1.0.Opis techniczny

1.1.Podstawa opracowania

Projekt ściany szczelnej został wykonany na zlecenie Katedry Geotechniki Politechniki Gdańskiej.

1.2.Zakres opracowania

Zakres opracowania obejmuje wykonanie obliczenie pozwalających na bezpieczne posadowienie budowli w zadanych warunkach geotechnicznych. Do zakresu projektu nie wliczają się badania gruntu na którym ma być posadowiona budowla.

1.3.Lokalizacja

Projektowana ściana szczelna znajduje się w miejscowości Elbląg w województwie Warmińsko- Mazurskim

1.4.Opis obiektu

Projektowana ściana ma charakter ścianki szczelnej z elementów Larssena.

Przewidywana wysokość ściany wynosi 7,6m. Całkowita wysokość ściany wynosi 14,633m. Przewidywane obciążenie naziomu nie przekracza 19kN/m.

2.0.Dane projektowe(rys. 1)

2.1.Na podstawie PN-81/B-03020 - tab. 1 i 2 przyjęto następujące parametry dla poszczególnych warstw.

	P o ID=0,4 (mało wilgotny)	Po ID=0,4 (mokry)	PoG (A) IL=0,44 (mokry)	Po ID=0,69 (mokry)
wn[%]	4	18	15	14
ρs[g/cm^3]	2,65	2,65	2,65	2,65
ρ^n[g/cm^3]	1,75	2,05	2,10	2,10
φu^(n)	37,8^o	37,8^o	17,4^o	40,0^o
Cu^(n)[kPa]	-	-	30	-
Mo^(n)[MPa]
Eo^(n)[Mpa]
γs[kN/m^3]	26,5	26,5	26,5	26,5
γ[kN/m^3]	17,5	20,5	21,0	21,0
γD=γ/(1+wn)		17,37	18,26	18,42
n=(γS-γD)/γS		0,35	0,31	0,31
γ'=(1-n)*( ρs-ρw)		10,725	11,385	11,385

2.2 Współczynniki parcia i odporu(wartości charakterystyczne)

Współczynnik parcia granicznego Ka:

a) Warstwa I (P_o) φⁿ=37,8⁰ δ=φⁿ/2=18,9⁰ ε=0⁰ β=0⁰

K_a1
=0,219014729

b) Warstwa II (P_oG) φⁿ=17,4⁰ δ=φⁿ/2=8,7⁰ ε=0⁰ β=0⁰

K_a2
=0,494530386

c) Warstwa III (P_o) φⁿ=40⁰ δ=φⁿ/2=20⁰ ε=0⁰ β=0⁰

K_a3
=0,1994085048

wysokość zastępcza:

h_z1=p/γ⁽ⁿ⁾=
=1,086 m

h_z2=
=3,077 m

h_z3=
=5,725 m

h_z4=
=8,726 m

Wartości parcia granicznego:

h=d-a=1,4-0,6=0,8m cosβ=1 h_I=3,8 m h_II=3,0 m

e_a=K_a*γⁿ*(z+h_z)*cosβ-2c

e_a1=K_a1*γⁿ*h_z*cosβ=0,219014729*17,5*1,086*1=4,162 kPa

e_a2=K_a1*γⁿ*(h+h_z1)* cosβ=0,219014729*17,5*(1,086+0,8)*1=7,229 kPa

e_a^g₃=K_a1*γ^'*(3+h_z2)* cosβ =0,219014729*10,725*(3+3,077)*1=14,275 kPa

e_a^d₃=K_a2*γ^'*h_z3* cosβ-2c
=0,494530386*11,385*5,725*1-2*30*
=32,233-42,194= -9,961 kPa

e_a^g₄=K_a2*γ^'*(3+h_z3)* cosβ-2c
= =0,494530386*11,385*(3+5,725)*1-2*30*
=49,124-42,194=6,93 kPa

e_a^d₄=K_a3*γ^'*h_z4* cosβ =0,1994085048*11,385*8,726*1=19,810 kPa

D=0,75H=0,75*6,2m=4,65m

e_a5=K_a3*γ^'*(4,65+h_z4)* cosβ =0,1994085048*11,385*(4,65+8,726)*1=30,367 kPa

Wartości odporu:

