Posadowieniecianyoporowej polibuda 1, BUDOWNICTWO, Inżynierka, semestr 6, Grunty


0x08 graphic

Mateusz Wiśniewski gr. 3 semestr V

SZCZECIN 2004

SPIS TREŚCI

strona

1.Wykaz użytych oznaczeń w projekcie 2 - 4

2.Opis techniczny 5 - 6

Obliczenia :

1. Obliczenia parcia aktywnego obciążenia zewnętrznego 6 - 7

i gruntu naziomu na 1 mb

2. Obliczenia jednostkowego parcia gruntu 7

3. Obliczenia wypadkowych parcia czynnego dla prostokątnego 7 - 8

i trójkątnego rozkładu jednostkowego parcia gruntu

4. Obliczenia składowych parcia 8

5. Zestawienie obciążen 8 - 9

6. Obliczenia I stanu granicznego 9 - 13

ławy fundamentowej

pod podstawą fundamentu

znajdującego się pod ścianą

7. Jednorazowe sprawdzenie stateczności skarpy metodą Felleniusa 13 - 15

8. Obliczenia II stanu granicznego 15 - 17

Rysunki :

  1. Przekrój pionowy ściany oporowej z fundamentem i z warunkami geotechnicznymi oraz wykres parcia aktywnego obciążenia zewnętrznego i gruntu naziomu - rys. 1

  2. Przekrój pionowy ściany oporowej do obliczenia stateczności uskoku metodą Felleniusa - rys. 2

  3. Wykresy naprężeń do 2 stanu granicznego oraz wykop - rys. 3

Literatura :

Wykaz oznaczeń użytych w projekcie

Id - stopień zagęszczenia gruntu

Hm - wysokość muru

B - szerokość podstawy fundamentu

L - długość podstawy fundamentu

Sd - szerokość dolna ściany

Sk - szerokość korony

q - obciążenie naziomu

D - zagłębienie fundamentu fundamentu

hz - głębokość przemarzania gruntu

Il - stopień plastyczności gruntu

Pd , mw - piasek drobny , mało wilgotny

Gp , c - glina piaszczysta o stanie konsolidacji c

Ps , w - piasek średni , wilgotny

Pл , w - piasek pylasty . wilgotny

γ(n)(r) - ciężar objętościowy ( wartość charakterystyczna / wartość obliczeniowa )

Φu(n)u(r) - kąt tarcia wewnętrznego gruntu

Mo(n)/Mo(r) - edometryczny moduł ściśliwości gruntu

Cu(n)/Cu(r) - konsolidacja gruntu

ρs(n)s(r) - gęstość właściwa gruntu

β - kąt nachylenia ściany oporowej do pionu

δ2(n) - kąt tarcia gruntu o ścianę oporową

ε - kąt nachylenia naziomu w stosunku do poziomu

ea - jednostkowe parcie graniczne ( czynne )

Ka - współczynnik parcia granicznego ( czynnego )

x - odległość od naziomu do punktu przyłożenia wypadkowej parcia granicznego ( czynnego )

θ - kąt nachylenia płaszczyzny odłamu parcia do poziomu

Ea - wypadkowa parcia granicznego ( czynnego )

EaV - pionowa składowa wypadkowej parcia granicznego ( czynnego )

EaH - pozioma składowa wypadkowej parcia granicznego ( czynnego )

G - ciężar

Nr max - maksymalne obciążenie naziomu

Nr min - minimalne obciążenia naziomu

eB - mimośród

qmax , qmin - jednostkowy opór obliczeniowy podłoża pod podstawą fundamentu zastępczego

Wx -wskażnik wytrzymałości

m - współczynnik korekcyjny

B - obliczeniowa szerokość podstawy fundamentu

L - obliczeniowa długość podstawy fundamentu

Dmin - głębokość posadowienia fundamentu

T(r) - siła tnąca

ρD(r) - średnia gęstość objętościowa gruntu ponad podstawą zastępczego fundamentu

