POLITECHNIKA GDAŃSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

KATEDRA GEOTECHNIKI

PROJEKT

ŚCIANKI SZCZELNEJ ZAKOTWIONEJ JEDNOKROTNIE

	Projektant:	Data	Podpis
	Hubert Wieczorkiewicz
	Uwagi:

SPIS TREŚCI

OPIS TECHNICZNY

1.0.0. PRZEKRÓJ GEOTECHNICZNY I WYMIARY ŚCIANKI SZCZELNEJ

2.0.0. DANE WYJŚCIOWE

2.1.0. PARAMETRY GEOTECHNICZNE

3.0.0. OBLICZENIA PARCIA I ODPORU GRUNTU

3.1.0. PARCIE

ODPÓR

3.3.0. PARCE I ODPÓR (WARTOŚCI OBLICZENIOWE)

SIŁY ZASYĘPCZE

3.5.0.SIŁY FIKCYJNE

4.0.0. WYMIAROWANIE ELEMENTÓW ŚCIANKI SZCZELNEJ

4.1.0. GRODZICE

4.2.0. KLESZCZE

4.3.0. ŚCIĄG

4.4.0. ŚRUBY

4.5.0. PLYTA KOTWIĄCA

5.0.0. OBLICZENIA SPRAWDZAJĄCE NA PC

Pozycja 1.0.0. Opis techniczny

Punkt 1. Podstawa opracowania projektu.

Projekt wykonano na zlecenie Katedry Geotechniki Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Gdańskiej.

Punkt 2. Temat Projektu.

Tematem projektu jest projekt wstępny ściany szczelnej jednokrotnie zakotwionej.

Punkt 3. Zakres projektu.

Projekt obejmuje obliczenia statyczne według metody „linii ugięcia” - Bluma, wymiarowanie elementów konstrukcyjnych ścianki oraz rysunki.

Punkt 4. Lokalizacja obiektu i przeznaczenie.

Projektowany obiekt zlokalizowany jest nad rzeką Motławą w Gdańsku. Obiekt ma za zadanie odgrodzić i zabezpieczyć brzeg rzeki.

Punkt 5. Warunki geotechniczne.

Warstwa [m]	nazwa gruntu	geneza	ID/IL
1,7	piasek drobny	-	0,4
0,6	glina	C	0,47
∞	piasek średni i gruby	-	0,61

Punkt 6. Technologia wykonania.

Ścianka szczelna wykonana jest z brusów stalowych typu Larssena.

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 1,6 m w celu zamocowania kleszczy (ceowników [ 65). Do zamocowania stosuje się śruby M20x100 w odstępach 1,8 m

W odstępach 1,8 m mocuje się pręty ściągu za pomocą nakrętek M20. Przed zamocowaniem ściągu należy wykonać wykop wąskoprzestrzenny na pręt ściągu ∅20.

W odległości około 2,5 m robi się wykop do umieszczenia śruby rzymskiej, a w odległości 5,65 m od ściany robi się wykop na płytę żelbetową kotwiącą.

Po zamocowaniu ściągu do płyty nakrętką M20 zasypujemy wykop na płytę oraz mocowanie kleszczy i zagęszczamy grunt wibratorem wgłębnym. Następnie za pomocą śruby rzymskiej naciągamy ściąg. Gdy zaobserwujemy duży opór zasypujemy wykop ze śrubą rzymską.

Ostatnią czynnością jest wykonanie odkopu po stronie rzeki.

Punkt 7. Zalecenia wykonawcze.

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.

Punkt 8. Obliczenia statyczne.

W części obliczeniowej projektu wykonano następujące obliczenia:

obliczenia parcia i odporu

obliczenia sił zastępczych ( wypadkowych )

obliczenia sił fikcyjnych

wymiarowanie elementów konstrukcji:

- grodzice

- kleszcze

- ściąg

- śruby

- płyta kotwiąca

obliczenia sprawdzające na PC z wykorzystaniem programu KRET

W części rysunkowej projektu wykonano następujące rysunki:

Rys. 1. Graficzno-analityczne obliczenie ścianki szczelnej

Rys. 2. Przekrój poziomy ścianki szczelnej i szczegóły połączeń

Rys. 3. Płyta kotwiąca

Rys. 4. Widok ogólny ścianki wraz z przekrojem geotechnicznym.

Punkt 9. Wykorzystane materiały.

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

- „Ścianki szczelne. Metody obliczeń” pomoce dydaktyczne Katedra Geotechniki

Gdańsk 1985

- „Wybrane zagadnienia fundamentowania budowli hydrotechnicznych” E.Dembicki,

A.Tejchman PWN Warszawa-Poznań 1974

Pozycja 2.0.0. Dane wyjściowe.(wg rysunku i danych projektowych)

Pozycja 2.1.0. Parametry geotechniczne ( wg PN-81/B-03020 ).

		Pd	ID=0,4	G	IL=0,47	Ps/r	ID=0,61
ρS	[Mg/m^3]	2,65		2,67		2,65
γS	[kN/ m^3]	25,98		26,18		25,98
Wn	[%]	16,0		21,0		14,0
CU	[kPa]	0		9,0		0
φ	[^o]	30,0		10,8		37,0
ρ	[Mg/m^3]	1,7		2,05		1,85
γ	[kN/ m^3]	17,16		20,1		18,14
n	[-]	0,43		0,36		0,39
ρ'	[Mg/m^3]	0,94		1,07		1,0
γ'	[kN/ m^3]	9,22		10,49		9,81

Pozycja 3.0.0. Obliczenia parcia i odporu gruntu.(wartości charakterystyczne)

Pozycja 3.1.0. Parcie.

Warstwa piasku drobnego.

Współczynnik parcia

K_a1=tg²(45°-φ/2)

K_a1=tg²(45°-30,0°/2)=0,333

z₁=0 e_a1=q*K_a1=14,0*0,333=4,662 kN/m²

z₂=0,6m. e_a2=4,662+17,16*0,6*0,333=8,091 kN/m²

- od różnicy poziomów zwierciadeł wody przyjęto 4 kN/m²

z₃=1,0m. e_a3=8,091+9,22*0,4*0,333+4=13,319 kN/m₂

z₄=1,7m. e_a4=13,319+9,22*0,7*0,333=15,499 kN/m²

Warstwa gliny.

Współczynnik parcia

K_a2=tg²(45°-φ/2)

K_a2=tg²(45°-10,8°/2)=0,699

e_a4'=(q+γh₁+γ'h₂)K_a2-2C+8

e_a4'=(14,0+17,16*0,6+9,22*1,1)*0,699-2*9=13,023 kN/m²

z₅=2,3m. e_a5=13,023+10,49*0,6*0,699=17,423 kN/m²

Warstwa piasku średniego i grubego.

Współczynnik parcia

K_a3=tg²(45°-φ/2)

K_a3=tg²(45°-37,0°/2)=0,249

e_a5'=(14,0+17,16*0,6+9,22*1,1+10,49*0,6)*0,249+4=14,142 kN/m²

z₆=5,1m. e_a6=14,142+9,81*2,8*0,249=20,982 kN/m²

z₇=12m. e_a7=20,982+9,81*6,9*0,249=37,836 kN/m²

Pozycja 3.2.0. Odpór.

σ=-0,5φ=-0,5*33,5°=-18,5°

=

Położenie punktu zerowego wykresu wypadkowego parcia i odporu.

U==0,25m.

Wartości parcia bez redukcji

z'=6,9m. e_p=9,81*6,9*8,777=594,106 kN/m²

po redukcji o 15% 504,99 kN/m²

Pozycja3.3.0. Obliczenia parcia i odporu gruntu.(wartości obliczeniowe)

e_a1=q*K_a1=14,0*0,333*1,2=5,594 kN/m²

e_a2=5,594+17,16*0,6*0,333*1,1=9,365 kN/m²

e_a3=9,365+9,22*0,4*0,333*1,1+4*1,1=15,116 kN/m₂

e_a4=15,116+9,22*0,7*0,333*1,1=17,480 kN/m²

e_a4'=[(14,0*1,2)+(17,16*0,6+9,22*1,1)*1,1]*0,699-2*9=18,809 kN/m²

e_a5=18,809+10,49*0,6*0,699*1,1=21,648 kN/m²

e_a5'=[(14,0*1,2)+(17,16*0,6+9,22*1,1+10,49*0,6)*1,1]*0,249+4*1,1=15,905 kN/m²

e_a6=15,905+9,81*2,8*0,249*1,1=23,429 kN/m²

e_a7=23,429+9,81*6,9*0,249*1,1=41,969 kN/m²

Wartości odporu bez redukcji

e_p=9,81*6,9*8,777*0,87=516,172 kN/m²

po redukcji o 15% 439,341 kN/m²

Pozycja 3.4.0. Siły zastępcze.(wartości obliczeniowe)

P₁=0,5*(5,594+9,365)*0,6=4,488 kN

P₂=0,5*(9,365+15,116)*0,4=4,896 kN

P₃=0,5*(15,116+17,480)*0,7=11,409 kN

P₄=0,5*(16,905+21,648)*0,6=11,537 kN

P₅=0,5*(15,905+18,323)*09=15,403 kN

P₆=0,5*(18,323+20,742)*0,9=17,579 kN

P₇=0,5*(20,742+23,429)*1,0=22,086 kN

P₈=0,5*(23,429*0,25)=2,929 kN

P₉=0,5*(38,841*0,65)=12,623 kN

P₁₀=0,5*(38,841+98,596)*1,0=68,719 kN

P₁₁=0,5*(98,596+158,351)*1,0=128,474 kN

Pozycja 3.5.0. Siły fikcyjne.

