ścianka +pale+metoda cullmana.pdf

Projektowanie sciany oporowej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gdanska

Uwagi dot. projektowania sciany oporowej wg PN-83/B-03010

Dodane 25.05.2005:

1. Poprawione wspolczynniki nachylenia wypadkowej obci azenia, str. 15

1 Wprowadzenie, sprawy porz adkowe

1. prowadz acy: A.Niemunis, dopuszcza si e 3 x 2 h nieusprawiedliwione nieobecnosci, konsultacje pon. 1112 i srody 1112,

pok. 17 pawilon katedry geotechniki.

2. konieczne jest przynoszenie na zaj ecia kalkulatorow i przyborow kreslarskich

3. b edzie prowadzona biez aca kontrola zaawansowania

4. Zakres: sciana oporowa w dwu wariantach 9 zaj ec scianka szczelna 5 zaj ec

5. Literatura:

•Starosolski,W.: Konstrukcje zelbetowe, dostosowanie do przepisow PNB03264:1999 Tom II, PWN 2000

•Pula,Rybak,Sarniak: Fundamentowanie projektowanie posadowien,

•Kobiak, Stachurski: Konstrukcje zelbetowe tom III

•Biernatowski: Fundamentowanie

normy:

•PN81/B03020 posadowienia bezposrednie,

•PN83/B03010 Sciany oporowe

•PN83/B02482 Nosnosc pali i fundamentow palowych

•PN90/B03000 Obliczenia statyczne

•PN82/B02000 . . . 2002 Obci azenia budowli

•PN83/B02003 Podstawowe obci azenia technologiczne i montazowe

6. Wymagania formalne:

(a) czysty papier A4 piszemy jednostronnie olowkiem, zostawic lewy margines ok. 2,5 cm do spi ecia i prawy margines

ok 1cm.

(b) rysunki wystarczy olowkiem na kalce, uzywac roznych grubosci linii (spis wymaganych rysunkow b edzie podany w

indywidualnym temacie projektu)

(d) Kartki numerowac w prawym gornym rogu

(e) Czesci obliczen numerowac zgodnie z list a ”zakres projektu” w wydanym indywidualnym temacie

(f) Rysunki do metod graﬁcznych na papierze milimetrowym, podac skal e

(g) Szkice pomocnicze w obliczeniach powinny byc w skali (rysunki oczywiscie tez)

(h) Obliczenie i rysunki powinny byc spi ete, rysunki po wpi eciu musz a miec widoczn a tabelk e z opisem: tytul, numer,

skala, autor

(i) Wzory obliczeniowe podawac zawsze w trzech formach ogolnej (algebraicznej), z podstawionymi wartosciami (ew.

wskazac z ktorej cz esci obliczen lub z ktorej strony ), wynik (z podaniem jednostek)

(j) W obliczeniach tabelarycznych konieczne jest podanie jak liczone s a wielkosci w poszczegolnych kolumnach

(k) na ostatniej stronie podpis autora projektu z dat a

7. Opis techniczny wymyslamy sami w oparciu o dane z wydanego tematu i piszemy po zakonczeniu obliczen a umieszczamy

na pocz atku projektu. Opis techniczny zawiera:

(a) zalozenia projektowe: przeznaczenie konstrukcji, na czyje zlecenie w oparciu o jakie dane. . . , jakie elementz np.

glebokosc posadowienia nalezalo w stosunku do pierwotnego zalecenia zmienic.

(b) polozenie obiektu: adres

(c) zakres projektu: sciana oporowy i dwa warianty posadowienia: . . . , sprawdzono nast epuj ace warunki . . . , przyj eto

izolacj e . . . , odwodnienie . . . , sekcje dylatacyjne . . . , zabezpieczenie korony sciany . . . Projekt nie zawiera obliczen

zbrojenia

(d) sposob wykonawstwa sciany zasypywana czy odkopywana, jak . . . , jakie pale posadowienie na podsypce wzmocnionej

chudym betonem . . . , zbrojenie pol aczenie plyty oczepowej z palami, sprz et, kolejnosc wykonywania robot, obnizanie

ZWG, zag eszczanie wgl ebne, wymiana gruntu

Projektowanie sciany oporowej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gdanska

(e) Charakterystyka geologicznoinzynieska: opis warstw gruntu ich mi azszosci itp. Ogolna charakterystyka np. utwory

czwartorz edowe Nizu Polskiego, morenowe, osady zastoiskowe, piaski pylaste (np. zwrocic uwag e wykonawcy na

niebezpieczenstwo kurzawki w luznych piaskach lub w piaskach pylastych pod ZWG) Czy wyst epuj aca woda jest

agresywna (np. woda mineralna z CO 2 wyklucza stosowanie kotew spr ezonych i wymaga specjalnego betonu . . . )

(f) Stan istniej acy: uksztaltowanie terenu, czy pobliski (< 30 m) teren teren jest zabudowany (jesli tak to wbijanie

pali jest problematyczne i trzeba wymiarowac na podwyzszone parcie), czy teren uzbrojony, przeszkody, sposob

odprowadzenia wody deszczowej.

