Analiza stateczności ścianki szczelnej z zastosowaniem Metody Różnic Skończonych

Podobne dokumenty
ANALIZA STATECZNOŚCI ŚCIANKI SZCZELNEJ Z ZASTOSOWANIEM METODY RÓŻNIC SKOŃCZONYCH

Raport obliczeń ścianki szczelnej

Moduł. Ścianka szczelna

Projekt głębokości wbicia ścianki szczelnej stalowej i doboru profilu stalowego typu U dla uzyskanego maksymalnego momentu zginającego

Projektowanie nie kotwionej (wspornikowej) obudowy wykopu

Analiza obudowy wykopu z jednym poziomem kotwienia

Kolokwium z mechaniki gruntów

EGZAMIN Z FUNDAMENTOWANIA, Wydział BLiW IIIr.

Projektowanie ściany kątowej

Projektowanie kotwionej obudowy wykopu

Obliczanie i dobieranie ścianek szczelnych.

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków **

Analiza numeryczna ścianki szczelnej

ZADANIA. PYTANIA I ZADANIA v ZADANIA za 2pkt.

Analiza ściany oporowej

Analiza obudowy wykopu z pięcioma poziomami kotwienia

Klasa betonu Klasa stali Otulina [cm] 3.00 Średnica prętów zbrojeniowych ściany φ 1. [mm] 12.0 Średnica prętów zbrojeniowych podstawy φ 2

Analiza ściany żelbetowej Dane wejściowe

Analiza konstrukcji ściany Dane wejściowe

Projekt ciężkiego muru oporowego

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

Egzamin z MGIF, I termin, 2006 Imię i nazwisko

Raport wymiarowania stali do programu Rama3D/2D:

Obszary sprężyste (bez możliwości uplastycznienia)

Zadanie 2. Zadanie 4: Zadanie 5:

Projektowanie geometrii fundamentu bezpośredniego

Pale fundamentowe wprowadzenie

Zapewnianie stateczności zbocza przy pomocy pali stabilizujących

I OPIS TECHNICZNY Opis techniczny do projektu wykonawczego konstrukcyjnego ścianki szczelnej

ĆWICZENIE 8 i 9. Zginanie poprzeczne z wykładową częścią

NUMERYCZNA ANALIZA MOŻLIWOŚCI UTRATY STATECZNOŚCI WYROBISK ZLOKALIZOWANYCH NA NIEWIELKIEJ GŁĘBOKOŚCI

Obliczenia ściany oporowej Dane wejściowe

Tok postępowania przy projektowaniu fundamentu bezpośredniego obciążonego mimośrodowo wg wytycznych PN-EN Eurokod 7

mr1 Klasa betonu Klasa stali Otulina [cm] 4.00 Średnica prętów zbrojeniowych ściany φ 1 [mm] 12.0 Średnica prętów zbrojeniowych podstawy φ 2

Analiza fundamentu na mikropalach

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

OBLICZENIA STATYCZNE

Analiza przemieszczeń przyczółka mostu posadowionego bezpośrednio w osłonie ścianki szczelnej

Dane. Klasa f d R e R m St3S [MPa] [MPa] [MPa] Materiał

1. ZADANIA Z CECH FIZYCZNYCH GRUNTÓW

PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

Przykład 4.2. Sprawdzenie naprężeń normalnych

Belka - słup (blacha czołowa) PN-90/B-03200

- 1 - OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE - DREWNO

EKSPERTYZA TECHNICZNA-KONSTRUKCYJNA stanu konstrukcji i elementów budynku

OBLICZENIA STATECZNOŚCI PODŁOŻA ZE SZLAMÓW POFLOTACYJNYCH OBCIĄŻONEGO ZWAŁEM Z ODPADÓW POWĘGLOWYCH

Parcie i odpór gruntu. oddziaływanie gruntu na konstrukcje oporowe

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

1. Połączenia spawane

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. EN :2004

Załącznik nr 3. Obliczenia konstrukcyjne

Dane. Biuro Inwestor Nazwa projektu Projektował Sprawdził. Pręt - blacha węzłowa. Wytężenie: TrussBar v

1.0 Obliczenia szybu windowego

stan gruntu, wpływa na położenie wód gruntowych, oddziałuje na otoczenie sąsiadujące z wykopem obiekty (ich bezpieczeństwo

ZADANIE PROJEKTOWE NR 3. Projekt muru oporowego

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

ZADANIE PROJEKTOWE NR 3. Projekt muru oporowego

ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z PRZEDMIOTU KONSTRUKCJE BETONOWE - OBIEKTY PROJEKT SŁUPA W ŻELBETOWEJ HALI PREFABRYKOWANEJ. Politechnika Wrocławska

Ćwiczenie nr 2. obliczeniowa wytrzymałość betonu na ściskanie = (3.15)

OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE ( wyciąg z obliczeń stron... )

(r) (n) C u. γ (n) kn/ m 3 [ ] kpa. 1 Pπ 0.34 mw ,5 14,85 11,8 23,13 12,6 4,32

OPIS TECHNICZNY KONSTRUKCJI I OBLICZENIA.

