ŚCIANKA SZCZELNA, Politechnika Gdańska Budownictwo, Semestr 4, Fundamentowanie, Ćwiczenia, Projekt Ścianki Szczelnej

Spis treści:

1. Opis techniczny………………………………………………………………….……..………2

2. Ustalenie parametrów geotechnicznych wg PN-81/B-03020……………….……….…..……..4

3. Obliczenia statyczne ścianki szczelnej……………………………………………..….……….4

4. Wymiarowanie elementów ścianki - obliczenia wytrzymałościowe…………………..………7

5. Obliczenia zakotwienia ścianki………………………………………………………..……….9

6. Obliczenia stateczności ścianki……………………………………………………….………10

7. Rysunki

OPIS TECHNICZNY

1.1. Podstawa opracowania.

Temat nr 5 został wykonany w ramach zajęć dydaktycznych z fundamentowania na zlecenie Katedry Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego Politechniki Gdańskiej.

1.2. Przedmiot i zakres opracowania.

Przedmiotem opracowania jest ścianka szczelna jednokrotnie zakotwiona. W zakres opracowania wchodzą takie elementy jak: wyznaczenie parametrów geotechnicznych podłoża gruntowego, obliczenia statyczne dla dwóch przypadków ścianki szczelnej(dołem utwierdzonej i dołem wolnopodpartej), wymiarowanie elementów ścianki, obliczenia zakotwienia oraz obliczenia stateczności ogólnej. Do projektu zostały także dołączone rysunki przekroju pionowego, poziomego oraz ściągu i zakotwienia.

1.3. Wykorzystane materiały

PN-81/B-03020- Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie
Dz. U. z dnia 10 lipca 2003 r. nr 120 poz. 1126
http://www.pg.gda.pl/~tbrzo
http://www.pg.gda.pl/~aniem
notatki własne oraz materiały udostępnione przez prowadzących przedmiot

1.4 Lokalizacja obiektu

Projektowany obiekt zostanie zastosowany w celu podtrzymania nasypu oraz utrzymania wody gruntowej na odpowiednim poziomie w trakcie wykonywania prac budowlanych przy powstającym domku jednorodzinnym na obrzeżach Osowy w Gdańsku.

1.5. Warunki gruntowe.

Obiekt posadowiony jest na podłożu uwarstwionym. Kolejne występujące warstwy począwszy od górnego nasypu to: piasek drobny o I
= 0.31 i miąższości 2.8 metrów , piasek gruby o I
= 0.53 i miąższości 1.9m, glina piaszczysta o I
= 0.06 i miąższości 1.5m. Pod warstwą gliny znajduje się piasek gruby o I
= 0.59.

W gruncie znajduje się również woda gruntowa o dwóch poziomach zwierciadeł. Pierwsze zwierciadło znajduje się na głębokości 3.4m poniżej poziomu górnego nasypu, natomiast drugie zwierciadło znajduje się na poziomie 2.2 metra od po poziomu dolnego nasypu. Różnica pomiędzy górnym a dolnym poziomem nasypu wynosi 4.7 metra. Górny naziom obciążony jest siłą o wartości 20kPa.

1.6. Stan istniejący.

Zarówno na terenie budowy jak i w okolicy o promieniu 400metrów nie znajdują się żadne obiekty budowlane. Na cały teren porasta łąka. Teren nie jest uzbrojony.

1.7. Opis konstrukcji.

1.7.1.Ogólna charakterystyka konstrukcji

Konstrukcja została zaprojektowana na działanie sił parcia oraz odporu pochodzących od gruntu, sił związanych z obecnością wód gruntowych oraz na obciążenie naziomu wynoszące 20 kPa/mb.

1.7.2. Opis poszczególnych elementów konstrukcji

Całkowita długość ścianki wynosi 7.06 m. Zagłębieni od poziomu dolnego naziomu - 2.36 metra. Ścianka została zaprojektowana jako jednokrotnie zakotwiona, dołem utwierdzona. Grodzica jest profilu PU 6 firmy Profilarbed S.A. (Arcelor Grup) ze stali St3S. Kleszcze składają się z dwóch ceowników C180 z tej samej stali. Śruby M30. Zakotwienie blokowe o wymiarach bloku 1.6x1.5x1.5m, rozstaw między ściągami wynosi 2.4m.

1.7.3. Opis obliczeń statycznych.

W projekcie dokonano obliczeń statycznych ścianki szczelnej metodą analityczną dla dwóch przypadków statycznych: dołem wolnopodpartej oraz dołem utwierdzonej. Zakotwienie zostało zaprojektowane 1.2 m poniżej powierzchni górnego naziomu. Pierwszym etapem tej części projektu było wyliczenie sił parcia i odporu działających na konstrukcje(w tym również wartości naporu wody gruntowej na konstrukcje), a następnie przy pomocy równowagi momentów wyliczone zostały minimalne głębokości posadowienia ścianki oraz siła działająca w zakotwieniu. W następnej kolejności sporządzone zostały wykresy momentów oraz wyliczenie ich największej wartości. Dla schematu, który uzyskał większą wartość momentu zginającego zostały przeprowadzone dalsze obliczenia wytrzymałościowe, dzięki którym możliwe było zaprojektowanie dalszych elementów konstrukcji takich jak dobór kleszczy, profilu grodzicy, wymiary zakotwienia blokowego oraz jego odpowiedniego rozmieszczenia.

