Piotr Stępień
WIL
Budownictwo
GR IX
FUNDAMENTOWANIE
PROJEKT NR 1
Fundament bezpośredni - stopa
fundamentowa
1. Ustalenie poziomu posadowienia:
Uwarstwienie gruntu przedstawia Rys.1
Jako poziom posadowienia przyjęto: D
2.7m
:=
2. Założenie wstępnych wymiarów fundamentu:
L
1m
:=
wymiary fundamentu
B
1m
:=
asl
40cm
:=
wymairy słupa
asb
40cm
:=
3. Ustalenie oddziaływań:
Qk
1159kN
:=
charakterystyczna siła osiowa w słupie
Hk
166kN
:=
charakterystyczna siła pozioma przyłożona do fundamentu równolegle do
jednego boku
Mk
36kN m
:=
charakterystyczny moment sił w płaszczyźnie działania siły poziomej
γF
1.5
:=
współczynnik dla stałych niekorzystnych
Wartości obliczeniowe:
Qd
Qk γF
1739 kN
=
:=
Hd
Hk γF
249 kN
=
:=
Md
Mk γF
54 m kN
=
:=
4. Obliczenie wysokości stopy fundamentowej:
h
h1 d
+
:=
h1
wysokość stopy
grubość otuliny
d
5cm
:=
h1
0.5 asb
1
4 2 B
L
asl
-
(
)
B
asb
-
(
)
2
-
asb
2
3 k
4
+
(
)
+
1
-
:=
2 B
L
asl
-
(
)
B
asb
-
(
)
2
-
wysokość czynna stopy
σ
Qd
B L
1739 kPa
=
:=
Do dalszych obliczeń przyjmuję beton klasy C25/30
obliczeniowa wytrzymałość na rozciąganie
betonu w konstrukcjach żelbetowych
fctd
1.1MPa
:=
k
fctd
σ
1.1 MPa
1739 kPa
=
0.633
=
:=
h1
0.5 asb
1
4 2 B
L
asl
-
(
)
B
asb
-
(
)
2
-
asb
2
3 k
4
+
(
)
+
1
-
:=
=
=
0.5 40 cm
1
4 2 m
m
40 cm
-
(
)
m
40 cm
-
(
)
2
-
40 cm
(
)
2
3 0.633
4
+
(
)
+
1
-
22.7 cm
=
0.25 h1
6 cm
=
0.25 h1
10cm
>
0
=
Przyjmuję:
h1
max h1 40cm
,
(
)
40 cm
=
:=
h
h1 d
+
0.4 m
5 cm
+
=
:=
h1 d
+
h
h1 d
+
45 cm
=
:=
w
max 15cm
h
6
,
h
4
,
15 cm
=
:=
hp
h
w
-
30 cm
=
:=
5. Obliczenie ciężaru gruntu i stopy:
L
1 m
=
B
1 m
=
F
L B
1 m
2
=
:=
dolna podstawa fundamentu
f
2 0.05
m
asl
+
(
)
2
0.25 m
2
=
:=
górna podstawa fundamentu
Vstopy
B
2
w
1
3
hp
F
f
+
F f
+
(
)
+
0.325 m
3
=
:=
objętość stopy
Vslupa
asl
2
D
hp
-
w
-
(
)
0.36 m
3
=
:=
objętość słupa
Vgruntu
B
2
D
Vstopy
-
Vslupa
-
2.015 m
3
=
:=
objetość gruntu
γFK
15
kN
m
3
:=
ciężar objętościowy żelbetu
γK
20
kN
m
3
:=
ciężar objętościowy gruntu
Gstopy
Vstopy γFK
5 kN
=
:=
ciężar stopy
Ggruntu
Vgruntu γK
40 kN
=
:=
ciężar gruntu
VkStałe
Ggruntu Gstopy
+
45 kN
=
:=
obciażenie stałe
obciążenie zmienne
VkZmienne
Qk 1159 kN
=
:=
Vd
1.35 VkStałe
1.5 VkZmienne
+
1799 kN
=
:=
obliczeniowe obciążenie
6. Obliczenie oporu podłoża:
Właściwości gruntu warstwy na której posdowiony jest fundament:
ϕ
26deg