Węzeł nr 28 - Połączenie zakładkowe dwóch belek

Ustawienia obliczeń i administrator ustawień

Warszawa, 22 luty 2016 r.

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Ćwiczenie nr 3: Wyznaczanie nośności granicznej belek Teoria spręŝystości i plastyczności. Magdalena Krokowska KBI III 2010/2011

ZESPÓŁ BUDYNKÓW MIESZKLANYCH WIELORODZINNYCH E t a p I I i I I I b u d B i C

MASTER EC7 Ścianki Szczelne

CZ. III - OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE

Pale wbijane z rur stalowych zamkniętych

dr inż. Leszek Stachecki

WPŁYW UPROSZCZONEGO MODELOWANIA NA WYNIKI ANALIZ NUMERYCZNYCH ŚCIANEK SZCZELNYCH

RAPORT Z BADAŃ NR LK /14/Z00NK

Obciążenia. Wartość Jednostka Mnożnik [m] oblicz. [kn/m] 1 ciężar [kn/m 2 ]

Analiza stateczności skarp z zastosowaniem zmodyfikowanej metody redukcji wytrzymałości na ścinanie

Lp Opis obciążenia Obc. char. kn/m 2 f

Podłoże warstwowe z przypowierzchniową warstwą słabonośną.

2.1. Wyznaczenie nośności obliczeniowej przekroju przy jednokierunkowym zginaniu

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

Fundamenty palowe elektrowni wiatrowych, wybrane zagadnienia

Ściankami szczelnymi nazywamy konstrukcje składające się z zagłębianych w grunt, ściśle do siebie przylegających. Ścianki tymczasowe potrzebne

Moduł. Profile stalowe

OBLICZENIA STATYCZNE konstrukcji wiaty handlowej

NOŚNOŚCI ODRZWI WYBRANYCH OBUDÓW ŁUKOWYCH**

Analiza stateczności zbocza

Streszczenie. 3. Mechanizmy Zniszczenia Plastycznego

OPTYMALIZACJA BLACHOWNIC O ZMIENNYM PRZEKROJU METODĄ ROJU CZĄSTEK. mgr inż. Piotr Sych

Pręt nr 4 - Element żelbetowy wg PN-EN :2004

Kotwy gruntowe. Wiesława Kosmala Kot Wstęp. 2. Kotwy gruntowe

Analiza gabionów Dane wejściowe

SAS 670/800. Zbrojenie wysokiej wytrzymałości

PROJEKT BUDOWLANO - WYKONAWCZY

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów skończonych w programie ADINA

Pale prefabrykowane w fundamentach najdłuższej estakady w Polsce. projekt i jego weryfikacja w warunkach budowy. Dane ogólne

Bogdan Przybyła. Katedra Mechaniki Budowli i Inżynierii Miejskiej Politechniki Wrocławskiej

Stateczność zbocza skalnego ściana skalna

Osiadanie kołowego fundamentu zbiornika

Transkrypt:

Analiza stateczności ścianki szczelnej z zastosowaniem Metody Różnic Skończonych Marek Cała, Jerzy Flisiak, Budownictwa i Geotechniki WGiG AGH

Do projektowania ścianek szczelnych wykorzystywane są najczęściej metody stanów granicznych polegające na: 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, wyznaczeniu głębokości wbicia ścianki dla przyjętego sposobu jej umocowania w gruncie (podparcie przegubowe lub utwierdzenie), obliczeniu momentów zginających i sił w elementach stabilizujących metodami graficznymi lub analitycznymi (np. Bluma), wymiarowaniu elementów ścianki oraz elementów stabilizujących Stosowanie uproszczonych schematów może jednak prowadzić do wyciągania błędnych wniosków. W stanach odbiegających od granicznych uzyskuje się zawyżone, w stosunku do rzeczywistych, wartości sił odporu, prowadzące do zaniżenia wartości momentów zginających i niewłaściwego zaprojektowania konstrukcji.

