GRUNT BUDOWLANY-część skorupy ziemskiej mogąca współpracować z obiektem budowlanym stanowiąca jego elem. lub służąca jako tworzywo do wyk. z niego budowli ziemnych.
GRUNT NATURALNY- którego szkielet powstał w wyniku procesów geolog. na terenie polski.
GRUNT ANTROPOGENICZNY- grunt nasypowy utworzony z produktów gospodarczej lub przemysłowej działalności człowieka.
GRUNT RODZIMY-powstały w miejscu zalegania w wyniku procesów geologicznych, są one zawsze gruntami naturalnymi. Są trzy typy 1) skaliste 2) nieskaliste mineralne 3) nieskaliste organiczne.
GRUNT NASYPOWY- grunt naturalny lub antropogeniczny powstały w wyniku działalności człowieka.
GRUNT SKALISTY-grunt rodzimy lity lub spękany o nieprzesuniętych blokach o wym. 10cm którego próbki nie wykazują zmian objętości nie rozpadają się pod wpływem wody destylowanej a ich wytrz. jest większa od 0,2 Mpa.
GRUNT NIESKALISTY- rodzimy lub antropogeniczny nie spełniający wymagań stawianych gruntom skalistym. grunty gruboziarniste d50 <=40mm; d90>2mm, gr. Drobnoziarniste d90<=2mm
GRUNT MINERALNY- rodzimy w którym zawartość części org. jest mniejsza od 2%.
GRUNT ORGANICZNY- rodzimy w którym zawartość części org. większa od 2%.
GRUNT SPOISTY- nieskalisty grunt mineralny lub org. wykazujący wartość wskaźnika plast. >1% lub wskazujący w stanie wysuszonym stałość kształtu bryle przy naprężeniach większych od 0,1 Mpa w stanie wilgotnym grunty spoiste wykazują tendencje plastyczności.
GRUNT NIESPOISTY- nieskalisty grunt mineralny lub organiczny nie spełniający wymogów jak dla gruntów spoistych.
PODZIAŁ GR. SKALISTYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ:
ST- gr. skalisty twardy Rc > 5 Mpa.
SM- gr. skalisty miękki Rc<5 Mpa.
PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA SPĘKANIA: Li- skała lita,
Ms- skała małospękana,
Ss- skała średniospękana,
Bs- bardzospękana.
PODZIAŁ GRUNTÓW MIN. ZE WZG. NA UZIARNIENIE: kamieniste, gruboziarniste, drobnoziarniste.
PODZIAŁ ZE WZG. NA WYST. SKAŁY MACIERZYSTEJ: zwietrzeliny KW zwietrzeliny gliniaste KWg to grunt występujący w miejscu wietrzenia skały macierzystej w stanie nienaruszonym.
KR rumosze KRg rumosz gliniasty występuje poza miejscem wietrzenia skały macierzystej ale nia podlegały procesom transportu i osadzenia w wodzie. KO otoczaki grunty osadzone w wodzie.
PODZIAŁ GR. GRUBOZIARNISTYCH ZE WZG. NA UZIARNIENIE: Ż- żwir, Żg- żwir gliniasty, Po- pospółka, Pog- pospółka gliniasta.
PODZIAŁ GR. DROBNOZIARNISTYCH ZE WZG. NA SPOISTOŚĆ: gr. niespoiste ns, grunty spoiste- małospoiste ms, średniospoiste ss, zwięzłospoiste zs, bardzospoiste bs.
PODZIAŁ GR. DROBNOZIARNISTYCH NIESPOISTYCH ZE WZG. NA UZIARNIENIE: Pr piasek gruby, Ps piasek średni, Pd piasek drobny, P¶ piasek pylasty.
PODZIAŁ GR. NIESPOISTYCH DROBNOZIARNISTYCH ZE WZG. NA ZAGĘSZCZENIE: Id- stopień zagęszczenia. ln- stan luźny Id<0,33 szg- stan średniozagęszczony 0,33<Id<0,66 zg- stan zagęszczony 0,66<Id<0,8 bzg- stan bardzo zagęszczoyId>0,8.
GRUNY NASYPOWE DZIELĄ SIĘ ZE WZG. NA PRZYDATNOŚĆ DO BUDOWY: Nasypy budowlane nB ich rodzaj i stan odpowiada wymaganiom konstr. Ziemnej lub podłoża pod budowlę. Nasyt niekontrolowany nN- nie odpowiada wymaganiom bud.
