2. Określenie parametrów geotechnicznych.

według PN-81/B-03020

Piasek drobny: I_D = 0,62

• Miąższość warstwy : h= 3 m

• Gęstość właściwa: ρ_s = 2,65 g/cm³

• Gęstość objętościowa ρ  ,g/cm³

• Ciężar objętościowy: γ  , kN/m³

• Ciężar objętościowy z uwzględnieniem wyporu wody: γ'  , kN/m³

• Kąt tarcia wewnętrznego:  = 31 ^o

• Moduł odkształcenia pierwotnego Eo = 58 MPa

• Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej: Mo = 75 MPa

• Wilgotność naturalna: w = 16 %

Glina pylasta : I_L = 0,26

• Miąższość warstwy : h=1,5 m

• Gęstość właściwa: ρ_s = 2,69 g/cm³

• Gęstość objętościowa ρ   g/cm³

• Spójność: c = 16 kPa

• Ciężar objętościowy: γ  , kN/m³

• Ciężar objętościowy z uwzględnieniem wyporu wody: γ'  , kN/m³

• Kąt tarcia wewnętrznego:  = 14 ^o

• Moduł odkształcenia pierwotnego Eo = 17 MPa

• Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej: Mo = 25 MPa

• Wilgotność naturalna: w = 24 %

Piasek gruby i średni: I_D = 0,57

• Gęstość właściwa: ρ_s = 2,65 g/cm³

• Gęstość objętościowa ρ  , g/cm³

• Ciężar objętościowy: γ  , kN/m³

• Ciężar objętościowy z uwzględnieniem wyporu wody: γ'  , kN/m³

• Kąt tarcia wewnętrznego:  = 33 ^o

• Moduł odkształcenia pierwotnego Eo = 90 MPa

• Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej: Mo = 108 MPa

• Wilgotność naturalna: w = 22 %

3. Przyjęcie wstępnych wymiarów i konstrukcji ścianki

4. Zebranie obciążeń

Obliczenie współczynników parcia:

dla piasku drobnego
= 0,320099

dla gliny
= 0,610407

dla piasków grubych i śr.
= 0,294801

4.1 Obliczenie rzędnych parcia (obliczenia na 1mb szerokości)

rys. wykresy parcia

ea1 = p*Ka₁ = 6,401 kN/m

ea2 =ea1 + γ_pd * h * Ka₁ = 6,401 + 17,1675*1,4*0,32 = 14,095 kN/m

ea3 = ea2 + γ_pd' * (h₁ - h) * Ka₁ = 14,095 + 9,214*1,6*0,32 = 18,814 kN/m

ea3' = ea3*Ka₂ / Ka₁ -
= 18,814*0,6104 / 0,32 - 2*16*0,7812 = 10,877 kN/m

ea4 = ea3' + γ_G * h₂ * Ka₂ = 10,877 + 9,94*1,5*0,6104 = 19,979 kN/m

ea4' = (p+γ_pd * h + γ_pd' * (h₁-h) + γ_G * h₂)*Ka₃ = (20+17,1675*1,4+9,214*1,6+9,94*1,5)*0,61

ea4' = 21,724 kN/m

ea5 = ea4' + γ_Ps' * (h₃ -D) * Ka₃ = 21,724 + 10,013*0,9*0,2948 = 24,380 kN/m

ea6 = ea5 + γ_Ps' * D * Ka₃ = 24,38 + 10,013*1,64*0,2948 = 29,222 kN/m

4.2 Obliczenie rzędnych odporu (obliczenia na 1mb szerokości)

δ_p = -/2 = -16,5^o ,   ,   

współczynnik odporu Kp:

= 6,243

składowa pozioma K_ph = k_p cosδ_p = 5,986

redukcja K_ph' = 0,85 K_ph = 5,088

K* = K_ph' - Ka₃ = 5,088 - 0,2948 = 4,7933

rzędna odporu:

ep = D K* γ_ps' = 1,64m*4,7933*10,013 = 78,716 kN/m

wyparkowe e_p = 78,716 - 29,221 = 49,494 kN/m

5. Obliczenia statyczne ścianki metodą analityczną

Wyznaczenie szerokości a =ea5*D/(ea5+ep) = 0,387 m

Obliczenie parcia na ściankę szczelną:

E_a11 = ea1*h = 6,401 kN/m * 1,4m = 8,963 kN

E_a12 = (ea1+ea2)*h / 2 = (6,401+14,095)kN/m *1,4m/2 = 5,385 kN

E_a21 = ea1*(h1-h) = 6,401kN/m*1,6m = 19,733kN

E_a22 = (ea2+ea3)* (h1-h)/2 = (14,095+18,815)kN/m*1,6m/2 = 3,775 kN

E_a31 = ea3'*h₂ = 10,877 kN/m * 1,5m = 16,316 kN

E_a32 = (ea3'+ea4)*h₂/2 = (10,877+19,979)kN/m*1,5m/2 = 6,826 kN

E_a41 = ea4' * (h₃-D) = 21,724 kN/m * 0,9m = 19,551 kN

E_a42 = (ea4'+ea5)* (h₃-D)/2 = (21,724+24,38)kN/m*0,9m/2 = 1,195 kN

E_a52 = 0,3878 * 24,38/2 = 4,727 kN

Ep = e_p*(D-a)/2 = 49,494*1,253m/2 = 30,987 kN

Równanie momentów względem A
= 0 więc D = 1,64m

głębokość wbicia ścianki wyznaczono z równowagi momentów względem punktu A

głębokość wbicia D wynosi - 1,64m

Podczas wykonywania prac należy zwiększyć głębokość wbicia do 2 m

Obliczenie momentu w brusie:

schemat statyczny

Obliczenia zostały wykonane w programie Belka

Wykres sił tnących:

