-51-

WYKŁAD XII

Teren dziewiczy

I faza - przed rozpoczęciem robót

-pierwotne

II faza - wykop

-współczynnik zanikania naprężeń, który przyjmujemy identycznie, jakby podłoże obciążone w drugą stronę.

III faza - po wykonaniu i obsypaniu go.

-52-

faza IV - po wykonaniu fundamentu i przyłożonego do fundamentu obciążenia Q, -od obciążenia zewnętrznego.

W strefie kontaktu wzrasta naprężenie (naprężenia dodatkowe)

q=

zanika z głębokością zgodnie z q_s=*q

naprężenia całkowite

-od obciążenia dodatkowego - zanikają z głębokością zgodnie z q_s=*q

im niżej tym bardziej w napręż całk są zanikane, można je zaniechać.

Głębokość z_max - do której istotny jest udział naprężeń dodatkowych do pierwotnych.

Z_max- to podłoże budowlane

Na głębokości z_max - podłoże budowlane, współpracuje z budowlą.

Rozkład naprężeń pod budowlą wyznaczamy do głębokości ,z' na której naprężenia dodatkowe od wzniesienia budowli wynosi 30% naprężeń pierwotnych .

Przyjmuje się że na tej głębokości kończy się wpływ budowli na odkształcenie gruntu. Obszar pomiędzy podstawą budowki, a tą głębokością nazywa się podłożem budowlanym.

Wzór się stosuje gdy mamy do czynienia nie z podłożem jednorodnym, lub w miarę zagłębienia występują warstwy o stopniowo wzrastającej wartości modułu ściśliwości. Gdy górna warstwa jest bardziej ściśliwa niż dolna, a głębokość podłoża nie dochodzi do spągu warstwy górnej, należy do podłoża zaliczyć całą górną warstwę (aż do stropu warstwy, nawet nośnej, poniżej z_max)

Osiadanie podłoża budowlanego.

-osiadaniem fundamentu nazywa się pionowe przemieszczenie fundamentu, wskutek ściśliwości podłoża, (lub na etapie konsolidacji podłoża),

-przemieszczenie - może być do góry (pęcznienie),

Osiadanie - może być spowodowane przesychaniem gruntu,

Przyczyny osiadania podłoża:

-wzrost obciążeń gruntu - wskutek przyłożonego obciążenia,

-obniżenie zwierciadła wody gruntowej

-53-

Ważne gdy wkracza w obszar zabudowany.

Gdy spowodujemy obniżenie lustra wody spowodujemy osiadanie.

Budynki pękają.

Gdy podniesiemy poziom wody grunt się nie podniesie.

-zjawiska fizykogeologiczne, kompakcja dynamiczna (sejsmiczna),

-naturalne wahanie lustra wody,

-roboty górnicze, kopalniane.

Zasady obliczania:

Przy obliczaniu osiadań ważne jest określenie właściwości stałych materiałowych gruntu.

1) moduł ściśliwości,

2) moduł odkształcenia.

ad1) wyznaczamy w edometrze. Wartość modułu jest większ, bo nie rozszerza się na boki.

Metoda próbnych obciążeń

2 podejścia

Obliczenie osiadań zgodnie z teorią sprężystości

-założenie - grunt ośrodek izotropowy, nieważki,

ze wzoru Boussinesq'a

-r - promień płyty,

- - odległość rozpatrywanego punktu od osi

Przemieszczenie pionowe w osi ,z' na gł z

S.= (E-moduł ściśliwości)

z=r*ctg

dz=

-54-

dla

warunków granicznych

to , to

(1)

wg. wzoru osiadania są równe niemal , a grunt ma (gęstość)

Generalnie osiadanie pojedynczej warstwy o zróżnicowanym E, , będzie

(2) (wzór dla fundamentów kołowych, f-funkcje kąta )

wzór (2) dla fundamentów kołowych, to ośrodek symetryczny, gdy będzie fundament pasmowy.

Przy przyjęciu parabolicznego rozkładu naprężeń wzór na osiadanie fundamentu pasmowego będzie

-2B - szerokość fundamentu

- - kąt między osią ,z' a poruszanym punktem

-ze wzoru (1) osiadanie

-więc sumowanie osiadań do pewnej głębokości z=z_max

Musi być:

a) qq_proporc

I faza

b) sumujemy do z=z_max

(odkształci się cała bryła pod fundamentem w 3 kierunkach; E,-wyznaczamy)

-55-

Obliczenie osiadań metodą podaną w normie

tylko M₀- moduł ściśliwości (wyznaczamy), (bryła odkształci się pionowo)

Osiadanie oparte jest na założeniach:

1) Bryła odkształci się, podłoże gruntowe ograniczone jest u góry podstawy fundamentem, z boków pionowymi powierzchniami przechodzącymi wzdłuż dolnych krawędzi fundamentu.

Od dołu kończy się na poziomie gdzie spełniony jest warunek .

Głębokość tą należy korygować w zależności od warunków miejscowych.

2) Osiadanie jest sumą osiadań poszczególnych warstw zawartych w bryle ściśliwej.