GRUNTY ORGANICZNE- H gr. próchnicze- nie skaliste w których zawartość części org. >2% jest wynikiem wegetacji roślinnej oraz obecności mikroflory i mikrofauny. Nm namuły- powstały na skutek osadzania się sub. miner. i org. w środ. wodnym- dwa typy Nmp namuły piaszczyste mają właś. gr. niespoistego, Nmg namuły gliniaste które mają cechy gr. spoistych. G gytie- to namuły z zaw. Węglanu wapnia >5% który może wiązać szkielet grunt. Nadając mu charakter. gruntu skalistego o małej wytrz. T torfy- to gr. powstałe z obumarłych i podlegających stopniowej karbonizacji części roślin. WK węgiel kamienny WB węgiel brunatny- grunty skaliste powstałe na skutek silnej karbonizacji sub. roślinnej.
OKREŚLENIE GRUNTÓW SPOISTYCH: 1) próba wałeczkowania- służy do oceny spoistości gruntu, formujemy kulkę o śr. 7mm kładziemy na dłoni i nasadą kciuka drugiej wałeczkujemy, do momentu uzyskania wałeczka o śr. 3mm, jeśli wałeczek nie wykazuje uszkodzeń należy go ugnieść i ponownie uformować z niego kulkę. Wałeczkujemy do momentu aż wałeczek rozwarstwi się lub rozsypie. 2) próba rozcierania w wodzie próbkę gruntu należy rozcierać między dwoma palcami zanurzonymi w wodzie jeżeli podczas rozcierania wyczuwamy dużo ziarn piasku zaliczamy do gr 1 jeżel pojed. ziarna do gr 2. 3) próba rozmakania- z przeznaczonego do badania gruntu należy pobrać grudkę o śr. 15-20mm wysuszyć do stałej masy 105-110st. Umieszczamy ją na siatce o oczku 5mm i zanurzamy w wodzie czas rozmakania liczy się od mom. zanurzenia do całkowitego przeniknięcia.
STAN GRUNTÓW SPOISTYCH-oznacza się na podstawie liczby wałeczkowań tej samej próbki gruntu ile razy uzyskano wałeczek 3mm bez uszkodzeń.
DLA GRUNTÓW NIESPOISTYCH- analiza sitowa- komplet-40,25,10,2,1,0.5,0.25,0.1, 0.071 lub 0.063.
3 FAZOWA BUDOWA GRUNTU-faza szkielet gruntowy, tworzą go kamienie fk>40mm, ziarna fz 40-2 mm, piaski 2-0,05mm, pyły 0,05-0,002mm, iły <0,002mm. Faza wodna- woda związana z powierzchnią cząstek szkieletu, kapilarna, parowa i lodowa. Faza gazowa- metan, etan, CO2, CO.
STRUKTURA GRUNTU- 1) struktura ziarnista- charakterystyczna dla piasku, żwiru, pospółki. Porowatość 20-50% w zależności od stanu zagęszczenia.2) struktura komórkowa- charakterystyczna dla cząstek powstałych w środowisku wodnym. 3) struktura kłaczkowa- charakterystyczna dla iłów, powstaje w wodach o odpowiedniej koncentracji elekrtolitu. W trakcie opadania ulegają kłaczkowaniu, opadają na dnie i tworzą komory zbudowane z komórek.
WŁAŚCIWOŚCI FIZ. GRUNTU: Gęstość właściwa- stosunek masy szkieletu do objętości szkieletu ρs= Ms/Vs.
Ciężar właściwy szkieletu- gęstość * przyśpieszenie ziemskie γs= ρs *g.
Gęstość objętościowa gruntu- masa do objętości cząstki gruntu ρ=m/v, γ=ρ*g.
Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego- ρd=ms/v stos. Masy szkieletu do objętości całkowitej. ρd= 100*ρ/100+W , W- wilgotność gruntu w procentach.
Porowatość- objętość porów do objętości całkowitej n= Vρ/V.
Wskaźnik porowatości e=Vp/Vs.
Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych- stosunek zagęszczenia gruntu istniejącego w naturalnym zaleganiu do maksymalnia możliwego zagęszczenia tego gruntu Id= emax-e/emax-emin.
Stany zagęszczenia- stan luźny, średnio zagęszczony, zagęszczony.
Wilgotność- stosunek masy wody do masy szkieletu w= mw/ms * 100%.