QfNB - pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podłoża gruntowego

ρh(r) - średnia gęstość objętościowa gruntu między podstawami fundamentów rzeczywistego i zastępczego

μ - współczynnik tarcia gruntu o konstrukcję

TrB - siła pozioma działająca równolegle do krótszego boku B podstawy fundamentu

g - przyspieszenie ziemskie

ρB(r) - gęstość objętościowa gruntu dla słabej warstwy

Mo - moment sił obracających

Mu - moment sił utrzymujących

hśr - średnia wysokość paska

R - promień

V - objętość paska

b - szerokość paska

S - składowa ciężaru danego paska

Gcałk - całkowity ciężar danego paska

xi - odległość od punktu O do środka danego paska

N - składowa ciężaru danego paska

б - naprężenia pierwotne pochodzące od ciężaru warstw gruntowych

ηm - współczynnik zależny od wartości L/B i z/B

б - odprężenia podłoża spowodowane wykonaniem wykopu

ηs - współczynnik zależny od wartości L/B i z/B

бzq - naprężenia w podłożu od obciążenia zewnętrznego

бzd - naprężenia dodatkowe

бzs - naprężenia wtórne

S'i - osiadanie pierwotne warstwy i

S''i - osiadanie wtórne warstwy i

NC , NB , ND - współczynniki nośności zależne od wartości obliczeniowej kąta tarcia wewntrznego

iC , iB , iD - współczynniki uwzględniające wpływ nachylenia obciążenia nośność podłoża

OPIS TECHNICZNY

1.DANE OGÓLNE

Zawartość projektu to obliczenia posadowienia muru oporowego zabezpieczającego osuw skarpy od obciążenia magazynu , co jest w konsekwencji zabezpieczeniem stabilności fundamentu hali magazynowej posadowionej na skarpie.

Ogólne założenia konstrukcji i technologii :

Ściana oporowa zaprojektowana jest jako żelbetowa ( beton B - 25 zwykły na kruszywie kamiennym , zagęszczany ) , monolityczna , wykonana na miejscu . Jako zasypkę użyto gruntu rodzimego , wybranego z wykopu pod ścianę - piasku drobnego , średnio zagęszczonego o Id=0.6 .

Pozostałe parametry :

Warunki gruntowe w miejscu lokalizacji konstrukcji - układ warstw :

Przelot warstwy (m)

Nr warstwy

Grunt (symbol)

Id/Il

do 2.8

I

Pd , mw

0.6

2.8 - 3.8

II

Gp , c

0.3

3.8 - 4.5

III

Ps , w

0.5

> 4.5

IV

Pл , w

0.8

Zestawienie parametrów geotechnicznych :

Rodzaj gruntu

γ(n)(r)

[ g/cm3 ]

Φu(n)u(r)

[ ˚ ]

Mo(n)/Mo(r)

[ kPa ]

Cu(n)/Cu(r)

ρs(n)s(r)

[ g/cm3 ]

Il / Id

Pd , mw

16.5/14.85

31/27.9

67000/60300

-

1.65/1.485

0.6

Gp , c

21.0/18.9

13/11.7

23000/20700

13/11.7

2.10/1.89

0.3

Ps , w

18.5/16.65

33/29.7

98000/88200

-

1.85/1.665

0.5

Pл , w

18.5/16.65

32/28.8

101000/90900

-

1.85/1.665

0.8

2.OBLICZENIA

2.1.Obliczenia parcia aktywnego obciążenia zewnętrznego i gruntu naziomu na 1 mb :

Dane :

z = 6 m

β = 0

δ2(n) = 0.5 Φ(n) = 0.5 * 31 = 15.5˚

ε = 0

Współczynnik parcia granicznego wynosi :

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

2.1.1.Obliczenia jednostkowego parcia gruntu :

0x01 graphic

z = 0 [ m ] ea = ( 16.5 * 0 + 12 ) * 0.289 = 2.46 [ kPa ]

z = 6 [ m ] ea = ( 16.5 * 6 + 12 ) * 0.289 = 32.079 [ kPa ]

z = 2.25 [ m ] ea = ( 16.5 * 2.25 + 12 ) * 0.289 = 14.197 [ kPa ]

z = 3.6 [ m ] ea = ( 16.5 * 3.6 + 12 ) * 0.289 = 20.63 [ kPa ] - 14.197 [ kPa ] =

