Design of an Underground Water Storage Tank in Coral Stone and Ferrocement at Eco Moyo Education Centre
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3023711Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Eco Moyo Education Centre i Kilifi, Kenya, har gjennomgått stor utvikling de siste årene, menpålitelig og sikker vanntilgang er fortsatt en utfordring. Regn er sesongbasert, grunnvannet ervanskelig å benytte, og det kommunale vannet er upålitelig. Denne oppgaven undersøker degeotekniske forholdene ved Eco Moyo, og tar for seg utformingen av en undergrunns vannlagringstank i den hensikt å forbedre vannforsyningen for lengre tørkeperioder. Oppgavens formål er å utarbeide et designforslag for en underjordisk vannlagringstank med utgangspunkt i geotekniske-, konstruksjonstekniske- og bestandighetsaspekter.
Designforslaget er utviklet med fokus på å benytte lokale byggematerialer og byggeteknikker.Resultatene er basert på et feltstudie gjennomført ved en feltreise til Kilifi i perioden februartil mars 2022, og er støttet av et omfattende litteraturstudie. Feltarbeidet omfattet en rekkeundersøkelser, inkludert intervjuer med sentrale personer, byggeplassbefaringer, rekognoseringav prosjektområdet, geoteknisk feltstudie, samt geotekniske og konstruksjonstekniske laboratorietester ved Technical University of Mombasa. Videre ble jordprøver brakt med for geotekniskog geokjemisk laboratorieanalyse ved NTNU og NMBU.
Undersøkelsene viser at lokale bygningsmaterialer er økonomisk fordelaktige og tilfredsstillerkrav til design. En kombinasjon av korallsteinblokker, nettingarmert ferrocement og armert betong er benyttet som designbasis. Tre 2 m dype prøvegroper ble gravd på tomten for geotekniskog geokjemisk testing. Sikteanalyser klassifiserer jorden som ensgradert sand, mens geokjemiskeanalyser indikerer et moderat kjemisk aggressivt miljø. Jordas bæreevne er estimert til 1090kPa ved overflaten, og 1600 kPa ved 2 m dybde, gitt en fundamentbredde på 8.7 m. Setningsberegniner indikerer setninger på 3.8 mm eller 4.4 mm ,avhengig av beregningsmetode.Stabilitetsanalyser indikerer en sikkerhetsfaktor på 1.8, og sannsynligheten for likvifaksjonanses som svært liten. Kvanitifiserbare levetidsvurderinger er unnlatt på bakgrunn av storusikkerhet i tilgjengelige data.
Et designforslag er etablert for en sylindrisk underjordisk vanntank. Tanken er 2.2 m høy og8.7 m i diameter, med en kapasitet på 100 m3. Designet legger til rette for å benytte tankensom fundament for en fremtidig konstruksjon. Vurderinger angående konstruksjonens levetidbaseres på tiltak for å motvirke nedbrytningsmekanismer, med gitte instruksjoner for å sikregod herding og bestandighet. De geotekniske undersøkelsene indikerer at grunnforholdene eregnet for gjennomføringen av prosjektet. Utfordringer relatert til vanninnsamling og vannbehandling omfattes ikke i denne oppgaven og må vurderes i videre arbeider. Eco Moyo Education Centre in Kilifi, Kenya, has experienced large developments in recentyears, but a reliable source of clean water remains an issue. The rainfall is seasonal, thegroundwater is difficult to use, and the municipal water is unreliable. This thesis investigatesthe geotechnical conditions at Eco Moyo and the design of an underground water storage tank,to enhance the water storage supply for prolonged droughts. The purpose of the thesis is toestablish a design solution for an underground water storage facility, based on geotechnical,structural, and durability aspects.
The design is developed with a focus on utilizing local building materials and constructiontechniques. The acquired results are based on a field study conducted through a field tripto Kilifi in the period February to March 2022, supported by a literature review. A widerange of investigative methods were employed in the fieldwork, including interviews with keystakeholders, construction site inspections, reconnaissance of the project area, geotechnicalfield study and geotechnical and structural laboratory tests at the Technical University ofMombasa. Furthermore, soil samples were brought for geotechnical and geo-chemical analysisat NMBU and NTNU laboratories.
The investigations indicate that local building materials are economically preferable, and satisfyrequirements for design. A combination of coral stone blocks, wire mesh reinforced ferrocement,and reinforced concrete is used as design basis. Three 2 m deep test pits were excavated forgeotechnical and geo-chemical testing on the plot. Sieving analyses classify the soil as poorlygraded sand, while geo-chemical analyses indicate a moderately aggressive environment. Thebearing capacity is estimated to 1096 kPa at the soil surface and 1600 kPa at 2 m depth, fora foundation width of 8.7 m. The total settlement of the structure is calculated to 3.8 or 4.4mm, depending on the method. Slope stability analysis puts the Factor of Safety equal to 1.8,and the probability of liquefaction is considered to be very small. A quantifiable service lifeassessment is avoided due to the large uncertainties of available data.
A design is proposed for a cylindrical underground water storage tank. The tank is 2.2 m talland 8.7 m in diameter with a capacity of 100 m3. The design facilitates using the tank asfoundation for a future structure. An avoidance of deterioration approach is considered for theservice life assessment, with instructions of procedure provided to ensure proper curing anddurability. The geotechnical investigations indicate favorable soil conditions, suitable for theexecution of this project. Challenges regarding the collection and treatment of stored water isnot covered by this thesis and must be assessed in further works.