7. Metody wyznaczania parcia i odporu gruntu na

ś

ciany

oporowe.

Głównym obci

ąż

eniem

ś

cian oporowych jest parcie gruntu i wody. Odpór gruntu pod

dnem wykopu jest reakcj

ą

utrzymuj

ą

c

ą

. Je

ż

eli w pobli

ż

u

ś

ciany wyst

ę

puj

ą

dodatkowe

obci

ąż

enia (np. parkuj

ą

ce lub poruszaj

ą

ce si

ę

pojazdy, składowiska materiałów i

inne), to obci

ąż

enie naziomu trzeba uwzgl

ę

dni

ć

przy wyznaczaniu par

ć

.

Parcie czynne (graniczne) jednostkowe:

 =  + ∗  ∗  − 2√

[







]

 = tan



45° −







Odpór gruntu (graniczny) jednostkowy (inaczej parcie bierne):

 =  + ∗  − 2











 tan



45° + /2

q

z

– obci

ąż

enie naziomu

γ

– ci

ęż

ar warstwy gruntu

z – grubo

ść

warstwy gruntu

c – spójno

ść

φ

– k

ą

t tarcia wewn

ę

trznego

uproszczone schematy par

ć

:

w gruncie spoistym w gruncie niespoistym

Niespoisty uwarstwiony sumaryczny:

Parcie wody uwzgl

ę

dnia si

ę

w przypadku ró

ż

nicy jej poziomów po 1 i 2 stronie

ś

cianki, przy czym rozkład parcia zale

ż

y od tego czy jest przepływ wody pod

ś

ciank

ą

(warstwa przepuszczalna pod

ś

ciank

ą

– ci

ś

nienie spływowe).

Max warto

ść

parcia wody

" = " ∗ ∆ℎ"

∆ℎ" − %óż() " +)+,ℎ "-

1 przypadek – grunt uwarstwiony, 2 przypadek – grunt
naziom obci

ąż

ony uwarstwiony uwodniony

γ

'- ci

ęż

ar gruntu poni

ż

ej zwg

..

=

.

+

∆/

0 ∗ "

Po wyznaczeniu rozkładu parcia i odporu sporz

ą

dza si

ę

wykres wypadkowy, w

którym otrzymujemy gł

ę

boko

ść

równowa

ż

enia si

ę

parcia i odporu e

a

(a)=e

p

(a).

Wypadkowa parcia czynnego:

1 = ∗

/



2 ∗  − 2 ∗ /√ +

2



Wypadkowa parcia biernego:

1 = ∗

/



2 ∗  + 2 ∗ /

8. Stateczno

ść

skarp i zboczy.

Czynniki destabilizuj

ą

ce oraz potencjalne obci

odłamu (osuwu) skarpy.

•

obci

ąż

enie zewn

ę

trzne naziomu

•

Ci

ęż

ar własny klina odłamu

•

Siła ci

ś

nienia spływowego

•

Obci

ąż

enia sejsmiczne (np. szkody górnicze)

Na stateczno

ść

składa si

ę

wysoko

stateczno

ś

ci – siły

ś

cinaj

ą

ce przekraczaj

Okre

ś

lenie stateczno

ś

ci skarp/zboczy polega na okresleniu napr

nast

ę

puje osuni

ę

cie i porównanie ich z wyst

typowym mechanizmem utraty stateczno

Typy osuwisk: obryw (oberwanie zwi
materiału sypkiego), osuwisko (przemieszczenie wraz z obrotem cz
gruntowego wzdłu

ż

cylindrycznej powierzchni po

przemieszcza si

ę

po istniej

ą

geotechnicznych), pełzanie (w bardzo długim czaise), spływ (przemieszczanie si
gruntu nasyconego wod

ą

).