6.43 [ kPa ]

0x01 graphic

x = 20.28 [ kPa ]

2.1.2.Obliczenia wypadkowych parcia czynnego dla prostokątnego i trójkątnego rozkładu jednostkowego parcia gruntu :

θ = 90 - δ2 = 74.5˚

Ea11 = 2.46 * 2.25 * sin 74.5 = 5.33 kN

Ea12 = 0.5 * 2.25 * 11.74 * sin 74.5 = 12.73 kN

Ea13 = 0.5 * 3.75 * (32.079 - 14.197 ) * sin 74.5 = 32.3 kN

Ea14 = 0.5 * 2 * ( 20.28 - 17.88 ) * sin 74.5 = 2.31 kN

Ea = 52.67 kN

0x01 graphic

x = 3.62 m

2.1.3. Obliczenia składowych parcia :

EaV sin 15.5˚ = EaV / Ea => EaV = 14.075 kN

EaH cos 15.5˚ = EaH / Ea => EaH = 50.75 kN

2.2.Zestawienie obciążen :

Do wykonania ściany żelbetowej użyto betonu zbrojonego B - 25 o ciężarze objętościowym γ(n) = 25 [ kN/m3 ]

G1 = 4 * 0.6 * 1 * 25 * 1.1 / 0.9 = 66 kN / 54 kN

G2 = 5.4 * 0.6 * 1 * 25 * 1.1 / 0.9 = 89.1 kN / 72.9 kN

G3 = 2.15 * 0.4 *1 * 25 * 1.1 / 0.9 = 23.65 kN / 19.35 kN

G4 = 1.25 * 0.4 * 1 * 16.5 * 1.2 / 0.8 = 9.9 kN / 6.6 kN

G5 = 2.15 * 1.85 * 1 * 16.5 * 1.2 / 0.8 = 78.75 kN / 52.5 kN

G6 = 3.15 * 2.15 * 1 * 16.5 * 1.2 / 0.8 = 134.09 kN / 89.4 kN

G7 = 12 * 2.15 * 1 = 25.8 kN

Składowa pionowa = 14.075 * 1.1 = 15.48 kN

Nr max = 442.77 kN

Nr min = 333.22 kN

Suma momentów wypadkowych działania podłoża względem środka podstawy fundamentu ( pkt. B ) :

ΣM = G4 * 1.375 + G2 * 0.45 - G7 * 0.925 - G5 * 0.925 - G3 * 0.925 - G6 * 0.925 +

+ EaH * 2.38 + EaV * 0.15 = - 62.66

Obliczony mimośród eB :

eB = ΣM / ΣNr = - 62.22 / 442.77 = - 0.14 m < B/6 = 0.67

Wartości naprężeń :

qmax = [ Nr / ( B * L ) ] + ΣM / Wx = [ 442.77 / ( 4 * 1 ) ] + 62.66 / [ (1 * 42 ) / 6 ] =

= 134 .16

qmin = [ Nr / ( B * L ) ] - ΣM / Wx = [ 442.77 / ( 4 * 1 ) ] + 62.66 / [ (1 * 42 ) / 6 ] =

= 87.22

Sprawdzenie czy grunt pod całym fundamentem będzie ściskany :

qmax / qmin = 1.54 < 2

Grunt pod całym fundamentem będzie na całej powierzchni ściskany

2.3.Obliczenia I stanu granicznego :

2.3.1.Warunek na wypieranie gruntu bezpośrednio spod ławy fundamentowej :

