OPIS TECHNICZNY
OBLICZENIA STATYCZNE
1. Przyjęcie konstrukcji i wymiarów ściany oporowej.
2. Zebranie obciążeń działających na ścianę oporową:
2.1. Obciążenia pionowe
2.2. Obciążenia poziome (parcie gruntu czynne lub pośrednie)
2.3. Sprowadzenie obciążeń do poziomu podstawy i przyjęcie kombinacji obciążeń.
Obliczenia do wariantu I – posadowienie bezpośrednie ściany.
3. Sprawdzenie mimośrodu wypadkowej obciążeń w podstawie fundamentu i obliczenie nacisków na grunt
4. Sprawdzenie warunków stanów granicznych nośności (SGN):
4.1. Sprawdzenie nośności pionowej podłoża gruntowego (równowaga sił pionowych).
4.2. Sprawdzenie nośności poziomej podłoża gruntowego (równowaga sił poziomych).
4.3. Sprawdzenie stateczności na obrót (równowaga momentów).
4.4. Sprawdzenie stateczności ogólnej uskoku naziomu podpartego scianą oporową.
5. Obliczenia przmieszczeń ściany oporowej i sprawdzenie warunków stanów granicznych użytkowalności (SGU):
5.1. Obliczenie osiadań i przechyłki ściany.
5.2. Obliczenie przesunięcia poziomego ściany.
Obliczenia do wariantu II – posadowienie śćiany na palach.
6. Przyjęcie układu pali.
7. Obliczenia statyczne fundamentu palowego (wyznaczenie sił w palach).
8. Obliczenia nośności pali w gruncie oraz dobranie długośći i średnic pali.
RYSUNKI:
Rys. 1. Przekrój poprzeczny ściany oporowej posadowionej bezpośrednio (wariant I) Rys. 2. Przekrój poprzeczny ściany oporowej posadowionej na palach z planem palowania poj.
sekcji dylatacyjnej (wariant II)
1
1. Podstawa formalna projektu
Projekt wykonano na zlecienie Katedry Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego Politechniki Gdańskiej, jako zadanie projektowe z przedmiotu Fundamentowanie.
2. Warunki gruntowo - wodne
a) Wariant I
Pył ilasto-piaszczysty (saclSi) do 2,4 m poniżej poziomu terenu.
Piasek drobny (Fsa) 2,4- 5 m poniżej poziomu terenu.
Piasek średni i gruby (Msa/CSa) od 5m poniżej poziomu terenu.
Woda gruntowa od 3m poniżej poziomu terenu.
b) Wariant II
Pył ilasto-piaszczysty (saclSi) do 2,4 m poniżej poziomu terenu.
Torf (Or) 2,4-6,9 m poniżej poziomu terenu.
Piasek drobny (Fsa) 6,9- 9,2 m poniżej poziomu terenu.
Piasek średni i gruby (Msa/CSa) od 9,2 m poniżej poziomu terenu.
Woda gruntowa od 3m poniżej poziomu terenu.
3. Opis konstrukcji oporowej
Sciana podtrzymuje naziąb o wysokości H = 3,3m obciążonej 17kN/m2. Ściana oporowa jest szeroka na 3m, wysokości odsadzek wynoszą 40 cm. Pochylenia lewej i prawej odsadzki wynoszą kolejno 25% oraz 5%. Oś pionowej części ściany jest oddalona o 75 cm od krawędzi fudamentu a pochylenie lica ściany wynosi 1900%. Poziom posadowienia fundamentu wynosi 1m.
W wariancie II do posadowienia ściany zostaly użyte pale Atlas, jest to najbardziej znana odmiana pali wkręcanych, wyposażonych w specjalną traconą końcówkę. Formowanie pala Atlas rozpoczyna się od wkręciania rurowej żerdzi wyposażonej w tracone ostrze i ropozychającą grunt głowicę. Po wydrążeniu gruntu na rządanej głębokości jest wprowadzane zbrojenie pala do wnętrza żerdzi, to pozwala na umieszczanie zbrojenia nawet na znacznej głębokości. Ostatni etap wykywania pala Atlas polega na wypełnieniu żerdzi betonej i jednoczesnym jej wykręcaniem. Ciągły i bardzo pewny proces betonowania trzonu pala jest jedną z zalet tej technologii. Pale Atlas są wykonywane w 5 rodzajach średnic: 36/53, 41/61, 46/67, 51/72 oraz 56/81, gdzie pierwsza liczba jest średnicą wewnętrzną pala a druga średnicą zewnętrzną.
2
1. Przyjęcie konstrukcji i wymiarów ściany oporowej.
Wymiary konstrukcji przedstawia rysunek 1.