:=
efektywny kąt tarcia wewnętrznego
ck
0MPa
:=
efektywna wartość spójności
γk2
18.9
kN
m
3
:=
ciężar objętościowy gruntu
q
D
γK
2.7 m
20
kN
m
3
=
0.054 MPa
=
:=
naprężenia od zasypki fundamentu
Współczynniki :
Nq
e
π tan ϕ
( )
tan 45deg
ϕ
2
+
2
e
π tan 26 deg
(
)
tan 45 deg
26 deg
2
+
2
=
12
=
:=
Nc
Nq 1
-
(
)
tan
ϕ
( )
12
1
-
tan 26 deg
(
)
=
23
=
:=
Nγ
2 Nq 1
-
(
)
tan
ϕ
( )
2 12
1
-
(
)
tan 26 deg
(
)
=
11
=
:=
α
0deg
:=
kąt nachylenia dolnej podstawy fundamentu
bγ
1
α tan ϕ
( )
-
(
)
2
explicit ALL
,
1
0 deg
tan 26 deg
(
)
-
(
)
2
1
=
:=
bq
bγ 1
=
:=
bc
bq
1
bq
-
Nc tan ϕ
( )
-
1
1
1
-
23 tan 26 deg
(
)
-
=
1
=
:=
Efektywne wymiary fundamentu :
Md 54 kN m
=
moment na poziomie górnej powierzchni
Hd 249 kN
=
siła na poziomie górnej powierzchni
D
2.7 m
=
głębokość posadowienia
Md1
Md Hd D
+
726 kN m
=
:=
moment na poziomie posadowienia
eb
Md1
Qd
42 cm
=
:=
mimośród
L1
L
100 cm
=
:=
B1
B
2 eb
-
m
2 42 cm
-
=
16 cm
=
:=
A1
L1 B1
100 cm
16 cm
=
0.16 m
2
=
:=
efektywne pole podstawy fundamentu
Pozastałe współczynniki do oporu podłoża:
sq
1
B1
L1
sin
ϕ
( )
+
1
16 cm
100 cm
sin 26 deg
(
)
+
=
1.1
=
:=
sγ
1
0.3
B1
L1
-
1
0.3
16 cm
100 cm
-
=
1
=
:=
sc
sq Nq
1
-
Nq 1
-
1.1 12
1
-
12
1
-
=
1.1
=
:=
M
2
B1
L1
+
1
B1
L1
+
2
16 cm
100 cm
+
1
16 cm
100 cm
+
=
1.9
=
:=
iq
1
Hd
Vd A1 ck
1
tan
ϕ
( )
+
-
M
0.76
=
:=
ic
iq
1
iq
-
Nc tan ϕ
( )
-
0.76
1
0.76
-
23 tan 26 deg
(
)
-
=
0.74
=
:=
iγ
1
Hd
Vd A1 ck
1
tan
ϕ
( )
+
-
M 1
+
0.65
=
:=
Opór podłoża:
ck 0
=
Nc 23
=
bc 1
=
sc
1.1
:=
ic
0.7
:=
Rkc
ck Nc
bc
sc
ic
0 MPa
23
1.1
0.7
=
0
=
:=
q
54kPa
:=
Nq
12
:=
bq
1
:=
sq 1.1
=
iq 0.76
=
Rkq
q Nq
bq
sq
iq
54 kPa
12
1.1
0.76
=
0.54 MPa
=
:=
γk2 18.9
kN
m
3
=
B1 0.16 m
=
Nγ
11
:=
bγ 1
=
sγ
1
:=
iγ
0.653
:=
Rkγ
0.5
γk2
B1
Nγ
bγ
sγ
iγ
0.5 18.9
kN
m
3
16 cm
11
0.653
=
0.011 MPa
=
:=
opór podłoża
Rk
A1 Rkc Rkq
+
Rkγ
+
(
)
0.16 m
2
0 MPa
0.54 MPa
+
0.011 MPa
+
(
)
=
88 kN
=
:=
7. Sprawdzenie SGN :
Ggruntu 40 kN
=
ciężar gruntu
Gstopy 5 kN
=
ciężar stopy
VkStałe
Ggruntu Gstopy
+
45 kN
=
:=
obciażenie stałe
VkZmienne
Qk 1159 kN
=
:=
obciążenie zmienne
Vd
1.35 VkStałe
1.5 VkZmienne
+
1799 kN
=
:=
obliczeniowe obciążenie
Rd
Rk
1.4
88 kN
1.4
=
63 kN
=
:=
obliczeniowa wartość oporu gruntu
Warunek SGN:
Vd 1799 kN
=
Rd 63 kN
=
Vd Rd
<
0
=
Warunek nie jest spelniony. Konieczna jest zmiana wymiarów
fundamentu.
