-67-
WYKŁAD XV
Wysadziny mogą wystąpić tylko wtedy gdy:
a) Gdy ujemne temperatury powietrza utrzymują się dość długo.
b) Grunt jest wysadzinowy,
c) Ośrodek gruntowy jest bardzo wilgotny, a zwierciadło wody gruntowej zalega dość płytko.
Fundament budowli znajdujący się w strefie przemarzania gruntu podlega działaniu sił wysadzinowych. Działają one prostopadle do podstawy fundamentu oraz stycznie na pobocznicy fundamentu o ile zamarzły grunt bezpośrednio dotyka do jego powierzchni bocznej i jest do niej przymarznięty. Wielkość normalnych, jednostkowych sił wysadzinowych osiąga 500-8—kPa (kierunek działania siły prostopadły do powierzchni), a jednostkowych sił stycznych ok. 100 kPa.
Sposoby zabezpieczenia budowli przed szkodliwymi skutkami przemarzania gruntu:
1. Obniżenie poziomu wody gruntowej za pomocą drenażu,
2. Usunięcie warstwy gruntu wysadzinowego i zastąpienie go gruntem niewysadzinowym.
3. Zagęszczenie podłoża za pomocą wałowania lub stabilizacji podłoża cementem, popiołami lotnymi itp. Stosuje się to dla podłoża drogowego oraz bardzo lekkich budowli.
4. Zwiększamy głębokość posadowienia co najmniej do głębokości przemarzania.
Ad 2)
PN (norma) pkt 2.2.2 b) - ostatnie zdanie grunty wysadzinowe , 0,02mm- średnica zastępcza,
Kryteria wysadzinowości:
-z kapilarnością
(Z. Wiłun)
Kryteria do budowy dróg.
Inne pod fundamenty bezpośrednie.
Jezdnia - w większości czasu jest nieobciążone.
Dla drogownictwa kryteria muszą być ostrzejsze (drogowo wysadzinowe - do fundamentów - nie, PNorma 2.2.2.b, początek)
Niepotrzebnie nie należy zwiększać posadowienia, bo dodatkowe koszty.
Ad 2) (Dotyczy czynników wpływających na usytuowanie w planie i głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich)
Ad 2) Występowanie gruntów ekspansywnych.
-ekspansywne, pęczniejące, skurczliwe.
Grunty wrażliwe na zmiany wilgotności, które przy zwiększeniu wilgotności pęcznieją, natomiast przy zmniejszeniu kurczą się.
W Polskich warunkach są to:
-iły (trzeciorzędowe).
Główny cel- żeby w czasie wykonywania i eksploatacji były stałe warunki wilgotnościowe w podłożu.
Ad 3) (Sąsiednie konstrukcje, uzbrojenie terenu, przewidywane zmiany konstrukcji, roboty ziemne w sąsiedztwie)
Fundamenty nowej budowli lub prace związane z ich wykonaniem mogą oddziaływać szkodliwie na konstrukcje istniejące istniejące w sąsiedztwie ze względu na np. przekazywanie drgań, wstrząsów, uderzeń przez podłoże, podkopy przy wykonywaniu robót ziemnych. Wzrost naprężeń w podłożu gruntowym.
Obniżenie poziomu wody gruntowej lub też lokalne jej spiętrzenie
-68-
Np.
Dla oceny wpływu tych czynników konieczne jest wykonanie obliczeń wg. I i II stanu granicznego.
-ile obniżyć h,
-jaką odległość l,
Ad 4) (Rozmycie dna rzeki i podmycie brzegów)
Projektowanie na lat kilkadziesiąt.
Rzeka-przenosząc cząstki ma charakter akumulacyjny i erozyjny.
Na jednym brzegu procesy akumulacyjne, a na grugim erozyjne.
Obniżenie dna rzeki-może być niebezpieczne dla przyczułków mostowych i filarów mostowych.
Gdy wzrasta poziom wody obniżenie dna o wartość szerokości filara.
Ad 5) (Poziom wody w gruncie)
Należy brać pod uwagę następujące niekorzystne wpływy:
a) Wykonywanie robót ziemnych i fundamentowych poniżej zwierciadła wody w gruncie stwarza dodatkowe trudności
tzn. konieczność czasowego lub trwałego obniżenia poziomu wody gruntowej.
Odwodnienie-proces kosztowny.
b) W niektórych gruntach woda powoduje zmniejszenie ich wytrzymałości.
Lokalne spiętrzenie wody, pęcznienie-zmniejsza się wytrzymałość na ścinanie.
c) Jeżeli woda gruntowa występuje powyżej poziomu posadowienia lub piwnic konieczne jest zaprojektowanie i wykonanie izolacji przeciwwilgociowych uwzględniających wyporu wody.
Zbiorniki podziemne
Gdy w budynku nie ma ławy fundamentowej i wykonuje się zwykłą posadzkę w piwnicy,
-69-
-wyparcie posadzki,
d) Zmiana wartości naprężenia w podłożu gruntowym.
Kapilarność czynna zamienia się na bierną.
Ad 6) (Niekorzystne geologiczne zjawiska i procesy zachodzące w podłożu)
a) Zaleganie w podłożu skał miękkich i twardych.
b) Procesy wietrzenia fizycznego o chemicznego i chemicznego (następuje spękanie i rozpad skał)
c) Zjawiska krasowe (wietrzenie chemiczne) są powodowane przez wody przenikające przez skały rozpuszczalne jak: wapienie, dolomity, skały gipsowe i solne.
Polegają one na ługowaniu węglanu wapniowego, w procesie tym obniża się wytrzymałość skał oraz powstają kawreny, pieczary i szczeliny. { Należy się upewnić czy na terenie danym nie ma zjawisk krasowych}
W Polsce kras występuje na obszarze Jury Polskie, zachodnia część Tatr, częściowo na wyżynie Małopolskiej w Beskidach Zachodnich i górach Świętokrzyskich.