Sprawdzenie stateczno

ś

ci zbocza odbywa si

współczynnika F

min

1. Grunt sypki

Analizuj

ą

c warunki równowagi zbocza (skarpy) w gruncie sypkim (piaski,

ż

wiry) mo

ż

na doj

ść

do wniosku,

równy k

ą

towi tarcia wewn

skarp i zboczy.

ce oraz potencjalne obci

ąż

enia, które mog

ą

działa

ę

trzne naziomu

ar własny klina odłamu

nienia spływowego

sejsmiczne (np. szkody górnicze)

ę

wysoko

ść

nachylenie, kształt powierzchni zbocza. Utrata

ą

ce przekraczaj

ą

wytrzymało

ść

gruntu na

ś

cinanie.

ci skarp/zboczy polega na okresleniu napr

ęż

e

cie i porównanie ich z wyst

ę

puj

ą

cymi napr

ęż

eniami. Najbardziej

typowym mechanizmem utraty stateczno

ś

ci jest osuwisko.

Typy osuwisk: obryw (oberwanie zwi

ę

złych fragmentów skarpy), osyp (z osypanego

materiału sypkiego), osuwisko (przemieszczenie wraz z obrotem cz

ęś

cylindrycznej powierzchni po

ś

lizgu), zsuw (grunt osuwiska

ej

ą

cej w skarpie powierzchni osłabienia, np. kontakt warstw

geotechnicznych), pełzanie (w bardzo długim czaise), spływ (przemieszczanie si

ś

ci zbocza odbywa si

ę

poprzez obliczenie minimalnego

c warunki równowagi zbocza (skarpy) w gruncie sypkim (piaski,

ść

do wniosku,

ż

e k

ą

t maksymalnego nachylenia skarpy jest

towi tarcia wewn

ę

trznego.

W – ciężar elementarnej bryły

gruntu,

T – siła tarcia,

B – siła zsuwająca,

ą

działa

ć

na klin

nachylenie, kształt powierzchni zbocza. Utrata

gruntu na

ś

cinanie.

ęż

e

ń

, przy których

eniami. Najbardziej

złych fragmentów skarpy), osyp (z osypanego

materiału sypkiego), osuwisko (przemieszczenie wraz z obrotem cz

ęś

ci masywu

lizgu), zsuw (grunt osuwiska

cej w skarpie powierzchni osłabienia, np. kontakt warstw

geotechnicznych), pełzanie (w bardzo długim czaise), spływ (przemieszczanie si

ę

poprzez obliczenie minimalnego

c warunki równowagi zbocza (skarpy) w gruncie sypkim (piaski,

t maksymalnego nachylenia skarpy jest

ciężar elementarnej bryły

siła zsuwająca,

W przypadku gruntów niespoistych (spójno
po

ś

lizgu jest równoległa do skłonu zbocza.

Opór gruntu (sypkiego) przy

ś

Równowaga: B

≤

T; zatem: Wsin

Wska

ź

nik pewno

ś

ci F = T/B = Wcos

Minimalna warto

ść

F dla skał sypkich (1,1÷1,3).

2. Grunt spoisty
Spójno

ść

2

0 płaszczyzna po

Ustala si

ę

siły zsuwaj

ą

ce wydzielon

powierzchni po

ś

lizgu o najmniejszym współczynniku pewno

1,1 5 1,2

2 metody obliczania stateczno
Metoda Felleniusa
G – siła ci

ęż

ko

ś

ci (składowe

l – długo

ść

linii po

ś

lizgu

6  7 ∗ +89

: 

;<

;+  =6) ∗ >(

?

@AB

F

min

>F

dop

=1,1

5

1,5

Metoda Bishopa

: 

CD
CE

F  6 ∗ >(   ∗

G

H

siły poziome od oddziaływania pasków s











Wzmacnianie skarp i zboczy:
- geosyntetyki (oddzielaj

ą

geosyntetyki zbroj

ą

ce)

- filtrowanie i odwadnianie
- rekultywacja - ro

ś

linno

ść

W przypadku gruntów niespoistych (spójno

ść

=0) przyjmuje si

ę

ż

e płaszczyzna

lizgu jest równoległa do skłonu zbocza.