Znaczne zwiększenie dokładności obliczeń oraz rezygnację z wielu założeń upraszczających uzyskać można stosując do projektowania konstrukcji oporowych numeryczne metody rozwiązywania zadań teorii sprężystości i plastyczności. Stosowanie metod numerycznych do projektowania jest zgodne z Eurokodem 7-1, gdzie zaliczane są one do jednej z czterech podstawowych metod projektowania. Do analizy stateczności można zastosować metodę elementów skończonych, czy też metodę różnic skończonych. W porównaniu do klasycznych metod obliczeniowych metody numeryczne posiadają jedno, bardzo istotne ograniczenie. Mogą one bowiem służyć tylko do analizy stateczności konstrukcji o z góry określonych parametrach. Stosowanie ich jako jedyne narzędzie projektowe może nastręczać istotne trudności. Nadają się one jednak świetnie do weryfikacji i korekty wyników uzyskanych z klasycznych metod projektowych.

JOB TITLE : Geometria modelu 3.500 1-May-05 19:38 step 96858-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 User-defined Groups p_pylasty pyl_piaszczysty p_sredni Grid plot 0 5E 0 Fixed Gridpoints -direction Attached Gridpoints interface id#'s Net Applied Forces max vector = 2.065E+04 0 5E 4 Beam plot Cable plot 101 102 Piasek średni Pył piaszczysty Piasek pylasty 19.62 kpa 0.000 0.500 1.500 2.000 2.500 2.000 1.500 Marek Cała, Budownictwa i Geotechniki

Na podstawie obliczeń z zastosowaniem metod klasycznych, w pracy [11] stwierdza się, że dla zachowania stateczności wykopu należy zastosować profile Larssena o wskaźniku wytrzymałości na zginanie W x równym 2200 cm 3 o długości całkowitej równej 16.9 m (dla celów obliczeń numerycznych przyjęto długość 17 m). Założono także, że ścianka musi być jednokrotnie kotwiona za pomocą poziomych kotwi o nośności 183 kn, długości 10 m, budowanych z krokiem 1.6 m w odległości 2.0 m od naziomu.

JOB TITLE :. 3.250 1-May-05 19:38 step 96858-5.000E+00 <x< 3.500E+01-5.000E+00 <y< 3.500E+01 2.750 2.250 Boundary plot 0 1E 1 Beam Plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) -5.151E+05 Cable Plot # 2 (Cable) -1.743E+05 1.750 1.250 0.750 0.250-0.250 0.250 0.750 1.250 1.750 2.250 2.750 3.250-0.250 M gmax = 515.1 kn σ = 234 MPa (!) F ax = 174.3 kn ω = 95 %

Rozkład momentów gnących dla kolejnych etapów pogłębiania wykopu Głębokość, m 0 2 4 6 8 10 12 Legenda 1m 2m 2.5m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 9.5m 14 16 18-6x10 5-5x10 5-4x10 5-3x10 5-2x10 5 10 5 0x10 0 10 5 2x10 5 Moment gnący, Nm

JOB TITLE :. 3.250 21-Sep-05 16:04 step 96858-5.000E+00 <x< 3.500E+01-5.000E+00 <y< 3.500E+01 2.750 2.250 Boundary plot 0 1E 1 Beam Plot Structural Displacement Max Value = 3.518E-01 Cable Plot Structural Displacement Max Value = 3.770E-01 1.750 1.250 0.750 0.250 Przemieszczenia ścianki 37.7 cm -0.250 0.250 0.750 1.250 1.750 2.250 2.750 3.250-0.250 Przemieszczenia kotwi 35.2 cm

JOB TITLE : Geometria modelu 3.500 1-May-05 21:02 step 134772-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 Factor of Safety 1.06 Max. shear strain-rate 0.00E+00 2.00E-08 4.00E-08 6.00E-08 8.00E-08 1.00E-07 Contour interval= 2.00E-08 Axial Force on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 9.713E+04 # 2 (Cable) -1.830E+05 Boundary plot 2.500 2.000 1.500 0 5E 0 Cable plot Katedra 0 Geomechaniki 5E 4 0.000 0.500 1.500 2.000 FS=1.06 (!)