F₁=0,5*007*0,2*100=1,0 kNm²

F₂=0,5*0,25*0,55*100=6,875 kNm²

F₃=0,5*(0,25+0,4)*0,65*100=21,125 kNm²

F₄=0,5*(0,4+0,5)*0,75*100=33,750 kNm²

F₅=0,5*(0,5+0,4)*0,9*100=40,50 kNm²

F₆=0,5*(0,4+0,25)*0,95*100=30,875 kNm²

F₇=0,5*0,25*0,6*100=7,50 kNm²

F₈=0,5*0,25*0,6*100=7,50 kNm²

F₉=0,5*(0,25+0,45)*0,7*100=24,50 kNm²

F₁₀=0,5*(0,45+0,1)*1,0*100=27,50 kNm²

F₁₁=0,5*0,1*0,1*100=0,5 kNm²

Pozycja 4.0.0. Wymiarowanie elementów ścianki szczelnej.

Pozycja 4.1.0. Grodzice.

Dm=M_c/H₀=0,128/100=0,00128 m = 1,28 mm

Stal St0S f_d=17,5 MPa

W==285,71 cm³

Przyjęto profil Larssena SL3 W=550 cm³

Pozycja 4.2.0. Kleszcze

Przyjęto rozmieszczenie ściągu co 4 profile

l_k=4*450mm=1800mm=1,8 m

M_max=0,1*S_r*l_K² = 0,1*22,5*(1,8)²=4,05 kNm

W=

Przyjęto na kleszcze układ dwóch ceowników [ 65

Pozycja 4.3.0. Ściąg.

Siła w ściągu zebrana z rozstawu ściągów 1,8 m

F=S*l_k=22,5*1,8=40,50 kN

Przyjęto ściąg ∅20 mm ze stali St0S

Pozycja 4.4.0. Śruby.

Rozciąganie Siłą S'=S*b b - rozstaw śrub=0,9 m

S'=22,5*0,9=20,25 kN

Przyjęto śruby M12 klasy 4,8 na podstawie PN 90/B-03200

Pozycja 4.5.0. Płyta kotwiąca (metoda Buchholza)

Płyta pojedyncza, wstępnie przyjęto wymiary płyty 80x100x15 [cm]

E_p=0,5γηhH²

η→

Zasyp piasek drobny I_d=0,4, γ=17,16 kN/m³, ∅=30,0^o

E_p=0,5*17,16*7,0251*1,0*(1,0)²=60,275 kN - wypadkowa odporu

Parcie:

K_a=tg²(45-30/2)=0,333

e_a1=14*0,3333=4,667 kN/m²

e_a2=4,667+17,16*1,0*0,333*1,1=10,953 kN/m²

E_a=0,5*(4,667+10,953)*1,0=7,81 kN

Sprawdzenie warunku

Ep*l_k ≥ 2*(S*l_k+E_a*b)

l_k=1,8 m - rozstaw ściągów

b=1,0 m - wymiar płyty

60,275*1,8 ≥ 2*(22,5*1,8+7,81*1,0)

108,494 ≥ 96,620

Warunek spełniony

Sprawdzenie czy płyta pracuje jako element pojedynczy czy grupowo

l_k<b_z=β*b

b→

b_z=2,15*1,0=2,15 m

l_k=1,8 m

l_k=1,8 m < b_z=2,15 m

Płyta pracuje grupowo

Pozycja 5.0.0. Obliczenia sprawdzające na PC z wykorzystaniem

programu KRET.

Z graficzno - analitycznych obliczeń ścianki szczelnej wg metody Bluma otrzymano:

M_max=40,5 kNm

S=22,5 kN - siła w ściągu

Z obliczeń komputerowych otrzymano:

M_max=40,946 kNm

S=22,417 kN

Błąd w przypadku momentu wynosi 1,1%, w przypadku siły w ściągu 0,37%

Błędy wynikają z niedokładności wykresów oraz przyrządów pomiarowych jednak ich wielkość pozwala uznać obliczenia za poprawne.

8

10

---