(g) Jakie ew. roboty rozbiorkowe s a konieczne

(h) Na jaki okres uzytkowanie przeznacza si e scian e

(i) Dane techniczne konstrukcji: glowne wymiary w tym dlugosc sekcji dylatacyjnych i gl ebokosci posadowienia, jakie

obci azenia uwzgl edniono, z jakich elementow sklada si e konstrukcja (podstawa, sciana, pale, plyta odci azaj aca),

sposob odwodnienia (dreny ze spadkiem . . . , takze odwodnienia w trakcie budowy), podanie materialow (beton

(marka, dodatki jesli agresywna woda gruntowa), zbrojenie, izoalcja, . . . )

(j) literatura

2 Bezpieczne przyj ecie obci azenia zasady ogolne

2.1 Do sprawdzenia nosnosci (tzw. 1. stan graniczny)

≤mX f , (1)

gdzie wartosc obliczeniowa X r obci azenia jest obliczona jako suma zmodyﬁkowanych wartosci charakterystycznych obci azen

stalych G n , zmiennych Q n i wyj atkowych F a wg. tzw. kombinacji obci azenia do warunkow nosnosci. Porownujemy j a z

nosnosci a X f obliczon a na podstawie stalych materialowych, np. φ, c ′ , γ pomnozonych przez zmniejszaj ace (niekorzystne)

wspolczynniki materialowe γ m .

Mamy dwie kombinacje obci azenia dla warunkow nosnosci:

•Kombinacja podstawowa (nalezy przyj ac w projekcie)

X r =

=G ri

γ f i G ni +

Ψ 0i

=Q ri

γ f i Q ni

(2)

gdzie Ψ 0 i = 1; 0, 9; 0, 8; 0, 7; 0.7; . . . znane s a jako wspolczynniki jednoczesnosci obci azen a obci azenia zmienne ponu

merowano od najwi ekszego (=1) do najmniejszego

•Kombinacja wyj atkowa

X r =

γ f i G ni + 0.8

γ f i Q ni + F a

(3)

(4)

Wspolczynniki obci azenia γ f potrzebne do projektowania sciany mozna przyj ac z nast epuj acej tabelki:

obci azenie

γ f =

obci azenie rownomiernie rozlozone

p < 2 kPa 1,4 (0,0)

2 < p < 5kPa 1,3 (0,0)

p > 5 kPa 1,2 (0,0)

ci ezar obj. gruntu

rodzimego 1,1 (0,9)

(w, γ (n) wg 03020 tab. 1 ???? )

nasypowego 1,2 (0,8)

ci ezar wlasciwy: betonu = 24 kN/m 3

zelbetu = 25 kN/m 3

1,1 (0,9)

ci ezar izolacji itp.

1,2 (0,9)

parcie wypadkowe gruntu od gruntu rodzimego

niespoistego

1,1

(do wymiarowania betonu zwi ekszyc dodatkowo∗1, 1 )

spoistego

1,25

parcie wypadkowe gruntu od gruntu zasypowego

niespoistego

1,2

(do wymiarowania betonu zwi ekszyc dodatkowo∗1, 1 )

spoistego

1,35

1 Wspolczynnikow γ f , γ m nie nalezy mylic z ci ezarem wlasciwym γ.

Przy sprawdzaniu nosnosci stosujemy wspolczynniki obci azenia γ f zwi ekszaj ace obci azenia i wspolczynniki materialowe γ m re

dukuj ace 1 wytrzymalosci. Dodatkowo stosuje si e tez wspolczynniki korekcyjne m w zaleznosci od uzywanej metody obliczeniowych.

Typowy warunek nosnosci ktory ”sprawdzamy” w projekcie ma postac

X r

Projektowanie sciany oporowej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gdanska

Ci ezary wlasciwe gruntu podane s a w Tabl. 1 i 2 normy PN81/B03020 . K aty tarcia wewn etrznego φ ′ i spojnosci c ′ podane

s a na rys. 3,4,5 normy PN81/B03020 2 . K at tarcia mi edzy tzw. klinem parcia a scian a przyjmujemy wg tabl. 2 normy

PN83/B03010 (s a to wartosci charakterystyczne sluz ace do obliczenia wypadkowej parcia charakterystycznego E n z ktorego

uzyskamy parcie obliczeniowe stosuj ac γ f wg tab.10 w 03010 lub w tabelce powyzej ) K aty tarcia grunt/podstawa fundamentu

wg tabl. 3 normy PN83/B03010 (obliczeniowe bo sluz a do obliczenia nosnosci na poslizg Q tf , wzor (33) w 3010).

