Parcie i odpór gruntu. oddziaływanie gruntu na konstrukcje oporowe

Transkrypt

1 Parcie i odpór gruntu oddziaływanie gruntu na konstrukcje oporowe

2 Parcie i odpór gruntu oddziaływanie gruntu na konstrukcje oporowe

3 Mur oporowy, Wybrzeże Wyspiańskiego (przy moście Grunwaldzkim), maj 2006

4 Obudowa wykopu, pl. Grunwaldzki, maj 2006.

5 Obudowa wykopu, pl. Grunwaldzki, maj 2006.

6 TYPOWE PRZEKROJE MASYWNYCH ŚCIAN OPOROWYCH H Prostokątna Równoległoboczna Trapezowa Trójkątna I Trójkątna II

7 Etapy budowy ciężkiej ściany oporowej zasypka drenaż

8 Φu ID

9 TYPY ŚCIAN PŁYTOWO-ŻEBROWYCH H Zwykła Z żebrami zewnętrznymi i z ostrogą Z pochyloną płytą fundamentową Z pionową płytą żebrową Z płytą odciążającą

10 TYPY ŚCIAN PŁYTOWO-KĄTOWYCH H Zwykła Z przedłużoną płytą fundamentową Z pochyloną płytą fundamentową Z ostrogą Typ I Z ostrogą Typ II

11 Zagęszczanie Zagęszczanie Zagęszczanie Zagęszczanie Zagęszczanie Zagęszczanie Zagęszczanie Zagęszczanie

12 Siły działające na mur oporowy Parcie czynne Ciężar ściany Parcie bierne Siła tarcia Reakcja podłoża

13 Elementy (brusy) stalowej ścianki szczelnej systemu Larsena zamek

14 Etapy wykonania wykopu ze ścianką szczelną zakotwioną w gruncie

15 Etapy wykonania wykopu ze ścianką szczelną zakotwioną w gruncie

16 Siły działające na ściankę szczelną zakotwioną w gruncie cięgno H zakotwienie Wykop Parcie czynne zo D Parcie bierne

17 Stan naprężeń w gruncie za konstrukcją oporową σz σz = γ z σx = K0 σz σ σx α τ σx z σz τ Koło Mohra przy parciu spoczynkowym φ+c g t σ τf = n φ c σx = K0 σz σz σ

18 Zależność K0 od stanu zagęszczenia gruntów niespoistych Wspó³czynnik K0 Piaski i wiry Stopieñ zagêszczenia (ID) 0.8 1

19 Zależność K0 od stopnia plastyczności gruntów spoistych 0.8 Wspó³czynnik K Gliny, gliny zwiêz³e i i³y 0.4 Piaski gliniaste i py³y Stopieñ plastycznoœci (IL) 0.8 1

20 Wyznaczenie parcia czynnego i biernego metodą Coulomba Ściana muru oporowego jest pionowa, a naziom poziomy; Grunt za murem oporowym jest niespoisty, jednorodny i izotropowy; Między ścianą oporową a gruntem nie występuje tarcie, co powoduje, że kierunek siły parcia jest poziomy; Poślizg gruntu następuje po płaszczyźnie nachylonej pod kątem α do poziomu, przechodzącej przez dolną krawędź ściany muru oporowego; Klin odłamu jest ciałem sztywnym i znajduje się w stanie równowagi granicznej; Nachylenie płaszczyzny poślizgu wyznacza się z warunku ekstremum parcia gruntu. CHARLES AUGUSTIN DE COULOMB ( ) wybitny fizyk francuski, najbardziej znany z osiągnięć na polu elektrostatyki i magnetyzmu. naziom Klin odłamu Płaszczyzna poślizgu

21 PARCIE CZYNNE GRUNTU Metoda Coulomba (1773) Układ działania sił Wielobok sił Kierunek przesunięcia ściany Ea Kierunek przesunięcia klina odłamu G H G R Ea T R α N φ δ

22 Wyznaczenie kąta pomiędzy kierunkiem siły R i siły pionowej G przy parciu czynnym Ea R G 90o N Φ α 90o - α α-φ

23 PARCIE BIERNE GRUNTU Metoda Coulomba (1773) Układ działania sił Wielobok sił Kierunek przesunięcia ściany Kierunek przesunięcia klina odłamu G Ep G H Ep T R N δ R α φ

24 Wyznaczenie kąta pomiędzy kierunkiem siły R i siły pionowej G przy parciu biernym 90o N Ep R α G 90o - α Φ α

25 ε β

26 Uogólnione rozwiązanie Coulomba (Poncellet, 1800) Ka = Kp = cos 2 ( β φ ) cos 2 β cos( β + φ ) 1 + sin( φ + δ ) sin( φ ε ) cos( β + δ ) cos( β ε ) 2 cos 2 ( β + φ ) 2 cos β cos( β + φ ) 1 + sin( φ δ ) sin( φ + ε ) cos( β + δ ) cos( β ε ) 2 ε - kąt nachylenia naziomu, β - kąt odchylenia ściany od pionu, δ - kąt tarcia pomiędzy ścianą a gruntem, Φ kąt tarcia wewnętrznego gruntu.