2. Zebranie obciążeń działających na ścianę oporową:
Występujące obciążenia które były wykorzystane do obliczeń statycznych są zaprezen-towane na rysunku 4. Wszystkie poniższe obliczenia zostały wykonane na 1 metr długości bierzącej ścianki. Ciężaru gruntu na odsadzce nie uwzględniamy dlatego, że działa on na naszą korzyść.
Dzięki jego pominięciu skracam czas wykonywania obliczeń a także sprawdzam warunki dla bardziej nieprzyjaznego schematu sił.
2.1.
Obciążenia pionowe.
Wartość siły to: Q = P γ
i
i
i
gdzie Pi oznacza pole bryły na rysunku 1, a γ i ciężar objętościowy materiału. Ciężar żelbetu γ =25 kN / m 3 , ciężar gruntu zasypowego γ =15 kN / m 3 . Ramię ż
g
siły Qi od punktu O (środek podstawy fundamentu) oznaczam: r i .
Q =3 m⋅0,4 m⋅25 kN / m 3=30 kN / mb r =0 m
1
1
Q = 1⋅2,1 m⋅0,1 m⋅25 kN / m 3=2,625 kN / mb r =( 1⋅3 m 2⋅2,1 m)=0,1 m
2
2
2
2
3
Q =0,5 m⋅0,1 m⋅25 kN / m 3=1,25 kN / mb r =1,5 m0,4 m 1⋅0,5 m=0,85 m
3
3
2
Q = 1⋅0,4 m⋅0,1 m⋅25 kN / m 3=0,5 kN / mb r =1,5 m 2⋅0,4 m=1,233 m
4
2
4
3
Q = 1⋅3,8 m⋅0,2 m⋅25 kN / m 3=9.5 kN / mb r =1,5 m0,4 m 2⋅0,2 m=0,966 m
5
5
2
3
r =1,5 m0,4 m0,2 m 1⋅0,3 m=0,75 m Q =3,8 m⋅0,3 m⋅25 kN / m 3=28,5 kN / mb 6
6
2
G =3,8 m⋅2,1 m⋅15 kN / m 3=119,7 kN / mb r =(1,5 m 1⋅2,1 m)=0,45 m
1
G1
2
G = 1⋅2,1 m⋅0,1 m⋅15 kN / m 3=1,575 kN / mb r =(1,5 m 1⋅2,1 m)=0,8 m
2
2
G2
3
P=2,1 m⋅17 kN / m 2=35,7 kN / mb r =(1,5 m 1⋅2,1 m)=0,45
P
2
2.2.
Obciążenia poziome (parcie gruntu czynne lub pośrednie)
Dla ścianki typu C-1 rozpatrujemy siły poziome zależne od parcia pośredniego kI 3⋅ k + k
obliczanego ze wzoru k =
a
o
dla φ=34 o .
I
4
k = tg 2(45 o φ )= tg 2( 45 o 34 o )= tg 2(28 o)=0,53172=0,2827
a
2
2
3
k =1 sinφ=1 sin34o=10,559=0,4408
o
k =3⋅0,283+0,44 =0,3222
I
4
- wartości jednostkowego parcia:
e = k p=0,3222⋅17 kN / m 2=5,4774 kPa a1
I
e = k p+ k γ h=0,3222⋅17 kN / m 2+0,3222⋅15 kN / m 3⋅4,3 m=26,2593 kPa a2
I
I
- wartości charakterystyczne wypadkowej parcia oraz och promienei od pkt O: E = e h=5,4774 kPa⋅4,3 m =23,553 kN / mb r = 1 h= 1⋅4,3 m=2,15 m
1
a1
E1
2
2
E = 1 h ( e e )= 1⋅4,3 m⋅(26,2593 kPa5,4334 kPa)=44,707 kN / mb r = 1 h=1,433 m
2
2
a2
a1
2
E2
3
2.3.
Sprowadzenie obciążeń do podstawy fundamentu i przyjęcie kombinacji
obciążeń.
Do obliczeń przyjmuje dodatni moment przeciwny do ruchu wskazówek zegara.