Warstwa III (P_o) φⁿ=40⁰ δ=φⁿ/2=20⁰ ε=0⁰ β=0⁰

K_p
=2,342611359

e_p5= K_p*γ^'*4,65=2,342611359*11,385*4,65=124,018 kPa

Wartość parcia wody

E_w2=0 kPa

E_w3=10kN/m³*0,6m=6 kPa

E_w4=6 kPa

E_w5=6 kPa

Wartości obliczeniowe(rys. 2):

K_a1'= K_a1*1,1=0,219014729*1,1=0,240916201

K_a2'= K_a2*1,35=0,494530386*1,35=0,667616021

K_a3'= K_a3*1,1=0,1994085048*1,1=0,219349355

K_p'= K_p*0,87=2,342611359*0,87=2,038071882

e_a1'= 4,5782 kPa

e_a2'=7,9519 kPa

e_a^g₃'=15,7025 kPa

e_a^d₃'= -13,4474 kPa

e_a^g₄'=9,3555 kPa

e_a^d₄'=21,791 kPa

e_a5'=33,4037 kPa

e_p5'= 107,89566 kPa

Parcie wody e_2'=6*1,1=6,6 kPa

a_n=
1,453480793m

3.0. Metoda Bluma(rys. 3a,3b)

Przejęto ściankę wolnopodpartą

M_max=η_max*H

η_max=1.55m

H=100 kN

M_max=1.55m*100 kN=155 kNm

Siła w ściągu ma wartość S''=71,465 kN

WYMIAROWANIE ŚCIANKI

Przyjęto profile Larsena

M_max =155 kN

wskaźnik wytrzymałości ścianki na 1 mb

gdzie:

M_maxd=1,35*M_max=1,35*155 kNm=209,25 kNm -obliczeniowy moment zginający

f_yd=215 Mpa - obliczeniowa wytrzymałość stali St3S

W_x=
0,00097326m³=973,26cm³

Z tabeli przyjęto profil Larsena IIn (W_x=1100 cm³)(rys. 4)

Długość całkowita grodzic

L=H_s+t

H_s=d+H=1,4m+6,2m=7,6m -wysokość ścianki ponad dno zbiornika (d,H-dane w temacie projektu)

t=a_n+1,2*x=1,453m+1,2*4,65m=7,033m- głębokość zagłębienia ścianki w dnie

L=7,6m+7,033m=14,633m

Wymiarowanie kleszczy(rys. 4)

M_mnx*γ_n≤α_p*W*f_d

Przyjęto rozstaw ściągów 2*l_x=2*0,8m=1,6m

Kleszcze wykonano z ceowników 2*C120 (W_x=2*60,67cm³=121,33cm³) ze stali St3S (f_d=210Mpa)

Na belkę działa obciążenie stałe od gruntu oraz obciążenie zmienne od naziomu

M_max =0,1*q*l²=0,1*71,465 kN/m*(1,6m)²=18,30 kNm

γ_n=1,2 α_p=1,07

18,30 kNm*1,2=21,96≤1,07*0,000121m³*210000kN/m²=27,26kNm

Wymiarowanie ściągu(rys. 4)

N=S''*l_x=71,465 kN*1,6m=114,344 kN przyjęto śrubę M30(A_n=5,61cm²)

A=πd²/4=7,069cm²

N≤A_n*f_d=5,61cm²*215Mpa=120,615kN>114,344 kN

Dobrano pręt stalowy, gładki ze Stali St3S o przekroju okrągłym φ30 z gwintem M30

Wymiarowanie śruby(rys. 4)

S=S''*b₀=71,465 kN*0,8m=57,172 kN przyjęto śrubę M24(A_n=3,53cm²)

A=πd²/4=4,524cm²

S≤S_rt=min(0,65*R_m*A_s ; 0,85*R_e*A_s)=min(0,65*375MPa*3,53cm² ; 0,85*235MPa*3,53cm²)=

=min(86,04kN ; 70,51kN)=70,51kN>57,172kN

Wymiarowanie płyty kotwiącej(rys. 5)