0x01 graphic

m = 0.9 * 0.9 = 0.81

B = B - 2 eB = 4 - 2 * 0.14 = 3.72 m

L = 1 mb

Dmin = 1.0 m

B = 4 m

tg Ф(r) = 0.53 T(r) = 50.75 kN

tg δB = T(r)B / Nr = 50.75 / 333.22 = 0.15

tg δB / tg Ф(r) = 0.15 / 0.53 = 0.28

ρD(r) = 1.65 * 0.8 = 1.32 t / m3

0x01 graphic

ND = 14.72

NB = 5.47

NC = 25.80

iD = 0.67

iB = 0.48

iC = 0.65

0x01 graphic

QfNB = 3.72 * 1 * [ ( 1 + 0.3 * 4 / 10 ) * 25.80 * 0 * 0.65 + ( 1 + 1.5 * 4 / 10 ) * 14.72

* 1.32 * 10 * 1 * 0.67 + ( 1 - 0.25 * 4 /10 ) * 5.47 * 1.64 * 10 * 3.72 * 0.48 ] =

= 896.706 kN

333.22 < 0.81 * 896.706 KN

333.22 < 726.33 kN

Warunek jest spełniony

2.3.2.Sprawdzenie warstwy słabej

Warunek dotyczy Gp , c , Il = 0.3 zalegającej 1.8 m poniżej podstawy fundamentu

B' = B + b

L' = 1 mb

h = 1.8 m B = 4 m => b = h / 4 = 0.45 m

B' = 4 + 0.45 = 4.45 m

ρh(r) = 1.65 * 0.8 = 1.32 t / m3

N'r = Nr + B' * L' * h * ρh(r) * g

N'r = 333.22 + 4.45 * 1 * 1.8 * 1.32 * 10 = 438.952 kN

Mimośród :

eB' = ( Nr * eB + TrB * h ) / N'r = ( 333.22 * 0.14 + 50.75 * 1.8 ) / 438.952 = 0.31 m

B = B' - 2 eB' = 4.45 - 2 * 0.31 = 3.83 m

L = 1 mb

D'min = Dmin + h = 1 + 1.8 = 2.8 m

ρD(r) = 1.65 * 0.9 = 1.485 t / m3

ρB(r) = 2.10 * 0.9 = 1.89 t / m3

Cu(r) = 13 * 0.9 = 11.7 t / m3

tg δB = EaH(r) / N'r = 50.75 / 438.952 = 0.11

tg Ф(r) = tg 11.7˚ = 0.20

tg δB / tg Ф(r) = 0.11 / 0.20 = 0.55

ND = 3

NC = 10

NB = 0.5

iD = 0.82

iC = 0.75

iB = 0.63

0x01 graphic

Q'fNB = 3.83 * 1 [ ( 1+ 0.3 * 3.83 / 10 ) * 10 * 11.7 * 0.75 + ( 1 + 1.5 * 3.83 / 10 ) * 3 * 1.485 * 10 * 2.8 * 0.82 + (1 - 0.25 * 3.83 / 10 ) * 0.5 * 1.89 * 10 * 3.83 * 0.63 ] = 1070.98 kN

0x01 graphic

438.952 < 0.81 * 1070.98 kN

438.952 < 867.49 kN

Warunek jest spełniony

2.3.3.Sprawdzenie stateczności na przesunięcie

0x01 graphic

T(r) = EaH(r) = 50.75 kN

m = 0.72

Qtf = N'r min * μ = 333.22 * 0.45 = 149.949 kN

50.75 kN < 107.96 kN

Warunek jest spełniony . Przesuw fundamentu po gruncie nie wystąpi .

2.3.4.Sprawdzenie stateczności na obrót

Mo < mo * Muf

Muf = 66 * 2 + 89.1 * 1.55 + 23.65 * 2.925 + 9.9 * 0.625 + 78.75 * 2.925 + 134.09 * 2.925 + 25.8 * 2.925 + 15.48 * 1.85 = 1072.13

Mo = EaH(r) = 50.75

mo = 0.72

50.75 < 964.917

Warunek jest spełniony .