Obciążenie pionowe
Charakterystycyczne
Obc
r
wartości obciążeń
o
Mo
Ϫfmin
Qmin
Momin
Ϫfmax
Qmax
Momax
-
kN/mb
m
kNm/mb
-
kN/mb kNm/mb
-
kN/mb
kNm/mb
Q1
30
0
0
0,9
27
0
1,1
33
0
Q2
2,625
-0,1
-0,263
0,9
2,363
-0,236
1,1
2,888
-0,289
Q3
1,25
0,85
1,063
0,9
1,125
0,956
1,1
1,375
1,169
Q4
0,5 1,233
0,617
0,9
0,45
0,555
1,1
0,55
0,678
Q5
28,5
0,75
21,375
0,9
25,65
19,238
1,1
31,35
23,513
Q6
9,5 0,967
9,183
0,9
8,55
8,264
1,1
10,45
10,101
G1
119,7 -0,45
-53,865
0,8
95,76
-43,092
1,2 143,64
-64,638
G2
1,575
-0,8
-1,26
0,8
1,26
-1,008
1,2
1,89
-1,512
P
35,7 -0,45
-16,065
0,8
28,56
-12,852
1,2
42,84
-19,278
Σ
229,350
-
-39,216
-
190,7
-28,175
- 267,93
-50,256
4
Do obliczeń na wartościach charakterystycznych przyjmujemu tylko maksymalne wielkości sił poziomych dlatego, że zawsze wpływają niekorzystnie na konstrukcje.
Obciążenia poziome
Charakterystycyczne
Obc
r
wartości obciążeń
o
Mo
Ϫfmax
Emax
Momax
-
kN/mb
m
kNm/mb
-
kN/mb
kNm/mb
E1
23,567
2,15
50,668
1,2
28,28
60,802
E2
44,707 1,433
64,081
1,2
53,649
76,897
Σ
68,274
-
114,749
-
81,929
137,7
Do dalszych obliczeń przyjmuję 3 kombinacje obciążeń
● maksymalna
•
ΣH = 81,929 kN/mb
•
ΣV = 267,93 kN/mb
•
ΣM(V) = -50,256 kNm/mb
•
ΣM(H) = 137,699 kNm/mb
● minimalna
•
ΣH = 81,929 kN/mb
•
ΣV = 190,7 kN/mb
•
ΣM(V) = -28,175 kNm/mb
•
ΣM(H) = 137,699 kNm/mb
● charakterystyczna
•
ΣH = 68,274 kN/mb
•
ΣV = 229,35 kN/mb
•
ΣM(V) = -39,216 kNm/mb
•
ΣM(H) = 114,749 kNm/mb
5
Obliczenia do wariantu I – posadowienie bezpośrednie ściany.
3. Sprawdzenie mimośrodu wypadkowej obciążeń w podstawie fundamentu i obliczenie nacisków na grunt.
Sumuje momenty działające na podstawe fundamentu. Sume sił poziomych pobieram z tabel z punktu 2.3. Obliczenia przeprowadzam dla wartości obliczeniowych i charakterystycznych.
∑ M =∑ M ( V )+∑ M ( H)=114,749 kNm/ mb39,216 kNm/ mb=75,533 kNm/ mb o
o
o
∑ M =∑ M ( V )+∑ M ( H)=137,699 kNm/ mb28,175 kNm/ mb=109,524 kNm/ mb omin
omax
omin
∑ M =∑ M ( V )+∑ M ( H)=137,699 kNm/ mb50,256 kNm/ mb=87,443 kNm/ mb omax
omax
omax
∑ V =229,35 kN / mb ∑ V =190,7 kN / mb ∑ V =267,93 kN / mb min
max
Mimośród położenia wypadkowej dla kombinacji:
– charakterystycznej
∑ M
e =
o = 75,533 kNm/ mb =0,33 m< B = 3m =0,5 m b
∑ V
229,35 kN / mb
6
6
– minimalnej
∑ M
e
=
omin =109,524 kNm/ mb =0,57 m< B = 3m =0,75 m bmin
∑ V
190,7 kN / mb
4
4
min
– maksymalnej
ΣM
e
=
omax = 87,443 kNm/ mb =0,33 m< B = 3m =0,75 m bmax
ΣV
267,93 kN / mb
4
4
max
Warunki są spełnione, mimośród dla każdego przypadku znajduję się w rdzeniu podstawy.
Rozkład naprężeń w poziomie posadowienia dla obciążeń charakterystycznych:
∑ V
∑ M
σ =
±6
o
1,2
BL
B L 2
σ = 229,35 kN / mb + 6⋅75,533 kNm/ mb=126,8 kPa 1
3m⋅1m
3m⋅1m 2
σ = 229,35 kN / mb 6⋅75,533 kNm/ mb =26,1 kPa 2
3m⋅1m
3m⋅1m2
4. Sprawdzenie warunków stanów granicznych nośności (SGN).
4.1.Sprawdzenie nośności pionowej podłoża gruntowego (równowaga sił pionowych).