1.8. Technologia wykonania.

Projektowaną ściankę należy umieścić w gruncie poprzez wbijanie. Prace rozpoczynamy od narożnika poprzez wbicie po 2 sztuk brusów na prostej wytycznej prowadnicami usytuowanymi na gruncie. Najlepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie 2 ubijaków(kafar). Podczas gdy jedna wbija brusy na głębokość ok. 3 metrów, druga znajdująca się około 2 do 5 metrów za nią wbija brusy na właściwą głębokość. Taki tok postępowania ma na celu wyeliminowanie zbędnego naprężenia w gruncie.

Po zakończeniu tych czynności, należy wykonać wykop do głębokości posadowienia kleszczy w celu ich zamocowania wraz ze śrubami. Do konstrukcji należy następnie przymocować ściąg. Po zakończeniu tych prac zasypać oczep gruntem i go zagęścić. Przy pomocy śruby zaciągamy ściąg, a ostateczne zasypanie gruntem następuje, po wystąpieniu dostatecznej wartości odporu.

1.9. Informacja BIOZ

Wykonywane prace to montaż ciężkich elementów prefabrykowanych, dlatego należy zastosować szczególną ostrożność. Pracownikom wykonywującym konstrukcje nie grozi zagrożenie w postaci np. bliskości linii wysokiego napięcia. W okolicy nie znajdują się też żadne inne obiekty budowlane. Należy jednak zwrócić uwagę by nie przysypać kogoś ziemią oraz by nie doznać urazów spowodowanych kontaktem z elementami stalowymi w trakcie prac montażowych. Aby zminimalizować zagrożenie należy odpowiednio zagospodarować plac budowy( w tym także wydzielenia bezpośredniego miejsca prowadzenia prac). Na terenie budowy powinny znajdować się tablice informacyjne o sposobie użytkowania urządzeń wykorzystywanych w trakcie prac. Każdy z pracowników powinien przejść szkolenie BHP i stosować środki ochrony osobistej.

PARAMETRY GEOTECHNICZNE

Warstwa	[g/cm ]	w [%]	[g/cm ]	n	[g/cm ]	[kN/m ]	[kN/m ]	[ ]	E [MPa]	M [Mpa]	C' [kPa]
P	2,65	19	1,7	0,46	0,89	17	8,895	29	32	43	-
P	2,65	14	1,85	0,39	1,01	18,5	10,11	36	82	100	-
G	2,67	12	2,2	0,26	1,23	22	12,29	23	-	-	14,8
P	2,65	14	1,85	0,39	1,01	18,5	10,1	37	92	111	-

OBLICZENIA STATYCZNE

Obliczenia parcia i odporu gruntu:

parcie:

e
=pKa
=6,94

e
=(p+h

=23,46

e
=…..

(pozostałe wartości na wykresie)

odpór:

e
=0

e
=h
=97,81

(pozostałe wartości na wykresie)

Ka=tg

Kp= 0x01 graphic

E
=19,432

E
=23,128

E
=10,548

E
=0,864

E
=26,598

E
=2,223

E
=3,559

E
=39,90

E
=128,14

E
=72,436

u=
=0,345 e
=68,93z +295,86

Schemat statyczny - ścianka dołem wolnopodparta

= 0
-8,33 0,6 - 4,25 0,4 +22,43 0,8 +7,55 1,07+10,548 1,9+0,86 2+26,6 2,85+2,22 3,07+ +3,56 3,62 - 39,9 462 - 128,14 5,35 - 72,44 5,47 - 295,86z(
- 68,93z

=0

z=0,59m

E
= 174,56

E
= 11,997

19,432 +23,128+10,548+0,864+26,598+2,223+3,559 - 39,9 - 128,14 - 72,436 - 174,56n - 11,997 - S =0

S=-240,681kN

T
=86,557 >0

T
<0

86,557=295,86a +34,46a

a= 0,28m

M
(a=0,28)= 15,83kNm/m

Schemat statyczny dołem utwierdzony

I belka:

= 0
- 8,328 0,6 - 4,248 0,4 +22,432 0,8 +7,552 1,07 + 10,548 1,9 + 0,864 2 +26,598 2,85 + +2,23 3,07 +3,559 3,615 - R 3,845 = 0

R=35,53kN

II belka

= 0
35,52x + 39,9(x - 0,77) +128,14(x - 1,505) + 72,44(x - 1,62) + 295,86(x - 1,855)

+ +(e
- 295,86)(x-1,855)

= 0

x= 1,62m

t=1,2(1,62+0,345)=2,36m

T
=8,27 >0

T
= - 3,142 <0

Miejsce zerowania się sił tnących znajduje się między punktami 2 i 3. Przy pomocy zależności matematycznych wyznaczamy miejsce zerowania się sił tnących 0,44m od pkt. 2.

M
(3,24)=34,43kNm/m dla górnej belki

Postępując analogicznie w dolnej belce wyliczamy M
= 18,9kNm/m. Wynik ten jest jednak mniejszy od tego otrzymanego w górnej belce, dlatego w dalszych obliczeniach wzięty został pod uwagę moment z górnej belki.