ZADANIE PROJEKTOWE -...

Budownictwo podziemne – projekt, dr inż. Ireneusz Dyka Kierunek studiów: Budownictwo – mgr - BiED

Rok I, sem.I 1

PROJEKT – Przejście podziemne

Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego

Wydział Nauk Technicznych

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI

w Olsztynie

ZADANIE PROJEKTOWE

Zaprojektować wybrane elementy konstrukcyjne przejścia podziemnego dla pieszych

usytuowanego na odcinku międzywęzłowym. Przejście podziemne zostanie wykonane w ścianach

szczelinowych metodą stropową.

Dane do projektu:

1. Klasa drogi wraz z przekrojem jezdni: G, 2/2.

2. Klasa obciążenia taborem samochodowym: B

3. Kategoria ruchu: KR5

4. Natężenie ruchu pieszego: 27650 osób/h szczytu

5. Zagłębienie tunelu: 2,0 [m]

6. Warunki gruntowo-wodne: zasypka: Pd, Is = 0.95 Dane gruntowe:

Rzędne warstwy

[m]

Rodzaj gruntu

Geneza IL/ID

0 ÷ -1.8 Gπ B 0.4

-1.8 ÷ 5.5 Ps 0.60

-5.5 ÷ 7.7 Pr 0.77

7.7 ÷ -20.0 Gp A 0.2

Poziom wody gruntowej: 4.5 [m p.p.t.]

Projekt powinien zawierać:

1. Opis techniczny uwzględniający technologię wykonania oraz wyposażenie.

2. Obliczenia statyczne oraz wymiarowanie.

3. Rysunki:

a) plan sytuacyjny w skali 1:200;

b) przekroje: poprzeczny skala 1:20 i podłużny skala 1:50;

c) konstrukcyjne w skali 1:20.

Literatura:

1. Bartoszewski J., Lessear S.; Tunele i przejścia podziemne w miastach. WKiŁ, W-wa 1971.

2. Glinicki S. P.; Budowle podziemne. Skrypt Politechniki Białostockiej, Białystok 1994.

3. Stamatello M.; Tunele i miejskie budowle podziemne. Arkady, W-wa 1970

4. Lessear S.; Miejskie tunele, przejścia podziemne i kolektory. WKiŁ, W-wa 1979

5. PN-85/S-10030 Obiekty mostowe. Obiekty mostowe obciążenia.

Termin oddania projektu: 10 - 01 - 2014 r.


Rok I, sem.I 2


1.0. Opis techniczny

przedmiot i podstawa opracowania, założenia projektowe, lokalizacja obiektu, zakres projektu,

konstrukcja budowli, materiały użyte, charakterystyka geologiczno-inżynierska, etapy wykonywania

konstrukcji, informacje dodatkowe – wyposażenie, uwagi końcowe.

2.0. Obliczenia statyczne

2.1. Przyjęcie wymiarów geometrycznych przejścia

2.1.1. Długość przejścia podziemnego.

L = 22,0 m

2.1.2. Szerokość przejścia podziemnego.

Szerokość użyteczną przejścia podziemnego obliczam ze wzoru: KP

NB

i

p= [m]

gdzie:

Pi – natężenie krytyczne ruchu pieszego na żądanym poziomie swobody ruchu pieszego [osoby/h],

K – współczynniki uwzględniający ruch dwukierunkowy, = 0,8;

NP – przewidywane lub pomierzone natężenie ruchu pieszych w godzinie szczytu [osoby/h],

Przyjmuję I-wszy poziomy swobody ruchu pieszego �

- warunki zapewniają swobodę ruchu, możliwość wyprzedzania i mijania; średnia prędkość

ruchu v = 1,6 m/s; Pi = 2800 osób/h na 1 m szerokości przejścia

34,128,02800

27650=

⋅==

KP

NB

i

pm.

Dodatkowo należy uwzględnić zwiększenie szerokości ze względu na nie wykorzystanie przez

pieszych 0,5 metrowych pasów przejścia przy ścianach. Szerokość przejścia podziemnego

będzie więc wynosiła:

34,135,0234,12 =⋅+≥B m.


