Spis treści:

1.0 Opis techniczny str. 3

2.0 Obliczenia statyczne str. 5

2.1 Dane wyjściowe - przekrój geotechniczny str. 5

2.2 Parametry geotechniczne str. 5

2.3 Kształt i wymiary ścianki szczelnej str. 6

2.4 Zebranie obciążeń charakterystycznych str. 6

2.4.1 Parcie str. 6

2.4.2 Odpór str. 7

2.4.3 Parcie wody str. 8

2.4.4 Punkt zerowania parcia i odporu str. 10

2.5 Obliczenia statyczne ścianki szczelnej metodą Bluza str. 11

2.6 Obliczenia stateczno-wytrzymałościowe i wymiarowanie str. 19

elementów ścianki.

2.7 Elementy łącznikowe (kleszcze, ściągi, śruby) str. 20

2.8 Zakotwienie iniektowane str. 21

Spis rysunków:

Rys. 1 Ścianka szczelna (przekrój i widok) Skala 1:15

Rys. 2 Szczegóły do rysunku nr 1 Skala 1:10

Rys. 3 Zakotwienia iniekcyjne Skala 1:50

Rys. 4 Rysunek pomocniczy do obliczeń (zwymiarowanie zakotwienia Skala 1:100

iniektowanego)

1. Opis techniczny.

1.1 Podstawa opracowania.

Projekt wykonano na zlecenie Katedry Geotechniki Wydziału Budownictwa Wodnego i Inżynierii Środowiska Politechniki Gdańskiej. Projektowany obiekt zlokalizowany jest nad rzeką Łyną w Olsztynie. Obiekt ma za zadanie ogrodzenie i zabezpieczenie brzegu rzeki. Projekt ścianki szczelnej sztywno zakotwionej w gruncie, jednokrotnie zakotwionej, obejmuje obliczenia statyczne metodą analityczno-graficzną Bluma, wymiarowanie elementów konstrukcyjnych ścianki szczelnej oraz rysunki.

1.2 Uzupełniona charakterystyka budowli.

Teren, na którym projektuje się umiejscowienie konstrukcji jest terenem niezabudowanym.

Warunki geologiczno - inżynierskie

- warstwa piasku drobnego P_d o miąższości 4.0m; o I_D=0,47; na głębokości 1.5 m pojawia się zwierciadło wody gruntowej, powyżej zwierciadła wody przyjmuje grunt wilgotny, natomiast poniżej zwierciadła wody grunt mokry;

- warstwa gliny piaszczystej G_π o miąższości 3.0 m; o I_L = 0,25; geneza B; grunt jest całkowicie zanurzony w wodzie;

- warstwa piasku pylastego P_π o miąższości 6.15; o I_D = 0,65; grunt znajduje się pod zwierciadłem wody gruntowej;

- warstwa piasku drobnego P_d występuje poniżej wszystkich warstw gruntu; o I_D = 0,56; grunt znajduje się pod zwierciadłem wody gruntowej.

Zwierciadło wody wolnej znajduje się 2.0 m poniżej stropu piasku drobnego.

Na konstrukcję działa obciążenie naziomu równe q=20kPa

1.3 Opis konstrukcji.

Ściankę szczelną wykonano z następujących elementów:

- brusy stalowe ARBED typu PU 32 wykonane ze stali 18G2 o wskaźniku wytrzymałości Wx=3200cm², szerokości b=600mm.

- kleszcze wykonano z układu dwóch ceowników C260 wykonanych ze stali St3S

- ściągi o średnicy Φ72 wykonane ze stali St3S w rozstawie 2.4 m

- śruby mocujące kleszcze do brusów przyjęto śruby M42 klasy 5,6 z łbem sześciokątnym, o przekroju czynnym rdzenia A=11.2cm²

- zakotwienie iniektowane pochylone do płaszczyzny pod kątem 20˚, długość ściągu 8.0m, długość buławy 8.8m, średnicy buławy podciśnieniowej Φ500, zakotwienie rozmieszczone w odstępach 2.4m

1.4 Technologia wykonania

Wbijanie ścianki zaczyna się od narożnika. Narożny brus wbija się bardzo starannie na taką głębokość, aby należycie był umocowany w gruncie. Następnie tuż przy nim na ziemi układa się prowadnice drewniane długości 3 - 5 m o takim rozstawie, aby między nimi można było wstawić brusy ścianki. Brusy ścianki wbija się parami, przy czym łączenie na zamki należy wykonać wcześniej na placu budowy. Parę złączonych brusów przewozi się pod kafar i podnosi jako całość. Kafar wbija brusy zawsze za pośrednictwem specjalnego kołpaka nałożonego na głowicach złączonych brusów. Kołpak zakłada się na zamek brusa narożnikowego i wbija w grunt na głębokość 2 - 4 m Kolejno wbija się następne pary na odcinku objętym prowadnicami. Najlepiej wykorzystać do tego celu dwa kafary, jeden wbijający brusy na 2 - 4 m, drugi w odstępie 4 - 5 m za pierwszym wbija brusy już na właściwą głębokość. Po wbiciu ostatniego brusa należy wykonać odkop po obu stronach profilu tuż przy ściance na 2m w celu zamocowania kleszczy (ceowników C260). Do zamocowania stosuje się śruby M42 w odstępach 2.4 m. W odstępach 2.4 m mocuje się ściągi wykonane z kabli sprężonych zaizolowanych przeciwkorozyjnie za pomocą nakrętek M72, pod kątem 20˚do poziomu. Po wykonaniu wbicia wykonać buławy i wyprowadzić ściągi do zamocowania. Zasypujemy wykop oraz mocowanie kleszczy i zagęszczamy grunt wibratorem wgłębnym. Ostatnią czynnością jest wykonanie odkopu po stronie rzeki.