Opór gruntu (sypkiego) przy

ś

cinaniu wynosi: T = N tg

Ф

T; zatem: Wsin

β

≤

Wcos

β

tg

Ф

; st

ą

d: tg

β

≤

tg

Ф

lub

ci F = T/B = Wcos

β

tg

Ф

/ Wsin

β

= tg

Ф

/ tg

β

F dla skał sypkich (1,1÷1,3).

0 płaszczyzna po

ś

lizgu w postaci krzywej powierzchni wa

ą

ce wydzielon

ą

brył

ę

i siły przeciwdziałaj

ą

ce. Poszukuje si

lizgu o najmniejszym współczynniku pewno

ś

ci F

min

2 metody obliczania stateczno

ś

ci:

ci (składowe G

n

, G

s

)

>(   ∗ I)/ = 7) ∗ 8)(9)

siły poziome od oddziaływania pasków s

ą

siednich

Wzmacnianie skarp i zboczy:

geosyntetyki (oddzielaj

ą

, izoluj

ą

– uniemo

ż

liwiaj

ą

przepływ wody, wzmacniaj

filtrowanie i odwadnianie

linno

ść

e płaszczyzna

lub

β

≤

Ф

;

lizgu w postaci krzywej powierzchni walcowej.

ą

ce. Poszukuje si

ę

min

J :

dop



przepływ wody, wzmacniaj

ą

–

9. Zasady konstruowania i oblicze

ń

stateczno

ś

ci

fundamentów.

W fundamentach bezpo

ś

rednich obci

ąż

enie przekazywane jest poprzez podstaw

ę

fundamentu na podło

ż

e. Zazwyczaj s

ą

to fundamenty płytko poło

ż

one (nie gł

ę

biej ni

ż

szeroko

ść

fundamentu lub 4 m). Do fund. bezpo

ś

rednich zaliczamy: stopy (do wys.

50 cm przekrój prostok

ą

tny, wy

ż

sze – przekrój trapezowy), ławy, ruszty (stos., gdy

podło

ż

e jest słabe, mo

ż

e nast

ą

pi

ć

ró

ż

nica osiada

ń

, rozstaw słupów jest mały), płyty

(pod słupy lub

ś

ciany w małych rozstawach, grunt niejednorodny, poni

ż

ej zwg),

skrzynie, fundamenty blokowe (pod maszyny i urz

ą

dzenia w zakładach

przemysłowych).

Gł

ę

boko

ść

posadowienia uzale

ż

niona jest od kilku czynników:

•

Minimum 0,5 m w stosunku do najni

ż

ej przyległego terenu

•

gł

ę

boko

ś

ci przemarzania gruntu (0,8 – 1,4m)

•

gł

ę

boko

ś

ci rozmycia gruntu

•

poziomu zwg

•

wymaga

ń

eksploatacyjnych i konstrukcyjnych

•

poziomu posadowienia s

ą

siednich fundamentów

•

na spadku terenu fundament wykonuje si

ę

stopniami co 30cm

Pod niskie budynki obci

ąż

one siłami statycznymi osiowymi projektuje si

ę

fundamenty

betonowe, natomiast przy wi

ę

kszych obci

ąż

eniach osiowych oraz wyst

ę

puj

ą

cych

siłach dynamicznych i mimo

ś

rodowych a tak

ż

e z innych powodów, dla których

fundament musi by

ć

szeroki projektuje si

ę

z

ż

elbetu. Minimalna wysoko

ść

ław/stóp to

25-30cm, szeroko

ść

odsadzek minimum 5 cm.