Rok I, sem.I 3


Przyjmuję szerokość przejścia w świetle: B = 14,2 m (B = 15,0 m w osiach).

2.1.3. Ustalenie wymiarów schodów.

Liczba stopni w jednym biegu powinna zawierać się w przedziale 3÷13. Wyjątkiem jest

stosowanie tylko jednego biegu schodów, wtedy maksymalna liczba stopni wynosi 17.

Szerokość stopni ok. 35 cm, wysokość 18 cm. Jeśli różnica poziomów nie przekracza 3,5 m,

schody mogą być monotonnym ciągiem biegowym. Gdy różnica jest większa wykonuje się spoczniki

w odstępach co 1,5-2,5 m. Dla różnicy poziomów przekraczających 5-7 m zaleca się stosowanie

schodów ruchomych, zwłaszcza dla kierunku pod górę. W ciągach komunikacyjnych obok schodów

muszą być wydzielone urządzenia umożliwiające przejazd wózków inwalidzkich i dziecięcych.

Schody prowadzące do przejść podziemnych przyjmuję 2 × 8,0 m z pojedynczymi pochylniami

dla wózków.

2.1.4. Wysokość przejścia podziemnego (w świetle)

Przyjmuję wysokość przejścia podziemnego w świetle H = 300 cm (w osiach 360 cm).

2.2. Parametry geotechniczne warstw gruntowych

Rzędne

warstwy

[m]

Rodzaj

gruntu IL/ID

ρ [t/m

3]

γγγγ [kN/m3]

ρs [t/m

3]

w [%] n ρ'

[t/m3]

γγγγ’ [kN/m3]

φφφφu

cu

[kPa] E0

[MPa]

0 ÷ -1.8 Gπ 0.40 2,0 19,62 2,68 25 0,40 1,02 10,0 14,6 24,5 18,8

-1.8÷ -5.5 Ps 0.60 2,0 19,62 2,65 19 0,37 1,07 10,5 33,7 - 92,3

-5.5 ÷ -7.7 Pr 0.77 2,05 20,11 2,65 18 0,36 1,10 10,8 34,8 - 120,7

-7.7 ÷ -20.0 Gp 0.20 2,2 21,58 2,67 12 0,26 1,25 12,3 21,5 39,4 39,1

Poziom wody gruntowej: 4.50 [m ppt]

Grunt

zasypowy Pd 0.57 1,73 17,0 2,65 18 0,45 0,93 9,13

Gęstość objętościowa gruntu z uwzględnieniem wyporu wody

( )( ) wsatwsn ρρρρρ −=−−= 1'

=⋅

=+

=−

=w

dsat

s

ds w

e

en

ρ

ρ

ρ

ρρ

1

( )( )w

w

s

s

+

−+

1

1

ρ

ρρ

Is - wskaźnik zagęszczenia gruntu zasypowego, wg Pisarczyka: Ds I,,I ⋅+= 16508550


Rok I, sem.I 4


Przekrój poprzeczny i schemat statyczny:

2.3. Zebranie obciążeń.

2.3.1. Zebranie obciążeń na płytę górną.

2.3.1.1. Obciążenia stałe (konstrukcja nawierzchni + warstwy podłoża + konstrukcja).

Założenia:

- kategoria ruchu KR5,

- zasypka: Pd, w, ID = 0,62,

- grubość płyty górnej: hg = 60,0 cm.

Rodzaj materiału Wartość

charakterystyczna

gk [kN/m2]

Współczynnik

obciążenia

γγγγf [-]

Wartość obliczeniowa

g [kN/m2]