Należy wykazać szczególną ostrożność przy wbijaniu brusów. Odległość od brzegu rzeki powinna być tak dobrana, aby umożliwiała pracę ciężkiego sprzętu (kafara). Po wbiciu brusów na projektowaną głębokość wskazane jest zespawać zamki u góry na dostępnej, odsłoniętej długości, w celu zapewnienia współpracy brusów przy zginaniu.

1.5 Wykorzystane materiały

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

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

- „Fundamentowanie” B.Rossiński wydanie uaktualnione Arkady - Warszawa 1978

- C. Rybak, „Fundamentowanie”, Dolnośląskie wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2001.

- Z. Wiłun, „Zarys geotechniki”; WKŁ, W-wa 2001.

- „Tablice do projektowania konstrukcji metalowych”, prof. dr inż. W Bogucki, mgr inż. M. Żyburtowicz, Arkady - W-wa 1996.

2.0 Obliczenia statyczne.

2.1 Dane wyjściowe - przekrój geotechniczny

H=11.10m

d=2.00m

a=0.50m

h₁=4.00m

h₂=3.00m

h₃=6.15m

2.2 Parametry geotechniczna

Przyjęte warunki geotechniczne wg normy PN-81/B-03020

warstwa gruntu	parametry gruntu
		IL	ID	ρs	wn	ρ	γ	ρd	n	ρ'	γ`	Φu	cu
		[-]	[-]	g/cm^3	[%]	g/cm^3	kN/m	g/cm^3	[%]	g/cm^3	kN/m	˚	kPa
Pd (wilgotny)	-	0,47	2,65	16	1,75	17,5	-	-	-	-	30,5	-
Pd (mokry)	-	0,47	2,65	24	1,9	19	1,532	42	0,954	9,54	30,5	-
Gp	0,25	-	2,67	12	2,2	22	1,964	26	1,229	12,29	17,5	29
Pπ	-	0,65	2,65	24	1,9	19	1,532	42	0,954	9,54	31,3	-
Pd (mokry)	-	0,56	2,65	24	1,9	19	1,532	42	0,954	9,54	30,7	-

W powyższej tabeli przy wyznaczaniu parametrów geotechnicznych gruntu korzystałem z następujących wzorów:

gdzie: g=10m/s²

gdzie:

;

2.3 Kształt i wymiary ściany szczelnej jednokrotnie zakotwionej.

Projektowana ścianka szczelna zakotwionej poprzez iniekcję. Ścianka podtrzymuje naziom wysokości 11.10 m. Zakotwiona jest na głębokość t=0.7H=0.7*11.10=7.75m. Zakotwienie ściągu w ściance znajduje się na głębokości 0.5 m powyżej zwierciadła wody wolnej.

2.4 Zebranie obciążeń charakterystycznych

2.4.1 Parcie

K_a - współczynnik parcia granicznego (czynnego), wg normy PN-83/B-03010

- dla pierwszej warstwy (P_d)

- dla drugiej warstwy (G_p)

- dla trzeciej warstwy (P_π)

- dla czwartej warstwy (P_d)

e_a - jednostkowe parcie graniczne

Dla gliny przyjmuje się wartość spójności c zmniejszoną o połowę c*=0.5c_u=14.5kPa, jest to istotne w przypadkach uzasadnionych, możliwość pogorszenia się warunków gruntowych, oddziaływań dynamicznych oraz ze względu na wymagane bezpieczeństwo eksploatacji.

q=20kPa

- parcie jednostkowe na poziomie wody gruntowej:

- parcie jednostkowe na poziomie zmiany gruntu z P_d na G_p:

- parcie jednostkowe na poziomie zmiany gruntu z G_p na P_π:

- parcie jednostkowe na poziomie zmiany gruntu z P_π na P_d:

2.4.2 Odpór wg normy PN-83/B-03010

K_p - współczynnik odporu granicznego (parcie bierne)

;

współczynniki pochyłu ściany
, przyjmuje się, że ściana jest pionowa, i naziom jest poziomy, wartość kąta tarcia gruntu o ścianę, dla gruntu mokrego niespoistego
;

- dla trzeciej warstwy (P_π),

- dla czwartej warstwy (P_d),

;

e_p - jednostkowy odpór graniczny,

q=20kPa;

,

- odpór jednostkowy na poziomie zmiany gruntu z P_π na P_d:

,

,

2.4.3. Parcie wody

wg wzoru

Wartości parcia i odporu dla rzędnych pomiędzy tymi, na których występuje zmiana gruntu, policzone są w tabeli poniżej wg wzorów podanych w punkcie 3.1.