Stopień plastyczności- Il= Wn-Wp/Wl-Wp.
WŁAŚCIWOŚCI MECH. GRUNTÓW- odkształcenia- niesprężyste długotrwałe, w większości stałe.
Ściśliwość- zmiana objętości gruntu przy zmiaie obciążenia. Moduł ściśliwości- M=Δδ/Δh. Wytrzymałość- jest to najmniejszy stan obciążenia który powoduje zniszczenie materiału.
WODA-PODŁOŻE GRUNTOWE-1) woda grawitacyjna- zapełnia poniżej zwierciadła wszystkie pory w gruncie, ma duży zasięg przestrzenny ma kontakt hydrauliczny z ściekami i zbiornikami. Filtracja- przepływ wody przez grunt. Ruchy cieczy- luminarny- strugi wody mają kierunki równoległe.- burzliwy- strugi wody mają różne kierunki przepływu. Sufozja- woda przy dużej szybkości zaczyna porywać cząstki szkieletu.
Przemarzaie- 3 fazy- 1) ciepła- przemarzania nie ma, 2)-temp. Od powierz. Do głębin czasami spada poniżej zera. 3) temp. zawsze jest ujemna.
Podciąganie kapilarne- woda gruntowa podnosi się do góry i powoduje wysadziny.
A- grunty niewysadzinowe- Hk<1,0m (Ż,Po,Pr,Ps,Pd), B- grunty wątpliwe Hk= 1,0-1,3m. (Ppi,Pd). C- grunty wysadzinowe-Hk>1,3m.
PODŁOŻE BUDOWLI I JEGO GŁĘBOKOŚĆ- zależy od- wielkości obciążenia rozkładu obciążenia, podłoża gruntowego, zwierciadła wody gruntowej i gęstości objętościowej. Jako wzmocnik podłoża gruntowego stosuje się poduszki, usztywnienie górnej warstwy podłoża daje dobry rozkład naprężeń. Budowle odkształcają się i przemieszczają przez zmianę obciążenia i przemieszczenie fundamentu wskutek ściśliwości podłoża nazywa się to osiadaniem.
KONSOLIDACJA- ściśliwość zmiana objętości pod wpływem zmiany obciążenia. Jest to zmiana objętości porów nie szkieletu. Szkielet gruntowy jest nieściśliwy i woda jest nieściśliwa, powietrze w porach jest ściśliwe a woda z porów podczas obciążenia musi odpłynąć. Do sprawdzenia przemieszczeń stosuje się przyrównanie dopuszczalnych osiadań do osiadań eksploatacyjnych. Przy sprawdzeniu osiadania porównujemy to samo.
OSIADANIE I WPŁYW NA KONSTRUKCJE- 1) warunek nośności wyjdzie dla każdego gruntu zwiększamy fundament jeśli jest grunt słabszy. 2) manipulacja powierzchnią osiadania budynku nic nie daje. 3) można manipulować głębokością. Nie można posadowić bud. Na gruntach różnej klasy, trzeba odpowiednio rozmieścić dylatacje, grunty słabsze trzeba wzmocnić albo mocne osłabić.
FAZY PRACY PODŁOŻA POD OBCIĄŻENIEM- 1) stan sprężysty q<qkv, 2) stan sprężysto- plastyczny qkv<q<qgr. osiadania są większe zależność między obciążeniem a osiadaniem jest nieliniowa. 3) utrata stateczności ukł .fundament podłoże q=qgr.
FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE- fundament- część konstr. budowlanej lub inżynierskiej która wsparta jest bezpośrednio na gruncie. Ma za zadanie przekazać na podłoże budowlane obciążenie. Obciążenia te wywołują w gruncie stan naprężenia i odkształcenia. Wymagania- 1) obc. przekazywane na grunt nie mogą być większe od obd. dopuszczalnego i decyduje o tym nośność podłoża. 2) przemieszczenia i odkształcenia konstrukcji obiektu nie mogą przekraczać wartości dopuszczalnych uwarunkowanych względami konstrukcyjnymi i eksploatacyjnymi. 3) budowla musi mieć zapewnioną stateczność nie może być przesunięcia poziomego obrotu i zsuwu. 4) fundament musi spełniać wszystkie warunki stawiane mu ze wzg. na rodzaj stawianego obiektu.
POSADOWIENIE DZIELIMY NA: płytkie- bezpośrednie, głębokie- pośrednie.