3) Osiadanie poszczególnych warstw wyznacza się przyjmując, że naprężenia w nich są równomiernie rozłożone, i że są one równe max wartościom naprężeń pod środkiem fundamentu (napręż środk - rozkład paraboliczny)

4) Odkształcenie poszczególnych warstw oblicza się posługując się edometrycznym modułem ściśliwości gruntu M₀, a więc w warunkach zmiennej rozszerzalności bocznej.

Osiadanie do głębokości .

Miąższość nie może być większa niż

Ponieważ zmiana wartości nie przebiega liniowo z głębokością, do celów obliczania konieczny jest podział gruntu na warstwy. Podział prowadzimy tak, aby grunt w podzielonej warstwie można było przyjąć jako jednorodny. Granice podziału muszą się pokrywać z powierzchniami rozgraniczającymi poszczególne warstwy geologiczno-inżynierskie. Jednocześnie grubość warstw obliczeniowych nie może być zbyt duża. Tak więc np. warstwę jednorodną o znacznej miąższości należy podzielić na mniejsze.

Zaleca się, aby grubość warstw nie przekraczała następujących wartości

Grubość poniżej posadowienia fundamentu	B	2B	4B	6B
Grubość warstwy obliczeniowej		B	B	2B

(im głębiej tym można grubsze warstwy jednorodne), (2B- szerokość fundamentu)

Dla każdej warstwy obliczeniowej należy obliczyć średnią arytmetyczną wartości naprężeń dodatkowych, oraz pierwotnego

Dla każdej warstwy określić moduły edometryczne.

Dla zakresu naprężeń między średnimi wartościami i .

Dla każdej warstwy obliczeniowej następuje osiadanie według wzoru:

-56-

Osiadanie całkowite:

M_0i- moduł dla poszczególnej warstwy

h_i- moduł poszczególnej warstwy,

Wzór ten nie uwzględnia zmiany stanu naprężeń w gruncie i związanymi z nimi odkształceniami zachodzącymi podczas wykonywania wykopu.

Przy wznoszeniu budowli następuje zwiększenie naprężeń, z tego powodu można wydzielić część równą różnicy naprężeń pierwotnych i minimalnych (są to naprężenia wtórne).

Tak więc w fazie wzrostu naprężeń nastąpi powtórne obciążenie gruntu do stanu pierwotnego, z tych względów zaleca się żeby liczba osiadań całkowitych wykazywała zależność:

(M_i- obciążenie wtórne, M_0i- naprężenia dodatkowe)

- współczynnik zależny od czasu realizacji budowy ( 0 dla szybko wznoszonych obiektów, 1 dla dłużej niż rok)

Wyznaczając odkształcenia gruntu można przyjąć, że do chwili procesu zakończenia wznoszenia budowli zachodzi:

1. Dla warstw gruntów niespoistych oraz spoistych w stanie półzwartym 100% osiadania

-konstrukcje na podłożu piaszczystym gdy położywszy ostatnią belkę osiadanie konstrukcji kończy się.

2. Dla warstw gruntów spoistych w stanie gorszym niż półzwarty 50% osiadań całkowitych.

3. Dla warstw gruntów organicznych 25% osiadań całkowitych.

Praktycznie:

Wyliczamy wielkości osiadań np. 15 cm (jeżeli od 2) - 7 cm podczas wznoszenia budowli, a pozostałe 7 cm - w dalszym okresie.

Teoria konsolidacji jednoosiowej wg. Tercaghiego.

Jak przebiega osiadanie w czasie?

Osiadanie w czasie związane jest z wyciskaniem wody z gruntu. Rozpatruje się to przy uwzględnieniu teorii konsolidacji.

-57-

-ważne jest szybkie wypływanie wody,

w gruntach sypkich - szybko

w gruntach ilastych - wolno

Rozwiązanie równań konsolidacji jednoosiowej polega na znalezieniu funkcji: u=u(z,t)

u- postęp konsolidacji u= (e- wskaźnik porowatości)

Określa się nadciśnienie w wodzie: (w naczyniu Terzagiego)

T_v- czynnik czasu,

Czynnik czasu- jest to zmienna niezależna niemianowana, określa jaki procent konsolidacji został osiągnięty na danej głębokości z.

k- współczynnik filtracji,

- ciężar właściwy wody,

m_v- współczynnik ściśliwości objętościowej gruntu,

t- czas konsolidacji,

h- miąższość konsolidowanej warstwy,

Wzór na osiadanie w czasie t:

- poszczególnych warstw

(3) (żeby w różnych warstwach był taki sam czas konsolidacji) ( t₁- czas konsolidacji warstwy 1)

Badamy próbkę h₂ - wyznaczamy t₂ (z wzoru (3), wyznaczamy czas konsolidacji t₁, mając dane h₁)

wzór

Mając krzywą konsolidacji edometrycznej próbki można wykreślić krzywą konsolidacji gruntu warstwy pod fundamentem.

, n=(1,5-2,0)

t_w- czas konsolidacji warstwy,

t_e- czas konsolidacji próbki w edometrze,

h_w- miąższość warstwy,

h_e- wysokość w edometrze,

wg.- wykładnik.

Z krzywych konsolidacji można wyznaczyć wartość średniego naprężenia efektywnego w danym czasie.

---