27 Przemieszczenia konstrukcji oporowej wywołane parciem czynnym ε 0 +ε

28 PARCIE CZYNNE GRUNTU Metoda Rankine a (1857) τ WILLIAM JOHN MAQUORNE RANKINE ( ) Zmniejszanie się naprężeń poziomych σx przy parciu czynnym φ+c g t σ τf = n Graniczne koło Mohra φ Ścieżka naprężeń c σx3=ea σx2 σx1=k0 σz σz σ

29 Przemieszczenia konstrukcji oporowej wywołane parciem biernym ε 0 +ε

30 PARCIE BIERNE GRUNTU Metoda Rankine a (1857) τ Zwiększanie się naprężeń poziomych σx przy parciu biernym Graniczne koło Mohra τf φ+c g t σ n = φ Ścieżka naprężeń c σx1=k0 σz σz σ

31 Zależność parcia gruntu od kierunku i wielkości przemieszczenia budowli podpierającej E Ep E0 Ea εp εa H ε H H H H εp= εa=

32 Wykresy jednostkowego parcia jednorodny grunt niespoisty Parcie bierne Parcie czynne H e p = γ HK p ea = γ HK a

33 Wykresy jednostkowego parcia jednorodny grunt spoisty Parcie bierne 2c K p Parcie czynne 2c K a Hc H e p = γ HK p + 2c K p ea = γ HK a 2c K a

34 Wyznaczenie położenia wypadkowej siły parcia w trapezie a b a/2 b/2 a b 2c K p 2c K p Ep1 H Ep Ep2 H/2 Hw H/3 e p = γ HK p + 2c K p e p = γ HK p

35 Wykresy jednostkowego parcia czynnego w gruncie uwarstwionym - grunty niespoiste γ1 Φ1 γ1 Φ1 Φ 1<Φ γ2 Φ2 2 Φ 1>Φ 2 γ2 Φ2

36 Wykresy jednostkowego parcia biernego w gruncie uwarstwionym - grunty niespoiste γ1 Φ1 γ1 Φ1 Φ 1<Φ γ2 Φ2 Φ 1>Φ 2 2 γ2 Φ2

37 Wykresy jednostkowego parcia biernego w gruncie uwarstwionym - grunty spoiste γ1 Φ 1 = 17o c1 Φ 1 =Φ 2 c1>c2 γ2 Φ 2 = 17o c2 γ1 Φ 1 = 17o c1 Φ 1=Φ 2 γ 2 c1<c2 Φ 2 = 17o c2

38 Wykresy parcia gruntu na ściankę szczelną w jednorodnym gruncie niespoistym Wykres parcia czynnego i biernego Wykres sumaryczny H H Wykop Wykop ea = γ H Ka D Parcie czynne Parcie bierne ep=γdkp Parcie czynne ea = γ H Ka zo D Parcie bierne ea = γ (H+D) Ka ep = γ D Kp γ (H+D) Ka

39 Zad. 1. Policzyć wartość całkowitej wypadkowej parcia czynnego gruntu uwarstwionego za ścianą oporową i wysokość jej działania względem poziomu podstawy ściany. Pytanie dodatkowe: Ile wynosi moment wywracający ścianę względem punktu A? Zad. 2. Sprawdzić, czy ciągła tarcza kotwiąca ściągi ma wystarczającą nośność kotwiącą.

40 Zad. 3. Na jakiej głębokości z : a) jednostkowy odpór gruntu z lewej strony ściany zrówna się z jednostkowym parciem czynnym gruntu z prawej strony ściany. b) wypadkowa odporu gruntu z lewej strony ściany zrówna się z wypadkową parcia czynnego gruntu z prawej strony ściany. Zad. 4. Na jaką głębokość z powinna być wprowadzona w grunt wspornikowa ścianka szczelna, aby nie uległa przewróceniu od parcia gruntu. (Wskazówka: moment wywracający od parcia gruntu względem dolnego końca ścianki musi być zrównoważony przez moment utrzymujący od odporu gruntu).

41 Zad. 1. Na jakiej głębokości z naprężenia dodatkowe od nacisków q=100kpa przekazywanych przez fundament o szerokości B=2,0 m zrównają się z naprężeniami geostatycznymi w podłożu gruntowym. Rozkład η przyjąć liniowy do głębokości z =3B. Zad. 2. W punkcie A, na głębokościach z = 2.0m, 4.0m i 5.0m wyznaczyć wartości naprężeń pionowych od oddziaływania fundamentów I i II. Obliczenia wykonać metodą punktów narożnych.

42 Zad. 3. Który fundament osiądzie więcej? Policzyć wartości osiadań fundamentów. Rozkład η przyjąć liniowy do głębokości z = 3B. Zad. 4. Policzyć osiadanie warstwy Gπ od nacisków dodatkowych q przekazywanych przez fundament. Rozkład η przyjąć liniowy do głębokości 4B.

43 Zad. 5. Policzyć osiadanie warstwy namułu w wyniku obniżenia zwierciadła wody gruntowej o 4.0 m. Przyjąć, że obniżenie wody wykonano na znacznym obszarze, stąd η = 1 w całej miąższości namułu. Zad. 6. Jaką szerokość powinna mieć ława fundamentowa, aby osiadania podłoża gruntowego nie przekroczyły 20 mm? Obliczenia wykonać metodą odkształceń jednoosiowych, przyjmując liniowy rozkład współczynnika η, jak pokazano na wykresie.