2.4.4 Punkt zerowania parcia i odporu

Zerowanie się parcia i odporu występuje w jednej warstwie, zatem rzędną liczymy ze wzoru

gdzie: P_d - parcie na wysokości dna zbiornika

2.5. Obliczenia statyczne ścianki szczelnej metoda analityczno-graficzną Bluma.

Tok postępowania:

• wykres parcia i odporu dzieli się na warstwy (średnio 0.50m);

• wyznacza się zastępczych obliczeniowych sił skupionych;

• wykreśla się wielobok sznurowy;

• wykreśla się krzywą łamaną (wykres momentów) w następujący sposób: w miejscu przecięcia się pierwszej prostej z wieloboku sznurowego z poziomem ściągu przykłada się kolejne proste, itd. Następnie prowadzi się prostą I w ten sposób aby maksymalne momenty nie różniły się od siebie znacznie;

• mierzy się pola powierzchni, jakie tworzy prosta I z warstwami i wykresem momentów - siły fikcyjne;

• wykreśla się drugi wielobok sznurowy;

• a następnie linii ugięcia ścianki szczelnej z wieloboku sznurowego drugiego, rysując tę linię od dołu;

• Jeżeli przemieszczenie ścianki szczelnej w miejscu zaczepienia zakotwienia jest różne od zera, należy skorygować położenie prostej I o wielkość Δm (tą korektę uwzględnia się w miejscu przecięcia się wieloboku sznurowego z prosta I).

2.6 Obliczenia stateczno-wytrzymałościowe i zwymiarowanie elementów ścianki.

Znane jest z poprzednich obliczeń:

- siła w ściągu:

-

-

- t=7.75 [m]

Maksymalny moment zginający (charakterystyczny)

Współczynnik bezpieczeństwa:

- w zależności od znaczenia budowli

przyjmuję:

Maksymalny moment zginajacy (obliczeniowy)

Siła obliczeniowa w ściągu:

• Dobór brusa -

Przyjmuję profil typu „U”, wykonanego ze stali klasy 18G2, gdzie

Profil dobiera się na podstawie wzoru:

- wskaźnik wytrzymałości na 1mb

Zatem przyjąłem profil PU 32, firmy ARBED, gdzie W=3200cm³, szerokości 600mm.

2.7 Elementy łącznikowe (kleszcze, ściąg, śruby);

Liczba brusów przypadająca na 1 ściąg n=4;

Odległość między dwoma kolejnymi ściągami, przyjmuję: L=4b=4*0.6=2.4m

Ściąg wykonany jest ze stali St3S (
);

Siła pozioma na 1mb ściany przyłożona w miejscu ściągu -

Siła pozioma przypadająca na 1 ściąg -

Faktyczna siła działająca w ściągu po przyjęciu pochylenia buławy pod kątem 20˚

DOBÓR ŚRUBY

Rozstaw osiowy między dwoma śrubami l_i=2*b=2*0.6=1.2m

Siła rozciągająca w śrubie

wstępnie przyjęto śrubę klasy 5.6, dla której wg PN-90/B-03200, tabela Z2-2

wytrzymałość na rozciąganie
, granica plastyczności materiału
.

As - pole przekroju śruby

zatem przyjmuję śrubę M42 (
)

sprawdzenie warunku

ostatecznie przyjęto śruby M42 klasy 5.6 o przekroju czynnym rdzenia
.

DOBÓR KLESZCZA

Przyjęcie ceownika: ceownik wykonany ze stali St3S, (
);

Moment maksymalny:

przyjmuję: ceownik normalny C 260

DOBÓR ŚCIĄGU

gdzie: F - pole przekroju rdzenia śruby

przyjmuję ściąg o średnicy 72mm, M72 (pole powierzchni 34.6mm²)

ZAKOTWIENIE INIEKTOWANE

Przyjęcie długości zakotwienia:

;

;

;

Przyjęto:

- średnicę buławy D=50cm

- długość buławy

- długość ściągu

- kąt pochylenia zakotwienia

NOŚNOŚĆ ZAKOTWIENIA

gdzie: C_gr - nośność czoła kotwii

T_gr - opór graniczny tarcia wzdłuż pobocznicy

gdzie: γ - ciężar objętościowy gruntu w miejscu zakotwienia buławy

- kąt tarcia gruntu

- zagłębienie czoła buławy

gdzie: z - zagłębienie środka buławy

- kąt tarcia gruntu o buławę

Warunek nośności:

gdzie: m=0.9 - współczynnik bezpieczeństwa

warunek jest spełniony

---