Warstwy nawierzchni drogowej:

warstwa ścieralna betonu asfaltowego – 0,04 × 23,0 = 0,92 1,5 1,38

warstwa wiążąca – beton asfaltowy – 0,06 × 23,0 = 1,38 1,5 2,07

podbudowa zasadnicza – mieszanina mineralno-bitumiczna

– 0,20 × 23,0 = 4,60 1,5 6,90

podbudowa pomocnicza – tłuczeń – 0,25 × 22,0 = 5,50 1,5 8,25

zasypka: piasek drobny, mało wilgotny, zagęszczony –

1,38 × 17,0 = 23,46 1,5 35,19

płyta dociskowa betonowa – 0,05 × 25 1,25 1,5 1,875

izolacja p-wilgociowa 2 × papa na lepiku – 0,02 × 14,0 = 0,28 1,5 0,42

płyta górna – 0,60 × 26 = 15,60 1,2 18,72

wykończenie - tynk – 0,015 × 19,0 = 0,285 1,5 0,43

SUMA 53,275 75,235


Rok I, sem.I 5


Jednostkowe charakterystyczne obciążenie stałe płyty górnej wraz z ciężarem własnym:

gvk = 53,275 kN/m2

Jednostkowe obliczeniowe obciążenie stałe płyty górnej wraz z ciężarem własnym:

gv = 75,235 kN/m2

2.3.1.2. Obciążenia zmienne (zastępcze obciążenie taborem samochodowym).

Założenie: klasa obciążenia taborem samochodowym: B �

Klasa obciążenia

taborem

Obciążenie

q [kN/m2]

Obciążenie

K [kN]

Nacisk na oś P [kN]

A 4,00 800 200

B 3,00 600 150

C 2,00 400 100

D 1,60 320 80

E 1,20 240 60

Obciążenie K składa się z ośmiu nacisków kół ustawionych w czterech osiach o rozstawie 1,2 m

przy rozstawie osi 2,7 m. Na obiekcie umieszczamy jedno obciążenie K.

Dla elementów o rozpiętości L ≥ 4,80 m obciążenie K może być zastąpione przez obciążenie

równomiernie rozłożone na długości 4,80 m.


Rok I, sem.I 6


hn = 0,55 m – grubość nawierzchni, [m];

pn – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w poziomie nawierzchni, [kN/m2];

pt – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w poziomie terenu, [kN/m2];

pz – obciążenie naziomu równomiernie rozłożone w gruncie na głębokości z, [kN/m2];

z – zagłębienie mierzone od spodu nawierzchni, [m];

Zastępcze obciążenie taborem samochodowym przyjmuję jako obciążenie K równomiernie

rozłożone na powierzchni 3,5 m × 4,8 m.

)2)(2( nnnn

tkhbha

Kp

++= =

)55,025,3)(55,028,4(

600

⋅+⋅+= 22,11 kN/m

2

Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pz równomiernie rozłożone w gruncie na głębokości z

w polu prostokątnym az×bz wyznacza się wg wzoru:

))(( znbzna

bapp

tt

tttkzk

⋅+⋅+

⋅= =

)2)(2( znhbznha

K

nnnn ⋅++⋅++

gdzie wartości n przyjmuje sie następująco:

n = 1,6 - dla żwirów i pospółek

n = 1,4 - dla piasków grubych i średnich

n = 1,2 - dla piasków drobnych i pylastych

n = 1,1 - dla gruntów mało spoistych

n = 1,0 - dla gruntów średnio spoistych

Przyjęto n = 1,2 - dla piasków drobnych i pylastych,

az = (an + 2hn + n·z) = 3,5 + 2·0,55 + 1,2·1,38) = 6,256 m;

bz = (bn + 2hn + n·z) = 4,8 + 2·0,55 + 1,2·1,38) = 7,556 m;

Jednostkowe charakterystyczne obciążenie pvk płyty górnej budowli, wynikające z obciążenia

naziomu: pvk = pzk(z = zg) + q. Wartość obciążenia nie może być mniejsza niż 5 kN/m2.

gdzie:

zg - zagłębienie wierzchu płyty górnej budowli, = 1,38 m,


Rok I, sem.I 7


q – obciążenie naziomu tłumem, q = 3 kN/m2.

pzk(z = 1,38 m) =)38,12,155,025,3)(38,12,155,028,4(

600

⋅+⋅+⋅+⋅+=

)656,16,4)(656,19,5(

600

++

pzk(z = 1,38 m) = 12,69 kN/m2

wartość obliczeniowa: pz(z = 1,38 m) = 12,69 ×××× 1,5 = 19,04 kN/m2

Jednostkowe charakterystyczne obciążenie zmienne pionowe płyty górnej:

pvk = 12,69 + 3,0 = 15,69 kN/m2 > 5 kN/m2.