N ⩽ mQ
r
fNB
N =∑ V
r
m=0,9
̄ B
(
̄ B
(
̄ B
(
Q
=̄ B ̄ L [(1+0,3 ) N c ' r) i +(1+1,5 ) N γ r) D
i +(10,25
) N γ r) ̄ B i ]
fNB
̄ L
C
C
̄ L
D
D
min D
̄ L
B
B
B
W dalszych obliczeniach za ̄
L w liczniku przyjmujemu 1m, natomiast jeżeli ̄
L
6
znajduję się w mianowniku przyjmujemy ∞ .
Q
=̄ B[ N c ' ( r) i + N γ( r) D
i + N γ( r) ̄
B i ]
fNB
C
C
D
D
min D
B
B
B
D
=1 m
min
(
c ' r)=0,8 c ' =0,8⋅7 kPa=5,6 kPa
γ( r)=0,8 γ =0,8⋅15kN/ m 3=12kN / m 3
D
D
γ( r)=0,8 γ =0,8⋅18kN/ m 3=14,4 kN / m 3
B
B
φ( r)=0,8 φ=0,8⋅34 o=27,2 o
π
( r )
N = e tgφ tg 2( 45 o+ φ( r) )=2,7183,14⋅ tg(27,2 o)⋅ tg 2(45 o+ 27,2 o )=5,0216⋅2,6839=13,477
D
2
2
N =( N 1) ctgφ( r)=(13,4771)⋅ ctg27 ,2 o=12,477⋅1,945=24,354
C
D
N =0,7 ( N 1) tgφ( r)= 0,7⋅12,477⋅0,514=4,5
B
D
Wspólczynniki ic, ib oraz id biore z normy PN-81/B-03020 załącznik 1 rys. Z1-2.
– wartości kombinacji maksymalnej:
N =267,93 kN / mb
r
T =81,929 kN / mb
rB
T
tg δ = rB = 81,929 kN / mb =0,3057
B
N
267,93 kN / mb
r
tg φ( r)= tg 27,2 o=0,514
tg δ B =0,3057=0,6
tgφ( r)
0,514
i =0,48
C
i =0,28
B
i =0,53
D
̄ B= B2 e
=3m2⋅0,33 m=2,34 m
Bmax
(
(
(
Q
=̄ B[ N c ' r) i + N γ r) D i + N γ r) ̄
B i ]
fNB
C
C
D
D
min D
B
B
B
Q
=2,34 m⋅[24,354⋅5,6 kPa⋅0,48+13,477⋅12kN / m 3⋅1 m⋅0,53+4,5⋅14,4 kN / m 3 2,34 m⋅0,28]
fNB
Q
=2,34 m⋅[65,463 kPa+85,714 kPa+42,457 kPa ]=453,1 kN / m fNB
m Q
=0,9⋅453,1 kN / m=410 kN / m
fNB
267,93 kN / mb<410 kN / mb warunek spełniony
– wartości kombinacji minimalnej:
N =190,7 kN / mb
r
T =81,929 kN / mb
rB
T
tg δ = rB =81,929 kN / mb =0,43
B
N
190,7 kN / mb
r
7
tg δ B = 0,43 =0,83
tgφ( r)
0,514
i =0,32
C
i =0,15
B
i =0,38
D
̄ B= B2 e
=3m2⋅0,57 m=1,86 m
Bmin
(
(
(
Q
=̄ B[ N c ' r) i + N γ r) D i + N γ r) ̄
B i ]
fNB
C
C
D
D
min D
B
B
B
Q
=1,86 m⋅[24,354⋅5,6 kPa⋅0,32+13,477⋅12kN/ m 3⋅1 m⋅0,38+4,5⋅14,4 kN / m 3 1,86 m⋅0,15]
fNB
Q
=1,86 m⋅[43,642 kPa+61,455 kPa+18,079 kPa]=229 kN / m fNB
m Q
=0,9⋅229 kN / m=206,2 kN / m
fNB
190,7 kN / mb<206,2 kN / mb warunek spełniony 4.2. Sprawdzenie nośności poziomej podłoża gruntowego (równowaga sił poziomych).