8. Przyjęcie nowych wymiarów fundamentu:
Po kilku iteracjach jako optymalne przyjmuję wymiary:
L
2.55m
:=
wymiary fundamentu
B
2.55m
:=
9. Obliczenie nowej wysokości stopy fundamentowej:
h
h1 d
+
:=
wysokość stopy
grubość otuliny
d
5cm
:=
h1
0.5 asb
1
4 2 B
L
asl
-
(
)
B
asb
-
(
)
2
-
asb
2
3 k
4
+
(
)
+
1
-
:=
2 B
L
asl
-
(
)
B
asb
-
(
)
2
-
σ
Qd
B L
1738.5 kN
2.55 m
2.55 m
=
267 kPa
=
:=
k
fctd
σ
1.1 MPa
267 kPa
=
4.12
=
:=
h1
0.5 asb
1
4 2 B
L
asl
-
(
)
B
asb
-
(
)
2
-
asb
2
3 k
4
+
(
)
+
1
-
45 cm
=
:=
0.25 h1
11 cm
=
0.25 h1
10cm
>
1
=
Przyjmuję:
h1
max h1 40cm
,
(
)
45 cm
=
:=
h
h1 d
+
explicit ALL
,
45 cm
5 cm
+
50 cm
=
:=
w
max 15cm
h
6
,
h
4
,
15 cm
=
:=
hp
h
w
-
35 cm
=
:=
10. Obliczenie ciężaru gruntu i stopy
po zmianie wymiarów:
L
2.55 m
=
B
2.55 m
=
F
L B
2.55 m
2.55 m
=
6.502 m
2
=
:=
dolna podstawa fundamentu
f
2 0.05
m
asl
+
(
)
2
2 0.05
m
40 cm
+
(
)
2
=
0.25 m
2
=
:=
górna podstawa fundamentu
Vstopy
B
2
w
1
3
hp
F
f
+
F f
+
(
)
+
1.912 m
3
=
:=
objętość stopy
Vslupa
asl
2
D
hp
-
w
-
(
)
0.352 m
3
=
:=
objętość słupa
Vgruntu
B
2
D
Vstopy
-
Vslupa
-
15.293 m
3
=
:=
objetość gruntu
γFK
15
kN
m
3
:=
ciężar objętościowy żelbetu
γK
20
kN
m
3
:=
ciężar objętościowy gruntu
Gstopy
Vstopy γFK
29 kN
=
:=
ciężar stopy
Ggruntu
Vgruntu γK
306 kN
=
:=
ciężar gruntu
11. Obliczenie oporu podłoża po zmianie wymiarów:
Właściwości gruntu warstwy na której posdowiony jest fundament:
ϕ
26deg
:=
efektywny kąt tarcia wewnętrznego
ck
0MPa
:=
efektywna wartość spójności
γk2
18.9
kN
m
3
:=
ciężar objętościowy gruntu
q
D
γK
2.7 m
20
kN
m
3
=
0.054 MPa
=
:=
naprężenia od zasypki fundamentu
Współczynniki :
Nq
e
π tan ϕ
( )
tan 45deg
ϕ
2
+
2
e
π tan 26 deg
(
)
tan 45 deg
26 deg
2
+
2
=
12
=
:=
Nc
Nq 1
-
(
)
tan
ϕ
( )
12
1
-
tan 26 deg
(
)
=
23
=
:=
Nγ
2 Nq 1
-
(
)
tan
ϕ
( )
2 12
1
-
(
)
tan 26 deg
(
)
=
11
=
:=
α
0deg
:=
kąt nachylenia dolnej podstawy fundamentu
bγ
1
α tan ϕ
( )
-
(
)
2
1