Fundamenty płytkie- zawsze bezpośrednie zalicza się posadowienie bezpośrednio na warstwie nośnej gruntu zalegającej na takiej głębokości do której można dojść otwartym wykopem bez stosowania kosztownych i trudnych zabezpieczeń max 3,5m. Fundamenty głębokie- każde inne. Posadowienie bezpośrednie- obciążenia są przekazywane przez fundament bezpośrednio na grunt. Fundamenty pośrednie-przekazuje obc. na podłoże gruntowe przez specjalne elem. konstr.
MATERIAŁY DO BUDOWY FUNDAMENTÓW: Fundamenty są długowieczne trwałe,pracują w bardzo trudnych warunkach. Stosuje się wszystkie materiały budowlane, kamień jest ciężki, cegła rzadko drewna lepiej nie stosować. Zaprawa cementowa- gdzie jest woda zapr. cem.wap. nie ma wody beton każdy. Do zabezpieczenia stali przed wilgocią izolacje pionowe i poziome. Z blach robimy dylatacje.
SCISLIWOS-EDOMETR-słuzy do badania scisliwosci gruntu,można dzieki niemu wyznaczyc moduły M0,M,cecha monalityczna
SCISLIWOSC-zdolnosc do zmiany objętości, w wyniku zmiany obciążenia(rys)PRZYGOTOWANIE PROBEK- probki o nienaruszonej strukturze NNS,przyrząd,umieszcza się w edometrze i bada się BADANIE PRZEPROWADZA SIĘ-przykładamy obciążenie-naprezenie 12,5 kPa(sama ramka)(25,50,100,200,400,800)Kpa,po przyłoeniu obciążenia czekamy do momentu ustabilizowania wysokości probki i az przestanie osiadac(ily-2 dni,piaski-5h)nastepnie odciążamy próbkę i ponownie obciązamy EDOMERYCZNY STAN-probka nie ma możliwości rozszerzac się na boki,może zmienic tylko wysokość OPRACOWANIE WYNIKÓW BADAN-krzywa konsolidacji tk-czas ustabilizowania się probki MODUŁ ŚCIŚLIWOŚCI- M0-dla k.scisliwosci pierwotnej M-dla czarnej krzywej M0,M=[ΔGi*hi-1]/[Δhi] ΔGi=Gi-Gi-1 Δhi=hi-1-hi i-bierzacy stopien obciążenia, i-1-poprzedni stopien obciążenia
WYTRZ.NA SCINANIE-parametry wytrz. C-spójność[kPa] φ-kąt tarcia wewn, Tf-naprezenia styczne G-naprezania normalne G=P/A Tf=H/A-dla gr.spoistych C=0 φ=25-42^o gr.spoiste C=10-60 Mpa φ=5-25°-do wyznaczenia C i φ służą -aparat bezpośredniego ścinania(aparat AB) -aparat trójosiowego ścinania(aparat AT)(rys)
-gr.spoiste(próbka pobierana jest według specjalnego szablonu)-gr.niespoiste(ubijakiem)przykładamy obciążenie 50-400Mpa uruchamiamy aparat,w trakcie badania co pewien czas odczytujemy-siłę ścinającą -wielkość ramki. Badanie przeprowadzamy do momentu ścięcia próbki(jeśli wartość siły już nie rosnie a nawet spada)lub jeśli odkształcenia Є osiągnie 10%to kończymy badanie Є=r/a prędkość przesuwu0,05-0,1 mm/min,następnie wyznaczamy Gi=Pi/a2 a-wymiar ramki(12 lub 6cm) r-przesuniecie ramki aparatu Tfi=Hi max/a(a-ri) a nastepnie rysujemy wykres(min.5 badań)
APARAT TRÓJOSIOWEGO ŚCINANIA(APARAT AT)próbkę umieszczamy w gumowej osłonie ,probki maja kształt walca o φ30-50mm smukłość 2-2,5mm,po umieszczeniu probki w komorze przeprowadzamy konsolidacje,w zależności od materiału czas trwania może być rózny(2dni,tydzień)uruchamiamy mechanizm aparatu,podczas badania odczytujemy -wartośc siły pionowej -przesunięcie próbki. Regulujemy ciśnienie w komorze sigma3,obciążenie przykładamy do momentuścięcia(wartość siły pionowej nie wzrasta lub osiągniemy 10% odkształcenia naprężęnia efektywne(działające na szkielet gruntowy) G1'=G1-u G3'=G3-uNiezmienniki naprężeń naprężeń średnie p=[G1+G3]/2 intensywność naprężenia q=[G1-G3]/2Efektywne naprężenia p'=p-u p'=q stan odkształcenia-pionowe Є1=Δh/h Єr=Δr/r Niezmienniki Єr=Є1+2Є3 Єs=2-3(Є1-Є3)Opracowanie wyników -koło Mohra lub IImet.? φ=arc sin(tgß) c=b/cosφ