Tzw kres gipsowy rozwinięty jest w Kieleckim i w rejinie Annapola nad Wisłą.
Zbadać podłoże metodą geofizyczne-czy nie ma pustek, szczelin, kawerny.
d) Grunty zapadowe-grunty o strukturze nietrwałe posiad pod wpływem zawilgocenia imp>0,02. Bada się to w edometrze.
Są to grunty makroporowate-duże pory. W Polsce: lessy.
Lessy-szczególnie cząstki pyłowe odłożone w środowisku suchym, połączone łącznikami z węglanu wapnia. Woda wymywa ten łącznik.
W Polsce lessy występują:
-Wyżynie Lubelskiej,
-Wyżynie Sandomierskiej,
-Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej,
-Niecce Niedziańskiej,
-Sudetach i Podgórzu Sudeckim,
-Karpatach i Podgórzu Karpackim
{ Opanować-3 różne rodzaje gruntów i ich zachowanie w kontakcie z wodą,
-zjawisko wysadzinowości-kontakt z wodą zamarzniętą,
-pęcznienie, skurcz,
-grunty zapadowe-zmniejszają swoją objętość }
-70-
Lessy:
Dokumentacja-z jakim podłożem mamy do czynienia.
Lessy w stanie suchym mają wytrzymałość skały miękkiej-duża wytrzymałość
{ Zapadanie Sandomierza:
-proces zapadowy,
-zmiana wytrzymałości gruntu (były pod miastem przejścia podziemne)
Posadowienie budowli na lessach:
da1) Sposoby zabezpieczeń dla istniejących budynków posadowionych na gruntach zapadowych,
-zapewnienie dobrego powierzchniowego odwodnienia terenu bez jakichkolwiek zastoisk i zbiorników wody,
-zakaz wykonywania stałych dołów i studni, tymczasowe wykopy powinny mieć uszczelnione ściany i dno,
-szczelność kanałów i wodociągów,
Awaria sieci wodociągowej jest nie od razu dostrzegana
da2) Przy wykonywaniu nowych budowli:
-wykopy powinny być wykonywane jak najszybciej z ochroną przed wodami opadowymi.
Stosuje się okrywanie dna wykopu warstwą chudego betonu, a czasem tymczasowy dach nad wykopem. A następnie szybkie wykonywanie części podziemnych konstrukcji i zakopanie wykopu.,
-w przypadku ciężkich budowli i niedużej miąższości lessów wskazane jest oparcie na palach lub studniach,
-stosuje się zagęszczenie lessów za pomocą pali gruntowych oraz ciężkich ubijaków,
-stosuje się wyżarzanie (spiekanie) lessów, polega to na wtłaczaniu pod ciśnieniem w wykonane wcześniej otwory rozgrzanych gazów o pemperaturze 600-11000C
e) Osuwiska
f) tereny eksploatacji górniczych,
Obowiązują specjalne przepisy.
Ad 7) (Wymagania dotyczące poszczególnych rodzajów budowli i ich konstrukcji)
PN 03020, trzeba też sięgnąć po normy specjalistyczne dotyczące konstrukcji (mosty, ściany oporowe, kominy, fundamenty maszyn)
Wg. Eurocode 7 w przypadku analizy stateczności skarp i zboczy jako minimum należy rozpatrywać następujące stany graniczne:
1) Całkowita utrata stateczności lub nośności skarpy lub zbocza,
2) Zniszczenie wywołane wewnętrzną erozją,
3) Zniszczenie wywołane erozją powierzchniową (rozmycie),
4) Zniszczenie wywołane wyporem hydraulicznym,
5) Odkształcenie nasypu lub skarpy (względnie ich podłoża) powodujące uszkodzenie sąsiednich konstrukcji dróg lub innych urządzeń,
6) Obryw skalny,
7) Odkształcenie nasypu lub skarpy w tym przemieszczenie powierzchniowe powodujące utratę przydatności użytkowej,
8) Erozja powierzchniowa powodująca utratę przydatności użytkowej
-71-
Ad 8) (Wymagania dotyczące warunków eksploatacji obiektów powodujących niekorzystne zjawiska i procesy.)
a) Infiltracja wody ścieków w podłoże gruntowe,
-zmiany w podłożu gruntowym (chemicznymi i fizycznymi)
-zagrożeniami fundamentów,
Przemiany chemiczne w gruncie mogą mieć różny wpływ np. kwasy wypływające z uszkodzonej kanalizacji spowodowały osiadanie fundamentów znajdujących się w pobliżu, a silny roztwór zasadowy rozlany na gruncie obok hali przemysłowej spowodował pęcznienie podłoża rzędu kilku centymetrów.
Zmiany fizyczne mogą polegać na:
-wypłukiwaniu drobnych cząstek gruntu więc zwiększenie jego porowatości,
Zniszczenie fundamentów
Jak zapobiegać:
-odpowiedni beton,
-odpowiednia izolacja,
Zasypywanie wykopów w gruncie spoistym
+Zabezpieczenie podłoża przed wysuszeniem
Gdzie są wysokie temperatury, np. piece tunelowe, klimat (grunty ekspansywne)
+Zabezpieczenie podłoża i fundamentów budowlanych przed drganiami maszyn (muszą być dylatacje)
+Zabezpieczenie podłoża przed przemarzaniem (Obiekty-chłodnie (Wiłun))
+Inne czynniki: oddziaływanie czasu i środowiska na wytrzymałość i cechy materiałów.
Eurocode 7: np.
-nory powstałe na skutek działania zwierząt