0 deg
tan 26 deg
(
)
-
(
)
2
=
1
=
:=
bq
bγ 1
=
:=
bc
bq
1
bq
-
Nc tan ϕ
( )
-
1
1
1
-
23 tan 26 deg
(
)
-
=
1
=
:=
Efektywne wymiary fundamentu :
Md 54 kN m
=
moment na poziomie górnej powierzchni
Hd 249 kN
=
siła na poziomie górnej powierzchni
D
2.7 m
=
głębokość posadowienia
Md1
Md Hd D
+
726 kN m
=
:=
moment na poziomie posadowienia
eb
Md1
Qd
726 kN
m
1738.5 kN
=
42 cm
=
:=
mimośród
L1
L
255 cm
=
:=
B1
B
2 eb
-
2.55 m
2 42 cm
-
=
171 cm
=
:=
A1
L1 B1
255 cm
171 cm
=
4.36 m
2
=
:=
efektywne pole podstawy fundamentu
Pozastałe współczynniki do oporu podłoża:
sq
1
B1
L1
sin
ϕ
( )
+
1
171 cm
255 cm
sin 26 deg
(
)
+
=
1.3
=
:=
sγ
1
0.3
B1
L1
-
1
0.3
171 cm
255 cm
-
=
0.8
=
:=
sc
sq Nq
1
-
Nq 1
-
1.3 12
1
-
12
1
-
=
1.3
=
:=
M
2
B1
L1
+
1
B1
L1
+
2
171 cm
255 cm
+
1
171 cm
255 cm
+
=
1.6
=
:=
iq
1
Hd
Qd A1 ck
1
tan
ϕ
( )
+
-
M
0.78
=
:=
ic
iq
1
iq
-
Nc tan ϕ
( )
-
0.78
1
0.78
-
23 tan 26 deg
(
)
-
=
0.76
=
:=
iγ
1
Hd
Qk A1 ck
1
tan
ϕ
( )
+
-
M 1
+
0.53
=
:=
Opór podłoża:
Rkc
ck Nc
bc
sc
ic
0 MPa
23
1.327
0.76
=
0
=
:=
Rkq
q Nq
bq
sq
iq
54 kPa
12
1.3
0.78
=
0.66 MPa
=
:=
Rkγ
0.5
γk2
B1
Nγ
bγ
sγ
iγ
0.5 18.9
kN
m
3
171 cm
10.73
0.799
0.53
=
0.07 MPa
=
:=
opór podłoża
Rk
A1 Rkc Rkq
+
Rkγ
+
(
)
4.3605 m
2
0 MPa
0.66 MPa
+
0.07 MPa
+
(
)
=
3183 kN
=
:=
12. Sprawdzenie SGN po zmianie wymiarów:
Ggruntu 306 kN
=
ciężar gruntu
Gstopy 29 kN
=
ciężar stopy
VkStałe
Ggruntu Gstopy
+
335 kN
=
:=
obciażenie stałe
VkZmienne
Qk 1159 kN
=
:=
obciążenie zmienne
Vd
1.35 VkStałe
1.5 VkZmienne
+
2190 kN
=
:=
obliczeniowe obciążenie
Rd
Rk
1.4
3182 kN
1.4
=
2273 kN
=
:=
obliczeniowa wartość oporu gruntu
Warunek SGN:
Vd 2190 kN
=
Rd 2273 kN
=
Vd Rd
<
1
=
Warunek jest s pelniony. Rozwiązanie jest prawidłowe.
13. Sprawdzenie SGN warstwy słabej:
Należy wykonać sprawdzenie, czy warstwa leżąca pod warstwą poziomu posadowienia
nie jest warstwą słabą. poszukiwania warstwy słabej należy ograniczyć do głębokości z.