Jednostkowe obliczeniowe obciążenie zmienne pionowe płyty górnej:

pv = 15,69 kN/m2 ×××× 1,5 = 23,54 kN/m

2

pv1 = 12,69 kN/m2 ×××× 1,5 = 19,04 kN/m2 w polu az×bz

pv2 = 3,0 kN/m2 ×××× 1,5 = 4,50 kN/m

2 na całej rozpiętości płyty stropowej

2.3.2. Zebranie obciążeń bocznych na ściany.

2.3.2.1.Obliczenie parcia spoczynkowego gruntu na ścianę - gh

Zgodnie z PN-83/B-03010 poz.3.6.4 K0 ustala się w zależności od rodzaju gruntu według wzorów

(12) i (13):

- dla gruntów rodzimych – wzór (12):

K0 = ξ1 · ξ2 · ξ3 (1 – sinφ(n))(1 + 0,5tgε)

- dla gruntów zasypowych – wzór (13):

K0 = [0,5 - ξ4 + (0,1 + 2ξ4) · (5Is – 4,15)ξ5] · (1 + 0,5tgε)

gdzie:

φ(n) - wartość charakterystyczna kąta tarcia wewnętrznego gruntu,

ε - kąt nachylenia naziomu do poziomu,

ξ1 - współczynnik uwzględniający wpływ spójności gruntu,

ξ2 - współczynnik uwzględniający genezę gruntów spoistych,

ξ3 - współczynnik reologiczny dla gruntów spoistych,

ξ4 - współczynnik zależny od rodzaju gruntu zasypowego,

ξ5 - współczynnik uwzględniający technologię układania i zagęszczania zasypu.


Rok I, sem.I 8


Jednostkowe charakterystyczne obciążenie poziome ścian od parcia spoczynkowego warstw

gruntowych:

e0k = σ'zV·K0;

σ'zV – składowa pionowa stanu naprężenia w gruncie na głębokości z;

Rzędne

warstwy

[m]

Rodzaj gruntu

IL/ID γγγγ,,,,γγγγ’

[kN/m3] φφφφu

cu

[kPa] ξξξξ1

[tab. 5] ξξξξ2

[tab. 6] ξξξξ3

[tab.7] K0

e0 [kPa] bez obc.

naziomu

e0 [kPa]

z obc. naziomu

qn=20kPa

0 ÷ -1.8 Gπ 0.40 19,62 14,6 24,5 0,95 1,0 1,0 0,829 0.00

29.29

16.59

45.87

-1.8÷ -2.3 Ps 0.60 19,62 33,7 - 1,0 1,0 1,0 0,710 25.08

32.05

39.28

46.25

-2.3÷ -4.5 Ps 0.60 19,62 33,7 - 1,0 1,0 1,0 0,710 32.05

62.70

46.25

76.90

-4.5÷ -5.5 Ps 0.60 10,5 33,7 - 1,0 1,0 1,0 0,710 62.70 70.15

76.90 84.36

-5.5 ÷ -7.7 Pr 0.77 10,8 34,8 - 1,0 1,0 1,0 0,701 69.25

85.90

83.27

99.92

-7.7 ÷ -10.7 Gp 0.20 12,3 21,5 39,4 0,85 1,1 1,0 0,761 93.21

121.28

108.42

136.49

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

e0 [kPa]


Rok I, sem.I 9


2.3.2.2. Obliczenie parcia spoczynkowego od obciążenia naziomu taborem ph.

Jednostkowe charakterystyczne obciążenie poziome ścian tunelu wynikające z równomiernego

rozłożonego obciążenia naziomu q oblicza się wg wzoru: ph = q•K0.