Siła w ściągu ma wartość S''=71,465 kN

Warstwa I (P_o) φⁿ=37,8⁰ δ=φⁿ/2=18,9⁰ ε=0⁰ β=0⁰ cosε=β=1

K_a
=0,219014729

K_p
=2,247177572

K_a'= K_a1*1,1=0,219014729*1,1=0,240916201

K_p'= K_p*0,87=2,247177572*0,87=1,955044488

h_z1=p/γ⁽ⁿ⁾=
=1,086 m

h_z2=
=3,077 m

e_a'=K_a'*γⁿ*(z+h_z)*cosβ

e_a1'=K_a1'*γⁿ*(h₁+h_z1)* cosβ=0,240916201*17,5*(0,1+1,086)*1=5,0002 kPa

e_a2'=K_a1'*γⁿ*(h₂+h_z1)* cosβ=0,240916201*17,5*(0,8+1,086)*1=7,9519 kPa

e_a3'=K_a1'*γ'*(h₃+h_z2)* cosβ=0,240916201*10,725*(1,2+3,077)*1=11,0510 kPa

e_a4'=K_a1'*γ'*(h₄+h_z2)* cosβ=0,240916201*10,725*(1,7+3,077)*1=12,3429 kPa

e_a5'=K_a1'*γ'*(h₅+h_z2)* cosβ=0,240916201*10,725*(2,0+3,077)*1=13,1181 kPa

h_z2'=
=1,305 m

e_p1'=K_p1'*γⁿ*h₁* cosβ=1,955044488*17,5*0,1*1=3,4213 kPa

e_p2'=K_p1'*γⁿ*h₂* cosβ=1,955044488*17,5*0,8*1=27,3706 kPa

e_p3'=K_p1'*γ'*(h₃ +h_z2')* cosβ=1,955044488*10,725*(1,2+1,305)*1=52,5245 kPa

e_p4'=K_p1'*γ'*(h₄+h_z2')* cosβ=1,955044488*10,725*(1,7+1,305)*1=63,0084 kPa

e_p5'=K_p1'*γ'*(h₅+h_z2')* cosβ=1,955044488*10,725*(2,0+1,305)*1=69,2988 kPa

P=E_a+S''=25,60kN+71,465kN=99,735 kN

E_p=107,45 kN

Sprawdzenie współpracy płyt

a=4*0,4m=1,6m

b_z=β*b b=1,35m

H/h=2,8/0,8=3,5 => η=4,5 ε=20 β=2,65

b_z=2,65*1,35=3,58>a => płyty pracują w grupie

dla gruntów niespoistych mamy:

Z_f=Z_f'+ Z_f''

Z_f'=0,5*γ*b*H*η=0,5*17,5*1,35*2,7*4,5=143,52

Z_f''=0

Z_f=143,52+0=143,52 kN K=99,735 kN

K<m*Z_f m=0,8

0,8*143,52 kN=114,816 kN>99,735 kN

Warunek został spełniony

Sprawdzenie stateczności metodą Krantza(rys. 6)

P₁=19kN/m²*3,9m=74,1kN/m

G₁=10,725kN/m³*3,9m*1m+11,385kN/m³*3,9m*3m+0,5*11,385kN/m³*3,9m*2,25m=274,94kN/m

P₂=19kN/m²*5,2m=98,8kN/m

G₂=10,725kN/m³*5,2m*1m+0,5*11,385kN/m³*5,2m*3m=144,57kN/m

P₃=19kN/m²*1,73m=32,87kN/m

G₃=0,5*10,725kN/m³*1,73m*1m=9,28kN/m

P=P₁+P₂+P₃=74,1kN/m+98,8kN/m+32,87kN/m=205,77kN/m

G₁+G₂+G₃=274,94kN/m+144,57kN/m+9,28kN/m=428,79kN/m

C=c*l=30kN/m²*6m=180kN/m

E_a1=25,60kN/m δ=18,9⁰

E_a=121,201 kN/m

Q=549,91kN/m

S_dop=328,02kN

S=99,735 kN/m< 0,8*S_dop=262,42kN/m

Warunek został spełniony

Oświadczam, że powyższy projekt został wykonany samodzielnie

Michał Głód