z
2 B
2 2.55 m
=
5.1 m
=
:=
Wyznaczniki "slabości" warstwy:
a)
bezpośrednie:
wytrzymałość gruntu:
·
ϕk3
19deg
:=
ck3
21kPa
:=
b)
pośrednie:
stan gruntu:
·
IL
0.18
:=
Obliczenia dla warstwy słabej:
dla gruntów spoistych (h<B) :
·
b
h
4
0.5 m
4
=
12.5 cm
=
:=
B2
B
b
+
2.55 m
12.5 cm
+
=
267.5 cm
=
:=
L2
L
b
+
2.55 m
12.5 cm
+
=
267.5 cm
=
:=
ciężar objetościowy gruntu słabej warstwy:
·
γk3
19
kN
m
3
:=
Vd2
Vd 1.35 B2 L2
h
γk2
(
)
+
2281 kN
=
:=
eb2
Md Hd D
+
Vd2
54 kN
m
249 kN
2.7 m
+
2281.411 kN
=
32 cm
=
:=
el2
0cm
:=
efektywne wymiary fundamentu w stropie warstwy slabej:
·
B3
B2 2 eb2
-
267.5 cm
2 32 cm
-
=
204 cm
=
:=
L3
L2 2 el2
-
267.5 cm
2 0 cm
-
=
268 cm
=
:=
średni ciężar objętościowy gruntu:
·
γd1
20
kN
m
3
:=
γd2
18.9
kN
m
3
:=
cieżary gruntu w warstwach
hw1
2.7m
:=
hw2
1.9m
:=
miąższości warstw
γd
γd1 hw1
γd2 hw2
+
hw1 hw2
+
20
kN
m
3
2.7 m
18.9
kN
m
3
1.9 m
+
2.7 m
1.9 m
+
=
19.5
kN
m
3
=
:=
naprężenia od zasypki fundamentu
·
q3
hw1 hw2
+
(
)
γK
2.7 m
1.9 m
+
(
) 20
kN
m
3
=
0.092 MPa
=
:=
Obliczenie oporu podłoża po zmianie wymiarów:
·
Właściwości gruntu warstwy, którą sprawdzamy :
ϕk3
19deg
:=
efektywny kąt tarcia wewnętrznego
ck3 21 kPa
=
efektywna wartość spójności
γd 19.5
kN
m
3
=
ciężar objętościowy gruntu
q3 0.092 MPa
=
naprężenia od zasypki fundamentu
Nq3
e
π tan ϕk3
(
)
tan 45deg
ϕk3
2
+
2
e
π tan 19 deg
(
)
tan 45 deg
19 deg
2
+
2
=
6
=
:=
Nc3
Nq3 1
-
(
)
tan
ϕk3
(
)
6
1
-
tan 19 deg
(
)
=
15
=
:=
Nγ3
2 Nq3 1
-
(
)
tan
ϕk3
(
)
2 6
1
-
(
)
tan 19 deg
(
)
=
3
=
:=
α
0deg
:=
kąt nachylenia dolnej podstawy fundamentu
bγ3
1
α tan ϕk3
(
)
-
(
)
2
1
0 deg
tan 19 deg
(
)
-
(
)
2
=
1
=
:=
bq3
bγ3 1
=
:=
bc3
bq
1
bq3
-
Nc3 tan ϕk3
(
)
-
1
1
1
-
15 tan 19 deg
(
)
-
=
1
=
:=
Efektywne wymiary fundamentu :
Md 54 kN m
=
moment na poziomie górnej powierzchni
Hd 249 kN
=
siła na poziomie górnej powierzchni
D
hw1 hw2
+
2.7 m
1.9 m
+
=
4.6 m
=
:=
głębokość stropu warstwy słabej
Md1
Md Hd D
+
1199 kN m
=
:=
moment na poziomie stropu warstwy slabej
eb2 32 cm
=
mimośród
L4
L3 267.5 cm
=
:=
B4
B3 2 eb2
-
140 cm
=
:=
A3
L1 B1
4.36 m
2
=
:=
efektywne pole podstawy fundamentu
Pozastałe współczynniki do oporu podłoża:
sq3
1
B4
L4
sin
ϕk3
(
)
+
1
140 cm
267.5 cm
sin 19 deg
(
)
+
=
1.2
=
:=
sγ3
1
0.3
B4
L4
-
1
0.3
140 cm
267.5 cm
-
=
0.8
=
:=
sc3
sq3 Nq3
1
-
Nq3 1
-
1.17 6
1
-
6
1
-
=
1.2
=
:=
M3
2
B4
L4
+
1
B4
L4
+
explicit ALL
,
2
140 cm
267.5 cm
+
1
140 cm
267.5 cm
+
1.7
=
:=
iq3
1
Hd
Vd A3 ck3
1
tan
ϕk3
(
)
+
-
M3
0.84
=
:=
ic3
iq3
1
iq3
-
Nc3 tan ϕk3
(
)
-
0.81
=
:=
iγ3
1
Hd
Vd A3 ck3
1
tan
ϕk3
(
)
+
-
M 1
+
0.76
=
:=
Opór podłoża:
Rkc3
ck3 Nc3
bc3
sc3
ic3
21 kPa
15
1.204
0.81
=
0.31 MPa
=
:=
Rkq3
q3 Nq3
bq3
sq3
iq3
92 kPa
6
1.17
0.84
=
0.54 MPa
=
:=
Rkγ3
0.5
γd
B4
Nγ3
bγ3
sγ3
iγ3
0.5 19.546
kN
m
3
140 cm
3.44
0.84
0.76
=
0.03 MPa
=
:=
opór podłoża
Rk3
A1 Rkc3 Rkq3
+
Rkγ3
+
(
)
4.3605 m
2
0.31 MPa
0.54 MPa
+
0.03 MPa
+
(
)
=
3837 kN
=
:=
Sprawdzenie SGN po zmianie wymiarów:
·
Ggruntu3
Ggruntu A3 hw2
γk2
+
462 kN
=
:=
ciężar gruntu
Gstopy 29 kN
=
ciężar stopy
VkStałe
Ggruntu3 Gstopy
+
491 kN
=
:=
obciażenie stałe
VkZmienne
Qk 1159 kN
=
:=
obciążenie zmienne
Vd3
1.35 VkStałe
1.5 VkZmienne
+
2402 kN
=
:=
obliczeniowe obciążenie
Rd3
Rk3
1.4
3837 kN
1.4
=
2741 kN
=
:=
obliczeniowa wartość oporu gruntu
Warunek SGN:
Vd3 2402 kN
=
Rd3 2741 kN
=
Vd3 Rd3
<
1
=
Warunek jest s pelniony. Warstwa nie jest warstwą słabą.
σ
1739kPa
:=
h1 0.227m
=
Nq
12
:=
Nc
23
:=
eb
42cm
:=
B1
16cm
:=
L1
100cm
:=
sq
1.1
:=
iq
0.76
:=
A1
0.16m
2
:=
Rkc
0MPa
:=
Rkq
0.54MPa
:=
Rkγ
0.011MPa
:=
Rk
88kN
:=
Qd
1738.5kN
:=
σ
267kPa
:=
h1
45cm
:=
Nq
12
:=
Nc
23
:=
Md1
726kN m
:=
eb
42cm
:=
L1
255cm
:=
B1
171cm
:=
sq
1.3
:=
sγ
0.8
:=
sc
1.3
:=
iq
0.78
:=
ic
0.76
:=
iγ
0.53
:=
Nc
23
:=
bγ
1
:=
sc
1.327
:=
q
54kPa
:=
Nγ
10.73
:=
sγ
0.799
:=
Rkc
0MPa
:=
Rkq
0.66MPa
:=
Rkγ
0.07MPa
:=
A1
4.3605m
2
:=
Rk
3182kN
:=
z
5.1m
:=
h
0.5m
:=
b
12.5cm
:=
B2
267.5cm
:=
L2
267.5cm
:=
Md
54kN m
:=
Hd
249kN
:=
Vd2 2281.411 kN
=
Vd2
2281.411kN
:=
eb2
32cm
:=
el2
0cm
:=
B2
267.5cm
:=
L2
267.5cm
:=
Nq3
6
:=
Nc3
15
:=
bγ3
1
:=
bq3
1
:=
B4
140cm
:=
L4
267.5cm
:=
sq3
1.17
:=
iq3
0.84
:=
q3
92kPa
:=
bq3
1
:=
γd 19.546
kN
m
3
=
Nγ3
3.44
:=
ic3
0.81
:=
Nq3
6
:=
sq3
1.17
:=
sγ3
0.84
:=
iγ3
0.76
:=
γd
19.546
kN
m
3
:=
MPa
Rkc3
0.31MPa
:=
Rkq3
0.54MPa
:=
Rkγ3
0.03MPa
:=
kN
Rk3
3837kN
:=