Pr.rozcierania - rozcieramy grunt pomiędzy palcami w H20 ptrzymy ile jest piasku (jak zostaje dużo piasku-gr. Piaszczysta; pojedyncze ziarna-gr. Pi p ; żadnych ziaren gr pi)
STAN GRUNTU : gr. spoiste nie dają się pałeczkować, gr. Płynny nie daje się pałeczkować ,gr płynny daje się pałeczkować TPL[ MS(x=1) ss (x<2) zs (x<3) bs(x<5)] PL[ MS(x=2) ss(2<x<4), zs(2<x<7)bs(5<x<10)] mpl [ MS(x>2) ss(x>4) zs(x>7) bs(x>10)
WILGOTNOŚĆ r suchy( ręką lub papier filtracyjny, jest suchy po przyłożeniu) małowilgotny (gdy czujemy lekka wilgoć) wilgotny(jeśli po ściśnięciu leci kapie woda) nawodniony(woda odsącza się grawitacyjnie) BARWA-dominująca barwę podajemy na końcu, ZAWARTOŚĆ CACO3 oceniamy po zaobserwowaniu po polaniu gruntu 10% roztworem CACO3 I - brak reakcji II reakcja słaba (20s) III reakcja intensywna krótka, IV reakcja długa i gwałtowna) KRZYWA UZIARNIENIA frakcje (ziarna o określonej średnicy) fr. Kamienista(d>40mm) fr zwirowa(d=2-40mm) fr piaskowa(d=0,05-2mm) fr pyłowa(d=0,002-0,05) fr iłowa (d<0,002mm) Krzywa uziarnienia to graficzne przedstawienie danego gruntu (rysunek) u=d60/d10 ; u<5 gr. Równoziarnisty(nadaje się do nasypów) 5<u<15 gr. Różnoziarnisty u>15 gr bardzo różnoziarnisty c=d302/d10*d60 ANALIZA SITOWA polega na przesianiu przez zestaw sit ; przyrządy sita d40mm-0,0067mm oczka kwadratowe; gr. Suszy się do stanu powietrzno suchego, nakłada się na zestaw sit, obliczamy zawartość % i nanosimy na wykres GRANICE KONSYSTENCJI 1 wilgotność w=MW/MS przyrządy : parowniczki, waga, suszarka temp 100-105 C umieszcza się grunt w parowniczce, potem na wage, suszy się w suszarce, są 3 granice plastyczności : gr. Skurczalności (ws) gr. Plastyczności (wp) gr. Płynności (wl) gr. Plastyczności wilgot. Spękanego wałeczka przyrządy 2 parowniczki, próbki w stanie plastycznym wałkujemy do momentu spękania wałeczka; gr płynności : met.Wasieliewa , met. Casagrandego : nakładamy grunt do miseczki, robimy bruzde w gruncie liczymy uderzenia po jakim czasie bruzda się zleje(poniżej 12 uderzeń należy grunt osuszyć) BADANIE WILGOTNOŚCI OPTYMALNEJ ro=m/v ; aparat koptora (rysunek) przeprowadzenie: 2,5 kg gruntu mieszamy z wodą ok. 60 cm3, ubija się i mierzy gęstość dodajemy wode, zagęszczamy ubijamy i mierzymy gęstość i wilgotność ro=mm+mt/v ; odziarniamy przez sito o 6mm x[%] , gdy x<5% wyniki SA prawidłowe, 5<x<25 należy przeliczyć wyniki
urzadzenie proklana - 1dm3 celinder, nastepuje zageszczenie gruntu, 25 uderen, badanie dla gruntu suchego stosujemy nakladkie, zdejmujemy wyrownujemy grunt, wazymy mase dodajemy troche wody i robimy to samo.
Analiza sitowa- sita 1,6 mm(najwieksze) 0,056mm(najmniejsze), wstrzasarka 5 min przesiewamy