Projektuj

ą

c fundament

ż

elbetowy nale

ż

y sprawdzi

ć

je na przebicie i momenty

zginaj

ą

ce:

68K = L

MN

O

∗ P < 6%K = R



∗ S

TUO

∗ K

d – wysoko

ść

u

ż

yteczna

R



=

R

B

+ R



2

f

ctd

– wytrzymało

ść

obliczeniowa betonu na rozci

ą

ganie

N

sd

– max obci

ąż

enie obliczeniowe

Obliczenie na momenty zginaj

ą

ce, gdy M=0

;

N

=



VW

X

∗ Y − R

B



;

Z

=



VW

X

∗ Y − R

[



Przekrój zbrojenia:

:

M

N GD\ Z

=

C

] ^_` a

b

c

∗d

R

a

– wytrzymało

ść

obliczeniowa stali na rozci

ą

ganie

z – wysoko

ść

u

ż

yteczna

Obliczenia stateczno

ś

ci fundamentów:

I STAN GRANICZNY – STATECZNO

ŚĆ

PODŁO

Ż

A

•

wypieranie podło

ż

a przez fundament

•

osuwisko lub zsuw

•

przesuni

ę

cie w poziomie posadowienia

Wypieranie podło

ż

a:

V

d

<R

d

V

d

– obci

ąż

enie obliczeniowe na fundament ( obc. stałe i zmienne ze

współczynnikami

γ

G

i

γ

Q

)

R

d

– obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a gruntowego (warto

ść

charakterystyczna

pomniejszona o współczynnik

γ

R

)

Gdy w podło

ż

u jednorodnym (tj. do gł

ę

b. 2xszeroko

ść

) wyst

ę

puje obci

ąż

enie

mimo

ś

rodowe i działaj

ą

ce pod k

ą

tem:

6

O

≤ f

O,\

lub

6

O

≤ f

O,G

Do oblicze

ń

odporu podło

ż

a nale

ż

y przyj

ąć

pole powierzchni A’B’.

Mo

ż

na zastosowa

ć

obliczenia uproszczone, gdy siła pozioma jest

≤

10% siły

pionowej, nie ma obaw,

ż

e nast

ą

pi obrót

lub przesuw, oraz mimo

ś

ród e

b

≤

0,035B.

h – zagł

ę

bienie stropu słabszej warstwy

grunt spoisty: h

≤

B b=h/4

h>B b=h/3
grunt niespoisty: h

≤

B b=h/3

h>B b=2h/3

N

D

’=N

D

+B’*L’*h*

γ

2

’

Je

ż

eli w podło

ż

u uwarstwionym do

gł

ę

boko

ś

ci

≤

2B wyst

ę

puje słabszy

grunt, to nale

ż

y sprawdzi

ć

no

ś

no

ść

w

poziomie posadowienia zast

ę

pczego dla

warto

ś

ci

γ

2

,

φ

2

oraz c

2

tej warstwy

.

Sprawdzenie stateczno

ś

ci na obrót i przesuw:

- je

ż

eli budynek posadowiony jest na zboczu lub przy wykopie

- zsuw mo

ż

e nast

ą

pi

ć

ze wzgl

ę

du na budow

ę

geologiczn

ą

podło

ż

a

- działaj

ą

siły poziome

≥

10% siły pionowej

- obok budowli przewidywane s

ą

nowe obci

ąż

enia

- powy

ż

ej poziomu posadowienia wyst

ę

puj

ą

grunty słabe

1) Sprawdzenie stateczno

ś

ci na obrót

a) Skały, grunty spoiste, zwarte i półzwarte

M

o

=H

d

*a

1

+M

d

M

u

=V

d

*a

2

M

o

≤

M

ud

b) Grunty niespoiste lub spoiste mi

ę

kkoplastyczne i plastyczne

G – ci

ęż

ar gruntu

M

u

=T*R

A=l*1

l – długo

ść

łuku

M

o

=W*e=W*R*sin

α

M

o

<M

u

M

2) Sprawdzenie stateczno

ś

ci na przesuw:

T

1

=V

d

*

m

T

2

=V

d

*tan

φ

2

+c

2

*A

T

3

=(V

d

+G)*tan

φ

2

+c

2

*A

G – ci

ęż

ar gruntu do gł

ę

boko

ś

ci z