Maksymalny moment zginający wynosi 48,88 [kNm]

Wartość siły w ściągu S wyznaczona została z równowagi sił poziomych
:

S = 55,486 [kN]

Sprawdzenie obliczeń ścianki szczelnej za pomocą programu prosheet:

Wykresy parcia i odporu oraz momenty

6. Zwymiarowanie elementów ścianki i zakotwienia

Klin parcia

Długość ściągu wynosi 10m.

Wymiarowanie zakotwienia (płyta):

Warunek F(S+Ea) < Ep F = 2,0 - wsp. bezpieczeństwa

Siła w ściągu na 1 mb: S' = 55,486 [kN]

S = 55,486 * 1,2 = 66,583 [kN]

gdzie : S - wartość obliczeniowa siły w ściągu na mb

wyznaczono płytę kotwiącą o bokach 0,41 x 0,41 [m]

rzędne parcia (mb):

ea1 = 20kPa*Ka₁ + 0,9m*17,1675kN/m³ * Ka₁ = 11,897 kN/m

ea2 = ea1 + 0,5*17,1675* Ka₁ = 14,095 kN/m

ea3 = ea2 + 0,5*9,214kN/m³* Ka₁ = 15,570kN/m

parcie na płytę :

Ea = (ea1+ea2)*0,5/2 +(ea2+ea3)*0,5/2 = 13,777 kN/ mb

Ea = 13,777 kN

Odpór:

Ep =
=
*13,193kN/m³*7,35*1,0m*(1,9m)2 = 175,003 kN

Warunek: F(S+Ea) = 2,0*(66,583 + 13,777) = 160,722 kN

160,722 < 175,033 [kN]

warunek zgadza się.

Wymiarowanie brusów:

Mmax = 55,486 [kNm / mb]

Przyjęcie stali S240GP

f_yk = 340 [MPa] f_d = 340/1,25 = 272[ MPa]

potrzebny wskaźnik wytrzymałości

W = Mmax / f_d = 203,99 [cm³]

Przyjęto brusy PU 6 firmy Arcelor

Wx = 600 [cm³/m]

Warunek

M_r = 600cm³ * 27,2kN/cm² = 163,2 [kNm]

55,486 kNm < 163,2 kNm warunek zgadza się.

Wymiarowanie ściągu:

Siła w ściągu na 1 mb: S' = 55,486 [kN]

Dobrano rozstaw ściągów:

gdzie: n - wielokrotność szerokości profilów

b = 1,2 m dla profilu GU7-600

lx = 2*1,2m = 2,4 m

Siła w ściągu :S = S'*lx = 55,486*2,4 = 133,2 [kN]

Dobrano średnice ściągu: 35 [mm]

Pole przekroju poprzecznego :

Sprawdzenie warunku:

Nośność obliczeniowa przekroju:

N_Rt = A*f_d = 7,068*24 = 169,646 kN

133,2 < 169,646 [kN]

Warunek jest spełniony, zatem dobrano odpowiednią średnice ściągu.

Wymiarowanie kleszczy:

Rozstaw ściągów:

gdzie: n - wielokrotność szerokości profilów

b = 1,2 m dla profilu GU7-600

38,352 [kNm]

Przyjęto stal St3S:

Potrzebny wskaźnik wytrzymałości:

Przyjęto dwa ceowniki C160 o wskaźniku wytrzymałości:

Dla pojedynczego ceownika : Wx = 116 cm³

Sprawdzenie warunku:

gdzie:

Mk - maksymalny moment: M_K = 38,352 [kN]

- obliczeniowa nośność przekroju

M_r = Wx*f_d = 2*116cm² * 21,5kN/cm² = 4988 kNcm = 49,88 kNm

38,352 < 49,88 [kNm]

Warunek jest spełniony, zatem dobrano prawidłowe ceowniki.

Wymiarowanie połączenia śrubowego:

Przyjęto śrubę wykonaną ze stali klasy 5,6:

Nośność połączenia śrubowego:

gdzie:

- granica wytrzymałości materiału śruby

- granica plastyczności materiału śruby

- pole przekroju czynnego

Do obliczeń przyjęto śrubę M24:

Przyjmuje

Sprawdzenie warunku :

gdzie:

- siła przypadająca na połączenie śrubowe

- nośność połączenia śrubowego

N_t = S*b = 66,583 *1,2 = 79,900 [kN]

79,900 < 90,015 [kN]

Warunek jest spełniony.

7. Sprawdzenie stateczności ogólnej uskoku naziomu metodą

Kranza.

Siły (wartości obliczeniowe):

Ciężary bloków:

G1 = 91,781*1,2 = 110,137 [kN]

G2 = 53,922*1,2 = 64,706 [kN]

G3 = 37,352*1,2 = 44,822 [kN]

Reszty nie daje

14