• Nie Znaleziono Wyników

, m ść boko łę G

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share ", m ść boko łę G"

Copied!
43
0
0

Pełen tekst

(1)

Ścianki szczelne

W prezentacji tej obszernie korzystałem z

materiałów dokumentacyjnych zebranych przez mgra inż. Sebastiana Olesiaka, za co mu

jeszcze raz tą drogą składam podziękowanie.

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(2)

Ścianki szczelne

Ścianki szczelne to lekkie konstrukcje oporowe złożone z podłużnych elementów drewnianych, stalowych, żelbetowych lub PVC zagłębianych w grunt ściśle jeden obok drugiego, tak by całość stanowiła szczelną płytę obciążoną siłami

poziomymi niekiedy również siłami pionowymi

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(3)

Ścianki szczelne

Ścianki szczelne stanowią zasadniczy element konstrukcyjny w następujących rodzajach budowli:

¾ w budowlach oporowych (nabrzeża portowe, umocnienia brzegowe, przyczółki mostowe, ściany oporowe itp.),

¾ w budowlach piętrzących, w których ścianka szczelna stanowi przeponę uniemożliwiającą lub zapobiegającą przenikaniu wody z górnego poziomu do dolnego przez podłoże budowli,

¾ w fundamentach niższych budowli, w których ścianka szczelna stanowi bardzo często istotny element zapobiegający wypłukiwaniu gruntu spod podstawy fundamentu.

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(4)

Podział i rodzaje ścianek szczelnych

1. Drewniane

Stosowane bardzo rzadko i tylko jako konstrukcje tymczasowe, dla podrzędnych budowli w przypadkach gdy agresywność środowiska wyklucza stosowanie innych materiałów.

2. Stalowe

Ścianki o najszerszym zastosowaniu, zarówno jako konstrukcje tymczasowe i stałe. Brusy stalowe mogą być wykorzystywane

wielokrotnie. Stosowane we wszelkich rodzajach gruntów. Szczelność zależna od konstrukcji zamka.

3. Żelbetowe

Wykonywane jako pale prefabrykowane żelbetowe lub sprężone o przekroju prostokątnym wprowadzane w grunt za pomocą kafarów,

szczelność uzyskana poprzez odpowiednią konstrukcję połączenia pala z palem lub wykonywane jako grupy pali wierconych z zachowaniem

odpowiedniej szczelności na styku pali sąsiadujących ze sobą

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(5)

4. Z tworzyw sztucznych

Ścianki te posiadają dużą odporność na

czynniki korozyjne i atmosferyczne, są lekkie, bezpieczne dla środowiska, elastyczne (co zwiększa ich odporność na uderzenia udarowe np. podczas cumowania statków) i estetyczne dzięki dowolnej, trwałej kolorystyce

Podział i rodzaje ścianek szczelnych

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(6)

Zastosowanie ścianek szczelnych

1. W budowlach oporowych, gdy ścianka utrzymuje grunt naziomu

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(7)

Zastosowanie ścianek szczelnych

2. W budowlach piętrzących, w których ścianka szczelna stanowi przeponę zapobiegającą przenikaniu wody

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(8)

3. W budowlach miejskich, w

których ścianka szczelna stanowi istotny element oporowy

zapobiegający wypłukiwaniu gruntu spod fundamentu

przeciwstawiając się utracie przez niego stateczności

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Zastosowanie ścianek szczelnych

(9)

Zastosowanie ścianek szczelnych

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki 4. W konstrukcjach spełniających

funkcje ochronne (np. falochrony)

5. W konstrukcjach przyczółków mostowych

(10)

Wykonywanie ścianek szczelnych

¾

Wprowadzanie grodzi w grunt

¾

Zakładanie bloku kotwiącego

¾

Kotwienie

¾

Niwelowanie terenu za

ścianą oraz wybranie gruntu sprzed ściany

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(11)

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Elementy ścianek szczelnych

brusy (grodzie) stalowe

przekładki usztywniające

kleszcze

śruby spinające

(12)

Elementy ścianek szczelnych

Stalowe ścianki szczelne wykonywane są z szerokiej gamy profili stalowych:

płaskich, korytkowych, skrzydełkowych i zetowych zakończonych zamkami gwarantującymi odpowiednią szczelność oraz łatwość montażu i demontażu

zamek

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki brus Kruppa

brus Larssena

(13)

Sposoby wprowadzania ścianek w grunt

Dynamiczne - poprzez użycie wibratorów hydraulicznych

wibrator

pompa

brus stalowy

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki 250 kg

30 t

(14)

Sposoby wprowadzania ścianek w grunt

Dynamiczne - z wykorzystaniem młotów hydraulicznych i spalinowych o dużej energii

udaru

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(15)

Statyczne - poprzez wciskanie brusów w grunt ograniczając powstawanie szkodliwych drgań i hałasów

Sposoby wprowadzania ścianek w grunt

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(16)

Sposoby wprowadzania ścianek w grunt

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Konstrukcje stałe wykonywane ze ścianek

szczelnych wymagają bardzo starannego, osiowego prowadzenia w gruncie, dlatego niezbędne jest korzystanie z prowadnic

(17)

Kotwienie ścianek szczelnych

Ścianki szczelne kotwione są na ogół na jednym poziomie, przy konstrukcjach wyższych można stosować kilka poziomów kotwienia. Kotwienie odbywa się na poziomie wody gruntowej lub na poziomie wody w basenie.

Zakotwienie ścianki może odbywać się przy pomocy: bloków i cięgien, płyt, pali kozłowych, ścianek szczelnych, kotwi, kotwi iniekcyjnych i kotwi gruntowych.

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(18)

Zalety ścianek szczelnych

¾ łatwe w montażu i demontażu i sprawdzające się w każdych warunkach gruntowych

lekkie

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(19)

Zalety ścianek szczelnych

¾ szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(20)

Zalety ścianek szczelnych

¾ estetyczne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(21)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(22)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(23)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(24)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(25)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(26)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(27)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(28)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(29)

Ścianki szczelne

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Przy obliczaniu płyty kotwiącej w obliczeniach przyjąć współczynnik

bezpieczeństwa FSa=1.2 dla parcia gruntu i FSp=0.85 dla odporu gruntu

(30)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Rozpatrzmy siły działające na

ściankę szczelną umiejscowioną w jednorodnym, idealnie sypkim,

niezawodnionym gruncie. Załóżmy, że dla utrzymania stateczności

wykopu o głębokości h została ona zabita w grunt na głębokość d.

W odległości a od naziomu wykopu ścianka została zakotwiona kotwią oddziałującą z siłą T.

Z rozkładu naprężeń wynika, że równanie równowagi momentów wokół punktu zakotwienia ma postać:

( ) 0

3 2 2

1 3

2 3

2 2

1

2 2

 =

 

 + −

 −

 

 + −

+ d h d a K d h d a

h

K

a

γ

p

γ

( ) 

 

 + −

 =

 

 + −

+ d h d a

K a K

d h

d h

a p

3 2 3

2 3

2

2

2

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(31)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Równanie to można zapisać w następującej postaci:

 

 

− 

 

 

 + 

 

 

− 

 

 

 + 

 

 

  +

 =

 

h a h

d

h a h

d h

d K

K h

d

p a

3 1 2

2 1 3

3 1

2

2

2

Równanie to można rozwiązać iteracyjnie podstawiając kolejne wartości

zagłębienia d. Znając wartość d można obliczyć siłę w kotwi z równania równowagi sił na oś poziomą:

( )

2

2

1

2

1 2

1 K d K h d

T

P

p a

n i

ix

= + − +

=

γ γ

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(32)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

( )

[

2 2

]

2

1 K h d K d

T = γ

a

+ −

p

Stąd otrzymujemy wartość siły T równą:

Wartości sił tnących w poszczególnych przedziałach są równe:

( )

2

2 2 2

2 1 2

1 2 1 2 1

0

h z

K T

z K Q

d h

z h

przedział III

T z

K Q

h z

a przedział II

z K Q

a z

przedział I

p a

a a

− +

+

=

+

<

≤ +

=

<

=

<

γ γ

γ γ

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(33)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Wartości momentów zginających w poszczególnych przedziałach są równe:

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

( )

( ) ( )

3

3 3

3 2

6 1 6

1 6 1

6 1 3

2 1

0

h z

K a

z T z

K M

d h

z h

przedział III

a z

T z

K M

h z

a przedział II

z z K

z K M

a z

przedział I

p a

g

a g

a a

g

− +

− +

=

+

<

− +

=

<

=

=

<

γ γ

γ

γ γ

a a

g g

K z T

z K T

Q

Q M

M

γ 0 γ 2

2 1

0

2 max

=

=

=

=

=

(34)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

( )

 

 

 −

=

=

− +

=

 

 

 −

+

=

− +

 =

 

 =

K a T T

K Ta T T

M

K Ta T T

K T M T

K a T T

K T K

K T M

a z

T z

K K z T

M

a a

g

a a

g

a a

a a

g

a a

g

γ γ

γ γ

γ γ

γ γ γ γ

2 3

2 2

3 2

2 2

3

2 2

2 6

1

6 1 2

max max max

3 max

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

(35)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Rozpatrzmy konstrukcję ścianki szczelnej dla wykopu o wysokości h = 5 m, wykonanego w gruncie o ciężarze objętościowym γ = 20 kN/m3 i kącie tarcia wewnętrznego równym φ = 30o. Załóżmy, zakotwienie w odległości a = 1 m od naziomu.

Określić zagłębienie ścianki szczelnej (d) i siłę naciągu kotwi (T). Narysować wykres sił tnących oraz momentów zginających wzdłuż ścianki. Znaleźć

maksymalny moment zginający.

Zagłębienie ścianki określamy stosując procedurę iteracyjną podstawiając

kolejno wartości stosunku d/h aż do uzyskania wymaganej zbieżności obu stron równania. Otrzymujemy:

m h d

d = 0 . 3805 ⇒ = 1 . 9025

Przyjęto:

d = 2 . 0 m

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

( )

[ K h d K d ] kN

T

a p

43 . 17

2

1 +

2

2

=

= γ

Dla takiej wartości zagłębienie siła w kotwi jest równa

(36)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

-60 -40 -20 0 20 40

Sila tnąca, kN

7 6 5 4 3 2 1 0

Głębokość, m

Wykres sił tnących wzdłuż ścianki.

(37)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

-50 -25 0 25 50 75

Moment zginający, kNm

7 6 5 4 3 2 1 0

Głębokość, m

Wykres momentów zginających wzdłuż ścianki.

kNm M

K a T T

M

g

a g

4 . 60

2 3

2

max max

=

 

 

 −

= γ

Wskaźnik wytrzymałości przekroju:

3 max

67 . 150 402

4 .

60 cm

MPa W kN

k W M

gx

d g gx

=

=

=

kd –naprężenie

dopuszczalne dla stali Maksymalny moment zginający jest równy:

(38)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Wartość wskaźnika stateczności wg Bishopa – FS=1.922

Entry + exit

1

2

2

3 78

9 10 11 12

1.922 2

3 78

9 10 11 12

(39)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Wartość wskaźnika stateczności wg Bishopa – FS=1.866

Entry + exit

1

2

2

3 78

9 10

1.866 2

3 78

9 10

(40)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Wartość wskaźnika stateczności wg Bishopa – FS=1.401

Autolocate...!?

1

2

2

3 78

9 10

1.401 2

3 78

9 10

(41)

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Wartość wskaźnika stateczności wg Bishopa – FS=?

Autolocate

(42)

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Ścianka szczelna w jednorodnym gruncie niezawodnionym

FLAC (Version 5.00)

LEGEND

20-Oct-05 20:02 step 210657

-1.509E+00 <x< 1.378E+01 -1.340E+01 <y< 1.890E+00

Factor of Safety 1.00 Max. shear strain-rate 0.00E+00 2.50E-08 5.00E-08 7.50E-08 1.00E-07 1.25E-07 1.50E-07

Contour interval= 2.50E-08 Boundary plot

0 2E 0 Velocity vectors

max vector = 4.302E-07

0 1E -6

-1.200 -1.000 -0.800 -0.600 -0.400 -0.200 0.000 (*10^1)

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200

(*10^1)

JOB TITLE : .

Marek Cala Katedra Geomechaniki

(43)

• Szymański A. – Wykłady z mechaniki gruntów i budownictwa ziemnego

• Wiłun Z. – Zarys geotechniki

• Lambe T. W. Whitman R.V (1976, 1977) Mechanika gruntów,Tom I i II, Arkady, Warszawa

• Verruijt A. 2001. Soil Mechanics

• Coduto D.P. 1999. Geotechnical Engineering.

• Coduto D.P. 2001. Foundation design.

• Jarominiak A. 1999. Lekkie konstrukcje oporowe.

• Myślińska E. 2001. Laboratoryjne badania gruntów.

Cios I., Garwacka-Piórkowska S. 1990. Projektowanie fundamentów.

• Puła O., Rybak Cz., Sarniak W. 1997. Fundamentowanie.

• Obrycki

Cytaty

Powiązane dokumenty

Wszelkie schorzenia wymion nasiliły się blisko czterokrotnie, stając się drugą z rzędu, najczęstszą przyczyną wybrakowań krów ze stad mlecznych.. Główną zaś

W polskim pawilonie, którego tło stanowiły zdjęcia naszych górskich krajobrazów, kierdelu owiec, naszych serów i bacówek oraz fotografie procedury wytwarzania

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Ostre reżimy technologiczne, ścisłe przestrzeganie założonej technologii oraz. duże doświadczenie kadry

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki f) obsypanie się przodka spowodowane drganiami górotworu powstałymi w. wyniku

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Wiertnica wykorzystywana do wykonywania przewiertów:. • w dobrych, średnich i ciężkich

Marek Cała – Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki Uziarnienie gruntu (skład granulometryczny) określa się procentową zawartością poszczególnych frakcji w stosunku

Jezeli zas wyniki wskazuja na utrate statecznosci zbocza (FS&lt;1) to parametry wytrzymalosciowe zbocza nale zy zwiekszyc az do wartosci przy których zbocze jest stateczne..

¾ wyznaczeniu metodą Coulomba sił parcia czynnego na część ścianki powyżej dna wykopu i sił parcia biernego na część ścianki poniżej dna wykopu oraz parcia wody,..