T ⩽ m Q
r
t
tf
T =∑ E =81,929 kN / mb
r
max
m =0,9
t
Q = N
u+ a B L
tf
rmin
N
=190 kN / mb
rmin
φ( r)=0,8 φ=0,8⋅22 o=17,6 o
u= tg 17,6 o=0,317
a=0,35 c( r)=0,35⋅0,9⋅7 kPa=2,205 kPa m Q =0,9⋅(190 kN / mb⋅0,317+2,205 kPa⋅3 m⋅1 m)=0,9⋅66,845 kN / mb=60,16 kN / mb t
tf
81,929 kN / mb⩽60,16 kN / mb warunek niespełniony, zatem konstruuje ostrogę o wymiarach 0,4x0,4m
tg α=
0,4 m
=0,111
3m 0,4 m
α=8,74 o
N ' = N cos α+ T sin α
r
r
r
N ' =190kN/ mb⋅0,99+81,929 kN / mb⋅0,15=200,9 kN / mb r
T ' = T cos α N sin α
r
r
r
T ' =81,929 kN / mb⋅0,99190 kN / mb⋅0,15=52 kN / mb r
B ' = 3m0,4 m =2,63 m
cos 8,74 o
(
Q ' = N ' u+ c ' r) B ' L
tf
8
Q ' =200,9 kN / mb⋅0,317+0,9⋅7 kPa⋅2,63 m⋅1 m=80,32 kN / mb tf
m Q =0,9⋅80,32 kN / mb=72,28 kN / mb t
tf
T ' ⩽ m Q
r
t
tf
52 kN / mb⩽72,13 kN / mb warunek jest spełniony 4.3. Sprawdzenie stateczności na obrót (równowaga momentów).
Sprawdzam równowage momentów w pkt "A" (rys. 1) dla sił pionowych kombinacji minimalnej oraz poziomych kombinacji maksymalnej.
∑ M ⩽ m ∑ M
, m =0,8
WA
o
UA
o
∑ M =∑ M ( E )=137,699 kNm/ mb
WA
o
max
∑
B
M
=∑ V
∑ M ( V )
UA
min 2
o
min
∑ M =3 m⋅190,7 kN / mb+28,175 kNm/ mb=314,2 kNm/ mb UA
2
m ∑ M =0,8⋅314,2 kNm/ mb=251,4 kNm/ mb o
UA
137,699 kNm / mb⩽ 251,4 kNm / mb warunek jest spełniony 4.4. Sprawdzenie stateczności ogólnej uskoku naziomu podpartego scianą oporową.
Z rysunku 5. pobieram wielkośc pola każdej z brył zawierających się w poszczególnych paskach i obliczam masa każdego poska.
Masa metra paska i
Ciężar
Pole
Pole
Lp. (i)
Pole ścianki
Ϫ
Ϫ
ścianki
Pπ
Pπ
Pole saslSi
ϪsaslSi
Fsa
FSa
Wi
m2
kN/m3
m2
kN/m3
m2
kN/m3
m2
kN/m3
kN/mb
1
0
0
0,26
0
4,68
2
0
0
0,82
0
14,76
3
0
0
1,24
0
22,32
4
0
0
1,56
0
28,08
5
0
0
1,78
0
32,04
6
0
0
1,91
0,01
34,55
7
0
0,02
1,9
0,07
35,69
8
0
0,48
1,44
0,07
34,31
9
0,66
25
0,23
15
0,83
18
0,01
17
35,06
10
1,29
0
0,4
0
39,45
11
0,43
3,44
1,04
0
81,07
12
0,35
3,09
0,66
0
66,98
13
0,32
1,56
0,05
0
32,3
14
0
3,54
0
0
53,1
15
0
3
0
0
45
16
0
2,26
0
0
33,9
17
0
1,12
0
0
16,8
9
W
Pasek (i)
α
icosα
i
bi
li
Wi
Wisin(α i)
c'
phi'
itanphii + cili
deg
m
m
kN/mb
kN/mb
kPa
deg
kN/mb
1
-45
0,48
0,679
4,68
-3,31
7
22
6,09
2
-37
0,8
1,002
14,76
-8,88
7
22
11,77
3
-30
0,8
0,924
22,32
-11,16
7
22
14,28
4
-23
0,8
0,869
28,08
-10,97
7
22
16,53
5
-16
0,8
0,832
32,04
-8,83
7
22
18,27
6
-10
0,8
0,812
34,55
-6,00
7
22
19,43
7
-3
0,8
0,801
35,69
-1,87
7
22
20,01
8
3
0,8
0,801
34,31
1,80
7
22
19,45
9
9
0,6
0,607
35,06
5,48
7
22
18,24
10
13
0,3
0,308
39,45
8,87
7
22
17,69
11
18
0,9
0,946
81,07
25,05
7
22
37,78
12
25
0,8
0,883
66,98
28,31
7
22
30,71
13
30
0,4
0,462
32,30
16,15
7
22
14,53
14
36
0,8
0,989
53,10
31,21
0
34
28,98
15
44
0,8
1,112
45,00
31,26
0
34
21,83
16
54
0,8
1,361
33,90
27,43
0
34
13,44
17
61
0,68
1,403
16,80
14,69
0
34
5,49
Σ
139,2
314,5
∑( c' l+ Wcosαtgφ' ) 314,5 kN / mb
F =
∑
=
=2,27
( Wsinα)
138,2 kN / mb
F =2,27⩾1,3 warunek jest spełniony
5. Obliczenia przmieszczeń ściany oporowej i sprawdzenie warunków stanów granicznych użytkowalności (SGU):
5.1. Obliczenie osiadań i przechyłki ściany.
10
hi
zi'
zi
Ϫi/Ϫi'
σ z'y
0,3σ z'y
zi/B
ko
k1
ko
k1
k2
Mo
p1
p2
∆σ oi
∆σ 1i
∆σ 2i
Soi
S1i
S2i
-
m
m
m
kN/m3
kPa
kPa
-
-
-
-
-
-
MPa kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
mm
mm
mm
saclSi
0,47
1,23 0,23
18 26,39
7,92 0,078 0,988 0,499 0,494 0,475
0,025
21
75,50 60,87 15,52
1,68
1,35
0,34
saclSi
0,47
1,70 0,70
18 34,78
10,43 0,233 0,963 0,496 0,481 0,425
0,075
21
73,60 55,80 20,46
1,63
1,24
0,45
saclSi
0,47
2,17 1,17
18 43,16
12,95 0,388 0,883 0,488 0,441 0,381
0,108
21
67,47 51,12 23,57
1,50
1,13
0,52
Fsa
0,60
2,70 1,70
17 53,36
16,01 0,566 0,780 0,473 0,389 0,334
0,135
51
59,51 45,99 25,96
0,70
0,54
0,31
Fsa
0,50
3,25 2,25
7 56,86
17,06 0,749 0,668 0,450 0,330 0,290
0,150
51
50,70 40,97 26,85
0,50
0,40
0,26
Fsa
0,50
3,75 2,75
7 60,36
18,11 0,916 0,567 0,423 0,293 0,260
0,162
51 26,1 100,7 44,34 37,23 27,32
0,43
0,37
0,27
Fsa
0,50
4,25 3,25
7 63,86
19,16 1,083 0,518 0,397 0,267 0,240
0,158
51
40,38 34,54 26,31
0,40
0,34
0,26
Fsa
0,50
4,75 3,75
7 67,36
20,21 1,249 0,469 0,371 0,240 0,220
0,155
51
36,42 31,85 25,30
0,36
0,31
0,25
Msa/CSa
1,00
5,50 4,50
8 75,36
22,61 1,499 0,396 0,332 0,200 0,190
0,150
114
30,49 27,81 23,77
0,27
0,24
0,21
Msa/CSa
1,00
6,50 5,50
8 83,36
25,01 1,833 0,336 0,294 0,167 0,163
0,143
114
25,56 24,13 22,11
0,22
0,21
0,19
Msa/CSa
1,00
7,50 6,50
8 91,36
27,41 2,166 0,286 0,260 0,143 0,140
0,137
114
21,89 20,90 20,56
0,19
0,18
0,18
Σ
7,87
6,32
3,25
S S
ϕ= 1
2 = 6,32 mm3,25 mm =
0,0001023=0,1023 x 10 3
S =7,87 mm< s
=100 mm
o
dop
warunek spełniony
B
30000 mm
11
5.2. Obliczenie przesunięcia poziomego ściany.
Q
f =
H
Γ
1
2 EO
h =0,4( D
ctg ( 45 o φ )+ B)
W
min
2
h =0,4⋅( 1 m⋅ ctg (45 o 22 o )+3 m)=0,4⋅(1,48 m+3 m)=1,79 m W
2
Wielkość hw zawiera się w dwóch warstwach saclSi i Fsa. W tabeli przedstawiam wartości przydatne w dalszych obliczeniach. Moduł Younga wyliczam ze wzoru:
(1+ ν)(12ν)
E =
M
O
1 ν
O
Wartości charakterystyczne
Moi
vi
Eoi
hi
Grunt
MPa
-
MPa
m
saclSi
21
0,3
15,6
1,4
Fsa
51
0,2
45,9
0,39
hW =∑ hi
E
EOi
E= h ∑ EOi =1,79 m⋅( 15,6 MPa + 45,9 MPa )=1,79 m⋅128,8 MPa / m=230,6 MPa W
h
1,4 m
0,39 m
i
2h
m =
W = 2⋅1,79 m =1,19
Γ
B
3 m
Γ =( 1+ v ) 2 [(1 v )log( 1+ m 2 )+ m (32 v) arctg ( 1 )]
π
Γ
Γ
mΓ
v =0,2
Γ =( 1+0,2)⋅2 [(10,2)⋅log(1+1,192)+1,19⋅(32⋅0,2) arctg ( 1 )]
π
1,19
Γ =0,764⋅[0,306+2,16]=1,88
Q =68,274 kN / mb
H
f = 68,274 kN / mb⋅1,88= 68,274 kN / mb ⋅1,88=0,000278 m=0,278 mm 1
2⋅230,6 MPa
2⋅230600 kN / m 2
f <0,015 H =0,015⋅4300=64,5 mm
1
warunek spełniony
12
Obliczenia do wariantu II – posadowienie śćiany na palach.
6. Przyjęcie układu pali.
Został przyjęty kozłowy układ pali. Pale ukośne są nachylone w stosunku 1:5. Środek utwierdzenia pali znajduję się w odległości 90 cm od krawędzi funadamentu.
7. Obliczenia statyczne fundamentu palowego (wyznaczenie sił w palach).
Rysunek: Metoda Blauma.
Siły w palach dla kombinacji:
a) maksymalnej
N1 = 207,52 kN/mb
N2 = 237,5 kN/mb
N3 = -175,9 kN/mb
b) minimalnej
N1 = 168,37 kN/mb
N2 = 220,7 kN/mb
N3 = - 197,97 kN/mb
8. Obliczenia nośności pali w gruncie oraz doranie długości i średnic pali.
Wymiarowanie pali wykonane dla skrajnych sił, podkreślonych w punkcie 7. Obliczenia wykonane dla rostawu pali r = 2,5 m oraz parametrów pala Atlas : Df = 61 cm, Dc = 41 cm.
Pole przekroju podstawy:
A =0,25 π( 0,9 D )2=0,25⋅π⋅(0,9⋅0,61 m)2=0,24 m 2
p
f
Pole przekroju pobocznicy:
m 2
A =π 0,9 D =π⋅0,9⋅0,61 m=1,73
s
f
m
Siły w palach:
Q =237,5 kN / mb⋅2,5 m=594 kN
r
Q w=197,97 kN / mb⋅2,5 m=495 kN
r
Wartości współczynników technologicznych, kąta rozchodzenia się naprężęń, oporów na pobocznicy oraz pod podstawą pala:
t(r) ( pal
t(r) (pal
Sp
Ss
Sw
α
tgα
q(r)
wciskany) wyciągane)
-
-
-
o
-
kPa
kPa
kPa
saclSi
1
1
0,6
4
0,070
22,84
18,7
-
Or
1
1
0,7
1
0,017
10
0
-
Fsa
0,8
0,7
0,5
6
0,105
48,14
39,4
2082,4
Msa/CSa
0,8
0,7
0,5
6
0,105
98,9
80,8
4213,6
13
Poziom interpolacji oporów "t" i "q" dla gruntu nośnego: warstwa
hi
Ϫi/Ϫi'
hiϪi
m
kN/m3
kPa
sasiCl
2,4
18
43,2
Or
0,6
15
9
Or
3,9
5
19,5
Σ
71,7
Rzędna poziomu interpolacji dla gruntu nośnego:
∑ h γ
h =0,65
i
i = 0,65⋅71,7 kPa =4,22 m
z
γ '
7 kN / m 3
ZI =6,9 m+4,22 m=2,68 m
Głębokości krytyczne dla oporów pod podstawą pala:
h =10 m
c
h =10
=10
=12,35 m
ci
√ D √0,61
0,4
0,4
h ' ' =1,3 h =1,3⋅12,35 m=16,05 m
ci
ci
14
Tabela obliczeń nośności pali na wciskanie
Długość
Nośność podstawy
Nośność pobocznicy
Strefy naprężeń, r = 2,5m
Nośność pala, m=0,9
Rzędna Warstwa pala L
g(r)
Sp „Np
t(n)
hi
Ssi Nsi
Ns
Tn
tga
R1
r/Rmax
m1
Nt
Ntg
mNtg
mppt
-
m
kPa
-
kN
kPa
m
-
kN
kN
kN
-
m
-
-
kN
kN
kN
-1,0 p.pos.
-2,4 saclSi
-7,77 1,4 0,6 -11,3
-11,3
-6,9 Or
-10 4,5 0,7 -54,5
-65,8
-9,2 Fsa
48,4 2,3 0,5 96,3
96,3 -65,8 0,105 0,55
4,57
1
-10 Msa/CSa
9 2497,5 0,8
479,5 98,9 0,8 0,5 68,4
164,7 -65,8 0,105 0,63
3,97
1
578,5
578,5
514,0
-11 Msa/CSa
10 2838,6 0,8
545,0 98,9
1 0,5 85,5
250,3 -65,8 0,105 0,74
3,40
1
729,5
729,5
650,0
-12 Msa/CSa
11 3179,8 0,8
610,5 98,9
1 0,5 85,5
335,8 -65,8 0,105 0,84
2,97
1
880,6
880,6
785,9
-13 Msa/CSa
12 3454,2 0,8
663,2 98,9
1 0,5 85,5
421,4 -65,8 0,105 0,95
2,64
1
1018,8 1018,8
910,3
-14 Msa/CSa
13 3586,8 0,8
688,7 98,9
1 0,5 85,5
506,9 -65,8 0,105 1,05
2,38
1
1129,8 1129,8 1010,2
-15 Msa/CSa
14 3719,3 0,8
714,1 98,9
1 0,5 85,5
592,5 -65,8 0,105 1,16
2,16
1
1240,8 1240,8 1110,1
-16 Msa/CSa
15 3851,8 0,8
739,5 98,9
1 0,5 85,5
678,0 -65,8 0,105 1,26
1,98
1
1351,8 1351,8 1210,0
-17 Msa/CSa
16 3984,3 0,8
765,0 98,9
1 0,5 85,5
763,6 -65,8 0,105 1,37
1,83 0,95
1462,8 1424,6 1275,6
-18 Msa/CSa
17 4116,9 0,8
790,4 98,9
1 0,5 85,5
849,1 -65,8 0,105 1,47
1,70 0,95
1573,8 1531,3 1371,6
-19 Msa/CSa
18 4213,6 0,8
809,0 98,9
1 0,5 85,5
934,7 -65,8 0,105 1,58
1,59 0,95
1677,9 1631,2 1461,5
-20 Msa/CSa
19 4213,6 0,8
809,0 98,9
1 0,5 85,5 1020,2 -65,8 0,105 1,68
1,49
0,9
1763,4 1661,4 1488,7
Warunek stanu granicznego dla pali wciskanych:
Q =594 kN < m( N + m N )+ T =0,9⋅(545 kN +1⋅250,3)65,8 kN =650 kN
r
P
1
S
N
- warunek spełniony dla pali o długości roboczej L = 10 m
15
Tabela obliczeń nośności pali na wyciąganie
Długość
Nośność podstawy
Nośność pobocznicy
Strefy naprężeń, r = 2,5m
Nośność pala, m=0,9
Rzędna
Warstwa
pala L
g(r)
Sp
Np
t(n)
hi
Swi Nsi
Ns
Tn
tga
Ri
r/Ri
m1
Nw
Nwg
mNwg
mppt
-
m
kPa
-
kN
kPa
m
-
-
-
kN
-
m
-
-
kN
kN
kN
-1,0 p. pos.
-2,4 saclSi
18,7 1,4
0,6 27,2
27,2
-6,9 Or
0 4,5
0
0,0
27,2
-9,2 Fsa
39,4 2,3
0,5 78,4 105,6
0,105 0,54
4,67
1
-10 Msa/CSa
9
80,8 0,8
0,5 55,9 161,5
0,105 0,62
4,07
1
161,5 161,5
145,3
-11 Msa/CSa
10
80,8
1
0,5 69,9 231,4
0,105 0,72
3,50
1
231,4 231,4
208,2
-12 Msa/CSa
11
80,8
1
0,5 69,9 301,3
0,105 0,82
3,07
1
301,3 301,3
271,1
-13 Msa/CSa
12
80,8
1
0,5 69,9 371,2
0,105 0,92
2,73
1
371,2 371,2
334,0
-14 Msa/CSa
13
80,8
1
0,5 69,9 441,0
0,105 1,02
2,46
1
441,0 441,0
396,9
-15 Msa/CSa
14
80,8
1
0,5 69,9 510,9
0,105 1,12
2,24
1
510,9 510,9
459,8
-16 Msa/CSa
15
80,8
1
0,5 69,9 580,8
0,105 1,22
2,06
1
580,8 580,8
522,7
-17 Msa/CSa
16
80,8
1
0,5 69,9 650,7
0,105 1,32
1,90
1
650,7 650,7
585,6
-18 Msa/CSa
17
80,8
1
0,5 69,9 720,6
0,105 1,42
1,77 0,95
720,6 684,6
616,1
-19 Msa/CSa
18
80,8
1
0,5 69,9 790,5
0,105 1,52
1,65 0,95
790,5 751,0
675,9
-20 Msa/CSa
19
80,8
1
0,5 69,9 860,4
0,105 1,62
1,55
0,9
860,4 774,4
696,9
Warunek stanu granicznego dla pali wyciąganych:
Q =594 kN < mm N w=0,9⋅0,95⋅720,6 kN =616,1 kN
r
1
- warunek spełniony dla pali o długości roboczej L = 17 m
16