Wartość charakterystyczną zastępczego obciążenia taborem samochodowym należy przyjmować

jako obciążenie K:

)( nn ba

Kq

×= =

)5,38,4(

600

⋅= 35,7 kN/m

2

2.3.2.3. Obliczenie obciążenia bocznego ściany od sił hamowania eH.

2.4. Przyjęcie schematu statycznego (określenie rozmieszczenia

i sztywności podpór sprężystych) – metoda modułu reakcji podłoża

Dzięki metodzie modułu reakcji podłoża możliwe jest uwzględnienie w modelu obliczeniowym

nieliniowego zachowania się gruntu i jego współpracy z obudową wykopu w poszczególnych fazach


Rok I, sem.I 10


wykonania i eksploatacji. Do tego celu korzysta się z jednoparametrowego modelu podłoża Winklera,

który zakłada, że przemieszczenie danego punktu powierzchni sprężystego podłoża jest zależne od

jego normalnego obciążenia. Aby uwzględnić różnicę między hipotezą Winklera, a realną pracą

obudowy obciążonej poziomo, zastępuje się działanie gruntu na ścianę niezależnymi podporami

sprężystymi o sztywności kx. Ściana szczelinowa traktowana jest jako belka, natomiast pozioma

reakcja gruntu w danym punkcie jest wprost proporcjonalna do poziomych przemieszczeń:

pz = Kx·x x = x(z)

„Współczynnika Kx nie można utożsamiać ze współczynnikiem sprężystości podłoża zdefiniowanym

przez Winklera.” Parametr sztywności podłoża (Kx) jest parametrem obliczeniowym i zależy od:

1. sztywności ściany (EI),

2. geometrii układu,

3. warunków gruntowych,

4. rozmiarów powierzchni nacisku na grunt.

2.4.1. Moduły sztywności podpór sprężystych bocznych

Mieczysław Kosecki w swojej pracy (KOSECKI M. 1988: Statyka ustrojów palowych. Zasady

obliczania metodą uogólnioną. PZIiTB O/Szczecin, Biuletyn nr 1/88, Szczecin) przedstawił

szczegółowy opis procedury obliczania ustrojów palowych tzw. „metodą uogólnioną”. Metodę tę

opisano również w Wytycznych IBDiM (1993). Mając daną wartość modułu odkształcenia ogólnego

gruntu E0 można wyznaczyć wartość modułu reakcji poziomej podłoża ze wzoru:

Kxi = n1·n2·Sn·κ·φ·E0

gdzie:

n1, n2 – współczynniki zależne od rozstawu pali i liczby rzędów pali,

dla ścian szczelinowych n1 = n2 = 1,0

Sn – współczynnik technologiczny, dla ścian szczelinowych przyjmuje się Sn = 0,9

κ – współczynnik zależny od kształtu poprzecznego pala,

dla ścian szczelinowych przyjmuje się κ = 1,0

φ – współczynnik uwzględniający wpływ długotrwałości działania obciążeń lub obciążeń powtarzalnych, dla etapów tymczasowych przyjmuje się φ = 1,0

E0 – pierwotny moduł odkształcenia ogólnego gruntu.

Współczynniki n1 i n2 oblicza się według wzorów, zawartych w normie palowej PN-83/B-02482:

0.10

11 ≤=

D

Rn , 0.1

8.1

)()1(

0

22 ≤

⋅

−⋅−+=

D

DRn

ββ

gdzie:


Rok I, sem.I 11


R1 i R2 – rozstaw osiowy pali w kierunku odpowiednio prostopadłym i równoległym do kierunku

działania obciążenia poziomego (rys. 15),

D0 – zastępcza średnica pala, dla pali o D ≤ 1.0 m → D0 = 1.5D + 0.5m,

a dla pali o D > 1.0 m → D0 = D + 1.0m

β – współczynnik zależny od liczby szeregów pali prostopadłych do kierunku działania

obciążenia:

Współczynnik ϕ < 1.0 należy przyjmować w przypadku konstrukcji stałych i narażonych na działanie

obciążeń długotrwałych lub powtarzalnych, według poniższych propozycji:

– grunty niespoiste o ID > 0.67 i spoiste o IL ≤ 0.0: ϕ = 0.65

– grunty niespoiste o ID = 0.33 ÷ 0.67 i spoiste o IL = 0.0 ÷ 0.25: ϕ = 0.45

– grunty niespoiste o ID = 0.20 ÷ 0.33 i spoiste o IL = 0.25 ÷ 0.50: ϕ = 0.35

– pozostałe grunty w tym grunty organiczne: ϕ = 0.30

Obliczona wartość modułu Kx jest wartością maksymalną, która mobilizuje się dopiero na pewnej

głębokości krytycznej zc, mierzonej od pierwotnego poziomu terenu lub zastępczego poziomu

interpolacji. Do głębokości zc wartość Kx rośnie liniowo od zera do Kx, a głębiej pozostaje już stała.