Wspolczynniki materialowe γ m potrzebe do projektowania sciany:

parametr

zrodlo

γ m

parametry gruntu okreslane met. B (tj. wg I L lub I D ) PN81/B03020 1,1 (0,9)

c, φ, γ D , γ B

Ci ezary obj etosciowe (z uwzgl ednieniem typowej wilgotnosci w) γ D , γ B obok i pod podstaw a sciany, odpowiednio, b ed a

potrzebne do obliczania nosnosci fundamentu sciany. Przyjmujemy typowe g estosci obj etosciowye ρ podane w tabl. 1 PN

81/B03020 a nast epnie obliczamy γ = ρg.

Niekiedy wartosc obliczeniow a spojnosci (efektywnej c ′ wg kryterium Krey’a i Tiedemann’a lub ”niezdrenowanej” c u uzywanej do

sprawdzenioa statecznosci krotkoterminowej) w redukuje si e dodatkowo ze wzgl edu na fakt, ze jest to parametr wytrzymalosciowy

mniej pewny niz k at φ ′ czy ci ezar γ.

W projekcie uwzgl edniamy wszystkie ci ezary wlasne i obci azenia stale i obci azenia zmienne w obr ebie klina parcia ew. w obr ebie

kola linii poslizgu (w met. Felleniusa)

2.2 Do sprawdzenia osiadan (tzw. 2. stan graniczny)

Typowy warunek uzytkowania ma postac

s≤s dop , (5)

gdzie wartosc dopuszczalna s dop np. osiadan podana jest w normach, np. w PN81/B03020 (Tab. 4) i PN83/B03010 (Tab.

12), a osiadanie s(X n ) obliczane jest na podstawie:

•charakterystycznych parametrow gruntu (najcz esciej chodzi o stale ”spr ezyste” E 0 , ν )

•charakterystycznych obci azen X n

Wartosci obci azen charakterystycznych X n zestawiane s a wg tzw. kombinacji obci azen do warunkow uzytkowania 3 . Mamy dwie

kombinacje obci azenia dla warunkow uzytkowania (przemieszczen):

•Kombinacja podstawowa (nalezy przyj ac w projekcie)

X n =

G ni + Q n1=max

(6)

•kombinacja obci azen dlugotrwalych

X n =

G ni +

Ψ di Q ni ,

(7)

gdzie Ψ di s a wspolczynnikami dlugotrwalosci obci azenia zmiennego.

Aby policzyc przemieszczenia sciany oporowego uwzgl edniamy wszystkie ci ezary wlasne i obci azenia stale i jedno maksymalne

obci azenie zmienne w obr ebie klina parcia Parametry ”spr ezyste” E 0 , ν (do przemieszczen) mozna przyj ac z tablicy 3 i rys. 6,7

normy PN81/B03020 .

3 Wst epne przyj ecie wymiarow i okreslenie wypadkowej obci azen

Wst epne wymiary sciany zaleca si e przyjmowac wg przykladow podanych w ksi azce Kobiaka i Stachurskiego, tom III. i ew. wg.

rys. 1. Gl ebokosc posadowienia > gl ebokosc przemarzania h z . Dla scian szczelinowych gl ebokosc posadowienia powinna byc

wi eksza od gl ebokosci punktu Z w ktorym jednostkowe parcie i odpor s a identyczne, e p = e a . Jest to konieczne niezaleznie od

liczby rozpor lub zakotwien, tj. nawet w przypadku, gdy nie uwzgl edniamy tzw. podpory gruntowej i pomijamy odpor gruntu

po stronie nizszego naziomu, rys. 8. Powyzsze wymaganie podyktowane jest bowiem niebezpieczenstwem wyparcia dolnego

naziomu, np. dna wykopu, przy nieruchomo stoj acej scianie.

Przerwy dylatacyjne przyjmujemy co 5 do 10 m dla scian betonowych (jesli naslonecznione to g esciej) i co 15 do 20 m dla

scian zelbetowych. Styki sekcji dylatacyjnych powinny miec zaz ebienia lub stalowe pr ety Φ > 24mm co 0,5 m zapobiegaj ace

roznicom przemieszczen, por. Kobiak Stachurski, Konstrukcje zelbetowe, Arkady 89, tom III.

Dla wszystkich typow murow zagrozonych poslizgiem w podstawie celowe moze byc wykonanie szorstkiej powierzchni kontaktu

podstawy fundamentu z gruntem (np 5cm warstwa chudego betonu) nachylenie podstawy lub/i zaprojektowanie ostrogi.