2.3.5.Sprawdzenie możliwości poślizgu na skutek ścięcia pod podstawą fundamentu

Qtr < m * Tf2(r)

Tf2(r) = N(r) * tg Φ(r) + Cu(r) * A = 333.22 * 0.53 = 176.60

m = 0.72

50.75 < 176.60 * 0.95

50.75 < 167.77

Warunek jest spełniony .

2.3.6.Warunek stateczności na ścięcie gruntu słabego znajdującego się pod ścianą

Qtr < mt * Tfr

mt = 0.72

Tfr = N(r) * tg Ф(r) +Cu(r) * B' * L = 438.952 * 0.20 + 11.7 * 4.45 * 1 = 139.85

50.75 < 132.86

Warunek jest spełniony .

2.4.Jednorazowe sprawdzenie stateczności skarpy metodą Felleniusa

Mu / Mo = F > 1.2 - 2.0

Zestawienie sił powodujących moment utrzymujący i obracający

Nr bloku

b

m

hi

m

Vi

m3

γ i

kN/m3

Gi kN

Gcałk kN

xi

m

sinα

cosα

Dł. spodu paska

m

Si

kN/mb

Ni kN/mb

Ti

kN/mb

1

0.3

0.3

0.045

16.5

0.74

0.74

5.1

0.619

0.785

0.4

0.458

0.58

0.31

2

0.8

0.55

0.44

16.5

7.26

7.26

4.6

0.559

0.829

0.9

4.06

6.02

3.18

3

0.8

1

0.8

16.5

13.2

13.2

3.9

0.464

0.886

0.9

6.12

11.69

6.33

4

0.8

1.4

1.08

16.5

17.82

17.82

3.1

0.369

0.929

0.8

6.57

16.55

8.75

5

0.8

1.7

1.32

16.5

21.78

21.78

2.3

0.286

0.958

0.8

6.23

20.86

11.03

6

0.8

1.85

1.48

16.5

24.42

24.42

1.6

0.190

0.982

0.8

4.64

23.98

12.68

7

0.8

1.95

1.56

16.5

25.74

25.74

0.8

0.095

0.995

0.8

2.44

25.61

13.55

8I

0.4

2.0

0.8

16.5

13.2

13.2

0.2

0.024

0.999

0.4

0.317

13.19

6.98

8II

0.2

0.4

0.6

1.0

0.08

0.12

0.2

16.5

25

16.5

1.32

3

3.3

7.62

0.3

0.036

0.999

0.2

0.27

7.61

4.02

8III

0.25

2.0

0.5

16.5

8.25

8.25

0.125

0.015

0.1

0.25

0.124

0.825

0.436

9

0.8

0.4

0.6

0.95

0.32

0.48

0.76

16.5

25

16.5

5.28

12

12.54

29.82

0.8

0.095

0.995

0.8

2.83

29.67

15.69

9I

0.15

0.4

0.6

0.9

0.06

0.09

0.13

16.5

25

16.5

0.99

2.25

2.14

5.38

1.27

0.151

0.988

0.15

0.81

5.31

2.81

10

0.6

6

0.85

3.6

0.68

25

16.5

90

11.22

101.22

1.7

0.202

0.979

0.7

20.45

99.09

52.42

9II

0.1

1.85

0.4

3.15

0.6

0.7

0.185

0.04

0.315

0.06

0.07

16.5

25

16.5

25

16.5

3.05

1

5.2

1.5

1.15

23.9

2

0.238

0.971

0.1

5.69

23.20

12.27

11

0.8

1.85

0.4

3.15

0.6

0.7

1.48

0.32

2.52

0.48

0.52

16.5

25

16.5

25

16.5

24.42

8

41.58

12

8.58

106.58

2.4

0.286

0.958

0.8

30.48

102.10

54.01

12

0.8

1.85

0.4

3.15

0.6

0.4

1.48

0.32

2.52

0.48

0.28

16.5

25

16.5

25

16.5

24.42

8

41.58

12

4.62

102.62

3.2

0.381

0.924

0.8

39.12

94.82

50.16

13I

0.5

1.85

0.4

3.15

0.6

0.1

0.92

0.2

1.57

0.3

0.06

16.5

25

16.5

25

16.5

15.18

5

25.9

7.5

0.99

66.57

3.85

0.458

0.889

0.6

30.49

59.18

31.31

13II

0.3

5.8

1.74

16.5

28.71

40.71

4.75

0.565

0.825

0.3

23

33.58

17.76

14

0.8

5.5

4.4

16.5

72.6

84.6

4.9

0.583

0.812

0.9

49.32

68.69

36.33

15

0.8

4.85

3.88

16.5

64.02

76.02

5.6

0.666

0.746

1

50.63

56.71

29.99

16

0.8

4

3.2

16.5

52.8

64.8

6.4

0.762

0.648

1.2

49.38

41.99

22.21

17

0.8

2.85

2.24

16.5

36.96

48.96

7.2

0.857

0.515

1.6

41.96

25.21

13.34

18

0.6

1.5

0.63

16.5

10.39

22.39

7.9

0.940

0.341

2.3

21.05

7.63

4.04

ΣTip = 346.796

ΣTil = 62.81

ΣSil = 30.835

ΣSip = 365.604

ΣMu / ΣMo = (ΣTip + ΣTil + ΣSil ) / ΣSip = 1.205

Dla tak przyjętego punktu obrotu i promienia skarpa jest stateczna , ponieważ F > 1.2 - 2.0

2.5.Obliczenia II stanu granicznego

Sprawdzenie II stanu granicznego przeprowadzono w formie tabelarycznej .

Rzędne

γ [kN/m3]

б [kPa]

z

[m]

z/B

ηm

б

[kPa]

ηs

бzq

[kPa]

бzd

[kPa]

бzs

[kPa]

0.3 б

[kPa]

0

16.5

0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1.0

16.5

16.50

0

0

1

16.50

1

110.69

94.190

16.500

4.95

2.8

16.5

46.20

1.8

0.450

0.82

13.53

0.62

68.63

55.100

13.530

13.86

3.8

21.0

67.20

2.8

0.700

0.68

11.22

0.50

55.34

44.120

11.220

20.16

4.5

18.5

80.15

3.5

0.875

0.54

8.910

0.41

45.38

36.470

8.910

24.045

6.5

18.5

117.15

5.5

1.375

0.35

5.775

0.27

29.89

24.115

5.775

35.145

8.5

18.5

154.15

7.5

1.875

0.22

3.630

0.22

24.35

20.720

3.630

46.245

10.5

18.5

191.15

9.5

2.375

0.20

3.300

0.13

14.39

11.090

3.300

57.345

12.5

18.5

228.15

11.5

2.875

0.11

1.815

0.10

11.07

9.2550

1.815

68.445

Następujące naprężenia policzono ze wzorów :

бzρ = h * γ [ kPa ]

бzs = б [ kPa ]

бzq = q * ηs , gdzie q = Nr / ( L * B ) [ kPa ] => q = 442.77 / ( 1 * 4 ) =

110.69 kPa

бzd = бzq - бzs [ kPa ]

бzρ = бzρ * ηm [ kPa ]

бzd = 0.3 * б [ kPa ]

2.5.1.Obliczenia osiadania

S'i = ( бzdi * hi ) / Moi [ cm ]

S''i = [( бzs * hi ) / Mi ] * λ [ cm ]

λ = 0 gdy budowa trwa mniej niż rok

λ = 1 gdy budowa trwa dłużej niż rok

Ponieważ czas wykonania ściany oporowej nie powinien przekroczyć roku , sprawdzono osiadanie tylko dla naprężeń dodatkowych do 6.5 m

h

[ cm ]

Mo

[ kPa ]

бzdśr

[ kPa ]

S'

[ cm ]

180

60300

74.6450

0.223

100

20700

49.6100

0.240

70

88200

40.2950

0.032

200

90900

30.2925

0.067

Σ 0.562

Ściana oporowa osiadła 0.562 cm - dopuszczalna wartość osiadań wynosi 10 cm , zatem warunek II stanu granicznego jest spełniony .

1



Wyszukiwarka