Rys. Interpolacja modułu reakcji poziomej gruntu Kx po głębokości

Wartość zc zależy od spoistości gruntu i można w przybliżeniu przyjmować:

– dla gruntów niespoistych: zc = 5.0 m

– dla gruntów małospoistych: zc = 4.0 m

R1

R1

R1

R2 R2

kierunek obciążenia poziomego

D

rząd I rząd II rząd III

R2 R2

kierunek obciążenia poziomego

Liczba rzędów pali ββββ

1 1.0 2 0.6 3 0.5

≥ 4 0.45

zc

Kx

zc1

zc2 hz

Warstwa 1 (słaba) γ1,

Warstwa 2 (nośna) γ2,

h1

Kx2

Kx1

2

1165.0γ

⋅γ=

hhz


Rok I, sem.I 12


– dla gruntów średnio spoistych: zc = 3.0 m

– dla gruntów zwięzło spoistych: zc = 2.0 m

– dla gruntów bardzo spoistych i organicznych: zc = 1.0 m

Przeliczanie modułu reakcji poziomej gruntu Kx na sztywności podpór sprężystych kx odbywa się na

podobnej zasadzie jak zamiana obciążenia ciągłego na układ sił skupionych:

kxi = Kxi ⋅ ai [kN/m] (8)

Przy dużych przemieszczeniach ustroju palowego w niektórych podporach sprężystych mogą się

wzbudzić reakcje przekraczające graniczny opór gruntu w danym rejonie. Po przekroczeniu tego oporu

dalsze przemieszczenia konstrukcji odbywają się już bez przyrostu reakcji gruntu. W rejonie tym

następuje uplastycznienie gruntu. W obliczeniach do celów projektowych wystarczające jest przyjęcie

najprostszego modelu sprężysto-plastycznego reakcji gruntu, przedstawionego na rys.:

Rys. Schemat modelu sprężysto-plastycznego reakcji gruntu

Obliczeniowy graniczny opór boczny gruntu w warstwie „j” na głębokości z można wyznaczyć za

pomocą wzoru:

][)( )()()()(

cj

r

jqj

r

z

r

nji

r

xgrj KcKDSmzq ⋅+⋅′⋅⋅⋅= γσ [kN/m] (9)

w którym:

mi – współczynnik korekcyjny według normy palowej równy 0.8 dla gruntów niespoistych i 0.7 dla gruntów spoistych,

D(r)

– obliczeniowa średnica zastępcza pala,

)r(zγσ′ – składowa pionowa obliczeniowego naprężenia efektywnego w gruncie na głębokości z,

)r(jc – obliczeniowa spójność gruntu w warstwie „j”,

cjqj K,K – współczynniki oporu poziomego gruntu, odczytywane z nomogramów Brinch Hansena

(Kosecki, 1988, Wytyczne IBDiM, 1993).

R [kN]

Rgr

δδδδ [m]

1

kx [kN/m]

stan plastyczny stan sprężysty

δδδδgr

kx R = kx⋅δ ≤ Rgr


Rok I, sem.I 13


Obliczeniowe wartości parametrów gruntów autor metody proponuje przyjmować następująco:

)()( n

m

r φγφ ⋅= , )()( n

m

r γγγ ⋅= , )()( 4.0 nr cc ⋅=

Współczynnik materiałowy γm należy przyjmować z dokumentacji geotechnicznej, a w przypadku

metody B wyznaczania parametrów geotechnicznych przyjmuje się γm = 0.9.

Przy określaniu średnicy zastępczej pala D(r)

, uwzględnia się przestrzenny charakter oporu poziomego gruntu przed palem i nachodzenie na siebie stref oddziaływania na grunt sąsiednich pali.

Średnicę tę wyznacza się ze wzoru:

0321

)(DnnnD

r ⋅⋅⋅= (10)

w którym:

n3 = 1.0 dla pali o przekroju prostokątnym oraz n3 = 0.85 dla pali o przekroju kołowym.

Rys. Nomogramy do wyznaczania współczynników oporu bocznego gruntu Kq i Kc według Brinch Hansena

(Kosecki, 1988; Wytyczne IBDiM, 1993)

Wartości )(rxgrq wyznaczone przy wykorzystaniu współczynników Kq i Kc odczytywanych z

nomogramów Brinch Hansena wydają się być zawyżone. Może to wynikać z tego, że

współczynniki te prawdopodobnie zostały wyznaczone z badań modelowych i bezpośrednio przeniesione do skali rzeczywistej, bez uwzględnienia efektu skali. Dlatego autor przedstawia

alternatywną propozycję przyjmowania Kq i Kc:

Kq = Kph

Kc = phK2 ,

gdzie Kph jest współczynnikiem odporu granicznego gruntu, który można obliczać z

uwzględnieniem kąta tarcia gruntu o powierzchnię ściany δp ze wzoru:

Kq

100 80

60

40

20

10

86

4

2

1

0.80.6

0.40 4 8 12 16 20

φ(r)= 45°

40°

35°

30°

25°

20°

15°

10°

5°z/D

Kc

400

200

100

60

40

20

108

4

20 4 8 12 16 20

φ(r)= 45°

40°

35°

30°

25°

20° 15°

10°

z/D

80

6

5°0°


Rok I, sem.I 14


2

2

cos

sin)sin(1

cos

⋅−−

=

p

p

phK

δ

φδφ

φ

Wartości kąta tarcia gruntu o powierzchnię pali δp należy przyjmować z przedziału δp = -1/3φ ÷ -φ,

w zależności od szorstkości pobocznicy pali i rodzaju gruntu.

Zgodnie z zaleceniami Eurokodu 7 w obliczeniach sztywności przyjęto wartość współczynnika

materiałowego dla kąta tarcia wewnętrznego γm = 1,0 a spójności c = 0 kPa

Tablica. Obliczenia modułu reakcji i danych do obliczenia granicznego oporu bocznego.

Rodzaj

gruntu IL/ID φφφφu cu

E0 [MPa]

n1 n2 Sn κκκκ ϕϕϕϕ Kxmax [kPa]

zc [m]

δδδδp Kq = Kp Kc m

Gp (B) 0.4 14.6 24.5 18.8 1.0 1.0 0.9 1.0 0.35 5922 3 -14.6 2.261 3.008 0.7

Ps 0.6 33.7 - 92.3 1.0 1.0 0.9 1.0 0.45 37382 5 -33.7 14.927 7.727 0.8

Ps 0.6 33.7 - 92.3 1.0 1.0 0.9 1.0 0.45 37382 5 -33.7 14.927 7.727 0.8

Pr 0.77 34.8 - 120.7 1.0 1.0 0.9 1.0 0.65 70610 5 -34.8 18.123 8.514 0.8

Gp (A) 0.2 21.5 39.4 39.1 1.0 1.0 0.9 1.0 0.45 15836 3 -21.5 3.731 3.863 0.7

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

Kx [kPa]

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

σσσσ 'γγγγ [kPa]

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

qxgr [kPa]

Obliczanie reakcji granicznych Rgri podpór sprężystych na podstawie qxgr odbywa się podobnie jak w

przypadku sztywności kxi na zasadzie zamiany obciążenia ciągłego na układ sił skupionych

zaczepionych w węzłach:


Rok I, sem.I 15


azqR i

r

xgrixgri ⋅= )()( [kN]

2.4.2. Moduły sztywności podpór sprężystych pod ściana szczelinową oraz płytą

denną.

Sztywność podpory oblicza się za pomocą wzoru:

gdzie:

α – współczynnik wpływu głębokości przyjmowany na podstawie nomogramu Fox’a,

ω – współczynnik wpływu, zależny od kształtu obciążenia obszaru i jego sztywności,

B – szerokość całego elementu, B = 0,8 m,

B’ - szerokość analizowanych odcinków,

L’ - długość analizowanych odcinków.

Tablica. Współczynnik wpływu ω [Wiłun, 1987]

Fundament wiotki

Fundament

sztywny

Kształt

podstawy

fundamentu

osiadanie środka

powierzchni

obciążonej

osiadanie punktu

narożnego

wartość średnia

osiadania

osiadanie

fundamentu

Koło 1,00 0,64 0,85 0,79

Kwadrat 1,12 0,56 0,95 0,88

Prostokąt L/B=1,5

1,36

0,68

1,15

1,08

L/B=2 1,53 0,77 1,30 1,22

L/B=3 1,78 0,89 1,53 1,44

L/B=4 1,96 0,98 1,70 1,61

L/B=5 2,10 1,05 1,83 1,72

L/B=10 2,53 1,27 2,25 2,12

L/B=20 2,95 1,48 2,64 ---

L/B=100 4,00 2,00 3,69 ---

L = 22 m;

B = 0.8 m;

D = 10.7 m (Depth – zagłębienie)

Dla fundamentu sztywnego: ω = 2.12

L/B = 22/0.8 = 27.5

39.07.10

0.822BL=

×=

×

D � µd = α ≅ 0.64

B'*L'*)υαωB(1

EK

2

0z

−=


Rok I, sem.I 16


Dla fragmentu ściany o grubości 0,8 [m] i długości

1,0 [m] otrzymano:

1,00,8)0,25(10,82,120,64

39100K

2z ××−×××

=

Kz = 30739 kN/m

Dz = 1/30739 = 3,253*10-5 [m/kN]

Sztywność podpór sprężystych pod płytą denną

Pod płytą denną współpraca z podłożem

gruntowym reprezentowana jest przez podpory

sprężyste o sztywności Kpz.

Płytę o wymiarze B=14.2 m (szerokość przejścia w

świetle ścian) i L=22 m podzielono na odcinki o

szerokości 1,0 m.

Sztywność podpór sprężystych pod płytą denną

obliczamy według takiego samego wzoru jak pod

ścianą szczelinową.

L = 22 m;

B = 14.8 m;

L/B = 22/14.2 = 1.5

Dla osiadania średniego: ω = 1.15

85.22.6

14.222BL=

×=

×

D

35.014.222

2.6

BL=

×=

×

D � µd = α ≅ 0.91

Płyta jest położona bezpośrednio na warstwie piasków grubych, mimo tego o jej osiadaniach, a przez

to o sztywności podłoża, decyduje warstwa leżąca poniżej, stąd E0 = 39100 kPa. Sztywności

pojedynczych podpór pod płytą wynoszą:

[kN/m] 2806,6 1,0*1,0*)0,25(1*14,2*1,15*0,91

39100B'*L'*

)υωB(1

EK

22

0pz =

−=

−=

α

Dpz = 1/2806,6= 3,563*10-4

[m/kN]

Rys. Współczynnik korekcyjny zależny od zagłębienia

fundamentu wg Fox’a.


Rok I, sem.I 17


2.5. Wyniki obliczeń statycznych dla poszczególnych faz realizacji

przejścia podziemnego

Etap I

W pierwszym etapie wykonano:

• wykop wstępny pod osłoną ścianki szczelnej,

• ściany szczelinowe do pełnej głębokości,

• płyta stropowa połączona ze ścianami szczelinowymi,

• głębienie wykopu do rzędnej projektowanego dna + 25cm przegłębienia (z=- 6,45 [m]),

• wypompowanie wody z wykopu.

Obliczenia statyczne wykonujemy dla wartości obliczeniowych obciążeń.

Dokonujemy dyskretyzacji schematu statycznego, siły poziome od parcia gruntu i wody zastępujemy siłami skupionymi

przyłożonymi w węzłach układu.

Współczynniki obciążenia do wyznaczenia wartości obliczeniowych wg PN-85/S-10030, tablica 1:

parcie spoczynkowe gruntu � γf = 1,1;

parcie hydrostatyczne wody � γf = 1,2


Rok I, sem.I 18


ZADANIE PROJEKTOWE -...

Documents

Transcript of ZADANIE PROJEKTOWE -...