2 indeks u trzeba po prostu zignorowac

3 nie mylic z kombinacjami do nosnosci

Projektowanie sciany oporowej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gdanska

a ³ 0,2

a ³ 0,5 m (sciany murowane)

a ³ 0,3 m (sciany betonowe)

b=H/3...2/3 H

H/3

2/3 b

1/3 b

0,2...0.3

y £ 0,8 f

D ³1 m

D ³ h

> 45°

h = B/5...B/3

h ³ 0,4

> 45°

B = (0,4 ÷ 0,7) H

a ³ 0,2

H/3...H/2

H/3

0,3 ÷ 0,4

0,15

H/5

H/3

H/5

h ³ 0,4

B/3

H/10...

H/8

B/3

H/10...

H/8

B/3

B = (0,4 ÷ 0,7) H

a ³ 0,12 m

0,2

zebro 0.2 m

co 3 m

9,5

H/10...H/8

D=1,5

h ³ 0,2

H/10...H/8

h ³ 0,2

0,4

1,2

B/4

B = (0,5 ÷ 0,7) H

Figure 1: Wst epne wymiary.

Projektowanie sciany oporowej, Andrzej Niemunis, Katedra Geotechniki, Polit.Gdanska

3.1 Sciany masywne proste

Przykladowe proporcje H/B scian masywnych: H[m] 1,5 2 2.5 3 4.5 6 7.5

B[m] 0,75 0,95 1,1 1,35 2 2,7 3,3

W przypadku scian masywnych (niezbrojonych) wymagane jest sprawdzenie przekroju betonowego 4

na rozci aganie. W tym

(rozci aganie dodatnie)

(8)

gdzie

σ = N r

± M r

(9)

i gdzie: normalna sila sciskaj aca oznaczone jest jako N r , moment zginaj acy M r , pole przekroju 1mb sciany wynosi A = bl (zwykle

zbieramy obci azenia z l = 1 mb sciany) a wskaznik wytrzymalosci liczymy (z uwzgl ednieniem cz esciowego uplastycznienia

betonu) ze wzoru

W = 0.292lb 2 > W spr. = 1

6 lb 2

(10)

Wytrzymalosc samego betonu na rozci aganie R bbz (R bz to tez wytrzymalosc na rozci aganie ale w konstrukcjach zelbetowych) i

sciskanie R bb mozna przyj ac z tabeli

klasa bet. B7,5 B10 B12,5 B15 B17,5 B20 B25 B30

R bb /R b [MPa] 3,6 4,8 5,9 7,1/8,7 8,3/10,2 9,4/11,5 11,6 13,9

R bbz /R bz [MPa] 0,38 0,46 0,53 0,59/0,75 0,66/0,83 0,71/0,9 0,82 0,91

Powyzsze sprawdzenie nalezy przeprowadzic (w sposob uproszczony) juz na etapie przyjmowania wymiarow!

W podanych ponizej przykladach wszystkie wsp. obliczeniowe przyj eto dla uproszczenia = 1. W projektach nalezy stosowac

normowe wsp. obliczeniowe, np. dla parcia przy sprawdzaniu wytrzymalosci betonu nalezaloby podwyzszyc parcie o 21%

poniewaz zgodnie z pkt. 3.7 normy PN83/B03010 E r = E n γ f1 γ f2 = E n 1, 11, 1.

Przyklad 1:

Dla danych z Rys. 2 liczymy w tym przykladzie z uproszczonym parciem (dziala poziomo) i jest liczone wg wspolczynnika

0,6

q=3kPa

1kPa

g = 20 kN/m 3

E=15,3 kN/mb

r = 0,17

r = 0,7

14,3 kPa

Figure 2: Sprawdzenie przekroju α−α

1+sin φ = 3 . Wszystkie zadane wielkosci traktujemy jako charakterystyczne w nast epuj acym sensie parametrow: φ n = 30 ◦

i w sensie obci azen charakterystycznych γ n gruntu = 20 kN/m3, γ n betonu = 20 kN/m3, q n = 3 kPa

Dla przekroju α−α otrzymujemy

e a1 = qK a = 3 1

3 = 1kPa

(11)

e a2 = (q + hγ)K a = (3 + 220) 1

3 = 14, 3kPa

(12)

E a = 1

2 (e a1 + e a2 )h = 15, 3kN/mb

(13)

√

K a

Ew. spojnosc c (za scian a grunt rodzimy spoisty) redukuje parcie o wypadkow a E ac =−2cH

K a

4 Przekroje scian zelbetowych i elementy zbrojone (np plyty odci azaj aca, wsporniki) scian masywnych nie wymagaj a w projekcie wymiarowania

zbrojenia.

√

celu dla badanego przekroju sciany stosujemy warunek ograniczaj acy napr ezenia kraw edziowe

−R bb < σ < R bbz

K a = 1−sin φ

Ew. sila skupiona Q w obr ebie klina odlamu daje dodatkow a wypadkow a parcia E aQ = Q

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: