek został spełniony
Sprawdzenie stateczności metodą Krantza(rys. 6)
P1=19kN/m2*3,9m=74,1kN/m
G1=10,725kN/m3*3,9m*1m+11,385kN/m3*3,9m*3m+0,5*11,385kN/m3*3,9m*2,25m=274,94kN/m
P2=19kN/m2*5,2m=98,8kN/m
G2=10,725kN/m3*5,2m*1m+0,5*11,385kN/m3*5,2m*3m=144,57kN/m
P3=19kN/m2*1,73m=32,87kN/m
G3=0,5*10,725kN/m3*1,73m*1m=9,28kN/m
P=P1+P2+P3=74,1kN/m+98,8kN/m+32,87kN/m=205,77kN/m
G1+G2+G3=274,94kN/m+144,57kN/m+9,28kN/m=428,79kN/m
C=c*l=30kN/m2*6m=180kN/m
Ea1=25,60kN/m δ=18,90
Ea=121,201 kN/m
Q=549,91kN/m
Sdop=328,02kN
S=99,735 kN/m< 0,8*Sdop=262,42kN/m
Warunek został spełniony
Oświadczam, że powyższy projekt został wykonany samodzielnie
Michał Głód