JOB TITLE : Geometria modelu 1-May-05 21:30 step 114543-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 3.500 2 3 JOB TITLE :. 1-May-05 21:59 step 130982-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 3.500 User-defined Groups p_pylasty pyl_piaszczysty p_sredni Grid plot 2.500 User-defined Groups p_pylasty pyl_piaszczysty p_sredni Grid plot 2.500 0 5E 0 Fixed Gridpoints -direction Attached Gridpoints interface id#'s Net Applied Forces max vector = 2.065E+04 0 5E 4 Beam plot Cable plot 101 102 0.000 0.500 1.500 2.000 2.000 1.500 0 5E 0 Fixed Gridpoints -direction Attached Gridpoints interface id#'s Net Applied Forces max vector = 2.065E+04 0 5E 4 Beam plot Cable plot 101 102 0.000 0.500 1.500 2.000 2.000 1.500 Nośność kotwi = 250 kn JOB TITLE :. 1-May-05 21:59 step 130982-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 JOB TITLE :. 3.500 4 5 4-May-05 20:28 step 125115-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 3.500 User-defined Groups p_pylasty pyl_piaszczysty p_sredni Grid plot 2.500 User-defined Groups p_pylasty pyl_piaszczysty p_sredni Grid plot 2.500 0 5E 0 Fixed Gridpoints -direction Attached Gridpoints interface id#'s Net Applied Forces max vector = 2.065E+04 0 5E 4 Beam plot Cable plot 101 102 0.000 0.500 1.500 2.000 2.000 1.500 0 5E 0 Fixed Gridpoints -direction Attached Gridpoints interface id#'s Net Applied Forces max vector = 2.065E+04 0 5E 4 Beam plot Cable plot 101 102 0.000 0.500 1.500 2.000 2.000 1.500

Rozkład momentów gnących dla poszczególnych wariantów Nr M g, knm σ, MPa 0 2 4 6 Legenda wariant 1 wariant 2 wariant 3 wariant 4 wariant 5 1 2 515.1 541.4 234.1 246.1 Głębokość, m 8 10 3 262.6 119.4 12 14 4 277.7 126.2 16 5 246.8 112.2 18-6x10 5-5x10 5-4x10 5-3x10 5-2x10 5 10 5 0x10 0 10 5 2x10 5 Moment gnący, Nm

Dla głębokości wykopu równej 9.5 m wskaźnikfsdla wariantu3osiąga wartość 1.26. Zwiększenie nośności kotwi zaproponowane w wariancie 4 przyniosło wzrost wartości FS o około 0.1 (docelowy FS=1.35). Zabudowa trzeciego rzędu kotwi (wariant 5) wywołuje dalszy wzrost wartości FS, który, dla wykopu o głębokości 9.5 jest równy 1.47.

JOB TITLE :. 4-May-05 20:28 step 125115-4.948E+00 <x< 1.906E+01 9.495E+00 <y< 3.351E+01 2.600 Boundary plot 0 5E 0 Beam Plot Structural Displacement Max Value = 1.467E-01 Cable Plot Structural Displacement Max Value = 1.526E-01 2.200 1.800 1.400-0.200 0.200 0.600 1.400 1.800 Przemieszczenia ścianki 14.67 cm Przemieszczenia kotwi 15.26 cm

JOB TITLE :. 3.500 5-May-05 0:57 step 202131-3.113E+00 <x< 2.320E+01 9.283E+00 <y< 3.559E+01 Factor of Safety 1.47 Max. shear strain-rate 0.00E+00 2.00E-08 4.00E-08 6.00E-08 8.00E-08 1.00E-07 1.20E-07 Contour interval= 2.00E-08 Axial Force on Structure Max. Value # 1 (Beam ) 3.913E+05 # 2 (Cable) -2.500E+05 # 3 (Cable) -2.306E+05 # 4 (Cable) -2.084E+05 Boundary plot Marek 0 Cala 5E 0 0.000 0.500 1.500 2.000 2.500 2.000 1.500 FS=1.47

Podsumowanie Klasyczne metody obliczeniowe mogą prowadzić do popełnienia znaczących błędów przy projektowaniu kotwionych ścianek szczelnych. Nadają się one jednak świetnie do ustalenia wstępnych parametrów konstrukcji kotwionej ścianki szczelnej (głębokość zabicia, profil grodzicy, wymagana nośność kotwi). Parametry te mogą następnie być dokładnie zweryfikowane i ewentualnie skorygowane poprzez zastosowanie metod numerycznych. Pozwalają one na uniknięcie wielu uproszczeń, co w efekcie powoduje, że analiza współpracy konstrukcji oporowej z gruntem jest bardziej wiarygodna. Powinny być one stosowanie na znacznie szerszą skalę jako narzędzie wspomagające projektowanie konstrukcji kotwionych ścianek szczelnych.